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摘 要：盾构在穿越东平水道之前应对盾尾刷进行检查更换，以避免在河底停机更换盾尾刷时产生的风险；盾构机在软弱富水地层施工掘进时，盾尾漏水涌砂，阻碍施工顺利进行，针对这一现象，本文从盾尾密封的性能、失效原因、失效后应采取的措施、密封刷更换注意事项、更换步骤及保护措施等方面进行阐述。
关键词：盾尾刷；更换
1、概述
佛山地铁2号线湾登区间始发至600米處地层为淤泥质土、中粗砂，隧道埋深10-20米之间，坡度千分之25.126，地下水丰富。隧道开挖采用直径6.29m土压平衡式盾构机施工。
盾尾密封刷位于盾构主机的尾部，正常使用的情况下，掘进寿命里程一般为1000～1200m，如果盾构掘进超出这个范围，密封刷将会损坏，出现盾尾漏水、漏浆的现象，进而严重影响管片的安装和注浆效果。如何在盾构施工的中途更换盾尾刷，是解决盾构长距离掘进的关键技术之一。佛山地铁2号线湾登区间成功在软弱富水地层中更换第一道盾尾刷并掌握了这一关键技术。
2、盾尾刷工作原理
盾尾密封刷之间的间隙通过注入密封油脂，保证盾尾管片背后同步注浆的浆液不会从管片和盾构间隙中漏出，同时防止地下水渗漏到盾构机内，如果盾尾密封性能失效，掘进过程中会造成漏水漏浆等风险现象。盾尾刷一共设置三道，每道作用不同。（图2.1 盾尾刷示意图）
各排钢丝刷的作用：
第1排：防止土砂、壁后注浆材料流入；
第2排：通过保持第1排的压力及充填材料，进行止水；
第3排：通过保持第2排的压力及充填材料，进行止水，防止充填材料漏出开挖面。
三道盾尾刷保证地层中水与盾尾相隔，保证施工安全。
3、盾尾刷损坏原因
导致盾尾漏水现象的主要原因有：
（1）推进过程中管片与盾尾刷长时间摩擦、挤压造成盾尾刷变形、磨损、盾尾刷钢丝掉落和盾尾刷无弹性的情况。
（2）推进过程中姿态控制不得当，同步浆液进入盾尾刷使得堵塞注脂孔。
（3）在盾构掘进过程中，盾尾刷与管片的摩擦消耗的油脂与掘进速度成正比，速度过快注入压力不够或注入量不够，致使油脂不能满足消耗。
4、盾尾刷更换准备条件
（1）更换盾尾密封刷，首先需要选择一段地下水较少且稳定的地层或者提前加固后区域；
（2）当油缸伸长（总长2150mm）至2米左右时，盾尾漏出一道宽度85mm加强环，继续推进即可漏出第一道盾尾刷，在设计方面第一道盾尾刷采用螺栓连接，便于更换。
（3）停机后对脱出盾尾后的管片进行二次注浆、注入聚氨酯等措施做好止水环工作，以及通过中盾径向注浆孔注入聚氨酯，土仓内注入钠基膨润土。
注：红色为检查孔，蓝色为聚氨酯注入环。白色为双液浆注入环。
根据油缸行程与第一道盾尾刷距离相对位置关系（图5.3 盾尾刷相对位置关系示意图），从油缸前段至第一道盾尾刷距离为2250mm左右。
思路一：在推进油缸末端加撑靴后继续推进将盾尾刷推出裸露到外面，进行更换。
思路二：推至第一道尾刷位置时将尾刷位置的管片进行拆除，将尾刷漏到外面进行更换。
5、更换盾尾刷方法
5.1 加撑靴推进后更换
