盾构施工盾尾油脂的管理

方俊生

摘要： 针对盾构施工的日益普及,盾尾密封油脂在盾构隧道建设中需求不断增大的背景,分析了盾尾油脂密封原理,概括了施工中所用盾尾油脂类型及其性能要求,研究了盾尾油脂的耐水压密封性、挥发性和泵送性测试方法,为进一步规范盾尾油脂性能评价标准提供了参考.

关键词; 盾构盾尾油脂盾尾密封性能

中图分类号：U455.43文献标识码：A 文章编号：

Abstract: according to the rising popularity of shield tunnel, shield tail sealing grease in shield tunnel construction in increasing demand analyzed the background, oil seal shield tail principle, summarizes the construction of the oil type and the shield performance requirements, the tail of the hydraulic oil shield resistance sealing, volatile and pumping sex test methods, for the purpose of further regulating the performance evaluation standard oil shield provides reference.

Key words; Shield shield tail oil shield tail the sealing performance

近十年来我国的轨道交通事业发展十分迅猛，盾构法施工由于自动化程度高、节省人力、施工进度快、安全性能高、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，得到了广泛的应用，该技术涉及的学科比较多，不但有机械还有液压、电气、信息传输等，技术含量极高。因此施工过程中各个环节的管理尤其重要，特别是在广州等南方地区复杂的地质条件更显重要。

盾尾密封是盾构施工中一个关键环节，只有良好的盾尾密封管理，才能确保盾构施工的安全和效率。一般盾构法施工使用的盾构机在盾尾筒体内壁都装有三道不锈钢丝刷，在装上混凝土管片后结就形成了两道密封仓，盾尾油脂就注于其间。结合施工过程中的一些做法，本文对盾尾油脂管理环节进行简单的介绍。

1、始发前盾尾刷油脂的涂抹

盾尾刷初次涂抹油脂时必须使用手抹型的盾尾油脂。盾尾刷初次油脂的涂抹需尽量均匀足量，在操作时须将盾尾油脂团置入尾刷各层间的最底部，保证尾刷缝隙和每层之间添有密实的油脂。在盾尾油脂涂抹过程中，要避免向油脂中添加过多汽油等有机溶剂稀释后使用，防止盾尾油脂物理特性发生较大改变而影响油脂涂抹的质量。始发前对尾刷逐块逐层进行检查。

2、始发前对盾尾油脂各注入点检查

在盾构机完成组装后，必须在负环管片安装前对盾构机盾尾油脂注入系统进行全面的调试和检查。在调试过程中，要密切观察盾尾油脂腔内各个油脂注入点的油脂挤出情况和泵送压力的差异。在始发前必须完全排除盾尾油脂注入系统存在的故障和隐患，使其性能达到最佳状态，尽量确保各个油脂孔的出脂都是比较均匀。

3、负环拼装后充填盾尾油脂

在负环完成安装后，向盾尾油脂仓内注入足量的泵送型的盾尾油脂，要求油脂能完全充填盾尾油脂仓。可在负环管片吊装孔处于盾尾油脂仓位置时，打穿负环管片吊装孔观察油脂挤出情况来判断盾尾油脂的充填程度。

4、盾尾油脂的选择

盾尾油脂的要根据环境温度适应范围较广的产品，要在能在温度变化较大的情况下能保持油脂的稠度、粘度和可泵送性。避免使用冬季稠度会变得过大，夏季又变得很稀的产品。如必要的情况下，可结合季节的变化，选用不用物理特性的产品，确保盾尾油脂正常使用性能的发挥。盾尾油脂要求粘附力和密封性能要好，在使用过程中，需保证一定压力无漏水，并抗磨损、抗流失性强。在泵送过程中，在管内无滞留无堵塞。产品稳定，抗老化，抗氧化，在质保期内无离析，无干缩。

在使用过程中，隧道值班工程师和跟班的机修工要密切观察盾尾油脂泵送的情况，杜绝设备故障对油脂注入的影响以及于油脂的质量和性能不能满足要求而造成盾尾仓油脂不足情况的发生。

