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摘要：盾构法已成为当今城市地铁隧道的主要施工方法，盾尾刷起着隔绝外界水土，与管片形成密封作用，起着保护隧道稳定及施工人员的安全的作用。长距离隧道施工盾尾刷磨损，易导致盾尾密封失效，盾尾漏浆、漏水、泥沙等，威胁隧道安全及施工人员生命安全，因此，盾尾刷磨损不具备安全作业环境时，需及时进行盾尾刷更换作业。
关键词：长距离、盾构施工、盾尾刷、盾尾漏浆
1工程概况
郑州地铁3号线某标段，盾构隧道洞身经过的主要地质为黏质粉土、粉砂、粉细砂，地下水较为丰富。隧道线路较长、施工过程中纠偏频繁，盾尾刷密封受损、密封失效，盾构施工中同步注浆渗漏，偶有漏水、漏沙现象。采取了调整同步砂浆配合比、管片背侧粘贴海绵条、更换盾尾油脂等措施，仍未解决漏浆、漏水、漏沙问题。经过多次会议分析，为保障后续施工进度，确保施工安全，选定地质条件较好、避开地面管线、建构筑物的绿化带处，进行第一道盾尾密封刷更换。
2重难点分析
（1）由于地层在掘进过程中受扰动后，地层稳定性急剧下降，在已成环的盾构管片外形成透水通道，而盾构更换尾刷时，需将一道尾刷露出成环管片外，仅有两道尾刷作封闭，很容易造成从盾尾处涌砂涌水等塌方事故。
（2）盾构掘进时，地层经扰动后，掌子面很不稳定，此时更换尾刷时，推进千斤顶无法全部顶到管片，盾构机将在土仓压力的作用下可能产生后退，使尾刷更换工作进入进退两难境地。
（3）长时间的停机，盾构机尾部在不均匀压力作用下，易产生偏移，造成盾尾间隙不均，给更换后的管片安装带来困难。
（4）盾构机处于砂层，盾尾与管片之间的防水封堵存在困难。
（5）在盾尾刷更换过程中，要使用碳刨机，气割，电焊等作业，盾构机内油管电线等复杂凌乱，防火比较困难。
（6）施工过程中易产生大量烟气，造成隧道内空气质量差。
（7）由于千斤顶的顶力不足，盾构机易产生下沉现象。
3技术措施
3.1 止水环箍
根据盾尾刷更换技术难点，在施工前必须准备好应对的技术措施：为防止尾刷更换过程中盾尾涌水涌砂等塌方事故，应对盾尾与管片之间进行封堵，形成整环止水屏障。首先选用双液浆做环箍，在脱出盾尾的第2、3环位置及第7、8环位置做两道止水环箍，每道止水环箍两环管片十孔均匀注入，确保成环；两道止水环箍成环后再环箍中间的三环的位置注水水泥浆；在盾体预留注浆孔均匀注入聚氨酯。防止管片后方来水及盾体前方来水，提供更换盾尾刷时安全的作业环境。
止水环注浆压力为2～3bar，浆液流量：10～15L/Min，使浆液能沿管片外壁较均匀的渗流，而不致劈裂土体，环形止水加固体，注浆以压力为主方量控制为幅。
止水环箍注浆配合比
3.2 其他措施
施工过程中做好隧道内管线及电气原件的防火；加强隧道通风，输送新鲜空气，加强气体监测；加工工字钢，用于管片拆除后支撑上一环管片，防止盾体下沉。
4盾尾刷更换施工
（1）清理盾壳及油脂仓
管片拆除后，立即进行清理工作，2人同时用铲刀将盾壳、油脂仓内附着的砂浆、油脂等杂物清理干净。在清理杂物同时，检查油脂注入孔是否畅通。
（2）切除损坏的盾尾刷
