摘要：本文主要介绍施工过程中盾构机盾尾密封漏浆的常见原因和处理方法，盾尾漏浆涉及到注浆压力、注浆量、盾构机的掘进状态、地质状况、盾尾油脂及注入量、管片拼装等多种因素。并提出了相应建议，对同类施工具有很好的借鉴作用。
关键词：盾尾间隙;漏浆;注浆;浆液
1 施工概况
本工程为盾构施工，区间最大纵坡约-2.7%，，最小转弯半径300m，管片采用环宽1.2m的标准环、左转弯楔形环、右转弯楔形环等3种，转弯环的双边楔形量为24mm。
盾构机在掘进过程中，为避免地表沉降，影响施工进度和施工质量，盾构开挖范围内与管片之间产生的空隙必须通过注浆来填充，同时注浆还可以有效的防治管片漏水。泥浆通过尾盾的管路注入到产生的空隙当中，整个填充的过程通过注浆的压力和体积来控制。如图1-1所示。
图1-1 注浆示意图
整个系统通过向3排盾尾刷之间注入盾尾密封油脂来实现隔离，达到封闭的效果。如果密封失效，盾体外面的浆液和地层中的流通水就会从这3排盾尾刷进入到盾构机内，影响施工，同时由于浆液不能够及时的填充，就会出现施工质量的问题。
2 盾尾发生渗漏的不良影响及安全防患措施
2.1盾尾发生渗漏的不良影响
若盾尾发生渗漏，就会注浆质量，并污染盾构管片安装的工作面，给管片安装造成不便，严重影响盾构的正常掘进，更有甚者盾尾发生渗漏不能及时封堵和排水，将会面临盾构机和隧道被水淹的巨大风险；长时间的盾尾渗漏将对盾构机自身的设备有很大的损害，尤其是千斤顶油缸和管片拼装机。当盾尾发生大量渗漏时，会造成外侧土体流失，使隧道外侧应力释放；同时，土体松弛造成地面沉降剧增，而隧道的上浮量将剧减，有可能产生负值，会造成隧道管片变形、损坏及出现裂缝。
本工程盾构隧道掘进中就曾多次发生渗漏、窜浆现象，严重影响到施工进度，经仔细认真的分析和查找原因，制定切实可行的办法，有效解决和预防盾尾渗漏问题，保证了工程的顺利进行。
2.2盾尾发生渗漏的安全防患措施
针对于盾尾发生渗漏产生的不良影响和巨大风险，盾构掘进中发生渗漏应急方案必须完善，应急物资充足，抢险人员随时到位，对盾尾渗漏的风险进行有效控制。隧道内必须贮备充足的堵漏材料，例如聚氨脂、水玻璃、水泥、棉被以及海绵等；隧道内设置独立的排污系统，而且排污系统能力必须强大可靠，以备不时之需。
3 盾尾渗漏原因分析及预防措施
3.1管片拼装不当导致盾尾渗漏
3.1.1管片变形
管片按照标准拼装后要求在盾尾内部要形成一个标准的圆，盾尾与管片构造示意图见图二。管片之间采用错缝拼装，但由于拼装操作不熟练而往往拼装成椭圆形，实际施工中由于自重等因素影响，横向椭圆较为多见，这就增大了管片之间止水条外缘纵缝的宽度。在盾构机掘进一环至1m左右时，尾刷末端正好到达上一环管片，此时尾刷就正处在该环管片上，由于注浆压力和泥水压力都较大纵缝处的油脂无法承受浆液和泥水的压力，就形成一个渗漏通道，造成盾尾渗漏。
3.1.2管片错台
由于管片拼装操作不熟练，造成管片错台严重，特别是在纵缝错台产生后，使得盾尾刷无法紧密包裹整环管片，很易形成渗水通道，虽然盾构推进时盾尾仓内有盾尾油脂填充纵缝，但在较高的注浆压力和泥水压力等作用下，极有可能将油脂冲脱而击穿盾尾刷，造成管片渗漏。
3.1.3管片碎裂
