水底大型泥水盾构盾尾密封失效的应对技术
浅谈盾构施工中盾尾密封装置受损的原因分析及防治措施饶彪劳繁
浅谈盾构施工中盾尾密封装置受损的原因分析及防治措施饶彪劳繁发布时间：2021-07-23T10:28:05.353Z 来源：《建筑科技》2021年8月上作者：饶彪劳繁[导读] 在当前的隧道密封结构中，由于管片变形，管片破裂，管道不对中，灌浆压力控制和密封问题等，导致密封尾部泄漏并影响密封的正常运行。
为此，本文提出了相应的对策并加以防范。
由于泥浆压力过大，密封尾油脂量不足导致密封尾部泄漏，此时应采用相应的处理方法。
希望通过本文的介绍，为同行提供经验，以确保隧道盾构结构的进度和质量。
佛山市铁路投资建设集团有限公司饶彪劳繁摘要：在当前的隧道密封结构中，由于管片变形，管片破裂，管道不对中，灌浆压力控制和密封问题等，导致密封尾部泄漏并影响密封的正常运行。
为此，本文提出了相应的对策并加以防范。
由于泥浆压力过大，密封尾油脂量不足导致密封尾部泄漏，此时应采用相应的处理方法。
希望通过本文的介绍，为同行提供经验，以确保隧道盾构结构的进度和质量。
关键词：盾构施工；盾尾刷；防治措施盾尾刷一般由三道钢丝刷密封和六道弹簧钢板密封组成，用以防止地层中的泥水、地下水和衬砌外围注浆材料从盾尾间隙漏入盾构机。
配备有盾尾刷注脂装置，推进时在每两道密封之间自动注入密封用油脂，以提高密封效果，并减少钢丝刷密封件与隧道管片外表面之间的磨擦，延长密封件的寿命。
盾尾密封是为了防止周围地层的土砂、地下水及背后的填充浆液、掘削面上的泥水、泥土从盾尾间隙流向盾构掘削舱而设置的密封措施。
对泥水盾构，盾尾密封装置尤为重要。
因为盾构外壁充满压力泥水，一旦密封装置损坏或密封不良，压力泥水便会从盾尾内与衬砌环结合处大量涌入盾构内，使盾构无法操作。
由于盾构不断顶进，盾尾内壁与衬砌环外圈间摩擦力很大，极易将密封损坏。
盾尾密封由盾尾钢丝密封刷和盾尾油脂组成。
盾尾密封形式很多。
尾封通常使用钢丝刷、尿烷橡胶或者两者的组合。
尾封性能的好坏对管片的拼装精度的影响较大，通常要求即使在错位和曲线部位等管片易发生偏心的场合下，也必须保证尾封的质量。
盾尾刷更换风险事件应急预案
盾尾刷更换风险事件应急预案1.1 风险特点（1）盾构机在掘进过程中，特别是在长距离掘进时，往往会由于盾尾密封油脂加注量不足、盾构机姿态调整过猛等原因，致使盾尾密封刷损坏。
如果盾尾密封性能不良，大量地下水充破损的盾尾渗流到隧道内，后果将不堪设想。
造成个别部位地面沉降严重超过警报值。
盾尾密封刷损坏引起的盾尾漏水、漏砂和涌水、涌砂。
（2）盾尾刷的更换应尽量避免在软土层部位更换盾尾密封刷。
软土层部位盾构机在自重的作用下，容易发生低头。
一旦发生盾构机低头就较难处理。
（3）盾构内进水造成的严重后果有管片下沉、管片间开裂、盾构下沉、地表下沉、建筑物倾斜和重要管线破裂等。
（4）盾尾密封刷更换需要进行焊接作业：先将旧的盾尾刷拆除，在将新的盾尾刷焊接到盾尾。
焊接前必须对盾尾刷后部2~5环的管片进行壁后二次注入水泥—水玻璃双液浆，将管片与地层之间的流水通道完全封死，防止地下水通过盾尾进入盾构机内而给更换、焊接施工造成不便。
在注浆机二次注浆过程中，注浆压力一定要合理控制。
若注浆压力过大，将产生一系列的危害：管片间的街头可能受到破坏，容易使管片错台，有可能引发重大工程事故；②引起地表的有害隆起；③破坏管片衬砌；④加重盾尾密封刷进一步损坏。
若注浆压力过小，则无法保证注浆量，注浆将达不到预计的效果，且注浆层会有余留空隙，不仅地层将会向隧道方向移动，产生较大幅度的沉陷，而且管片与地层之间的流水通道不能完全封死，地下水可能通过盾尾进入盾构机内，给更换、焊接施工造成不便。
1.2 预防措施（1）加强对区间盾构隧道周边工程地质资料、水文资料和环境资料的掌握；（2）盾构施工过程中每掘进5环对盾尾铰接和密封情况进行检查，及时修补损坏的交接密封、盾构密封和更换损坏的盾尾密封刷；盾构机下穿近日隧道前20环请公司派工作组对盾构机刀盘刀具及盾尾密封进行一次专项检查，有必要情况下邀请厂家派专业人员进行检查。