由电焊工2人一组，采用气刨将盾尾刷切除。切除前用彩钢瓦将拼装机油管、电缆等部分遮盖，避免电渣损坏设备。切除时由上往下，由外而内切除，逐个取出损坏的盾尾刷。切除完成后将盾尾刷位置杂物清理干净，并确保干燥。
（3）焊接新盾尾刷
切除并清理完成后，开始焊接新盾尾刷，连续作业。盾尾刷安装顺序为依次搭接安装，在最后1块焊接时，尾刷稍宽，经过仔细量测后按尺寸切除，确保两块尾刷之间有足够搭接长度。焊接采用CO2保护焊，每组中1人在前摆放盾尾刷并点焊，另1人将盾尾刷焊牢，焊接质量经过土木工程师验收后进行油脂涂抹。
（4）盾尾油脂涂抹
在盾尾刷焊接完成后开始盾尾油脂涂抹工作。每班3人同时进行盾尾油脂涂抹作业，涂抹油脂采用WR90型手涂盾尾油脂。涂抹时分层将钢丝刷拨开后填入油脂，涂抹后每层油脂填塞饱满，不掉落、不漏涂。油脂涂抹质量须经土木工程师检验合格后进行管片拼装。
（5）调整拼装点位，采用拆两块安一块的方法一次更换完成，最后将K块位置预留2点位置。
（6）按顺序拼装5块管片（K块不拼装）打紧所有连接螺栓，确定管片与尾刷之间的距离，计算管片与推进油缸撑靴的距离，推进时专人观察K块处盾尾刷外露情况，计算长度结合现场实际。
（7）安装时首先确定并预留好K块的位置尺寸，拆除B1，检或安装好盾尾刷；拆除A1，安装B1用千斤顶顶及支撑顶好，检查或更换尾刷；再拆除A2块，安装A1块；拆除A3块，安装A2块；拆除B2块，安装A3块，等完全更换好后安装B2及K块形成整环。
待所有管片安装完成、且管片螺栓上紧后，开始对盾尾加注油脂，注脂量要达到填满沟槽为止。当油脂仓油压达到0.3Mpa时，恢复正常掘进。正常掘进时应当注意同步注浆压力不得超过0.3Mpa，以免击穿盾尾，再次造成盾尾刷损坏。
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图4.1 尾刷检查或更换管片安拆流程图
5盾尾刷更换安全及预防措施
（1）更换前保顶部土压力不低于0.1Mpa，向盾体预留孔注入改性水玻璃，封堵水源，进行有效填充，检查土仓压力是否有变化，土仓压力稳定，满足更换要求。
（2）在盾构机尾部利用盾体上的8个注入孔注入聚氨酯，封住盾构机本体前方及掌子面的来水与来砂，也防止盾尾被包裹。
（3）盾尾后封堵完成后，在拆除环后两环打孔，观察封堵效果，确保封堵质量，并安装防喷涌装置及应急排水装置，必要时可注入封堵材料。
（4）聚氨酯及双液浆等止水封堵设备及材料准备充足，出现险情能够立即进行封堵。
（5）安排专人进行堵漏，出现渗漏，随时进行封堵。
（6）换好一块管片位置的尾刷后，及时将管片拼上，并用千斤顶顶好，防止出现盾尾间隙不均匀，如果盾尾出现下沉，停止拆除更换，确认稳定后再作业。
6总结
隧道内更换盾尾刷的要点在于，做好止水环箍工作，防止管片后方来水及盾体前方来水，提供安全的作业环境。盾尾刷更换后，盾尾漏浆、漏沙现象消失，同步注浆均匀同步注入，盾构通过根据地表沉降情况进行二次补注浆，在下穿重要管线时确保了地面安全，隧道顺利贯通。
参考文献：
[1]尤智轩.土压平衡盾构机掘进中更换盾尾刷施工的技术[J].设备管理与维修,2020(16):53-55.
[2]杨春奇.土压平衡盾构机掘进中更换盾尾刷施工技术[J].低温建筑技术,2019,41(10):131-133.