淺談盾構(gòu)施工油脂使用

王成偉 張志奇

盾構(gòu)施工是在一個與外部地層隔離的條件下進行的。盾尾油脂使用的目的是把掘進開挖面與盾構(gòu)機內(nèi)部完全隔離開，但時常由于盾尾油脂的密封性能不好導(dǎo)致盾尾內(nèi)漏漿漏水，嚴(yán)重影響洞內(nèi)的施工。所以油脂的選用及使用方法非常重要。

1 盾尾密封原理

盾尾密封油脂，也稱為盾尾密封油膏，是盾構(gòu)采用多道鋼絲刷作為盾尾密封裝置時注入鋼絲刷排之間的密封材料。其功能為:1)借壓力注入，充滿鋼絲刷排的空間，同時擠入鋼絲刷的鋼絲間隙，增強了鋼絲刷的密封性能，防止土砂和注漿材料的侵入。2)盾構(gòu)機在推進的過程中，邊推進、邊注入密封油脂，借助油脂的擠壓力，密封了在盾構(gòu)掘進過程中隧道襯砌與鋼絲刷之間的運動間隙(一般為3mm～4mm)，油脂與鋼板、鋼絲刷、隧道管片粘結(jié)，并填充它們之間的空隙，與彈簧鋼板、鋼絲刷共同作用，形成一圈密封環(huán)。3)借助材料與鋼板和管片的良好附著力，起到防水與潤滑的雙重作用。

2 盾尾油脂使用及選型

結(jié)合廣州市軌道交通三號線北延段 11標(biāo)掘進油脂使用參數(shù)分析見表1，表2。

由表2分析，2008.12.06～2008.12.20共推進 65環(huán)，平均每天推進3環(huán)，共使用油脂27桶，每桶油脂可以使用 2.3環(huán)，2008.12.28～2009.2.10共推進 284環(huán)，共使用油脂 43桶，平均每天推進 7.5環(huán)(扣除換刀時間)，每桶可以使用 7環(huán)。該條隧道漏漿較輕。

通過廣州市軌道交通三號線北延段 11標(biāo)油脂使用分析，可以得出影響油脂使用的影響因素:

1)推進速度。推進速度越快，油脂使用越少。油脂為定量消耗，1桶油脂在正常壓力(3 bar)自動使用情況下7h耗盡;如果推進速度越快，單位里程內(nèi)油脂消耗越少，假設(shè)以50mm/min速度推進，1環(huán)1.5m，理想情況下1桶油脂可以使用10環(huán)，油脂使用量與掘進速度有直接關(guān)系。2)盾尾漏漿。漏漿越少，油脂使用越少。在相同地層的情況下，475在平均每天 8環(huán) ～9環(huán)時，每桶油脂僅能用 5環(huán)左右，而 476在平均每天7環(huán)時，每桶油脂可以使用7環(huán)左右。通過廣州北延地鐵 475，476兩臺盾構(gòu)機油脂使用環(huán)境對比，475漏漿較 476嚴(yán)重。盾尾漏漿極大的影響了油脂的使用效率。3)油脂選型。油脂的性能同樣在油脂使用上起到不可忽視的作用。在廣州地鐵我項目共使用 6種油脂，MF18、納克、合東雙、CONDAT89、茨夫、ELCO。相同環(huán)境和速度下，不同種油脂在使用量上相差可以達到 3環(huán)～4環(huán)。4)司機操作。適當(dāng)?shù)牟僮饕矔?yōu)化油脂使用量。理論上在推進的時候盡量使用自動，且把自動檔頻率調(diào)節(jié)到較低，停止推進時及時停止油脂使用，但在實際使用中，受漏漿等因素影響，理論根本不能達到，實際情況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之間的范圍變化。

3 優(yōu)化盾尾油脂使用

表1 廣州市軌道交通三號線北延段 11標(biāo)475油脂使用

表2 廣州市軌道交通三號線北延段 11標(biāo)476油脂使用

由表 1分析，2008.11.13～2008.12.11平均每天推進 8環(huán) ～9環(huán)，共使用油脂 48桶，每桶油脂可以使用 5.3環(huán)，2009.1.1～2009.1.31，31 d共推進 126環(huán)，共使用油脂 42桶，平均每天推進4環(huán)，每桶可以使用3環(huán);2009.3.14～2009.3.30，17 d共推進 166環(huán)，共使用油脂30桶，平均每天推進 9.8環(huán)，每桶可以使用 5.5環(huán)。該條隧道漏漿較嚴(yán)重。通過比較使用效果和價格，上海納克優(yōu)勢明顯，平均每桶可用 5環(huán)以上，且很少有漏漿現(xiàn)象，效果很好。

如何減少盾尾油脂使用量，提高油脂使用效果，通過實踐我們總結(jié)出:

1)提高掘進速度。掘進速度一般由地層決定，在刀具、設(shè)備可負(fù)荷情況下，盡量提高掘進速度。2)減少漏漿。漏漿在地鐵施工中不可避免。目前地鐵施工中主要通過以下方式減少漏漿:a.優(yōu)化注漿操作，明確注漿操作參數(shù)。達到所需注漿壓力時，立即停止注漿(一般為2 bar)。b.盾尾刷初次涂抹油脂時盡量使用康達特 90油脂，且涂抹盡量均勻，保證尾刷縫隙和每層之間添有密實的油脂，每一米距離消耗約10 kg。c.在始發(fā)前將前后倉室打滿油脂，保護尾刷，避免尾刷損壞導(dǎo)致漏漿。d.當(dāng)漏漿較嚴(yán)重時，在盾尾和管片之間加海綿條，效果較好。3)做好油脂選型。通過實踐總結(jié)出:沙層流動性較強，需要粘性較大、稠度較小的油脂，這樣可以更好的填充盾尾內(nèi)的縫隙，減少沙的流動性;普通粘土對油脂要求相對較低，可選擇成本較低的油脂品牌，根據(jù)油脂泵的性能，適量提高粘稠度，減少泵每沖程的油脂泵送量，減少油脂使用量，節(jié)約成本;巖層中一般含水較多，需要硬度盡量小的粘稠度較大的油脂，盡量填充前后倉室的縫隙。在廣州市軌道交通三號線北延段 11標(biāo)600m沙層中，我項目選用的納克油脂效果較好，漏漿較少，無漏沙現(xiàn)象。在巖層中，在原納克油脂的基礎(chǔ)上，減少了油脂的硬度(優(yōu)化泵送性)，加大了粘稠度，盾尾止水效果較好。油脂的選型對盾尾漏漿也是重要影響因素之一。4)優(yōu)化司機操作。好的操作不僅能節(jié)省油脂，同時也能有效的遏制注漿。通過實踐總結(jié):在0m～1.2m間使用自動，在1.2m～1.5m間使用手動，能最大程度上減少油脂使用量，且止?jié){效果較好，在推進速度50mm/min以上時，每桶油脂可以使用5環(huán)以上。當(dāng)發(fā)生漏漿漏水時用手動模式進行分別部位注脂，以最快時間封住漿、水的滲漏。

4 結(jié)語

通過上述分析，恰當(dāng)?shù)倪x用及使用油脂，可減少油脂的使用量，且減少漏漿量，使每一環(huán)的施工時間大大縮短，從而降低了施工成本。

[1] 朱 偉.隧道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(盾構(gòu)篇)及解說[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001.