（3）盾构施工过程中调整好盾构姿态，防止盾构铰接处漏水、漏砂，一旦出现盾构铰接处漏水，漏砂现象，及时启动盾尾铰接紧急密封并进行相关处理；（4）严格控制盾构总推力，防止推力过大，顶裂管片引起进水事故；（5）严格控制盾构推进速度，确保推进速度和同步注浆速度相适应，在水、砂、压力共存的地层推进时，防止管片错台过大导致止水橡胶条密封失效，引起管片间漏水漏砂。
盾尾刷失效原因分析及处理措施
盾尾刷失效原因分析及处理措施摘要：盾尾刷是盾构机盾尾密封系统的重要组成部分，施工中盾尾刷损坏失效将对洞内人员、设备及隧道结构安全造成严重威胁。
本文对盾尾刷作用原理、损坏失效原因、洞内更换处理措施等方面进行简要分析，为项目施工提供一定参考。
关键词：盾尾刷；损坏失效；原因；处理措施引言盾构法作为较成熟的隧道施工工法，在城市轨道交通、市政基础设施、水利、公路、铁路等工程领域应用十分广泛，但基于工程地质与水文条件的不确定性以及施工作业的差异化等因素，盾尾渗漏问题在施工中仍时有发生，而盾尾刷的损坏失效是导致盾尾渗漏甚至引发工程事故的最直接原因，分析研究其损坏失效原因及洞内更换处理措施具有十分重要的意义。
1.盾尾刷作用原理盾尾刷由众多独立细钢丝、弹簧钢片等构件组成，通过在盾构机盾尾壳体内环形多道布置从而形成整体柔性密封结构。
根据直径大小的不同，盾构机一般设置3～5道盾尾刷。
施工中，盾尾刷在自身弹性作用下与隧道管片外弧面紧密贴合，每两道盾尾刷与盾壳、管片构成腔室，掘进过程中向腔室内注入油脂，与盾尾刷共同形成密封作用，防止壁后注浆的浆液以及地层中的水土涌入隧道。
油脂的注入同时可减轻刷体与管片间摩擦，延长盾尾刷使用寿命。
2.盾尾刷损坏失效表象盾尾漏浆涌水、涌砂漏泥等现象发生部位相对固定、情况严重且持续存在，通过注入盾尾油脂无法改善或需通过超常数量油脂控制渗漏，可判定为局部盾尾刷损坏。
施工中可通过观察盾尾渗漏物组成、渗漏时间、涌出压力及单位时间涌出物数量等分析判断。
3.盾尾刷损坏失效原因3.1初始安装不规范盾尾刷初始安装作业往往容易被忽视，易出现刷片搭接长度不够、焊接不牢等现象。
安装应按照相关规程及技术交底进行，刷片要依次搭接安装，确保相邻两块刷片间有足够的搭接长度，整圈最后一块尾刷尺寸需经量测确定；焊接作业应采用高品质焊材，前后满焊并保证焊脚高度，杜绝因安装不规范带来的脱落隐患。
3.2始发油脂填塞不佳盾尾刷钢丝内需填塞油脂以加强密封效果，盾构推进时机打油脂一般无法有效进入钢丝内，需在盾构始发负环拼装前进行人工填塞。
盾构机盾尾密封漏浆的原因分析及对策
海瑞克盾构机盾尾密封漏浆的原因分析及对策摘要：结合深圳地铁罗宝线土建六标区间隧道的施工，详细介绍海瑞克盾构机盾尾密封漏浆的常见原因和处理方法，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、地质状况、盾尾油脂、管片拼装等多种因素，该工程中盾构机盾尾漏浆的主要原因是由于管片拼装变形和错台而在管片纵缝处形成了漏浆通道，采用在每块管片两头止水条下部粘贴海绵条封堵漏浆管道，取得了较好效果。
一、工程概况深圳地铁罗宝线土建六标有2个区间，即新安站—宝安中心站和宝安中心站—宝体公园站，单线总长1315.188m。
区间最大埋深15.91m，最小埋深10.86m。
隧道主要穿过砂层、粉质黏土、砂质黏土、砾质黏土层。
隧道顶多在砂层范围，基础底主要落在黏性土上，部分在全风化花岗岩上。
盾构区间圆形隧道外径6m，内径5.4m，管片宽1.5m，厚300mm。
管片分割数是“3+2+1”，即每环3个标准块A1、A2、A3，2个邻接块分别为B、C型，1个封顶块为K块。
采用2台海瑞克公司生产的EPB 6250mm盾构机在左右线分别进行隧道掘进施工。
