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盾构法隧道施工中盾尾刷的优化与保护

盾构法施工技术具有质量优良、施工安全和稳定性好、掘进速度快，对周边环境影响不大的特点，因而被大量运用在城市地铁隧道的施工中，但是由于大多地下隧道地质不稳定，地层复杂多样。同时随着地下隧道的进一步发展，长距离施工和掘进越来越普及，这就给盾构法施工造成了很多不便。盾尾刷作为盾构机非常重要的密封部位，很容易被损坏。因而就要采取科学有效的优化保护措施，保证盾尾刷的使用周期和寿命。
1 盾尾刷构造简介
盾尾刷主要由三道钢丝刷密封和六道弹簧钢板密封构成，它的作用主要是防止地层下面的泥水、土沙和外围注浆浆液从盾构机盾尾缝隙渗漏到盾构机主体，影响盾构机的正常运行。同时还配置了盾尾刷注脂设备，如图1，图2所示，在推进盾尾刷时，就可以自动地在每两道密封间射入密封油脂，便于提高盾构装置的密封效果，还可以减少隧道管片表层和钢丝刷密封之间的摩擦，进而延长盾尾刷密封件的使用周期。

2 某隧道工程区间盾尾刷使用情况分析
该工程区间施工时，运用的是日本三菱泥水平衡盾构机，从整体的施工工序和盾构机出洞的情况分析，盾尾刷的运用并没有取得良好的效果。尤其是在使用盾构机掘进的施工后期，发生了严重的盾尾漏浆和涌现出泥沙的情况。还发生过涌砂后造成的地表大范围下沉，严重阻碍了该隧道工程的施工进度，与此同时，也存在着非常大的施工安全隐患。因此就要做好隧道施工中盾尾刷的优化和保护措施。
3 隧道施工中盾尾刷优化和保护措施
结合对该隧道工程区间盾尾刷的使用情况分析，为了防止盾尾渗漏的频繁发生，更好地确保盾构机正常运行，就必须要运用科学有效的措施和方法，优化和保护盾尾刷密封。主要措施有：
（1）在盾构机刚开始运行时，第一次涂抹的油脂质量必须要得到保证。具体涂抹时，要把油脂完全涂抹到盾尾刷钢丝的中间部位，同时还要把盾尾刷的每一块、每一层都要进行认真地检查，以便油脂涂抹匀称，不会留下死角。
（2）盾尾刷的油脂涂抹量和油脂压力要得到保证。盾构机在具体掘进时，盾尾刷和管片之间会发生摩擦现象，这种摩擦会耗损大量的油脂，如果注射进去的油脂压力和盾尾刷里面的油脂量无法及时地对盾尾进行密封，就会导致盾尾刷的密封效果大大降低，出现盾尾渗漏的情况。因此，在具体施工时，就要运用科学的措施补充足够的油脂，一般情况下，需要在2～3环补充一次油脂。如果发生漏浆现象后，需要在漏浆的地方补充油脂，进行局部清洗。
（3）要控制好盾尾刷的油脂质量。盾尾刷使用的油脂必须要具备优良的泵送性能，还要有一定的粘度。当油脂的泵送性能不够好时，油脂就不能被完全泵送到盾尾刷内，造成盾尾刷出现缝隙。当油脂粘度不够时，泵送到盾尾刷的油脂就会自然留到盾尾底部，会在盾尾刷的顶部出现缝隙。
（4）要控制好壁后注浆压力。在隧道施工中，一定要控制好盾尾双液浆的注入比例，要常常浆液试验和现场做大样，以保证浆液的凝固时间是11～14s。同时，当注浆压力越来越大时，应该及时迅速地停止注浆活动，再进一步查清楚注浆压力增加的原因，或者是把注浆孔位更换以后，再接着继续注浆。
（5）控制好盾尾切口水压。在泥水加压式盾构法施工中，切口水压的固定值应该和开挖面上的土层压力设置平衡，把P设置为土层压力，也就是在正常状态下盾构机头部2/3高度处的压力值，那么相应地切口水压=P+（0.02～0.03）Mpa。在具体使用盾构法之前，需要把隧道路段上的各种土质和地下水做出深入调查和分析，再实际确定每个隧道路段的切口水压。如果工程管道出现堵塞情况，一般是在核查分析具体的堵塞部位之后，由人工把岩石土块清除干净，再进行盾尾刷掘进，以防止切口水压的波动过大。
（6）保证盾尾刷管片的质量。在隧道工程施工中，一定要强化对管片的选择，以及管片拼装管理，需要先把掘进施工中的盾构形态控制好，还要依据计划线路和盾尾缝隙，以及具体的盾构形态等基础资料和信息准确选取合理的管片。
（7）要把盾构机推进时的偏向量控制好，尽可能地保证管片周围的盾尾缝隙保持匀称一致，进而降低管片对盾尾刷的挤压。还要把管片拼接过程中的千斤顶伸缩量控制好，防止盾构机发生后退现象。
（8）要定期检查盾构机的油脂仓。为了确保油脂仓内具备充足的数量和压力，就需要每间隔40环左右，运用盾尾全仓处理法，把仓内的残渣清除干净。具体的操作是，从盾构机的里圈进行，把油脂内仓和片吊装孔很好地对准，按照由上往下的顺序，在里圈单孔处涂抹油脂，需要把相邻的孔逆止阀打开，直到油脂流干净以后将其关闭，接着从流出的孔隙处涂抹油脂，之后再把相邻的孔打开，由此循环操作一周。接着掘进，当油脂的外圈和管片吊装孔对准时，就要在外圈实行油脂操作。
（9）情况严重的时候，为了更好地保证盾尾刷的密封性能，可以更换盾构机的盾尾刷，可是这样做的安全隐患比较大，对技术要求也很高，需要结合实际情况进行操作。

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