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摘要：盾构在掘进施工中，由于种种因素导致尾刷损坏，达不到盾尾密封效果，进而产生漏浆，对土压平衡建立及沉降控制均存在较大安全风险，如何选择合理停机位置，确保盾尾刷检修更换在干燥环境下作业，并且快速的在区间洞内完成检修更换，以及如何保证停机盾尾注浆不造成盾体和尾刷串浆、包裹，本文将结合参建工程，从技术分析、方案采用、措施处置上开展研究，为同类工程做好盾构尾刷检修及更换风险控制，提供参考。
关键词：尾刷 检修更换 技术 方案 措施处置 风险控制
一、常见盾构尾刷产生损坏原因分析
（1）尾刷焊接质量差，刮磨导致尾刷脱落。
（2）盾构机尾刷质量较差，易磨损。因盾尾间隙小，或管片外弧面光洁度差，产生磨损。
（3）尾刷手涂油脂不饱满，掘进过程中尾刷油脂注入量少，注浆导致尾刷部位浆液结块，油脂质量差，未根据季节性调整油脂粘稠度，盾尾密封差。
（4）注浆时，同步注浆或反复补充注浆，压力及注浆流量大，易击穿盾尾密封。
二、尾刷检修及更换的判定原则
（1）尾刷钢板若仍具有弹性，未有严重磨损，无开焊、裂纹等，并且钢刷基本完好，钢刷未严重磨损，存在注浆结块、油脂不饱满等情况，需进行检修、清理，重新手涂油脂；
（2）尾刷钢板无弹性，磨损严重，脱落、开裂等，钢刷磨损且内部注浆结块面积较大等，影响密封效果，需更换；
三、盾构机盾尾设计概况
盾构机标准盾尾间隙为65mm，盾尾密封为三道密封刷，其中前两道为盾尾刷，尾刷高度190mm，最后一道为钢板刷，尾刷高度为251mm，形成2道密封腔。
四、盾构尾刷检修控制要点分析
4.1停机位置选择
盾构机停机检修位置选择原则，主要考虑地下水赋存及地表环境情况，检修盾尾刷位置地层应选择在隔水层，对应地表控制在对地面环境影响较小区域，然确定里程及环号。
为能够满足两道尾刷更换施工，又能够确保第三道尾刷有相对较大的密封尺寸，盾构机向前掘进重点控制速度、油缸行程达到计算值。
4.2注浆止水及盾尾密封
（1）盾体盾尾注浆止水的效果是尾刷更换的重点，选择确定注浆止水位置及注浆方案，本工程注浆方案选择在盾体注聚氨酯（水性）、盾尾紧邻1-2环选择聚氨酯（油性）+促进剂、盾尾3-8环选择双液浆（有水地层）。
（2）停机后对盾尾最后两道尾刷之间密封腔大量注入油脂，确保油脂挤密密封腔后向盾尾刷外部挤压，将盾尾钢板刷和管片之间贴合的缝隙全部填充挤满，保证盾尾后方注浆不对钢板刷造成再次伤害；
为防止同步注浆管路及盾尾油脂管路被浆液堵塞，需在盾尾位置注浆、注聚氨酯过程中前后、每隔一小段时间泵送膨润土及盾尾油脂。
4.3管片拆除、拼装
管片拆除过程中即对盾尾情况进行观察，发现盾尾密封效果不良即采取注浆等措施。管片拆除需按照顺序逐块进行。检修后尽快拼装。
4.4注浆设备清洗
注聚氨酯施工前，先对注浆机采用润滑油进行清洗，防止聚氨酯遇水后发泡膨胀，造成管路封堵。为保证浆液注入流畅、迅速，需要及时清洗注浆设备，尤其是聚氨酯注浆机，现场需要备稀释剂等溶剂。
4.5停机后恢复掘进
为保证停机后恢复掘进时盾体不被包裹，推力较小，应从中盾超前注浆管向盾体注入丙酮溶液稀释盾壳上的聚氨酯。同时严格控制各项掘进参数，确保盾构姿态控制较好。
五、盾尾检修各工序控制及处置措施
5.1地下水探测
停机检修盾尾刷前，结合地勘报告在现场探明地层地下水分布情况，首先在盾尾5环范围管片腰部3、9点及顶部1、11点进行开孔，然后采用φ32钢环管打入1m深，探测地下水情况，根据钢花管中的水流判断该地层中下水情况，若地下水带有压力，可考虑重新选取检修尾刷位置。
5.2确定盾构机停机、管片拼装点位及油缸行程
（1）盾构机停机管片拼装点位选择
根据现场盾尾漏浆、漏水等渗漏点统计，确定在拼装点位位置，其中K块位置须选在1点方向便于拆除管片，提前筹划在K块一侧放置木楔或隔离措施，以方便拆除。
（2）盾构机停机油缸行程