在施工中右线盾构机掘进到4环时开始同步注浆，发现盾尾多处漏浆，掘进到20环时漏浆严重，注浆压力很低，注浆量也很少。
后利用海绵堵塞盾尾漏浆处，掘进到36环时停机检查更换2道盾尾刷中的部分损坏的盾尾刷后，仍然漏浆严重。
由于盾尾的漏浆使注浆量不足，注浆压力偏低，地表沉降超限，影响了施工进度和施工质量。
经过认真分析和查找原因，采取了切实可行的措施，有效地解决了盾尾漏浆的问题，保证了工程顺利进行。
二、盾构机盾尾注浆系统和盾尾密封系统的结构盾构机盾尾密封及注浆结构示意如图1所示。
从图1可以看出，盾尾有3道密封刷，盾尾密封刷之间的间隙通过注入盾尾密封油脂，保证盾尾管片背后同步注浆的浆液不会从管片和盾构机之间的间隙漏出，同时防止地下水渗漏到盾构机内。
如果盾尾刷损坏，导致盾尾漏浆，地表下沉严重，同时地下水流入隧道，后果将不堪设想。
泥水平衡盾构机盾尾渗漏原因分析及预防
泥水平衡盾构机盾尾渗漏原因分析及预防泥水平衡盾构机在施工过程中，可能会出现盾尾渗漏的问题。
盾尾渗漏指的是水泥浆渗入隧道管片和接头之间的空隙中，如果不及时处理和预防，会给盾构机施工带来一系列问题，如影响隧道的围岩稳定性、减小盾构机的推进力和导致隧道水平偏移等。
本文将从原因分析和预防措施两方面对泥水平衡盾构机盾尾渗漏进行分析。
一、原因分析1.管片质量不合格：管片是盾构机隧道施工的重要部分，如果管片质量不合格，会导致管片与接头之间的间隙过大，从而造成泥浆的渗漏。
2.注浆压力不稳定：注浆压力过大或过小都会导致渗漏的问题。
注浆压力过大可能会将泥浆迫入间隙中，注浆压力过小则会导致泥浆无法填充间隙，都会造成渗漏问题。
3.管片与接头的连接不牢固：如果管片与接头的连接不牢固，会造成间隙过大，从而导致泥浆的渗漏。
这可能是由于施工操作不当或材料质量问题造成的。
4.盾尾注浆管故障：盾尾注浆管在施工过程中可能会发生故障，使得泥浆无法正常流出，从而出现渗漏的问题。
二、预防措施1.加强管片质量控制：在生产管片时，应加强质量控制，确保管片的尺寸精确、表面光洁，以及管片与接头的连接牢固。
可以采取加强对原材料质量检测、严格遵循施工工艺规范等方法。
2.做好注浆压力控制：在施工过程中，需要控制好注浆压力，使其保持稳定。
可以通过监测注浆管的压力、合理调整注浆设备的工作参数等方法来实现。
3.进行管片连接部位的检测：在管片连接部位，应进行定期的检测，确保连接部位牢固。
可以采用超声波检测、压力测试等方法进行检测。
4.加强盾尾注浆管的维护和检修：盾尾注浆管在施工过程中需要定期的维护和检修，确保其正常工作并及时处理故障。
综上所述，泥水平衡盾构机盾尾渗漏问题的发生可能是由多种原因造成的，为了预防和解决这个问题，我们可以加强管片质量控制、稳定注浆压力、做好管片连接部位的检测以及加强盾尾注浆管的维护和检修等措施。
通过合理的施工和严格的质量控制，可以有效地预防和解决盾尾渗漏问题，保证盾构机施工的安全和顺利进行。
泥水平衡盾构施工中的盾尾密封保护技术探讨
泥水平衡盾构施工中的盾尾密封保护技术探讨泥水平衡盾构作为一种新兴的地下工程施工技术，已经得到了广泛的推广和应用。
在泥水平衡盾构施工中，盾尾密封是一个非常关键的环节，它直接关系到施工过程中的工作效率和施工质量。
本文将着重探讨泥水平衡盾构施工中的盾尾密封保护技术，旨在提高施工的安全可靠性和经济效益。
首先，泥水平衡盾构施工中的盾尾密封保护技术主要包括橡胶密封圈、水平推进管及盾尾密封室等。
其中，橡胶密封圈是一种常见的盾尾密封材料，它主要通过填充材料的膨胀和收缩来实现对盾尾的密封。
水平推进管则是通过对盾体外推力的施加，使盾尾与围岩之间形成一定的紧密接触，以防止泥浆泄漏。
盾尾密封室则可以提供额外的密封保护，防止泥浆的回泥和泥浆中的SI塑性指数下降引起的工作阻力增大。
其次，针对目前泥水平衡盾构施工中的盾尾密封保护技术存在的问题，可以采取一些有效的措施来加以改善。
