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：主要針對富水砂卵地層中盾尾漏水漏漿的控制進行研究和應急處理措施方案的設計。主要研究了盾尾漏水漏漿的原因及出現漏水漏漿后的應急處理措施。

關鍵詞：盾尾油脂，盾構機，盾尾刷，同步注漿，管片錯臺，盾尾油脂泵

文章編號：2095-4085（2020）02-0103-02

隨著“一帶一路”和我國軌道交通的不斷發展，盾構技術也在不斷提高，施工難點逐漸增加，對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，為了提高工程質量，保障施工進度，降低生產成本。本文重點針對在富水砂卵地層中出現漏水漏漿的原因分析及發生漏水漏漿的處理措施進行了闡述及分享。

1?緒論

成都軌道交通17號線TJ09標盾構區間全長約2220m（1480環），主要穿越<3-8-3>密實砂卵石，地層自穩性差，透水性強，地下水十分豐富，區間隧道盾構施工時，開挖面容易產生涌水，卵石中細顆粒物質大量快速流失，引起開挖面失穩和地面沉降，變形。

盾構機始發及掘進正常，到620環發現盾尾有漏漿現象，到800環漏漿開始嚴重。此時的注漿壓力0.33MPa～0.56MPa，注漿量10m3～11m3，管片外徑8.3m，環寬1.5m。

2?引起盾尾漏漿的原因分析

2.1?掘進階段

（1）掘進速度與盾尾油脂的注入速度?在盾構掘進過程中，盾尾刷與管片的摩擦消耗的油脂與掘進速度成正比，推進速度過快則注入盾尾的油脂在單位時間內不能滿足其消耗量，若不及時調整油脂泵注脂速率，則盾尾刷內的油脂量和注入油脂的壓力不夠及時密封盾尾，勢必造成密封效果減弱，形成盾尾漏漿。

本標段的地層屬于砂卵地層，由于地層自穩性差，掘進時要求迅速通過，一般掘進速度在60mm/min～70mm/min，環寬1.5m的管片，一般掘進時間為22～23min，所以要求在掘進時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，能及時補充摩擦消耗的油脂。

（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，起到止水止漿的作用。如果壓力低于或者等于漿液壓力，漿液就會滲入到尾刷中，長時間會凝固結塊，或者形成通道，導致盾尾無法建立壓力階梯。當油脂的注入量不足時也會導致漿液滲透到尾刷中，影響盾尾壓力階梯的建立，長時間會造成尾刷的損失，后果不堪設想。

（3）盾構機的姿態及盾尾間隙的控制?盾構機的姿態直接影響著盾尾間隙，雖然在拼裝管片時從選點的角度等方式盡量控制盾尾間隙，但是盾構機在掘進時，由于姿態不好，需要調整糾偏時也容易造成尾刷的損傷。盾構機的姿態調整時糾偏量不能太大，一般1m糾偏量為5mm，糾偏過量容易使盾構機出現“蛇形”前進現象，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其彈性變形，止漿失效而漏漿。

（4）管片錯臺?由于拼裝手對管片拼裝不熟練或者管片脫出盾尾后上浮，造成管片錯臺嚴重，當管片在縱縫錯臺產生后，使得盾尾刷無法緊密包裹在整環管片，很容易形成漿液滲漏通道。雖然盾構掘進時盾尾油脂倉內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。當管片橫縫錯臺產生后，盾構機在掘進時，尾刷在經過錯臺位置時由于錯臺高低不平，會造成盾尾油脂的大量損耗或者尾刷無法緊密包裹管片，需要大量油脂彌補空隙，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，壓力大時可能會擊穿盾尾，導致漏水漏漿。

（5）注漿壓力的控制?注漿壓力不能超過盾尾刷的最大承載壓力，在選擇尾刷的時候要計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程序上設定注漿最大壓力時要根據地層的水土壓力計算來確定注漿壓力。一般高于水土壓力0.5MPa注漿壓力過小，漿注不進去，注漿壓力過大，會擊穿盾尾密封而漏漿。

