CN111997633A - 一种盾构机更换盾尾密封刷的施工方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种盾构机更换盾尾密封刷的施工方法，包括以下步骤：通过盾体和管片上的注浆孔向盾尾、土仓和盾体四周注高粘度膨润土；在盾尾后第一环和第二环管片和盾壳外注聚氨酯；在盾尾后第十环管片、第七环管片、和第五环管片做止水环管片箍；确保止水效果良好后打开管片开始更换新的盾尾刷；对新的盾尾刷涂盾尾油脂；管片拼装后盾构机恢复掘进。

Description

一种盾构机更换盾尾密封刷的施工方法

技术领域

本公开属于盾构施工技术领域，具体涉及一种盾构机更换盾尾密封刷的施工方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

不管是土压平衡盾构机还是泥水平衡盾构机，都应该是在内部干燥封闭的环管片境下作业，但是在实际施工中盾尾常会出现不同程度的渗水渗泥现象，究其原因主要是管片拼装不当、盾构长距离掘进等损坏了盾尾刷。根据经验，在盾构正常运作状态下盾尾刷的寿命约为2.5km。在这种情况下，需对损坏的盾尾刷进行更换；更换时，需对盾尾四周土体进行加固以确保更换施工安全。

发明人了解到，常用的盾尾四周土体加固方式主要为两种：注浆法和冻结法。工程实践中常用注浆法，即加大盾尾同步注浆量以及改变注浆配比以加快浆液凝固等加固土体措施。然而，注浆法加固形成的注浆帷幕连续性、均匀性及注浆土体与盾构及管片的胶结性等都较差，有施工风险隐患。相较于注浆法加固，人工冻结法形成的冻土帷幕具有连续性、均匀性、封水性较好，强度较高等优点。因此，人工冻结法开始广泛运用到盾尾刷更换时的四周土体加固施工中来。

目前实际工程中应用人工冻结技术加固盾尾四周土体有三种冻结方案，分别为管片上放射性直接打孔一圈(方案1)、盾尾冻结管+预埋冻结管(方案2)以及管片设置2根环管片形冻结管(方案3)；每种方案各有优缺点。采用方案1和3，在管片上布设冻结短管或环管片形冻结管，使得管片上开孔较多，影响后期地铁运营时管片的耐久性。采用方案2，需特殊预制准备预埋中空钢板的特殊管片，增加施工工期和成本。更重要的是冻结法价格昂贵。。

发明内容

本公开的目的是提供一种盾构机更换盾尾密封刷的施工方法，能够至少解决上述技术问题之一。

为实现上述目的，本公开采用下述技术方案：一种盾构机更换盾尾密封刷的施工方法，包括以下步骤：

步骤1，通过盾体和管片上的注浆孔依次向盾尾、土仓和盾体四周注高粘度膨润土；

步骤2，依次在盾尾后第二环管片和盾壳外注聚氨酯；

步骤3，在盾尾后第十环管片、第七环管片、和第五环管片做止水环管片箍；

步骤4，确保止水效果良好后打开管片开始更换新的盾尾刷；

步骤5，对新的盾尾刷涂盾尾油脂；

步骤6，管片拼装后盾构机恢复掘进。

以上一个或多个技术方案的有益效果：

本公开在盾构机尾部的注浆能够快速、高效地实现盾构机尾部土层的密封加固止水，无需在管片上另外打孔、封堵钻孔，延长管片的耐久性；本公开所述盾尾刷更换方法操作便捷，工期短，安全且经济，对盾构隧道稳定性无不利影响。本公开施工实用性强、加固止水效果好，可广泛应用于城市盾构隧道盾构机更换盾尾密封刷的施工中。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本公开实施例中施工流程示意图；

图2为本公开实施例中管片壁后注浆示意图；

图3为本公开实施例中管片壁后注聚氨酯示意图；

图4为本公开实施例中拆除K块与B2块的结构示意图；

图5为本公开实施例中B1块的结构示意图；

图6为本公开实施例中拆除A1块的结构示意图；

图7为本公开实施例中拆除A3块的结构示意图；

图8为本公开实施例中管片拼接的结构示意图

图9为本公开实施例中涂抹油脂的结构示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本公开中如果出现“上、下、左、右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