首先，应选用适用于盾尾密封的材料，确保密封性能的可靠性和耐久性。
其次，在盾尾密封室内设置泥浆回收系统，防止泥浆回泥对工作效率的影响。
同时，在施工过程中，应加强对盾尾密封的检查和维护，及时处理泥浆泄漏和密封损坏等问题。
此外，还可以通过加强盾尾密封的设计和施工管理，提高施工的效果和质量。
最后，在施工之前，应进行充分的前期调查和测试，确保盾尾密封的可行性和有效性。
总之，泥水平衡盾构施工中的盾尾密封保护技术是一个非常重要的环节，关系到施工的安全和质量。
因此，必须加强对盾尾密封保护技术的研究和探讨，提高施工过程中的工作效率和施工质量。
只有这样，才能更好地发挥泥水平衡盾构的优势，促进地下工程的发展和进步。
盾构施工中盾尾刷修复技术
盾构施工中盾尾刷修复技术作者：邓军来源：《世界家苑·学术》2018年第10期摘要：盾构在穿越东平水道之前应对盾尾刷进行检查更换，以避免在河底停机更换盾尾刷时产生的风险；盾构机在软弱富水地层施工掘进时，盾尾漏水涌砂，阻碍施工顺利进行，针对这一现象，本文从盾尾密封的性能、失效原因、失效后应采取的措施、密封刷更换注意事项、更换步骤及保护措施等方面进行阐述。
关键词：盾尾刷；更换1、概述佛山地铁2号线湾登区间始发至600米处地层为淤泥质土、中粗砂，隧道埋深10-20米之间，坡度千分之25.126，地下水丰富。
隧道开挖采用直径6.29m土压平衡式盾构机施工。
盾尾密封刷位于盾构主机的尾部，正常使用的情况下，掘进寿命里程一般为1000～1200m，如果盾构掘进超出这个范围，密封刷将会损坏，出现盾尾漏水、漏浆的现象，进而严重影响管片的安装和注浆效果。
如何在盾构施工的中途更换盾尾刷，是解决盾构长距离掘进的关键技术之一。
佛山地铁2号线湾登区间成功在软弱富水地层中更换第一道盾尾刷并掌握了这一关键技术。
2、盾尾刷工作原理盾尾密封刷之间的间隙通过注入密封油脂，保证盾尾管片背后同步注浆的浆液不会从管片和盾构间隙中漏出，同时防止地下水渗漏到盾构机内，如果盾尾密封性能失效，掘进过程中会造成漏水漏浆等风险现象。
盾尾刷一共设置三道，每道作用不同。
（图2.1 盾尾刷示意图）各排钢丝刷的作用：第1排：防止土砂、壁后注浆材料流入；第2排：通过保持第1排的压力及充填材料，进行止水；第3排：通过保持第2排的压力及充填材料，进行止水，防止充填材料漏出开挖面。
三道盾尾刷保证地层中水与盾尾相隔，保证施工安全。
3、盾尾刷损坏原因导致盾尾漏水现象的主要原因有：（1）推进过程中管片与盾尾刷长时间摩擦、挤压造成盾尾刷变形、磨损、盾尾刷钢丝掉落和盾尾刷无弹性的情况。
（2）推进过程中姿态控制不得当，同步浆液进入盾尾刷使得堵塞注脂孔。
（3）在盾构掘进过程中，盾尾刷与管片的摩擦消耗的油脂与掘进速度成正比，速度过快注入压力不够或注入量不够，致使油脂不能满足消耗。
盾构施工中盾尾刷修复技术
盾构施工中盾尾刷修复技术摘要：盾构在穿越东平水道之前应对盾尾刷进行检查更换，以避免在河底停机更换盾尾刷时产生的风险；盾构机在软弱富水地层施工掘进时，盾尾漏水涌砂，阻碍施工顺利进行，针对这一现象，本文从盾尾密封的性能、失效原因、失效后应采取的措施、密封刷更换注意事项、更换步骤及保护措施等方面进行阐述。
关键词：盾尾刷；更换1、概述佛山地铁2号线湾登区间始发至600米處地层为淤泥质土、中粗砂，隧道埋深10-20米之间，坡度千分之25.126，地下水丰富。
隧道开挖采用直径6.29m土压平衡式盾构机施工。
盾尾密封刷位于盾构主机的尾部，正常使用的情况下，掘进寿命里程一般为1000～1200m，如果盾构掘进超出这个范围，密封刷将会损坏，出现盾尾漏水、漏浆的现象，进而严重影响管片的安装和注浆效果。
如何在盾构施工的中途更换盾尾刷，是解决盾构长距离掘进的关键技术之一。
佛山地铁2号线湾登区间成功在软弱富水地层中更换第一道盾尾刷并掌握了这一关键技术。
