论文部分内容阅读
摘要：文章分析隧道盾构施工中盾构盾尾密封出现渗漏的各种风险源及其具体原因，针对这些不同的原因提出了相应的盾尾渗漏问题解决和预防措施，以供参考。
关键词：隧道盾构施工；盾尾密封渗漏；对策
1引言
目前在大型隧道施工工程中，盾构法是目前比较先进且应用较为广泛的施工方法，此种施工方式中通常采用泥水加压平衡的盾构施工技术，但是在实际的隧道盾构施工过程中，容易出现泥水平衡盾构盾尾渗漏的问题，影响盾构机的掘进作业，需要其发生渗漏的原因进行分析，并采取相应的措施进行处理和预防。
2隧道施工中盾构盾尾密封渗漏风险源分析
2.1管片变形问题
由于管片拼装原因引起的盾构盾尾密封渗漏问题主要表现在管片变形、管片破裂以及管片错台等原因。引起管片变形的原因主要是由于在隧道盾构施工中实际的施工条件以及施工人员的专业技术水平的限制，导致在管片拼装时没有按照规定拼装为一个标准的圆形，而是呈现一定程度的椭圆形状，这样在盾构机的施工过程中，由于其自身的重力作用，就会逐渐增大管片之间的止水条外援纵缝的宽度，而且在盾构机运行过程中受到注浆压力和泥水压力的影响，纵缝开度逐渐超过标准值，此处的油脂就会无法承担注浆压力和泥水压力，因此会发生盾尾渗漏的问题。
2.2管片破裂问题
管片破裂主要有两种形式，管片破损和管片裂缝，对于前者来说，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；而对于后者来说，主要是由于在管片生产过程中原材料选择不合理、加工工艺不科学以及操作人员未严格执行操作规范而导致的管片裂缝，以及由于管片的精度不符合设计要求，在使用过程中受到较大的千斤顶推力时与隧道掘进的反方向形成纵向的裂纹，此外，还由于管片的配筋不够合理，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。
2.3管片错台问题
即在管片拼装完成之后同一环管片的每一片以及管片与管片之间存在内弧面不平整的问题，甚至在受到不均匀外力的作用下，一旦其集中荷载超出其承受极限就会发生管片之间相对位移的问题。引起管片错台的原因一是由于管片选型不当的原因，导致在管片拼装过程中出现其拼装中心与盾构机的中心不同心，甚至会发生管片与盾尾发生接触的问题，所以为了排除以上问题，安装人员将管片进行径向便宜而导致管片错台问题的发生；二是由于管片安装过程中没有对盾尾尤其是底部的渣土等进行清理干净，这样此处的管片就容易出现安装位置不精确的问题，甚至会导致螺栓无法正常插入，从而导致出现错台问题。或者在操作人员采用机械设备进行安装时，由于未严格执行操作规范，没有对管片的内环面的平整度进行整理，或者在安装完成之后没有采取保圆装置进行校正以及对管片螺栓进行紧固，都会导致管片错台的发生；三是盾构施工中的注浆压力过大。在隧道盾构施工中，采用在管片与围岩之间的环形间隙中填充同步双液注浆进行快速凝固，而且当在软弱地层以及急转弯段进行掘进时，需要增加填充浆液的流量和压力，但是当地层性质发生变化之后，如果没有对注浆的流量和压力进行及时调整，而且现场操作人员没有正确处理，注浆压力在超过一定极限数值时就会导致此处出现管片错台的问题；四是盾构机的姿态控制问题。在盾構机掘进施工中，由于某种原因而导致盾构机的姿态进行较大的改变和调整，当管片脱离管片时，盾构机的壳体会对管片造成挤压而引起管片错台，甚至会导致多环管片错台的发生。
2.4注浆问题
由于注浆方面的原因而导致盾构盾尾出现渗漏的原因主要是由于在盾构机壁后进行注浆时所采用的浆液的质量较差，而且在注浆过程中出现充填不密实的现象，这样就会导致围岩和衬砌整体的受力情况无法进行协调而出现受力不均的问题，甚至导致出现局部变形严重的问题，因此会导致防水层失效而引发渗漏问题。或者在注浆过程中，对注浆量的控制不够科学而造成注浆量不足，容易导致在隧道施工后期出现较大的沉降变形问题，从而引发盾尾渗漏问题的发生。
2.5密封问题
由于密封方面的问题而引起的盾尾渗漏主要表现在：一是密封刷和密封刷弹簧的质量存在问题，当盾构机在曲线段进行施工时，密封刷和密封刷弹簧会由于强度不足而在较大的曲线段压力下出现磨损和磨损加快的现象；二是管片也会对密封刷造成挤压和摩擦，容易造成密封刷弹簧钢板出现磨损甚至是被压碎的问题，导致密封钢丝的保护失效，在盾构机运行过程中就会发生密封钢丝断裂，甚至出现铆钉被拉脱而造成密封效果被破坏的问题。