在轴心线未产生较大偏差的状态下，组装工艺不合理或野蛮施工，K块管片安装时没有足够的空间，采用盾构千斤顶强行顶进，造成相邻管片外壁处（尤其螺栓孔、角根部）在千斤顶高压状态下顶裂或破碎，而带进盾尾舱，损坏盾尾刷，形成渗水通道而造成漏浆。
3.2 同步注浆导致盾尾渗漏
3.2.1 同步注浆浆液指标选择不当
同步注浆浆液的参数指标是否合适对盾尾漏浆也有很大的影响，盾构机上注浆设备本身的性能对注浆浆液有一定的限制，同步注浆所用的浆液比重、稠度不能太小，要尽可能的大，这样才会更好的回填盾构机刀盘开挖后围岩与拼装完管片的外径之间存在的一定间隙，起到回填防水作用；否则如果比重稠度太小，浆液就会和泥水混为一体，有可能击穿盾尾油脂保压舱而造成窜浆。
3.2.2 同步注浆注浆量和注浆压力选择不当
盾构机刀盘开挖后围岩与拼装完管片的外径之间存在着一定间隙，在现阶段盾构施工中一般都进行注浆填充，既起到回填注浆的作用，保证地层不过量沉降，又是隧道防水的一道坚实的屏障，如果注浆量不足或质量不好，则管片背后很容易形成漏水通道，最终造成隧道的渗漏水，在掘进过程中注浆量不足或过多都会造成盾尾的渗漏水。但是实际的施工中，由于注浆管路的内壁会慢慢凝结砂浆，给注浆造成更大的阻力，这时的注浆压力损失系数0.6 bar～1.0bar就不够了，注浆量就会减少，注浆压力出现波动。如果此时盲目的增大注浆压力就会造成注浆压力的更大波动，使所注入的砂浆击穿盾尾油脂保压舱而造成窜浆。
3.3 盾尾油脂的注入不当导致盾尾渗漏
盾尾油脂舱的压力要根据掘进地层采用的切口水压为依据来设定，如果舱内保持压力太小，泥水和砂浆就会击穿盾尾舱尾部开始漏浆。
3.4 盾尾密封损坏导致盾尾漏浆
盾尾刷密封装置受偏心管片过度挤压后产生塑性变形而失去弹性，密封性能下降，在压力作用下导致浆液渗漏;
盾构停止掘进时，土舱内有泥水的压力作用，管片组装时很易导致盾尾后退，造成盾尾刷与管片间发生刷毛方向相反的运动，使刷毛反卷，盾尾刷变形，密封性能下降而造成渗漏。
4 盾尾漏浆防治措施
4.1 盾构机始发前盾尾刷的油脂涂抹
盾构机始发前要在盾尾刷钢丝内人工填充WR90油脂，盾尾刷的每根钢丝上要沾满油脂，涂抹要饱满。如果涂抹不到位，会影响尾刷的密封效果，损伤盾尾刷，严重时漏浆。一般要涂抹WR90油脂1000Kg左右。
图4-1 手抹油脂具体部位
4.2 盾构机的姿态调整
盾构机的姿态调整时不能急纠偏，一般1环纠偏量为5mm，纠偏过量容易使盾构机出现“蛇形”前进现象，致使盾尾间隙一边大一边小，损伤盾尾刷，间隙大的一边容易漏浆。盾尾间隙一般不小于30mm。如果小于30mm（标准是45mm）容易挤坏盾尾刷，造成尾刷钢丝超过其弹性变形，止浆失效而漏浆。盾尾刷一般在漏浆一次以后，由于钢丝之间存在浆液，久而久之就会凝固在钢丝上形成板结，使盾尾刷失效。就会经常性漏浆。
4.3注浆管理
控制好同步注浆浆液的参数，浆液太稀在富水地层中容易造成流失，起不到填充和防水作用，太稠容易造成注浆系统堵管。技术人员经过多次试验，在隧道最低端使用以下配比。
表4-1 同步注浆材料配比和性能指标表（每方用料）