2、盾尾刷工作原理盾尾密封刷之间的间隙通过注入密封油脂，保证盾尾管片背后同步注浆的浆液不会从管片和盾构间隙中漏出，同时防止地下水渗漏到盾构机内，如果盾尾密封性能失效，掘进过程中会造成漏水漏浆等风险现象。
盾尾刷一共设置三道，每道作用不同。
（图2.1 盾尾刷示意图）各排钢丝刷的作用：第1排：防止土砂、壁后注浆材料流入；第2排：通过保持第1排的压力及充填材料，进行止水；第3排：通过保持第2排的压力及充填材料，进行止水，防止充填材料漏出开挖面。
三道盾尾刷保证地层中水与盾尾相隔，保证施工安全。
3、盾尾刷损坏原因导致盾尾漏水现象的主要原因有：（1）推进过程中管片与盾尾刷长时间摩擦、挤压造成盾尾刷变形、磨损、盾尾刷钢丝掉落和盾尾刷无弹性的情况。
（2）推进过程中姿态控制不得当，同步浆液进入盾尾刷使得堵塞注脂孔。
（3）在盾构掘进过程中，盾尾刷与管片的摩擦消耗的油脂与掘进速度成正比，速度过快注入压力不够或注入量不够，致使油脂不能满足消耗。
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y 轴为竖直方向， 轴线平行， 冻土帷幕与盾构和管片 接触的地方即圆环柱状内表面考虑为刚性约束 ， 即 y、 z 方向均约束。 圆环柱状内表面 x、
1
引言
水下大型 泥 水 盾 构 掘 进 施 工 中 ， 所遇到的施
因泥水流失 而 产 生 较 大 沉 降 、 严重时发生江底冒 顶而危及 整 个 隧 道 。 因 此 该 风 险 事 故 一 旦 发 生 ， 必须采取 有 效 应 对 措 施 ， 消 除 风 险 隐 患。 从 目 前 国内大型水工 程 案 例 较 少 且 程 度 较 轻 ， 盾尾密封系 ， 统总体未失 效 通 过 采 取 衬 砌 环 背 面 贴 海 绵 挡 泥 条、 盾尾间隙塞海带止水等措施 ， 盾构机继续施工 。 完成掘 进 杭 州 庆 春 路 过 江 隧 道 盾 构 掘 进 施 工 盾尾密封基本失效 ， 大量泥水经盾尾间隙涌入 中， ， 隧道内 盾构继续施工风险极大 ， 必须停机采取有 1
· · 隧道 / 地下工程
水底大型泥水盾构盾尾密封失效的应对技术
张
摘 要
迪
武汉 430063 ）
（ 中铁第四勘察设计院集团有限公司
水底大型盾构法隧道常因地层透水性强 、 水压高而采用泥水平衡盾构机施工， 盾尾密封失效事故发生概
率较低， 但一旦发生其后果较为严重， 甚至是灾难性的， 风险等级评价为 3C， 即三级需要决策采取措施的风险 。 针 对杭州市庆春路过江隧道盾构掘进过程中盾尾密封失效导致漏水漏浆的险情， 分析了其盾尾密封失效的原因， 研 究提出了大型泥水盾构盾尾密封失效情况下采用液氮冷冻措施形成盾尾冻土环帷幕止水， 在冻土帷幕止水保护下 对盾尾管片拆、 复拼并检查、 更换、 增补盾尾刷综合治理技术， 经工程实践证明该技术是安全 、 有效、 合理的。 关键词 泥水盾构 盾尾密封失效 冷冻法 B 4539 （ 2011 ） 05000106 文章编号 1009中图分类号 U455． 43 文献标识码
0210 收稿日期： 2011-
铁道建筑技术 RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2011 （ 5）
· · 隧道 / 地下工程
效应对措施确保盾尾密封系统的密封性 、 可靠性 ， 保证隧道继续施工的安全 。 环掘进过程中。
3
盾尾密封失效概况
西线盾构机从始发至第 93 环前， 盾尾密封状态
铁道建筑技术 RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2011 （ 5）
· · 隧道 / 地下工程