（6）拼裝前要清理盾尾?每環掘進結束后，在拼裝管片前一定要把盾尾清理干凈，否則盾構機在掘進時盾尾的異物容易進入到盾尾工作面中，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?設備檢修階段

油脂泵需要定期進行檢修，尤其是密封圈和單向閥需確保掘進時運行正常。在掘進中出現油脂泵故障時，需要停機檢修，否則容易出現盾尾油脂量不足的情況，如果特殊情況不能停機，需要加大其他兩臺油脂泵的注入量，保證盾尾油脂量充足，漿液不會滲透到尾刷中。

3?本標段的漏漿原因及解決方法

3.1?本標段的漏漿原因

根據以上漏漿的各種原因分析，本標段最終盾尾漏漿的原因是盾構機姿態控制不好，導致盾尾間隙大小不一，導致漏漿。

盾尾刷的自身彈性不足，在壓縮后不能快速彈回緊密壓緊在管片外表面上。

之前選用的盾尾油脂泵送性不足，掘進時泵入的盾尾油脂量不足消耗量，盾尾嚴重虧損油脂，導致漿液倒灌盾尾刷中，長時間形成通道，甚至部分區域的尾刷已被漿液凝固，無彈性。

盾尾拼裝管片前清理不干凈，有異物進入盾尾，損傷尾刷。

3.2?盾尾漏漿的應急措施

3.2.1?盾尾漏漿的處理措施

掘進過程若盾尾出現泥漿、砂漿或清水滲漏，則主司機立即停止掘進，停止注漿，采用手動注脂的方法進行處理，此位置和相鄰位置增加油脂注入量，直至完全密封住。滲漏停止后繼續推進，并掘進班安排專人在盾尾處觀察，操作手時刻關注泄漏處的注脂壓力變化，注漿壓力，注漿量的變化，和前后人員隨時保持聯系。

3.2.2?盾尾大量漏漿的處理措施

①手動注脂?立即停止掘進，停止注漿，將油脂泵泵送速度調大，停機打開氣動閥進行手動注脂，針對泄露位置和相鄰位置增加油脂注入量，直至完全密封住。

②洞內排水?在隧道最底部安裝泥漿泵向泥漿管內進行抽水，為搶險爭取時間。

③快速掘進拼裝管片?若手動注脂無法解決盾尾泄露問題，則加快掘進速度，快速完成本環掘進，拼裝管片。

④管片壁后封堵?在管片安裝機上儲備兩帶棉紗，盾尾泄露發生后，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?在盾構機上準備高壓針頭灌漿機，盾尾發生大量泄露時，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?在盾構機上準備二次注漿泵，就近打開倒數第二環二次注漿孔，安裝注漿接頭，球閥，用手動注漿設備壓注堵漏材料，在管片壁后形成密封。

3.2.3?管片接縫處出現泥漿、砂漿或清水滲漏處理措施

管片接縫處出現泥漿、砂漿或清水滲漏處理措施，掘進過程中若盾尾內管片接縫處出現泥漿、砂漿或清水滲漏，立即停止掘進采用手動注脂進行封堵，此位置和相鄰位置增加油脂注入量，若泄漏較大，則調大油脂注入量，直至完全密封住。若滲漏不能堵住則及時通知隧道堵漏隊伍對管片滲漏處注聚氨酯進行封堵，處理完畢后，由土木及機械總工視封堵情況決定是否恢復掘進。

3.2.4?盾尾刷異常磨損或管片外弧面破損出現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大量泄漏。此位置和相鄰位置增加油脂注入量，采用手動注脂。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泥漿泵向泥漿管內進行抽水。

4?結?論

盾構機盾尾漏水漏漿會影響整個盾構掘進及安全，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，要選擇彈性好，計算出承載壓力能達到使用要求的尾刷。在出現盾尾漏漿的情況時一定要分析出漏漿的原因，才能有針對性的制定解決方案。注漿手應該先培訓后上崗。這樣才能降低風險，確保施工安全。

參考文獻：

[1]周兆勇，龔學棟.富水砂層盾尾密封修復技術[J].隧道建設，2013，（11）.

[2]江旭.盾構盾尾刷保護及盾尾漏漿防止措施[J].建筑機械化，2016，（04）.