成都富水砂卵地層中盾尾漏水漏漿的控制及處理措施

程鵬飛 李嘉駿

摘?要：主要針對(duì)富水砂卵地層中盾尾漏水漏漿的控制進(jìn)行研究和應(yīng)急處理措施方案的設(shè)計(jì)。主要研究了盾尾漏水漏漿的原因及出現(xiàn)漏水漏漿后的應(yīng)急處理措施。

關(guān)鍵詞：盾尾油脂，盾構(gòu)機(jī)，盾尾刷，同步注漿，管片錯(cuò)臺(tái)，盾尾油脂泵

文章編號(hào)：2095-4085（2020）02-0103-02

隨著“一帶一路”和我國(guó)軌道交通的不斷發(fā)展，盾構(gòu)技術(shù)也在不斷提高，施工難點(diǎn)逐漸增加，對(duì)安全施工提出了更高的要求，為了在富水砂卵地層中的沉降控制及施工安全，為了提高我國(guó)盾尾油脂的性能，為了能選擇更適合的盾尾刷，為了提高工程質(zhì)量，保障施工進(jìn)度，降低生產(chǎn)成本。本文重點(diǎn)針對(duì)在富水砂卵地層中出現(xiàn)漏水漏漿的原因分析及發(fā)生漏水漏漿的處理措施進(jìn)行了闡述及分享。

1?緒論

成都軌道交通17號(hào)線TJ09標(biāo)盾構(gòu)區(qū)間全長(zhǎng)約2220m（1480環(huán)），主要穿越<3-8-3>密實(shí)砂卵石，地層自穩(wěn)性差，透水性強(qiáng)，地下水十分豐富，區(qū)間隧道盾構(gòu)施工時(shí)，開(kāi)挖面容易產(chǎn)生涌水，卵石中細(xì)顆粒物質(zhì)大量快速流失，引起開(kāi)挖面失穩(wěn)和地面沉降，變形。

盾構(gòu)機(jī)始發(fā)及掘進(jìn)正常，到620環(huán)發(fā)現(xiàn)盾尾有漏漿現(xiàn)象，到800環(huán)漏漿開(kāi)始嚴(yán)重。此時(shí)的注漿壓力0.33MPa～0.56MPa，注漿量10m3～11m3，管片外徑8.3m，環(huán)寬1.5m。

2?引起盾尾漏漿的原因分析

2.1?掘進(jìn)階段

（1）掘進(jìn)速度與盾尾油脂的注入速度?在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，盾尾刷與管片的摩擦消耗的油脂與掘進(jìn)速度成正比，推進(jìn)速度過(guò)快則注入盾尾的油脂在單位時(shí)間內(nèi)不能滿足其消耗量，若不及時(shí)調(diào)整油脂泵注脂速率，則盾尾刷內(nèi)的油脂量和注入油脂的壓力不夠及時(shí)密封盾尾，勢(shì)必造成密封效果減弱，形成盾尾漏漿。

本標(biāo)段的地層屬于砂卵地層，由于地層自穩(wěn)性差，掘進(jìn)時(shí)要求迅速通過(guò)，一般掘進(jìn)速度在60mm/min～70mm/min，環(huán)寬1.5m的管片，一般掘進(jìn)時(shí)間為22～23min，所以要求在掘進(jìn)時(shí)間能注入足量的盾尾油脂。所以要求盾尾油脂的泵送性要好，能及時(shí)補(bǔ)充摩擦消耗的油脂。

（2）盾尾油脂和尾刷形成的壓力階梯?盾尾密封系統(tǒng)的工作原理是由盾尾油脂和盾尾刷共同形成的密封體的壓力大于盾尾漿液的壓力，形成壓力階梯，起到止水止?jié){的作用。如果壓力低于或者等于漿液壓力，漿液就會(huì)滲入到尾刷中，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)凝固結(jié)塊，或者形成通道，導(dǎo)致盾尾無(wú)法建立壓力階梯。當(dāng)油脂的注入量不足時(shí)也會(huì)導(dǎo)致漿液滲透到尾刷中，影響盾尾壓力階梯的建立，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)造成尾刷的損失，后果不堪設(shè)想。

