白永杰、劳繁
佛山市铁路投资建设集团有限公司
摘要：盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。本文分析了盾构尾部密封在隧道盾构中的各种危害及其泄漏的具体原因。由于这些不同的原因，本文提出了相应的尾漏问题的解决方案和预防措施供使用参考。
关键词：隧道盾构施工；盾尾密封渗漏；对策
盾尾刷一般由三道钢丝刷密封和六道弹簧钢板密封组成，用以防止地层中的泥水、地下水和衬砌外围注浆材料从盾尾间隙漏入盾构机。配备有盾尾刷注脂装置，推进时在每两道密封之间自动注入密封用油脂，以提高密封效果，并减少钢丝刷密封件与隧道管片外表面之间的磨擦，延长密封件的寿命。
在盾构机施工作业过程中，盾尾注浆是比较常见的处理方式，其主要就是在盾构机行进的盾尾进行注浆操作，以便更好形成良好的稳定结构，避免出现较为严重的地层变形或者其它问题。在盾构机施工过程中，如果盾尾得不到及时填充，很可能导致出现严重变形问题，对于周围既有构筑物同样也会产生不良影响，最终导致整个工程项目施工效果受损，这也就需要借助于及时注浆进行必要加固，在填补间隙的基础上，确保土层移动问题得到有效控制。在盾构机盾尾注浆施工处理过程中，其往往还能够表现出较为明显的抗渗性能，有助于实现对于以往地下渗漏问题的防控，成为防水防线中必不可少的重要组成部分。当然，在盾构机盾尾注浆操作后，相应地下结构的整体稳定性同样也可以得到保障，有助于加固围岩以及衬砌结构，避免在盾构机施工作业过程中出现较为严重的坍塌或者变形问题。
1、隧道施工中盾构盾尾密封渗漏风险源分析
（1）变形问题
??管片的组件密封尾部泄露是引起主要变形管片出现风险的主要原因。所述管片的破裂和分管片的位置偏离主要原因是由于实际的焊接条件和施工人员在施工中受到隧道密封以及专业知识水平的限制，使组装时呈现所述管片的组件与标准圆差异略大。盾构机建设过程中，管片逐渐增大使盾构机的外侧接头防水条的宽度逐渐减少，使盾构机注浆接收压力和泥浆接收压力降低，狭缝开口的纵向上逐渐超过标准值，此外，所述润滑脂不能承受压力注浆和泥浆压力从而导致出现密封尾部的泄漏问题。
? （2）突发问题
??管片破裂主要有裂纹的伤害和管片拼装伤害两种主要形式。在前者的情况下，由于在对管片的运输或存储过程中发生碰撞，或者在管片拼装完成后由于盾构机的姿态不佳或推力不均而造成管片脱出盾尾的问题，都会造成管片出现破损的问题。而后者由于在制造过程中非科学处理主要部分的步骤选择不合理以及由于不强制严格运行的规范，使在所述管片裂缝操作中出现问题、当在使用过程中经受大量插孔推力管片的精度不能满足设计要求，相对的纵向裂纹隧穿过形成所在的方向，盾尾间隙过小以及盾构机姿态不佳等因素而引起的管片与盾尾发生刚性接触而造成的裂缝。
（3）管片脱位
??在完成每件相同的管座后，偏心负载超过可接受的限度，出现了管片与管片之间存在内弧面不平整和不均匀的问题。在管片之间存在相对位移的问题。究其原因使因为在管件的位置偏移时，选择管件的不当并且管座和密封尾部之间无法均匀的接触。因此，为了消除上述的问题，需要安装一个管接头以便于管片能够实现更便宜的径向。在这种情况下，管片的安装位置趋向于变得不准确，并且甚至不能被正确插入螺栓，这导致位置偏差的问题。其次是密封结构的该灌浆压力过大。当隧道盾构施工方法使岩石中的管片能够实现快速凝固，以隧道松软地层和陡峭的转弯部分之间形成的的环形间隙填充双组分灰浆，此时需要增大充填料浆的流速压力。但在局部层的性质改变后并未被调整到一定的压力灌浆，现场操作不处理得当，注浆压力超过一定限度就会发生错位。
? （4）灌浆问题
? 密封尾部泄漏原因：注浆主要是由于在灌浆使用的盾构机壁后的浆料质量差，在灌浆步骤填料是不致密。在灌浆过程中，注浆量的控制不充分，导致灌浆不足，这导致在隧道施工的管片变形问题，它可能会导致密封尾部泄漏。
??（5）密封失效
密封尾部泄漏主要原因是密封刷的质量问题和密封刷弹簧，构成该密封部的弯曲部分时，密封刷的强度和密封刷弹簧不足。在磨损的过程中，还会引起挤压和摩擦密封刷，密封线在密封线的操作过程中被损坏。
