盾构铰接处密封渗漏原因分析及处理

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1、盾构较接处密封渗漏原因分析及处理吕小雄广东华隧建设股份有限公司广东广州510000摘要：木文结合工程实例，主要针对盾构餃接处密封渗漏展开了探讨，介绍了盾构较接密封的构造与工作原理，通过分析其较接密封损坏原因，提出了合理的优化处理措施，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。关键词：隧道工程；盾构；渗漏；处理0前言盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，是隧道施工中的一种全机械化施工方法，在地铁的施工中逐渐有了广泛的应用。盾构机工作原理为：盾构机分前后两部分，千斤顶位于前后两筒位置，使用行程差控制后筒和前筒的走向，进行曲线施工和姿态调整。为保证工程进行中防止盾体外的泥水侵入隧道内部，其较接

2、装置密封极为重要，因此，提高较接装置的可靠性及耐久性是建设人员务必考虑研究的问题，现对此进行浅要分析。1工程概况某轨道交通1号线土建6标的盾构隧道区间工程区间总长度（单线）约2400m,隧道覆土厚度为9.46〜18mo木工程区间地下水类型可分为上层滞水、松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水3种类型；上层滞水主要赋存于浅部素填土层之中，无上覆隔水层，下部粉质黏土层为其隔水底板；松散岩类孔隙水主要赋存于上更新统（Qal3）冲积砂砾卵石层中；红色碎屑岩类裂隙溶隙、裂隙水主要赋存于具有溶蚀的钙质泥岩及相对破碎的粉砂质泥岩中，该含水层富水性不均一，地下水通过基岩裂隙发育段与上部孔隙水存在一定的联

3、系，具有承压性。A站一B站区间隧道主要穿越粗砂、砂砾、圆砾层，部分卵石层；B站一C站区间隧道主要穿越粗砂、砂砾、圆砾层，部分卵石层；C站一D站区间隧道主要穿越砂砾、圆砾层和强风化泥质粉砂岩层。3个盾构区间砂层的最大渗透系数分别为1.56×10-2,3.14×10-2,4.65×10-2cm/s,均为强渗透性地层，而口粗砂、砾砂、圆砾和卵石均处在地下水位以下，为饱和状态，富水性好，因此，对盾构施工机械密封性能提出了更高的要求。用于本工程的2台盾构机型号ZTE6250,盾体（前盾）直径6250mm,刀盘开挖直径6280mm,隧道内径5400mm、外

4、径6000mm,管片宽度1200mmo盾构较接为被动较接，最小转弯半径250m,最大爬坡度35‰,总质量450t。2盾构较接密封的构造与工作原理2.1較接密封构造盾构的被动较接为中盾与尾盾通过14个较接油缸连接，如图1所示（图lb中阴影油缸带有行程传感器），推进、较接油缸皆分A,B,C,D4组，每组有1个油缸装有内置式行程传感器，较接油缸型号为180/80-150（缸径180mm,活塞杆80mm,最大行程150mm）,较接转向角度（垂直/水平）1.3°,较接最大拉力1000t（35MPa）,密封采用手动润滑方式。较接密封结构如图2所示，由固定螺栓、密封固定环

5、、调节螺栓、密封调整环、双孔橡胶密封圈、MC尼龙密封块、紧急气囊组成。3盾构較接密封损坏、渗漏原因及常规防护措施3.1较接密封调整滞后根据较接密封的结构与工作原理可知，在盾构纠偏、曲线掘进过程中，盾尾密封圈与尾盾存在一定的相对运动，在施工中要求根据盾构的姿态不断调整較接密封的松紧度。在实际操作中不可避免存在调整滞后，或装拆机过程中造成盾尾密封部位的变形，降低了密封的可靠性。盾构掘进中，同步注浆浆液会流到盾构机的较接密封，当橡胶密封的压力小于泥水压力时，泥水就会击穿密封进入隧道内，污染盾体内的液压（电气）等元器件。3.2盾构姿态波动剧烈当盾构机机身在水平或者垂直姿态岀现较大波动吋，

6、隧道整体轴线并非沿隧道弧线平滑过渡，在这种情况下容易造成盾构与管片之间卡壳，连接中盾和尾盾之间的较接因尾盾卡壳较接千斤顶不能有效收缩，较接千斤顶行程长度接近极限值，密封压力减小，较接密封容易被地下水、泥水击穿。此外，穿越的土层摩擦力较大或同步注浆的浆液流量过大将盾尾裹住，盾尾周边或局部直径大于刀盘开挖直径，增加了盾尾的拉力，导致较接伸长，加大密封磨损，造成密封渗漏。3.3橡胶密封的耐久性不足橡胶密封磨损（损坏）达到一定程度吋，单靠调整密封压力已达不到密封效果，启动紧急充气气囊密封，修复橡胶密封存在较大的难度。气囊充气状态下不能掘进，在特定的地质及地理环境下（富水砂砾石、粗砂地层，

7、地层摩擦力较大；隧道埋深大，地下水位高于水道顶部8〜12m；曲线段掘进施工）泥砂容易进入较接密封，增加了盾构施工的风险。3.4常规防护措施掘进过程中加强姿态控制，纠偏时避免有较大的姿态变化，做到勤纠缓纠;加强同步注浆（压力）控制，防止砂浆包裹盾尾；根据盾构姿态及吋调整密封松紧度；在曲线段掘进时，及时合理地调整密封松紧度，保证较接密封的压力。4较接密封的优化为了提高较接的密封性及耐久性，降低较接密封失效引起的施工事故，根据图2所示的较接密封结构图，对原较接密封进行了优化。如图3所示