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转 盾构过江施工的设备保障 摘要:在过江隧道的盾构法施工中，盾构机在头顶悬河的施工状态下掘进，使得设备风险尤为突出。同时因为岩层裂隙水在与江水连通的情况下，增加了掘进的困难，成为工程成败的关键。必须有足够的措施保证在过江施工过程中不发生洞顶贯穿或设备瘫痪。对盾构过江施工中的设备保障问题进行了探讨，可为类似工程中盾构机安全、顺利地在江底通过提供借鉴。关键词:盾构过江施工设备保障1引言随着国内盾构法隧道施工技术的推广，伴着城市轨道交通建设的发展，不时需要从江河底下穿越，以满足地下交通线路走向的需要。就广州而言:地铁1号线穿越东濠涌，2号线穿越宽185m的珠江，3号线穿越642m的珠江(中间为246m的海心沙岛)、宽300m的三支香水道、宽500m的南珠江主航道，4号线要穿越宽400m的仑头水道、宽200m的官州河、宽510m的新造水道等。盾构过江施工与地面施工所面对的风险、所遇到的问题均有所不同。研究盾构过江施工的特殊性，根据地质情况正确处理有关设备问题和采用相关的施工技术，避免盾构开挖面与江水贯通，防止江底河床塌陷，使盾构机安全、顺利地在江底通过是施工成败的关键。以下针对过江施工时盾构机相应部件的检查处理、过江段盾构刀具的使用和更换原则、应对地下水的措施等进行讨论。2保证盾构机的可靠性盾构法施工，工程的成败与否极大程度上依赖于设备的好坏，过江施工的特殊环境条件很有可能将盾构机的局部缺陷或故障予以放大，使得设备引起的施工风险增加。若盾构机在江底发生严重故障将难以像在地面一样采用相应的措施排除或补救，特别是老旧的盾构机若过江前对关键部件维修不彻底、保养不到位，风险将更大。提高盾构设备的可靠性，减少有关部件(特别是关键的密封部件)的故障，使在隧道内无法维修更换的大型部件不出问题，关键部件少出问题，是保证盾构过江施工成败的关键之一。从盾构机在工地现场组装开始，就要对下列部件予以特别注意。2.1主驱动部分盾构机主驱动部分包括刀盘主轴承及减速齿轮付、液压马达或驱动电机等，图l是其主轴承和密封结构的示意图。在该结构中，主轴承使用了三排推力轴承，主轴承前端为三道橡胶密封，对密封腔泵送油脂润滑，并且油脂以正压泵出以加强密封效果。生产厂家对主轴承的使用寿命一般都承诺在5000~10000h，若刀盘主轴承、大齿轮等大尺寸的驱动部件在江底发生故障很可能是工程的灾难。所以必须注意多加检查和维护，注意保持其内、外密封件的完好有效，密封油脂的质量及加注数量必须满足要求;若是旧设备，在盾构组装前必须尽可能地对密封腔进行清理，打开主轴承密封端盖对前端第一道密封条进行检查或更换(图2)。对于旧设备，必须通过检测润滑油油样等手段对设备的磨损情况做出评估，并在设备运行过程中定期进行油样检查。 图1盾构机主轴承及其密封结构示意图图2主轴承前端第一道唇口橡胶密封对于传动齿轮付的油浴润滑系统，要注意检查油温和油位，发现异常立即查出原因并采取措施，而在正常掘进过程中油位的检查往往会被施工人员所忽视，若不仔细检查和分析检查结果，极易造成严重故障。在某过江工程中，盾构机主轴承和大齿轮采用油浴润滑，在润滑腔外采用水套进行冷却，某日检查油位视镜，发现油位异常升高，在排除了设备维护人员加油过满的原因后，通过油腔底部的排油口放油，排出含水和白色乳化的底油至油位正常后，油位很快又往上蹿高，后经反复检查确认是润滑腔破损，使冷却夹套内的水蹿入润滑腔所致。由于掘进过程中无法进行漏点检查和焊补，为保证继续掘进，在盾构机内增加油冷却器代替水冷，不断地往油腔内补油，并通过排油口频繁地排出进入其中多余的水和油以维持掘进。2.2气压人闸仓气压人闸仓是盾构过江施工的安全附件，用于在加气压情况下人员进入土仓内作业。应该在盾构始发掘进前进行充分的检查并保持其完好，在盾构过江施工前再次检查确认，检查范围包括人闸仓室的密封、照明、通讯和可用于人员呼吸的备用第二压缩空气源等，保证在过江施工过程中完好好用，增加人员进入土仓内检查和处理刀盘故障的可靠条件。在盾构过江前应对气压人闸仓的气密性进行检查，盾构机人闸仓的气密性目前尚没有相应的标准，一般可认为在试验压力为3bar的情况下，30min内的压力降不大于0.3bar。若压力降速过大，应对人闸仓的密封接口进行检查并恢复其气密性能。2.3铰接密封对盾构过江施工来讲，铰接密封是关注的重点之一。目前盾构机的铰接密封结构形式基本上分两种，一种采用一道或多道橡胶唇口式密封(图3);另一种采用石墨石棉或橡胶材料的盘根密封(图4)。使用唇型密封结构的铰接活动范围大，对曲线线路掘进的适应性强，但密封效果单纯依靠密封唇口的弹性，不能进行调节;使用石墨石棉盘根的密封结构安装盘根简单方便，由于盘根密封的弹性不佳，长距离使用容易失效。目前国内所用的盾构机多使用盘根加气囊式密封结构，紧急情况下向