2、隧道施工中盾构盾尾密封渗漏风险对策
（1）组装管片的措施
对于分管片开裂问题，有必要在制造分管片的过程中确定混凝土的混合比，并根据气候的不同确定钢种和施工工艺以参数优化建筑过程。在组装管片的过程中，注意在入口和温度之间的温度差，为了控制以满足延缓成分区不均匀的应力集中设计，要求使用严格的划分尺寸精度的可拉伸垫圈。增强主要硬度和加强部分的比率，对于碎管片需要通过化学剂注入密封，并注意锈管片的腐蚀。由于管片的破损，有必要在管片的安装期间增强质量检查并在隧道掘进过程中控制参数问题。
对于线管片不对中问题，需要优化曲线以控制弯曲管片的数量和螺栓的质量，并使用适当尺寸的线管片。此外，通过调整灌浆方法以确保盾构机的姿态调整的稳定性。
（2）灌浆问题的措施
首先，通过将泄漏隧道分组，并且由同步喷射对隧道孔进行二次喷射填充，并且调整注入位置，控制喷射的流量和压力，决定注射材料和注射比的选择。
（3）防止密封缺陷的措施
密封多道钢丝刷密封装置的方法是根据密封的尾部进行驱动速度注入密封的润滑脂并将进行自动控制以实现均匀分布，通过定位装置的润滑脂的恒定分布压力，监视泄漏量，防止出现杂质，避免密封件和轴承座圈磨损，并使用HBW密封剂进一步润滑。
（4）管板浮动
①选择适当的同步浆料比，并及时灌浆。
②盾构机的姿态控制时，盾构机的过度曲折运动不可避免地导致频繁的偏差校正，这是一个区段表面受到不均匀力的过程。因此，需要控制盾构机的姿态沿隧道轴线移动少量，同时密封隧道轴的水平位置和高度的公差为±50mm。如果发现偏差，则应分阶段进行校正，并且偏差不可过快或过猛，以避免人为的造成环形表面上产生显着的不平衡[1]。
③根据统计数据控制钻速，适当控制隧道速度，确保盾尾形成时的空间和注入平衡，防止泥浆被地下水稀释，降低泥浆性能。
（5）密封尾油脂的质量保证
密封油脂注入量应该用钢丝刷间隙完全填充，以防止泥砂进入钢丝刷间隙并连续填充。因为钢丝条会通过管件的挤压而弹性变形，钢丝刷的表面与管件紧密接触。在推进的过程中，盾体尾刷相对向前移动，因此，选择高质量的密封油脂能够增加注入的油脂量，减少密封刷与管子之间的摩擦，延长密封刷的使用寿命[2]。
①挡侧密封保护措施
在高水压和大地层穿透系数的情况下，盾尾封闭压力高于隧道埋深处的泥浆压力。
②在密封机的尖端设置一个三向密封刷，使板簧和钢丝刷一体化，并在板簧和钢丝刷上涂上氟树脂防锈剂。
③选择高质量的润滑脂，并始终在密封刷上涂抹润滑脂。
④避免同步灌浆和二次灌浆对钢丝刷的损坏。在组装过程中必须控制密封尾部间隙，以确保密封机器的密封性能。
（6）盾尾截面泄漏措施
①盾构施工工作面配有灌浆，木楔，棉胎，麻绳等应急材料，以避免盾构机尾部的泄漏。在泥浆泄漏后，盾尾油脂被连续泵送，现场人员对盾尾整环进行海绵条填塞、在千斤顶支撑靴板上焊接止水弧形钢板（在盾构机始发、风险出现前可提前焊好），焊接好后用推进油缸顶紧盾尾管片；
②施工期间，需要连续注入盾尾密封胶。如果有泄漏的情况发生，必须关闭隧道，并且必须连续注入密封油脂，直到渗漏封堵。在从盾构尾部移除管道之后，管片周边空间填充有快速凝固的双浆料，此时需要增强管片的质量以防止水从区段进入并防止隧道区域严重泄漏[3]。
3.结语
盾构机施工作业中出现盾尾漏浆现象的危害性不容忽视，极容易导致最终施工质量受损，需要重点围绕着各方面成因予以严格把关，在严格检查盾构机设备的基础上，针对盾尾刷予以全面涂抹油脂，准确拼装管片，同时控制好注浆操作，最终更好提升施工水平。
参考文献：
[1]富瑶，景德洲，赵雪峰，等.泥水盾构盾尾密封防渗漏技术[J].工程技术：文摘版，2016（5）：00253-00253.
[2]潘建明，李浩磊，丁振.盾构掘进施工中盾构机盾尾密封更换关键技术研究[J].工程技术：全文版，2016（11）：00122-00122.
[3]李胜新，刘广仁，张平.盾构法隧道掘进中盾尾密封涌水涌砂防治技术[J].石油工程建设，2009，35（4）：79-80