达到止水效果后，先重新紧固倒数第1环与倒数第2环管片的连接螺栓。在管片安装模式下，利用管片安装机将事先准备好的长度900mm的21个撑垫安放于管片与推进油缸之间，手动将每个油缸都抵紧撑垫，利用推进油缸向前顶推盾构掘进900mm，缓慢推进至露出一道盾尾刷的前后螺栓孔，并且能满足更换条件。
将管片推进至可拼装里程后，缩回21组油缸，分次将21组900mm撑靴固定于推进油缸末端与管片之间，漏出第一道盾尾刷情况下，需要更换哪一部分盾尾刷即收回哪一部分油缸，并去除撑靴。
重复步骤，更换新的密封刷，然后按照上述步骤顺次更换其余密封刷（每次只拆除相邻两个点位的撑垫）。
5.2 拆除管片后更换
推进完成后，拼装过程中K块管片不需要插入，用型钢将K块代替（图5.2.1 型钢支撑示意图），进行下一环推进，推进850mm左右，待能更换时停机，并且在漏出盾尾刷过程中密切注意盾尾漏水情况。
拆除K块处型钢，并按照管片拼装逆顺序拆除其余管片，做到拆除一块管片更换对应盾尾刷，逐次更换。
对于上诉两种方法，在更换尾刷时有以下注意事项：
（1）漏出尾刷后，先清洗盾尾刷之间密封槽内废油脂与杂物。盾尾刷更换完毕后，检查盾尾注脂孔是否有堵塞并进行疏通。
（2）盾尾刷更换后填塞手涂油脂，对应盾尾预留注脂孔进行割除。
6、盾尾刷更换后保护措施
更换密封刷并重新拼装好管片后，先通过盾尾注脂系统给密封刷之间注入密封油脂。在掘进过程完成后，安装每环管片时，必须将盾壳底部清洗干净。推进过程中严格控制同步注浆量，控制掘进姿态。施工过程中需要合理补充油脂，一般在2-3环要补充一次，但发生漏浆后必须进行漏浆局部处理，对该处进行油脂补充。
参考文献
[1]盾构施工中盾尾刷更换技术；中铁十二局，王光锐
[2]软土地层施工中盾构尾刷修复技术，中铁隧道局，杨帆
[3]陈馈、洪开荣、吴学松等；盾构施工技术；北京：人民交通出版社，2009.
作者简介
邓军（1986），男，陕西汉中市人，本科，
（作者单位：中交二公局铁路工程有限公司）
关键词：盾尾刷；更换
1、概述
佛山地铁2号线湾登区间始发至600米處地层为淤泥质土、中粗砂，隧道埋深10-20米之间，坡度千分之25.126，地下水丰富。隧道开挖采用直径6.29m土压平衡式盾构机施工。
盾尾密封刷位于盾构主机的尾部，正常使用的情况下，掘进寿命里程一般为1000～1200m，如果盾构掘进超出这个范围，密封刷将会损坏，出现盾尾漏水、漏浆的现象，进而严重影响管片的安装和注浆效果。如何在盾构施工的中途更换盾尾刷，是解决盾构长距离掘进的关键技术之一。佛山地铁2号线湾登区间成功在软弱富水地层中更换第一道盾尾刷并掌握了这一关键技术。
2、盾尾刷工作原理
盾尾密封刷之间的间隙通过注入密封油脂，保证盾尾管片背后同步注浆的浆液不会从管片和盾构间隙中漏出，同时防止地下水渗漏到盾构机内，如果盾尾密封性能失效，掘进过程中会造成漏水漏浆等风险现象。盾尾刷一共设置三道，每道作用不同。（图2.1 盾尾刷示意图）
各排钢丝刷的作用：
第1排：防止土砂、壁后注浆材料流入；
第2排：通过保持第1排的压力及充填材料，进行止水；
第3排：通过保持第2排的压力及充填材料，进行止水，防止充填材料漏出开挖面。
三道盾尾刷保证地层中水与盾尾相隔，保证施工安全。
3、盾尾刷损坏原因
导致盾尾漏水现象的主要原因有：
（1）推进过程中管片与盾尾刷长时间摩擦、挤压造成盾尾刷变形、磨损、盾尾刷钢丝掉落和盾尾刷无弹性的情况。