注浆压力不能超过盾尾刷的最大承载压力5bar。盾构机在掘进过程中，同步注浆注浆压力一般控制在P=P切+（0.6～1.0）bar，根据地层的水土压力计算确定注浆压力约为2.5-3.0 bar。如果注浆压力过小，克服不了水土压力注浆注不进去，如果注浆压力过大，会击穿盾尾刷而漏浆。注浆量根据地质性质和出土量确定注浆量，如果注浆量过大地表容易隆起，也易造成漏浆。注浆量过小地表会出现沉降。
所以，在浆液的注入过程中，一定要密切注意这两个参数，以免出现盾尾漏浆的情况。
4.4 盾尾油脂注入管理
在盾构掘进过程中，盾尾密封油脂通过盾尾上均布的16个注入点填充到3排盾尾刷之间来密封。注入的方式可分为自动模式和手动模式两种，这两种模式都是通过设定PLC的参数来控制。自动模式是一定时间内注入多少量的盾尾脂，在施工过程中，因为掘进速度的快慢直接影响到这种模式的注入效果，掘进速度快了以后，油脂泵本身的泵送能力没有那么大会导致注入量不足这种模式不常用。手动模式是靠注入大的压力来监控，在推进完成后继续补注，在施工中用这种模式。如果注入的油脂量不足或压力低注入的效果不好，不能够及时的填充，造成密封效果不好，形成盾尾漏浆，一般是设备故障。这点是施工中最常见的漏浆方式。
所以，施工中要避免设备的出现故障导致盾尾漏浆。
4.5严控管片拼装质量
管片拼装质量上影响盾尾漏浆的主要原因是管片错台和形成喇叭口。管片错台以后，盾尾刷与管片之间形成的不再是一个完整的圆，在注浆压力高的情况下出现错台的地方就由于高压而被击穿导致漏浆。管片一旦形成喇叭口，在掘进时，管片就会刮伤盾尾刷，使盾尾刷失效，导致漏浆。
所以在拼装作业中，一定要严格把住质量关，保证管片拼装的质量。
5 盾尾密封损坏后的施工管理
①发现漏浆之后，施工技术人员应立即组织工人启动排污系统，防止漏浆淹掉盾构机。
②经过判断盾构机内的排污系统可以满足目前的漏浆量，盾构机可适当降低切口水压继续掘进，针对于盾尾漏浆部位，进行人工手动注脂，注脂顺序由前舱到后舱，必要时可以加打紧急密封油脂。
③盾构机应该立即停止掘进；技术人员应该立即组织工人采用海绵条进行正面封堵，另外组织工人在脱出盾尾的第三、四、五环管片壁后进行补注聚氨脂或双液浆（首选水玻璃和水泥组成的双液浆），待盾尾不露浆稳定之后再进行施工。
④当盾尾漏浆止住之后对盾尾进行检查，损坏程度较厉害时且在条件允许的情况下，可更换第3道即最里面一道盾尾刷，以保证盾尾刷的密封性，保证施工进度和安全。
6．结束语
盾构机盾尾漏浆涉及到盾构施工的注浆压力、注浆量、盾构机的掘进姿态、油脂注入、管片拼装、设备状态等多种因素。因此，在施工实际中必须细心分析漏浆原因，采取切实可行的措施，及时准确的补救，减少损失，保证工程的施工进度和施工质量。
参考文献：
[1]竺维彬，鞠世键，等.复合地层中的盾构施工技术［M］.北京：中国科学技术出版社，2006.
[2]张凤祥，朱合华，傅德明.盾构隧道［M］.北京：人民交通出版社，2004.
论文作者:郭润春
论文发表刊物:《北方建筑》2016年12月第36期
论文发表时间:2017/3/29
标签：管片论文; 盾构论文; 注浆论文; 压力论文; 浆液论文; 油脂论文; 就会论文; 《北方建筑》2016年12月第36期论文;