（3）盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)及盾尾間隙的控制?盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)直接影響著盾尾間隙，雖然在拼裝管片時(shí)從選點(diǎn)的角度等方式盡量控制盾尾間隙，但是盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)時(shí)，由于姿態(tài)不好，需要調(diào)整糾偏時(shí)也容易造成尾刷的損傷。盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)調(diào)整時(shí)糾偏量不能太大，一般1m糾偏量為5mm，糾偏過(guò)量容易使盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)“蛇形”前進(jìn)現(xiàn)象，致使盾尾間隙一邊大一邊小，間隙大的一邊容易漏漿。盾尾間隙一般不小于55mm。如果小于55mm（理論值是70mm）容易擠壞盾尾刷，造成尾刷鋼絲及彈簧鋼板超過(guò)其彈性變形，止?jié){失效而漏漿。

（4）管片錯(cuò)臺(tái)?由于拼裝手對(duì)管片拼裝不熟練或者管片脫出盾尾后上浮，造成管片錯(cuò)臺(tái)嚴(yán)重，當(dāng)管片在縱縫錯(cuò)臺(tái)產(chǎn)生后，使得盾尾刷無(wú)法緊密包裹在整環(huán)管片，很容易形成漿液滲漏通道。雖然盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)盾尾油脂倉(cāng)內(nèi)有盾尾油脂填充縱縫，但在較高的注漿壓力作用下，極有可能將油脂沖脫而擊穿盾尾刷，造成盾尾漏漿。當(dāng)管片橫縫錯(cuò)臺(tái)產(chǎn)生后，盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)時(shí)，尾刷在經(jīng)過(guò)錯(cuò)臺(tái)位置時(shí)由于錯(cuò)臺(tái)高低不平，會(huì)造成盾尾油脂的大量損耗或者尾刷無(wú)法緊密包裹管片，需要大量油脂彌補(bǔ)空隙，即使在同步注入油脂也難免造成盾尾空隙，漿液很容易滲透尾刷，壓力大時(shí)可能會(huì)擊穿盾尾，導(dǎo)致漏水漏漿。

（5）注漿壓力的控制?注漿壓力不能超過(guò)盾尾刷的最大承載壓力，在選擇尾刷的時(shí)候要計(jì)算好盾尾刷的承載壓力不能低于盾尾水壓，漿液的壓力（一般每道尾刷的承載壓力為0.2MPa）。在PLC程序上設(shè)定注漿最大壓力時(shí)要根據(jù)地層的水土壓力計(jì)算來(lái)確定注漿壓力。一般高于水土壓力0.5MPa注漿壓力過(guò)小，漿注不進(jìn)去，注漿壓力過(guò)大，會(huì)擊穿盾尾密封而漏漿。

（6）拼裝前要清理盾尾?每環(huán)掘進(jìn)結(jié)束后，在拼裝管片前一定要把盾尾清理干凈，否則盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)時(shí)盾尾的異物容易進(jìn)入到盾尾工作面中，損傷尾刷，而且尾刷不能緊密的與管片接觸，容易造成漏漿。

2.2?設(shè)備檢修階段

油脂泵需要定期進(jìn)行檢修，尤其是密封圈和單向閥需確保掘進(jìn)時(shí)運(yùn)行正常。在掘進(jìn)中出現(xiàn)油脂泵故障時(shí)，需要停機(jī)檢修，否則容易出現(xiàn)盾尾油脂量不足的情況，如果特殊情況不能停機(jī)，需要加大其他兩臺(tái)油脂泵的注入量，保證盾尾油脂量充足，漿液不會(huì)滲透到尾刷中。

3?本標(biāo)段的漏漿原因及解決方法

3.1?本標(biāo)段的漏漿原因

根據(jù)以上漏漿的各種原因分析，本標(biāo)段最終盾尾漏漿的原因是盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制不好，導(dǎo)致盾尾間隙大小不一，導(dǎo)致漏漿。

盾尾刷的自身彈性不足，在壓縮后不能快速?gòu)椈鼐o密壓緊在管片外表面上。

之前選用的盾尾油脂泵送性不足，掘進(jìn)時(shí)泵入的盾尾油脂量不足消耗量，盾尾嚴(yán)重虧損油脂，導(dǎo)致漿液倒灌盾尾刷中，長(zhǎng)時(shí)間形成通道，甚至部分區(qū)域的尾刷已被漿液凝固，無(wú)彈性。