本公开的一种典型实施方式中，如图1所示，提供一种盾构机更换盾尾密封刷的施工方法，其流程如下：向盾尾土仓内注高粘度膨润土→盾体周围注高粘度膨润土→盾尾第一环和第二环注聚氨酯→盾壳(前中盾)外注聚氨酯→盾尾后第十环、第七环和第五环做止水环箍→检查止水效果、施工机具的准备→拆除盾尾内管片(拆完做工装)→刨除旧尾刷→新尾刷的焊接→新尾刷涂盾尾油脂→管片拼装→盾构机恢复掘进。

具体的，本实施例中施工方法的流程可以包括：将盾构机顶推到位、停机保压并向盾尾管片注浆、管片拆卸与盾尾刷更换、涂抹油脂、管片拼装五大部分，以下分别对每一部分进行详细描述：

将盾构机顶推到位：

提前调整好盾构机姿态，盾构机在更换盾尾刷处采用标准环(盾尾后第零环)，盾构机到达第零环后在继续推进1630mm，采用人工测量中尾盾分界处到停机环管片大里程端面长度，长度到达1630mm停机准备更换盾尾刷。施工人员、材料、机具均到位且技术交底完成，开始下一步作业。

停机保压、盾尾管片注浆：

1、停机保压

(1)停机后土仓不断注入膨润土，维持上土仓压力在0.8bar以上，土压稳定后停止注入。

(2)先通过盾尾1#、4#路注浆管注入粘度30S膨润土1-2方，在通过盾体内预留径向注浆孔向外注粘度80S膨润土1-2方，防止盾体被浆液包裹。

指标名称	粘度	胶体率	比重
				数值	30S左右	90％～95％	1.1～1.2

(3)第二道盾尾腔室持续注入盾尾密封油脂，压力在3～4bar。

2、盾尾管片止水

(1)左右线更换尾刷前1第零环均应带预留注浆孔管片，注浆机采用NS-999高压灌注机，聚氨酯注入压力为0.25～0.45Mpa，通过预留注浆孔和吊装孔接上注脂管路可注入管片外地层。盾构机停机后在盾尾后第1环、第2环管片外部注入聚氨酯，注入顺序为沿管片圆周方向自下而上。为确保止水效果，聚氨酯注入过程应连续，注入量均匀。

(2)在距离盾尾第零环、第七环、第五环位置通过预留注浆孔和吊装孔注入双液浆。采用电钻开孔后插入0.8m长DN25小导管，双液浆通过注浆管路连接小导管后注入。水泥-水玻璃双液浆初凝时间控制在15～30s内。距盾尾1第零环内管片二次注浆先注奇数环，然后再注入偶数环，注浆顺序为自下而上，注浆压力不超过4.5bar。

(3)盾尾注聚氨酯、双液浆完成后，在距盾尾第一环、第二环、第三环位置开孔，检查止水效果。拆除最后一环管片后埋入直径10mm软管注入聚氨脂,环向间距80～100cm,形成封闭环箍,彻底封堵盾尾地下水；若检查的注浆孔未出现流水、流砂，可进行后续管片拆除、尾刷检查更换等作业；如发现个别位置流水、流砂，需在对应位置继续注浆、注聚氨酯进行止水封堵等强后再检查止水效果。

三、管片拆卸、盾尾刷更换

1、先拆除K块，K块拔出一小段距离，如盾尾情况良好无渗水，则继续拆除K块，检查密封刷情况；如K块拔出一小段距离后盾尾发生流水、流砂，则立即拼回K块，并泵送盾尾油脂，在盾尾停机环管片壁后继续注聚氨酯，直至盾尾无渗漏。

2、K块拆除后检查盾尾密封刷损坏情况，并在第三道尾刷与管片间隙间塞入止水海绵条。

3、清理暴露在外的第一道油脂仓，彻底铲除油脂仓中旧盾尾油脂及水泥块。

4、外露二道旧尾刷进行刨除，砂轮机打磨焊接表面。检查尾刷对应盾尾油脂注入管路是否通畅，如有问题先行修复并做好记录。

5、尾刷焊接时关闭盾构机控制电路电源。焊接过程按顺序依次焊接新尾刷，焊接过程中保证焊接质量。

6、在刨除部位焊接新尾刷，尾刷与尾刷之间形成压接，达到最大承力防止超限变形效果。尾刷连接平整紧密，底座钢板焊接饱满无气孔。

7、按上述工序拆除B2管片，人员可站立在管片拼装机作业平台上。

8、依次拆除相邻块B1块、A1块、A3块、A2块管片，完成尾刷更换工作。

9、为保证尾刷更换期间盾体稳定，不出现盾体后退推进，在推进油缸于管片采用钢支撑延长千斤顶需顶住管片，提供给盾体反推力,防止盾构机后退。在拆除B1块、A1块、A3块、A2块管片的过程中，分别在拼装4点、12点、7点、9点位置分别加一根带有封板的80cm长工字钢(两端封口)。为防止4点位和12点位工字钢顶撑掉落，需加L形挂钩固定。