部向下倾， 在盾构推进中头部向上抬幅度较大 ， 从 ， 而导致盾构轴线与管片轴线不一致 最终导致盾尾 引起漏浆。 的空隙大小不一， （ 3 ） 由于盾构头部向上抬， 盾构轴线与管片轴 线不一致， 管片拼装时容易产生“踏步 ” 现象， 从而 引起管片破损。管片外部破损的碎片， 管片与盾尾 密封刷的密切接触， 容易造成盾尾刷的局部损坏； 一旦盾尾刷损坏就会出现盾尾漏浆现象 。 4． 2 总体施工方案 为了确保工程施工安全， 在采取地层固结措施 的前提下， 对现有盾尾密封系统进行必要的检查 ， 视检查结 果， 采用更换或更换 + 增加盾尾刷的措 施， 保证后续盾构施工安全掘进。 本工程盾尾封水处理可用注浆法和冻结法 ， 注 浆具有不确定性， 难于确保封水效果， 且目前管片 不宜选用； 冻结法加固分为液氮冻结 上无注浆孔， 和盐水冻结两种， 盐水冻结即用循环泵将盐水送入 冻结管， 经低温盐水长时间连续地吸取管外的热 量， 使周围地层冻结， 但耗时较长， 总工期约需 2 个 多月； 液氮冻结无需建立冻结站和维护制冷工序的 循环系统， 液氮在冻结器内气化吸热后， 气氮经管 路排向地面， 释入大气， 与盐溶液人工冻结法相比， 液氮冻结具有冻结速度快、 冻土强度高等优点。 因 此经比选采用液氮冻结法加固。 总体施工方案为： 盾构机逐步推进到能够检查 更换第一道尾刷位置 → 在最后一道盾尾刷位置砼 管片上周圈钻垂直于管片的钻孔 → 利用液氮在管 达到封水的 片与盾壳之间形成一个封闭的冻结环， 效果→检查冷冻封闭情况 → 封闭满足要求后拆除 已安装的管片 → 检查第三道尾刷 → 根据检查情况 处理盾尾密封刷→恢复正常掘进。
庆春路及南岸萧山区市心路， 沟通两岸规划的钱江新 城与钱江世纪城中央商务区， 为钱塘江第一座水底过 江隧道， 双向四车道， 主线设计速度 60 km / h， 车道净 东线隧道长 高 4． 5 m。 本 隧 道 分 东 西 两 条 隧 道， 3 395 m， 西 线 隧 道 长 3 393 m， 其中过江段东线 1 765． 72 m、 西线 1 766． 92 m 采用盾构法施工下穿钱 塘江， 盾构隧道内径 10． 3 m， 外径 11． 3 m， 盾构环宽 2 m， 分为 9 等份块。其平面示意见图 1。
Countermeasures for Failure of Tail Sealing of Large Underwater Slurry Shield
Zhang Di
（ China Railway 4 th Survey and Design Institute Group Co． Ltd． ，Wuhan 430063 ，China）
4
4． 1
失效的原因及总体施工方案
盾尾密封失效的原因 （ 1 ） 正常施工时盾尾油脂厂家提供的理论用量
2 为 0． 8 kg / m （ 油脂涂布管片外弧面面积 ） ， 现场据
此测算盾尾油脂用量在 70 kg / m。 施工时可能出现 局部盾构油脂供给量偏少。 盾构机在前一阶段的 粉质黏土中推进时， 由于粉质黏土透水性很小， 对 盾尾密封系统密封性能的要求偏低， 即使出现局部 供给量偏少也不会引起盾尾漏浆。 盾构机一旦进 入承压水层后， 对于盾尾密封性能要求加大， 盾尾 油脂局部供给量偏少引发的密封性能下降的问题 马上就暴露出来， 出现了盾尾漏浆情况。 （ 2 ） 由于盾构机在复合地层中掘进， 1 其中 ⑤2 层粉质黏土多呈灰绿、 层粉质黏土、 ⑤灰黄色， 力 2 层粉 学性质和粘塑性自上而下由好渐呈一般； ⑥质黏土力学性质较差， 存在上硬下软地质现象， 容 施工时为了避免盾构头 易引起盾构头部向下倾斜，
工风险较 多 ， 如 保 持 开 挖 面 稳 定、 防 止 隧 道 上 浮、 遇到障碍物及盾构始发接收风险等 。 其中盾尾密 封失效风险 从 目 前 施 工 案 例 来 看 ， 发生的概率较 低， 但一旦发 生 处 理 不 及 时 可 能 造 成 较 为 严 重 的 后果 ， 如泥水从盾尾密封刷间隙涌入隧道内 、 地面
2
工程概况
庆春路过江隧道连接杭州市钱塘江北岸江干区
