高水压地层下盾尾密封的破坏及保护分析.pdfVIP

·隧道／地下工程· 高水压地层下盾尾密封的破坏及保护分析 秦素娟 (中铁十六局集团地铁工程有限公司北京 100018) 摘要泥水盾构施工，穿越高透水性砂层、上砂下土、上土下砂及单一黏土层等变化地层时，易发生涌水和流砂，造 成盾尾密封破坏的因素复杂，施工中存在较大的风险，应采取措施保护、延长盾尾密封寿命，保障工程顺利按期完成。 关键词盾尾密封破坏因素保护措施高水压 中图分类号U455．3+l文献标识码B 文章编号1009—4539(2014)增l一0164—03 距离长，盾购穿越的土层为不良砂土、壤土、古土、 1 工程概况 砂质岩等地层。盾尾密封使用的好坏，直接影响整 南水北调中线一期穿黄工程是中线总干渠的关 个隧道施工的安全、质量和进度，因此有必要对其 键性工程，也是技术难度最高的单项工程。工程采用 破坏和保护进行分析。 泥水加压盾构机，隧洞内径7m，最小埋深23m，洞身 横穿黄河底部，承受较大的外水土压力，掘进范围内 Q41中砂、粗砂渗透系数在1×104～1×105c∥s范 c∥s 围变化，砂砾石层渗透系数在l×103～l×104 范围变化，还存在遭遇孤石、枯树等障碍物的风险，一 图1 盾尾密封示意 次掘进3．45 km，施工难度极大。 盾构穿越地层富含地下水，表现为高水头压的 2．2耐高水压设计 潜水特性，易引起突发性涌水和流砂而导致塌陷。 针对地质及水文特点，本工程盾尾密封工作压 对盾构的盾尾密封有很高的要求。因此要求盾尾 力设计为4．5bar，能够适应地质和高水压的需要， 密封具有以下性能： 其中盾尾刷的完好性对安全可靠性起决定性作用。 (1)可靠的密封性，能在高水压下安全推进。 (2)能有效止水，防止发生高压涌水情况。 3盾尾刷破坏的影响因素 2盾尾密封系统 施工过程中管片、姿态、注浆、注脂等都会影响 盾尾刷使用质量。 2．1盾尾密封简介 3．1 盾尾刷本身质量及安装质量 本工程盾尾密封由四道盾尾钢丝刷和紧急密 盾尾刷在生产运输和安装过程中存在护板变 封组成(见图1)，并且在第二和第三道钢丝刷之间 形、钢丝脱落、焊接烧穿、焊点不牢、首次注脂不足 安装有应急橡胶止水密封。密封刷中间的空腔注 等现象，一旦在使用中脱落、漏浆、涌水，将直接影 入盾尾密封脂。前二道密封可以在洞内更换，管片 响其使用寿命。 拼装机设计为可拆卸最后一环管片，以便更换盾尾 3．2管片、盾尾圆度及盾尾间隙 刷。需要更换时，最后一环管片须作成钢管片。 理想状态下，盾尾和拼装后的管片是两个同心 盾尾刷是盾构掘进施工过程中的重要保护装 圆，盾尾刷就安装在这两个圆形成的环内均匀受 置，一般土层中盾尾刷的使用寿命在2km左右。穿 力。盾壳、管片失圆或盾尾间隙控制不当都会带