盾尾刷更换管片拆除示意图如图4-图7所示。

1、盾尾止水效果良好，拆除K块，检查盾尾刷，拆除邻接块B2块，更换K块、B2块位置盾尾刷

2、拆除邻接块B1块，更换盾尾刷，4点位油缸位置推顶80cm长工字钢至盾尾后1环

3、拆除A1块，更换盾尾刷，12点位油缸位置推顶80cm长工字钢至盾尾后1环4、拆除A3块，更换盾尾刷，7点位油缸位置推顶80cm长工字钢至盾尾后1环

5、拆除A2块，更换盾尾刷，9点位油缸位置推顶80cm长工字钢至盾尾后1环

6、检查更换盾尾刷合格后，拼装第零环，完成盾尾刷更换

图3盾尾刷更换管片拆除示意图

四、涂抹油脂：

手抹油脂时要严格按照下图4手抹油脂工艺流程施工。盾尾刷更换完成检查合格后，在盾尾刷钢丝束层与层之间人工涂抹手抹油脂，油脂填入饱满，经检查合格后方可安装管片。

五、管片拼装：

拼装盾尾内管片时，管片拼装人员通过伸缩管片拼装机油缸调整管片盾尾间隙在50mm左右且与停机环无明显错台，拼装配合人员即安装紧固盾尾环和停机环管片螺栓并伸出对应点位推进油缸顶住管片，依次按正常顺序安装管片，安装完成在油脂腔内手动注脂至4bar，恢复掘进，完成尾刷更换。

除上述提及的五部分施工方法的流程外，本实施例还提供了安全控制措施、质量控制措施和主要应急措施。以下分别对个措施进行详细描述：

安全控制措施：

1、由于盾尾密封腔尺寸较小，为能够满足尾刷更换施工，又能够确保第三道尾刷能发挥密封作用，在更换尾刷掘进停机环时减小推力，降低掘进速度，并采用人工测量行程复核确保盾构机按设定行程到达停机。

2、盾构停机时间较长，盾构停机地层为粉细砂粉质黏土地层，提前调整好盾构姿态，盾构机保持抬头姿态停机。

3、进行动火作业时，a.在盾构机油缸、焊接范围内的管线、拼装机作业平台上铺设防火石棉板，防止火星掉下；b.动火前，必须申请动火作业审批手续后方可进行，避免对设备造成损伤；c.在施工区域配备足够的灭火器材，发现情况，立即进行扑救。

4、管片拆除过程中即对盾尾情况进行观察，发现盾尾密封效果不良即采取注浆等措施。管片拆除需按照顺序，逐块进行。在保证拼装质量的前提下，管片拼装连续可靠，第一道油脂腔内注脂饱满。

5、为保证浆液注入流畅、迅速，需要及时清洗注浆设备，尤其是聚氨酯注入机，现场需要备稀释剂等溶剂。

6、拆除相应块管片后，沿盾尾一周用海绵条或棉纱填塞第三道盾尾刷与管片的缝隙。倘若出现较大渗漏，采用弧形钢板进行封堵，弧形钢板与管片采用螺栓连接，并在盾尾后方管片注入聚氨酯，以彻底封堵盾尾后来水。

7、在施工过程中出现严重的涌水、冒泥现象，必要时需立即安装管片、恢复掘进。出现极端涌水、涌浆等情况，利用提前准备好的沙袋进行反压封堵，同时通过管片注浆孔进行聚氨酯注入。盾构机底部提前安装好污水泵2台。

质量控制措施：

1、严格控制注浆质量，双液浆参数：水泥浆水灰比1：1，水泥浆和水玻璃比例1∶1。

2、盾尾环、停机环K块在拼装前两侧涂抹了黄油，起到润滑作用，同时在其背后垫入钢板，便于K块的拆卸，并且在拆卸管片之前检查拼装机，管片吊机等器材，确保设备完好。

主要应急措施：

1、盾尾涌砂涌水

管片拆除后及盾尾刷更换的过程中，盾尾可能会发生涌砂涌水，发生险情后应采取的措施如下：

(1)管片拆除过程中，拼装机拉动K块管片向外移动一小段距离，如发生盾尾涌砂涌水，则立即将K块拼装回原位，盾尾进行注浆、注聚氨酯止水。

(2)盾尾刷更换过程中盾尾发生涌水涌砂，在第二道尾刷与管片之间的缝隙内塞入海绵条后用环形钢板进行封堵，环形钢板上预留球阀打开，钢板通过管片纵向螺栓进行固定，盾尾进行注浆、注聚氨酯封堵，检查盾尾封堵合格后拆除环形钢板。