5、盾尾油脂注入的控制

盾尾刷与管片的摩擦消耗的油脂与掘进速度成正比，必须选择适合的注入频率，才可以确保盾尾油脂的充填效果。如果掘进速度过快，而注脂频率过低，将造成注入盾尾的密封油脂在单位时间内不能满足其消耗量。若不及时调整油脂泵注脂率，则盾尾刷内的油脂量和注入油脂的压力不能及时密封盾尾，势必造成尾刷的密封效果减弱，形成盾尾渗漏。

因此，结合盾尾油脂设备的情况，采用正确方法补充油脂是十分重要的。从第一项目部两台三菱盾尾机的情况来看，考虑到管片外壁质量,管片姿态和组装质量等问题，一般在2R~3R要补充一次，单孔油脂注入时间约为36s。在曲线段时和高水压区段注入频率要达到1R补充一次。

但发生漏浆后必须进行漏浆处局部打油脂。当发生严重渗漏或窜浆现象时,在有条件的情况下，要清除盾尾油脂仓内的杂物。从内圈开始 ，从上往下在内圈单孔打油脂，把相邻孔逆止阀打开至干净油脂溢出后停机，再从溢出孔处继续打油后把相邻孔打开，依次环向进行一周。完成内圈清除后，再在外圈进行上述操作。

在推进过程，要求值班工程师要密切观察盾尾情况，发现漏水或漏砂立即停机，集中点位注脂（前舱后舱都要注）。发现油脂泵注打量、压力或泵有故障必须立即停机处理后才能继续推进。

在盾构机掘进施工过程中，可结合工程地质情况，每推进200～300环进行一次油脂仓的检查。确保油脂仓内的油脂充填情况。

盾尾油脂在掘进或静止过程中均可以注入，但在推进的同时进行盾尾油脂注入时，可能会产生一些油脂消耗。因此，在常规情况下，应尽可能在盾构机完成一环掘进后，在管片拼装时进行盾尾油脂的注入。在这种静止状态下可以确保盾尾油脂的注入质量，同时也可以节约油脂的用量。在掘进过程中，也可让盾构机暂时停止推进，补充油脂后再继续掘进。

6、重视盾构姿态控制和管片拼装质量

掘进过程中一定要做好姿态控制，严格控制盾构推进的纠偏量, 尽量使管片四周的盾尾间隙均匀一致, 减轻管片对盾尾刷的挤压程度；根据开挖工作面地层情况应适时调整掘进参数，尽可能避免急转、急纠的发生。严格控制管片组装时的千斤顶伸缩量, 避免盾构产生后退损坏盾尾刷。

做好管片选型管理，提高管片的拼装质量，防止出现盾尾间隙单边过大或过小以及管片错台的情况。这些方面都可以有效的减少盾尾油脂的消耗，同时保证盾尾密封的性能。

7、注浆控制

同时，在盾构始发时，更需要配合好对始发时注浆的时机、一般在盾尾进入洞门50cm～100cm后，开始进行同步注浆。尽可能在盾尾进入洞门2m左右再进行洞门封堵的管片注浆。掘进过程也严格控制注浆压力防止注浆压力过大浆液击穿盾尾而形成漏浆通道。避免出现需进行大量的油脂注入才能封堵漏浆通道的情况发生。

7、管片粘贴海绵条

在每块盾构管片的外缘四周粘贴适合宽度的海绵条，可以明显的消除各个管片间拼装后形成的缝隙。从而可以有效的减少盾尾油脂的消耗和盾尾刷与管片间漏浆通道的形成。

经过多次试验粘贴海绵条以来，结合掘进过程中盾尾的注脂进行管理。以往盾构机在掘进过程中盾尾漏浆的现象避免了，施工环境得到改善，施工的绩效得到提高，盾尾油脂的使用量大大降低，不但降低了施工风险，而且节約施工成本。

管片粘贴海绵条

以上是在施工过程中所采用的一些具体做法，很多方法是在经过多次反复试验应用，有效的解决了相关的施工问题，提高了作业效率。在今后的施工中，我们还将继续的总结和研究，进一步改进和加强盾构施工管理工作，不断提高盾构法的施工技术水平。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。