3隧道施工中盾构盾尾密封渗漏风险对策
3.1管片拼装问题的对策
对于管片的裂缝问题，需要在管片生产制造的过程中，通过事前试验进行砼配合比的确定，并根据气候、钢模以及施工工艺参数等对施工工艺进行优化，而且在对管片进行蒸养的过程中，注意对入池温度差以及蒸养温度的控制；采用弹性衬垫来对管片环面不平而引起的应力集中问题进行减缓，并严格控制管片的尺寸精度符合设计要求，并提高管片主筋的刚度和配筋率；对于出现裂缝的管片，应采用化学灌浆法进行封堵，并注意对管片进行防腐；在施工中注意对掘进姿态和推力的控制。对于管片的破损问题，需要加强管片安装之间的质量检查，并控制好掘进过程中的参数问题。对于管片错台问题，需要对线路曲线进行优化，并采用尺寸合适的管片，控制转弯管片的数量以及螺栓的质量，施工中确保管片轴心与盾构机轴心的一致性，并根据不同地层对注浆方式进行调整，确保盾构机姿态调整的稳定。
3.2注浆问题的对策
首先根据隧道的渗漏水分布情况对隧道进行分割注浆，采用同步注浆和二次注浆的方式对隧道孔隙进行填充，调整注浆位置，并对注浆流量和压力进行控制，通过试验确定注浆材料和注浆配比的选择。
3.3密封问题的对策
在盾尾设置多道钢丝刷密封装置的密封方式，并根据掘进速度进行注入密封油脂的自动控制，通过定位装置控制油脂的均匀分布以及恒定的配送压力，并对泄漏量进行监视，防止杂质对密封件和轴承座圈造成磨损，额外采用HBW密封脂进行润滑。
4结语
在目前的隧道盾构施工中，由于管片变形、管片破裂、管片错台、注浆压力控制问题、密封问题等容易引起盾构盾尾出现渗漏的问题而影响盾构作业的正常开展，所以需要本文介绍的相应的措施进行处理和预防，此外，还有泥水压力过高和盾尾油脂量不足等原因而引起的盾尾渗漏问题，也需要采用相应的方法进行处理，在此不一一赘述，希望通过本文的介绍给同行提供借鉴经验，确保隧道盾构施工的进度与质量。
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.
关键词：隧道盾构施工；盾尾密封渗漏；对策
1引言
目前在大型隧道施工工程中，盾构法是目前比较先进且应用较为广泛的施工方法，此种施工方式中通常采用泥水加压平衡的盾构施工技术，但是在实际的隧道盾构施工过程中，容易出现泥水平衡盾构盾尾渗漏的问题，影响盾构机的掘进作业，需要其发生渗漏的原因进行分析，并采取相应的措施进行处理和预防。
2隧道施工中盾构盾尾密封渗漏风险源分析
2.1管片变形问题
由于管片拼装原因引起的盾构盾尾密封渗漏问题主要表现在管片变形、管片破裂以及管片错台等原因。引起管片变形的原因主要是由于在隧道盾构施工中实际的施工条件以及施工人员的专业技术水平的限制，导致在管片拼装时没有按照规定拼装为一个标准的圆形，而是呈现一定程度的椭圆形状，这样在盾构机的施工过程中，由于其自身的重力作用，就会逐渐增大管片之间的止水条外援纵缝的宽度，而且在盾构机运行过程中受到注浆压力和泥水压力的影响，纵缝开度逐渐超过标准值，此处的油脂就会无法承担注浆压力和泥水压力，因此会发生盾尾渗漏的问题。
2.2管片破裂问题
管片破裂主要有两种形式，管片破损和管片裂缝，对于前者来说，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；而对于后者来说，主要是由于在管片生产过程中原材料选择不合理、加工工艺不科学以及操作人员未严格执行操作规范而导致的管片裂缝，以及由于管片的精度不符合设计要求，在使用过程中受到较大的千斤顶推力时与隧道掘进的反方向形成纵向的裂纹，此外，还由于管片的配筋不够合理，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。
2.3管片错台问题