(3)地面对应位置设置隔离区，增加地表、管线及建筑物监测频率，地面发生下沉、坍塌等情况，立即上报，并通知相关产权单位。

2、发生火灾

(1)盾尾刷刨除之前需将密封腔内油脂清除干净。

(2)密封腔内起火立即用灭火器灭火，险情解除后清理密封腔内杂物，再进行作业。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种盾构机更换盾尾密封刷的施工方法，其特征在于，包括；

通过盾体和管片上的注浆孔向盾尾、土仓和盾体四周注高粘度膨润土；

在盾尾后第一环和第二环管片和盾壳外注聚氨酯；

在盾尾后第十环管片、第七环管片、和第五环管片做止水环管片箍；

确保止水效果良好后打开管片开始更换新的盾尾刷；

对新的盾尾刷涂盾尾油脂；

管片拼装后盾构机恢复掘进。

2.根据权利要求1所述的盾构机更换盾尾密封刷的施工方法，其特征在于，确保止水效果良好后，需要拆除盾尾内管片，刨除旧的盾尾刷，然后焊接新的盾尾刷。

3.根据权利要求1所述的盾构机更换盾尾密封刷的施工方法，其特征在于，在进行高粘度膨润土组件跟之前，提前调整好盾构机姿态，盾构机在更换盾尾刷处采用标准环管片，盾构机到达标准环管片后在继续推进设定距离长度。

4.根据权利要求1所述的盾构机更换盾尾密封刷的施工方法，其特征在于，所述土仓中高粘度膨润土的压力稳定维持在0.8bar以上时，停止土仓的注浆；在盾尾和盾体四周膨润土注浆完成后，在第二道盾尾腔室内持续注入得嘞密封油脂，压力在3-4bar。

5.根据权利要求1所述的盾构机更换盾尾密封刷的施工方法，其特征在于，聚氨酯的注入压力为0.25-0.45Mpa，盾构机停机后，在盾尾后第一环管片与第二环管片外部注入聚氨酯，注入顺序为沿管片圆周方向自下而上。

6.根据权利要求1所述的盾构机更换盾尾密封刷的施工方法，其特征在于，在距离第十环管片、第七环管片、第五环管片位置通过预留注浆孔和吊装孔注入水泥-水玻璃双液浆。

7.根据权利要求6所述的盾构机更换盾尾密封刷的施工方法，其特征在于，盾尾注聚氨酯、水泥-水玻璃双液浆完成后，在距盾尾第一环、第二环、第三环位置开孔，检查止水效果；

拆除最后一环管片后埋入软管并注入聚氨脂,形成封闭环箍,彻底封堵盾尾地下水。

8.根据权利要求1所述的盾构机更换盾尾密封刷的施工方法，其特征在于，将盾尾的环形管片中的多个块板，每个块板拆除时：

块板拔出一小段距离，如盾尾无渗水，则继续拆除；如块板拔出一小段距离后盾尾发生流水、流砂，则立即拼回块板，并泵送盾尾油脂，在盾尾停机环管片壁后继续注聚氨酯，直至盾尾无渗漏；

块板完全拆除后检查盾尾密封刷损坏情况，并在第三道尾刷与管片间隙间塞入止水海绵条；

清理暴露在外的第一道油脂仓；对外露二道旧尾刷进行刨除，最后在拆除的块板处焊接新尾刷。

9.根据权利要求1所述的盾构机更换盾尾密封刷的施工方法，其特征在于，盾尾刷更换完成检查合格后，在盾尾刷钢丝束层与层之间涂抹手抹油脂。

10.根据权利要求1所述的盾构机更换盾尾密封刷的施工方法，其特征在于，拼装盾尾内管片时，通过伸缩管片拼装机油缸调整管片盾尾间隙在50mm左右且与停机环无明显错台，安装紧固盾尾环和停机环管片螺栓并伸出对应点位推进油缸顶住管片，依次按正常顺序安装管片。

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