确定盾构机尾刷检修位置停机环号后，需精确确定盾构机停机时油缸长度，保证管片拆除时能全部露出。
5.3土仓、盾壳周边注膨润土
（1）利用优质膨润土置换土仓内渣土，同时螺旋机不断出渣，注入膨润土至上土压保持1.8bar（组段划分确定的土压控制值）时停止注入，此时土仓内为满仓膨润土，可防止因浆液前窜造成的刀盘卡死、泡沫孔堵塞等情况。
土仓膨润土置换渣土过程中需要转动刀盘，膨润土泥浆可在掌子面形成较完整的泥膜。
（2）利用挤压泵不断向前盾、尾盾径向润滑孔（一周6个）注入膨润土，直至注入压力保持1.8bar时停止，盾体周围被膨润土完全包裹，浆液流窜通道被初步隔断。盾壳注膨润土能够有效阻断盾体周边地层流水或降低其流动速度，能够保障后续盾壳注入的聚氨酯在盾体周围达到较好的止水效果，同时也防止盾尾后部壁后水泥浆液包裹住盾体。
土仓内膨润土性能指标
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5.4盾尾注浆止水
（1）盾尾3~8环管片开孔二次注浆
在盾构机停机后从盾尾第8环往第3环开始开孔二次注浆，二次注浆先采用单液浆结合双液浆注入，开孔点位及注入顺序为自下而上相邻两环梅花形注入。浆液配比应提前在现场做好试验，确保注浆效果满足要求。（2）单液浆配比设定：
单液浆水灰比控制0.8~1，注浆压力和注浆量双控，压力不大于4.5bar。
（3）双液浆配比设定：
二次注浆（水泥+水玻璃）：二次注浆均采用双液浆其中A液为水泥浆液水灰比1：1，B液为水玻璃与稀释水按照体积比1：1调配。将A、B液浆按照体积比为4：1配制，将双液混合后，初凝时间约为60s。
（4）距离尾刷最近一环注聚氨酯止水
为确保盾尾刷位置止水效果，在距离盾尾刷最近一环即盾尾第2环注入油性聚氨酯。聚氨酯注入压力4bar左右，引孔深度为管片壁后20cm，到达注入到尾刷附近土体的效果。注入顺序为沿管片圆周方向自下而上，为确保止水效果，聚氨酯注入过程应连续，注入量均匀。
（5）盾体超前注聚氨酯止水
为确保盾构机前端地下水串流至盾尾，在盾体超前注浆孔注水性聚氨酯，注入压力、顺序同注油性聚氨酯。
5.5检查止水效果
完成各部位注浆后，在盾尾第2~5环管片进行开孔检查，引孔深度为管片壁厚20cm，确定盾尾位置无水后方可进行盾尾刷检修作业。
六、尾刷检修作业工序
管片拆除前向后一道密封腔内多打油脂。先拆除K块，K块拔出一小段距离，如盾尾情况良好，则拆除K块，检查密封刷情况；如K块拔出一小段距离后盾尾发生流水、流砂，则立即拼回K块，并泵送盾尾油脂，盾尾第2环管片壁后继续注油性聚氨酯，直至盾尾无渗漏。
（1）根据检查的盾尾密封刷损坏情况，先后拆除K块和一块相邻块B2，在第三道尾刷与管片缝隙间塞入海绵条。
（2）进行尾刷检修作业：
①拆除K块及B2块位置，检查清理暴露在外的第一道油脂仓，彻底铲除油脂仓中旧盾尾油脂及水泥块。
②对外露被损坏的旧尾刷进行刨除，砂轮机打磨焊接表面。
③焊接过程按顺序依次焊接新尾刷，焊接过程中保证焊接质量。
④尾刷焊接完成后、均匀涂抹（手涂型）盾尾油脂。
⑤依次拆除相邻块B1块、A1块、A3块、A2块管片，完成尾刷更换工作。
⑥为保证尾刷更换期间盾体稳定，不出现盾体后退推进，推进油缸需顶住管片，提供给盾体反推力。在拆除B1块、A1块、A3块、A2块管片的过程中，分别在4点、12点、7点、9点位置分别加一根带有封板的80cm长工字钢。为防止4点位和12点位工字钢顶撑掉落，需加L形挂钩固定。
⑦尾刷更换完成后，经检查合格后，拼装管片，油脂腔内注脂至25~30bar，恢复掘进，完成尾刷更换。
七、应急风险识别及处置
在尾刷更换期间易发生盾尾发生流砂、流水等现象。
处置措施可用弧形钢板进行封堵。弧形钢板预先留孔并焊接球阀，与管片径向螺栓孔对应位置在弧形钢板上割孔，固定弧形钢板时将管片螺栓穿过割孔，管片径向螺栓孔穿入预制的半根管片螺栓将弧形钢板固定。