基本未出现过漏浆现象。 从第 93 环后， 基本良好， 在掘进过程中， 开始出现不同程度漏浆涌水现象 ， 1 号油缸处盾尾漏浆涌水严重， 特别是掘进 120 环， 先浆后水被迫停机， 填注油脂止水， 对盾尾密封系 统补充油脂 10 桶后， 恢复掘进至第 124 环 130 cm 1 号、 2 号油缸处 （ 隧道顶部附近 ） 盾尾 时， 在 18 号、 开始大量漏浆涌水， 油脂、 同步注浆浆液的填注根 现场隔膜泵已经无法满足排水要 本起不到 作 用， 求， 于是紧急调配抢险人员和物资， 采用同步注浆 浆液 中 掺 加 油 田 堵漏剂， 经多时方 才完 全 堵 住。 根 据现 场 设 备 状 况 分析， 初步判断盾 尾密 封 存 在 失 效
Abstract
Slurry balance shield machines are often chosen for large underwater shield tunnels in order to counter high per-
meability and high water pressure． The probability of shield tail sealing failure is comparatively low，but in the event of its consequences it is usually more serious and even catastrophic，so the risk rating is of 3C，namely the third class of risk which requests decisionmaking and the corresponding measures． Based on the accident of leakage of water and slurry caused by the failure of shield tail sealing in the advancing process of QingchunStreet Tunnel in Hangzhou，this paper analyzes the reasons for the failure of shield tail sealing and studies the proposed comprehensive management technology under the circumstances of shield tail sealing failure： using frozen liquid nitrogen to freeze the ground and eventually form a frozen ring curtain at the end of the shield，which is taken as water sealing measure，then replacing and reassembling the segments at the end of the shield，and then inspecting，replacing，and adding the brush at the end of the shield，the whole remedial process is taken under the protection of the frozen curtain． The engineering practice has proved that the proposed comprehensive remedial technology is safe，effective and reasonable． Key words slurry shield； failure of shield tail sealing； freezing method