盾尾拼裝管片前清理不干凈，有異物進(jìn)入盾尾，損傷尾刷。

3.2?盾尾漏漿的應(yīng)急措施

3.2.1?盾尾漏漿的處理措施

掘進(jìn)過(guò)程若盾尾出現(xiàn)泥漿、砂漿或清水滲漏，則主司機(jī)立即停止掘進(jìn)，停止注漿，采用手動(dòng)注脂的方法進(jìn)行處理，此位置和相鄰位置增加油脂注入量，直至完全密封住。滲漏停止后繼續(xù)推進(jìn)，并掘進(jìn)班安排專人在盾尾處觀察，操作手時(shí)刻關(guān)注泄漏處的注脂壓力變化，注漿壓力，注漿量的變化，和前后人員隨時(shí)保持聯(lián)系。

3.2.2?盾尾大量漏漿的處理措施

①手動(dòng)注脂?立即停止掘進(jìn)，停止注漿，將油脂泵泵送速度調(diào)大，停機(jī)打開(kāi)氣動(dòng)閥進(jìn)行手動(dòng)注脂，針對(duì)泄露位置和相鄰位置增加油脂注入量，直至完全密封住。

②洞內(nèi)排水?在隧道最底部安裝泥漿泵向泥漿管內(nèi)進(jìn)行抽水，為搶險(xiǎn)爭(zhēng)取時(shí)間。

③快速掘進(jìn)拼裝管片?若手動(dòng)注脂無(wú)法解決盾尾泄露問(wèn)題，則加快掘進(jìn)速度，快速完成本環(huán)掘進(jìn)，拼裝管片。

④管片壁后封堵?在管片安裝機(jī)上儲(chǔ)備兩帶棉紗，盾尾泄露發(fā)生后，用鋼釬將棉紗塞入泄露位置管片與盾尾刷連接處。

⑤鉆孔壓注速凝漿?在盾構(gòu)機(jī)上準(zhǔn)備高壓針頭灌漿機(jī)，盾尾發(fā)生大量泄露時(shí)，立即在盾尾刷后部鉆孔，注速凝漿，直至將泄露完全密封住。

⑥二次注漿?在盾構(gòu)機(jī)上準(zhǔn)備二次注漿泵，就近打開(kāi)倒數(shù)第二環(huán)二次注漿孔，安裝注漿接頭，球閥，用手動(dòng)注漿設(shè)備壓注堵漏材料，在管片壁后形成密封。

3.2.3?管片接縫處出現(xiàn)泥漿、砂漿或清水滲漏處理措施

管片接縫處出現(xiàn)泥漿、砂漿或清水滲漏處理措施，掘進(jìn)過(guò)程中若盾尾內(nèi)管片接縫處出現(xiàn)泥漿、砂漿或清水滲漏，立即停止掘進(jìn)采用手動(dòng)注脂進(jìn)行封堵，此位置和相鄰位置增加油脂注入量，若泄漏較大，則調(diào)大油脂注入量，直至完全密封住。若滲漏不能堵住則及時(shí)通知隧道堵漏隊(duì)伍對(duì)管片滲漏處注聚氨酯進(jìn)行封堵，處理完畢后，由土木及機(jī)械總工視封堵情況決定是否恢復(fù)掘進(jìn)。

3.2.4?盾尾刷異常磨損或管片外弧面破損出現(xiàn)大量泄漏的處理措施

盾尾刷異常磨損或管片外弧面破損出現(xiàn)大量泄漏。此位置和相鄰位置增加油脂注入量，采用手動(dòng)注脂。在管片背面增加厚橡膠板或棉纖維制品。

3.2.5?漏漿失控洞外排漿措施

漏漿失控洞外排漿。若盾尾漏漿比較大，而且效果不好或不能封堵，在拖車或在隧道最底部安裝的一臺(tái)泥漿泵向泥漿管內(nèi)進(jìn)行抽水。

4?結(jié)?論

盾構(gòu)機(jī)盾尾漏水漏漿會(huì)影響整個(gè)盾構(gòu)掘進(jìn)及安全，所以在前期選擇盾尾油脂要選擇泵送性好，保壓性好的盾尾油脂，在選擇尾刷時(shí)，要選擇彈性好，計(jì)算出承載壓力能達(dá)到使用要求的尾刷。在出現(xiàn)盾尾漏漿的情況時(shí)一定要分析出漏漿的原因，才能有針對(duì)性的制定解決方案。注漿手應(yīng)該先培訓(xùn)后上崗。這樣才能降低風(fēng)險(xiǎn)，確保施工安全。

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