（2）推进过程中姿态控制不得当，同步浆液进入盾尾刷使得堵塞注脂孔。
（3）在盾构掘进过程中，盾尾刷与管片的摩擦消耗的油脂与掘进速度成正比，速度过快注入压力不够或注入量不够，致使油脂不能满足消耗。
4、盾尾刷更换准备条件
（1）更换盾尾密封刷，首先需要选择一段地下水较少且稳定的地层或者提前加固后区域；
（2）当油缸伸长（总长2150mm）至2米左右时，盾尾漏出一道宽度85mm加强环，继续推进即可漏出第一道盾尾刷，在设计方面第一道盾尾刷采用螺栓连接，便于更换。
（3）停机后对脱出盾尾后的管片进行二次注浆、注入聚氨酯等措施做好止水环工作，以及通过中盾径向注浆孔注入聚氨酯，土仓内注入钠基膨润土。
注：红色为检查孔，蓝色为聚氨酯注入环。白色为双液浆注入环。
根据油缸行程与第一道盾尾刷距离相对位置关系（图5.3 盾尾刷相对位置关系示意图），从油缸前段至第一道盾尾刷距离为2250mm左右。
思路一：在推进油缸末端加撑靴后继续推进将盾尾刷推出裸露到外面，进行更换。
思路二：推至第一道尾刷位置时将尾刷位置的管片进行拆除，将尾刷漏到外面进行更换。
5、更换盾尾刷方法
5.1 加撑靴推进后更换
达到止水效果后，先重新紧固倒数第1环与倒数第2环管片的连接螺栓。在管片安装模式下，利用管片安装机将事先准备好的长度900mm的21个撑垫安放于管片与推进油缸之间，手动将每个油缸都抵紧撑垫，利用推进油缸向前顶推盾构掘进900mm，缓慢推进至露出一道盾尾刷的前后螺栓孔，并且能满足更换条件。
将管片推进至可拼装里程后，缩回21组油缸，分次将21组900mm撑靴固定于推进油缸末端与管片之间，漏出第一道盾尾刷情况下，需要更换哪一部分盾尾刷即收回哪一部分油缸，并去除撑靴。
重复步骤，更换新的密封刷，然后按照上述步骤顺次更换其余密封刷（每次只拆除相邻两个点位的撑垫）。
5.2 拆除管片后更换
推进完成后，拼装过程中K块管片不需要插入，用型钢将K块代替（图5.2.1 型钢支撑示意图），进行下一环推进，推进850mm左右，待能更换时停机，并且在漏出盾尾刷过程中密切注意盾尾漏水情况。
拆除K块处型钢，并按照管片拼装逆顺序拆除其余管片，做到拆除一块管片更换对应盾尾刷，逐次更换。
对于上诉两种方法，在更换尾刷时有以下注意事项：
（1）漏出尾刷后，先清洗盾尾刷之间密封槽内废油脂与杂物。盾尾刷更换完毕后，检查盾尾注脂孔是否有堵塞并进行疏通。
（2）盾尾刷更换后填塞手涂油脂，对应盾尾预留注脂孔进行割除。
6、盾尾刷更换后保护措施
更换密封刷并重新拼装好管片后，先通过盾尾注脂系统给密封刷之间注入密封油脂。在掘进过程完成后，安装每环管片时，必须将盾壳底部清洗干净。推进过程中严格控制同步注浆量，控制掘进姿态。施工过程中需要合理补充油脂，一般在2-3环要补充一次，但发生漏浆后必须进行漏浆局部处理，对该处进行油脂补充。
参考文献
[1]盾构施工中盾尾刷更换技术；中铁十二局，王光锐
[2]软土地层施工中盾构尾刷修复技术，中铁隧道局，杨帆
[3]陈馈、洪开荣、吴学松等；盾构施工技术；北京：人民交通出版社，2009.
作者简介
邓军（1986），男，陕西汉中市人，本科，
（作者单位：中交二公局铁路工程有限公司）