即在管片拼装完成之后同一环管片的每一片以及管片与管片之间存在内弧面不平整的问题，甚至在受到不均匀外力的作用下，一旦其集中荷载超出其承受极限就会发生管片之间相对位移的问题。引起管片错台的原因一是由于管片选型不当的原因，导致在管片拼装过程中出现其拼装中心与盾构机的中心不同心，甚至会发生管片与盾尾发生接触的问题，所以为了排除以上问题，安装人员将管片进行径向便宜而导致管片错台问题的发生；二是由于管片安装过程中没有对盾尾尤其是底部的渣土等进行清理干净，这样此处的管片就容易出现安装位置不精确的问题，甚至会导致螺栓无法正常插入，从而导致出现错台问题。或者在操作人员采用机械设备进行安装时，由于未严格执行操作规范，没有对管片的内环面的平整度进行整理，或者在安装完成之后没有采取保圆装置进行校正以及对管片螺栓进行紧固，都会导致管片错台的发生；三是盾构施工中的注浆压力过大。在隧道盾构施工中，采用在管片与围岩之间的环形间隙中填充同步双液注浆进行快速凝固，而且当在软弱地层以及急转弯段进行掘进时，需要增加填充浆液的流量和压力，但是当地层性质发生变化之后，如果没有对注浆的流量和压力进行及时调整，而且现场操作人员没有正确处理，注浆压力在超过一定极限数值时就会导致此处出现管片错台的问题；四是盾构机的姿态控制问题。在盾構机掘进施工中，由于某种原因而导致盾构机的姿态进行较大的改变和调整，当管片脱离管片时，盾构机的壳体会对管片造成挤压而引起管片错台，甚至会导致多环管片错台的发生。
2.4注浆问题
由于注浆方面的原因而导致盾构盾尾出现渗漏的原因主要是由于在盾构机壁后进行注浆时所采用的浆液的质量较差，而且在注浆过程中出现充填不密实的现象，这样就会导致围岩和衬砌整体的受力情况无法进行协调而出现受力不均的问题，甚至导致出现局部变形严重的问题，因此会导致防水层失效而引发渗漏问题。或者在注浆过程中，对注浆量的控制不够科学而造成注浆量不足，容易导致在隧道施工后期出现较大的沉降变形问题，从而引发盾尾渗漏问题的发生。
2.5密封问题
由于密封方面的问题而引起的盾尾渗漏主要表现在：一是密封刷和密封刷弹簧的质量存在问题，当盾构机在曲线段进行施工时，密封刷和密封刷弹簧会由于强度不足而在较大的曲线段压力下出现磨损和磨损加快的现象；二是管片也会对密封刷造成挤压和摩擦，容易造成密封刷弹簧钢板出现磨损甚至是被压碎的问题，导致密封钢丝的保护失效，在盾构机运行过程中就会发生密封钢丝断裂，甚至出现铆钉被拉脱而造成密封效果被破坏的问题。
3隧道施工中盾构盾尾密封渗漏风险对策
3.1管片拼装问题的对策
对于管片的裂缝问题，需要在管片生产制造的过程中，通过事前试验进行砼配合比的确定，并根据气候、钢模以及施工工艺参数等对施工工艺进行优化，而且在对管片进行蒸养的过程中，注意对入池温度差以及蒸养温度的控制；采用弹性衬垫来对管片环面不平而引起的应力集中问题进行减缓，并严格控制管片的尺寸精度符合设计要求，并提高管片主筋的刚度和配筋率；对于出现裂缝的管片，应采用化学灌浆法进行封堵，并注意对管片进行防腐；在施工中注意对掘进姿态和推力的控制。对于管片的破损问题，需要加强管片安装之间的质量检查，并控制好掘进过程中的参数问题。对于管片错台问题，需要对线路曲线进行优化，并采用尺寸合适的管片，控制转弯管片的数量以及螺栓的质量，施工中确保管片轴心与盾构机轴心的一致性，并根据不同地层对注浆方式进行调整，确保盾构机姿态调整的稳定。
3.2注浆问题的对策
首先根据隧道的渗漏水分布情况对隧道进行分割注浆，采用同步注浆和二次注浆的方式对隧道孔隙进行填充，调整注浆位置，并对注浆流量和压力进行控制，通过试验确定注浆材料和注浆配比的选择。
3.3密封问题的对策
在盾尾设置多道钢丝刷密封装置的密封方式，并根据掘进速度进行注入密封油脂的自动控制，通过定位装置控制油脂的均匀分布以及恒定的配送压力，并对泄漏量进行监视，防止杂质对密封件和轴承座圈造成磨损，额外采用HBW密封脂进行润滑。
4结语
在目前的隧道盾构施工中，由于管片变形、管片破裂、管片错台、注浆压力控制问题、密封问题等容易引起盾构盾尾出现渗漏的问题而影响盾构作业的正常开展，所以需要本文介绍的相应的措施进行处理和预防，此外，还有泥水压力过高和盾尾油脂量不足等原因而引起的盾尾渗漏问题，也需要采用相应的方法进行处理，在此不一一赘述，希望通过本文的介绍给同行提供借鉴经验，确保隧道盾构施工的进度与质量。
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.