隧道盾构法施工期间盾尾密封系统渗漏风险分析及应对措施.docxVIP

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隧道盾构法施工期间盾尾密封系统渗漏风险分析及应对措施

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摘要：盾构施工方法目前广泛应用于大型隧道施工中。在盾构施工方法一般采用土压平衡模式，这使得盾构施工优势显著，在施工过程中是较为先进的技术。但是，在实际的隧道施工过程中，盾构施工也会出现一些问题，如盾尾密封刷失效、渗漏等。这问题不仅会影响作业进度，还会带来难以估量的安全危害。针对这一工程现象，本文充分分析了盾尾密封刷失效、渗漏原因，并提出了相对应的治理措施以及预防措施。

关键词：盾构；盾尾密封系统；渗漏；风险源；策略

前言

在我国经济繁荣发展的快车道上，城际轨道、城市地铁、越江隧道、公路、铁路、引水工程、城市排水、电力通信、供气工程等均处于大规模的规划建设。盾构法施工已成为隧道建设的重要手段之一。在实践过程中，当采用土压平衡盾构法施工时，其速度快，安全可靠，不受气候季节的影响，自动化程度高。节约人力资源和经济成本，且对生态环境影响较小，尤其适用于隧道埋深较大、洞线较长等情形，为地下深层开发做出巨大的贡献。但在大部分的隧道建设存在于沿海城市，沿海城市多为冲积、洪积平原，软土淤泥质、淤泥质粉细砂层发育较为广泛。而在采用土压平衡模式盾构掘进施工期间，常见的盾尾密封装置以钢丝刷为主，实现盾尾密封系统维护达到防水效果[1]。但由于轨道施工过程中，面临多维的风险源，盾构使用方法不对、盾尾密封膏量不足、钢丝刷使用年限较长出现部分磨损或者相邻管片外部不出现摩擦等情况，都易导致盾尾出现渗漏。盾尾渗漏后，必然会影响盾构正常使用掘进，还可能引发其他施工安全风险，诸如漏泥、漏水，严重的会导致地层沉降，隧道变形等。为规避盾尾渗漏风险，本文就渗漏风险源进行分析，以保障施工质量，推进施工进度。

一、隧道施工中盾构及盾尾密封渗漏风险源分析

(一)管片变形问题

盾构及盾尾密封渗漏风险主要是由管片变形引起的，管片变形就会使得尾部密封泄露。而管片变形主要包括管片破裂、管片位置发生偏移等，管片之所以变形，很大可能是因为实际施工过程中管片拼装不达标。由于施工人员专业知识水平不足，以及隧道密封条件不足等主客观原因，管片组件在被组装时并非是标准圆，这就使得管片容易发生变形。盾构机在施工过程中，由于管片变形逐渐增大，使得外侧头防水条越来越窄，盾构机注浆接收压力逐渐降低，狭缝开口的纵向上逐渐超过标准值。此外，密封尾部泄露问题还受到润滑脂影响，土层超过润滑脂的承受限度也会使得密封尾部泄露[2]。

(二)突发问题

管片破裂表现主要包括裂纹和管片伤害。管片破裂较为常见，主要发生在运输和存储过程中，管片碰撞出现裂痕或者其他损伤。此外，管片装配完成之后也有可能受到破坏，盾构机的姿态不佳、盾构机受到的推力不均匀等都会造成管片脱出盾尾时受到伤害，出现裂纹。管片伤害一般是质量问题，诸如制作流程存在问题，制作方法不标准、机械设备使用运行不规范、操作不达标等因素使得管片质量不达标，这些管片在实际的应用过程中出现裂纹。在实际的施工过程中，管片拼装精度不达标会影响施工，例如施工过程中管片承受插孔压力过大。其他管片伤害的典型表现诸如纵向裂纹，主要是盾尾间隙、盾构姿态等影响因素造成的[3]。管片形成裂缝还可能因为管片间隙小、安装不标准导致。

(三)管片脱位

管片脱位的原因是多方面，通常包括配件选取失误、管片安装不规范等原因，管片与管片之间不贴合，出现缝隙，加上负荷增强，管片出现位移的可能性增大，密封性能自然下降。为了解决这个问题，目前工程上使用最多的是管接头。管片安装位置不准确会导致螺栓不能正确插入，这就使得管片位置发生偏移。此外，土层压力大也是主要原因之一。土压平衡模式盾构机需要大量的充填料浆，但是由于现场操作难以达到规范，同时注浆压力较大，管片出现位移情况，管片就会脱位[4]，从而导致盾尾泄露。

(四)壁后注浆问题

管片壁后注浆也会使得密封尾部泄露。在灌浆时，浆料质量是十分重要的，此外注浆步骤中填料时的密封性也是十分重要的影响因素。在实际的施工过程中，注浆量需要被严格控制，否则注浆量不足会导致管片发生变形，从而使得盾构机盾尾密封出现泄露。

(五)密封失效

密封失效主要是由于盾尾密封泄露，而密封刷是主要影响因素。密封刷的弯曲部分是十分重要的，密封刷的强度、质量，密封刷弹簧不足都会导致密封失效。在实际的施工过程中，还会出现磨损，使得密封刷受到挤压与摩擦。在操作过程中密封线也会受到程度不一的破坏。

(六)管片碎裂

在实际的施工过程中，管片会遭到破坏甚至碎裂。在管片拼装时，保证轴心线没有较大偏差的前提下，管片质量还受工艺、操作熟练度等因素的影响，没有保证K块管片的安装空间等都会影响管片拼装质量，在盾构千斤顶进行推进的时候，管片之间外壁处容易碎裂，尤其是螺栓孔、角根部，碎片会