浅谈盾构施工油脂使用

2011-04-13王成伟张志奇

山西建筑 2011年4期

王成伟张志奇

盾构施工是在一个与外部地层隔离的条件下进行的。盾尾油脂使用的目的是把掘进开挖面与盾构机内部完全隔离开，但时常由于盾尾油脂的密封性能不好导致盾尾内漏浆漏水，严重影响洞内的施工。所以油脂的选用及使用方法非常重要。

1 盾尾密封原理

盾尾密封油脂，也称为盾尾密封油膏，是盾构采用多道钢丝刷作为盾尾密封装置时注入钢丝刷排之间的密封材料。其功能为:1)借压力注入，充满钢丝刷排的空间，同时挤入钢丝刷的钢丝间隙，增强了钢丝刷的密封性能，防止土砂和注浆材料的侵入。2)盾构机在推进的过程中，边推进、边注入密封油脂，借助油脂的挤压力，密封了在盾构掘进过程中隧道衬砌与钢丝刷之间的运动间隙(一般为3mm～4mm)，油脂与钢板、钢丝刷、隧道管片粘结，并填充它们之间的空隙，与弹簧钢板、钢丝刷共同作用，形成一圈密封环。3)借助材料与钢板和管片的良好附着力，起到防水与润滑的双重作用。

2 盾尾油脂使用及选型

结合广州市轨道交通三号线北延段 11标掘进油脂使用参数分析见表1，表2。

由表2分析，2008.12.06～2008.12.20共推进 65环，平均每天推进3环，共使用油脂27桶，每桶油脂可以使用 2.3环，2008.12.28～2009.2.10共推进 284环，共使用油脂 43桶，平均每天推进 7.5环(扣除换刀时间)，每桶可以使用 7环。该条隧道漏浆较轻。

通过广州市轨道交通三号线北延段 11标油脂使用分析，可以得出影响油脂使用的影响因素:

1)推进速度。推进速度越快，油脂使用越少。油脂为定量消耗，1桶油脂在正常压力(3 bar)自动使用情况下7h耗尽;如果推进速度越快，单位里程内油脂消耗越少，假设以50mm/min速度推进，1环1.5m，理想情况下1桶油脂可以使用10环，油脂使用量与掘进速度有直接关系。2)盾尾漏浆。漏浆越少，油脂使用越少。在相同地层的情况下，475在平均每天 8环～9环时，每桶油脂仅能用 5环左右，而 476在平均每天7环时，每桶油脂可以使用7环左右。通过广州北延地铁 475，476两台盾构机油脂使用环境对比，475漏浆较 476严重。盾尾漏浆极大的影响了油脂的使用效率。3)油脂选型。油脂的性能同样在油脂使用上起到不可忽视的作用。在广州地铁我项目共使用 6种油脂，MF18、纳克、合东双、CONDAT89、茨夫、ELCO。相同环境和速度下，不同种油脂在使用量上相差可以达到 3环～4环。4)司机操作。适当的操作也会优化油脂使用量。理论上在推进的时候尽量使用自动，且把自动档频率调节到较低，停止推进时及时停止油脂使用，但在实际使用中，受漏浆等因素影响，理论根本不能达到，实际情况下外部隧道元件表面平均每平方米消耗油脂 1 kg，也可能在每平方米0.8 kg～1.3 kg之间的范围变化。

3 优化盾尾油脂使用

表1 广州市轨道交通三号线北延段 11标475油脂使用

表2 广州市轨道交通三号线北延段 11标476油脂使用

由表 1分析，2008.11.13～2008.12.11平均每天推进 8环～9环，共使用油脂 48桶，每桶油脂可以使用 5.3环，2009.1.1～2009.1.31，31 d共推进 126环，共使用油脂 42桶，平均每天推进4环，每桶可以使用3环;2009.3.14～2009.3.30，17 d共推进 166环，共使用油脂30桶，平均每天推进 9.8环，每桶可以使用 5.5环。该条隧道漏浆较严重。通过比较使用效果和价格，上海纳克优势明显，平均每桶可用 5环以上，且很少有漏浆现象，效果很好。

如何减少盾尾油脂使用量，提高油脂使用效果，通过实践我们总结出:

1)提高掘进速度。掘进速度一般由地层决定，在刀具、设备可负荷情况下，尽量提高掘进速度。2)减少漏浆。漏浆在地铁施工中不可避免。目前地铁施工中主要通过以下方式减少漏浆:a.优化注浆操作，明确注浆操作参数。达到所需注浆压力时，立即停止注浆(一般为2 bar)。b.盾尾刷初次涂抹油脂时尽量使用康达特 90油脂，且涂抹尽量均匀，保证尾刷缝隙和每层之间添有密实的油脂，每一米距离消耗约10 kg。c.在始发前将前后仓室打满油脂，保护尾刷，避免尾刷损坏导致漏浆。d.当漏浆较严重时，在盾尾和管片之间加海绵条，效果较好。3)做好油脂选型。通过实践总结出:沙层流动性较强，需要粘性较大、稠度较小的油脂，这样可以更好的填充盾尾内的缝隙，减少沙的流动性;普通粘土对油脂要求相对较低，可选择成本较低的油脂品牌，根据油脂泵的性能，适量提高粘稠度，减少泵每冲程的油脂泵送量，减少油脂使用量，节约成本;岩层中一般含水较多，需要硬度尽量小的粘稠度较大的油脂，尽量填充前后仓室的缝隙。在广州市轨道交通三号线北延段 11标600m沙层中，我项目选用的纳克油脂效果较好，漏浆较少，无漏沙现象。在岩层中，在原纳克油脂的基础上，减少了油脂的硬度(优化泵送性)，加大了粘稠度，盾尾止水效果较好。油脂的选型对盾尾漏浆也是重要影响因素之一。4)优化司机操作。好的操作不仅能节省油脂，同时也能有效的遏制注浆。通过实践总结:在0m～1.2m间使用自动，在1.2m～1.5m间使用手动，能最大程度上减少油脂使用量，且止浆效果较好，在推进速度50mm/min以上时，每桶油脂可以使用5环以上。当发生漏浆漏水时用手动模式进行分别部位注脂，以最快时间封住浆、水的渗漏。