盾尾刷更换方案
长距离盾构法隧洞盾尾刷更换技术
长距离盾构法隧洞盾尾刷更换技术摘要：盾尾密封系统是保障盾构隧道施工安全的生命线，一旦盾尾密封失效，轻则渗水漏浆、重则涌水涌泥、在长距离海底隧道施工中，盾尾密封失效这种风险是不可被接受。
本文以某盾构法海底排水隧洞成功更换盾尾刷为例，结合长距离海底隧道施工的特点与风险。
得出以下结论：1.海底长距离盾构隧道的盾尾刷选型时，需考虑海水腐蚀的工况，并在最后一道尾刷采用钢板刷，起到隔离泥沙的作用。
2.全部4道盾尾刷成功更换实施，提供了可供借鉴的参考。
3.管片脱出盾尾后的注浆固结措施，有效控制管片的变形，保障对接后管片质量满足设计要求。
关键词：海底隧洞盾尾刷更换管片壁后固结0引言盾尾刷是盾构机上环状设置于盾尾的多道钢丝刷组成盾尾密封系统，其最关键的作用是保障盾构机与周边土体密封隔离的一道重要的安全措施。
盾构机掘进过程中由于隧洞设计线路本身的小转弯半径、大纵坡、长距离掘进。
施工过程中的盾尾油脂注入不足、、海水腐蚀、大幅度姿态调整、管片上浮、同步注浆压力过大等多种因素存在。
在多种因素共同作用下易导致的盾尾刷损伤盾尾密封失效的现象出现。
盾尾密封系统失效意味着周边土体、泥浆可以通过盾尾渗入隧道，轻则表现渗水渗浆、重则表现涌水涌砂，持续渗涌而不能及时处置可能导致造成不可估量的损失。
1.工程概况某核电厂排水隧洞采用泥水盾构施工，隧洞位于海底约32m，盾构段全长2774m，为灯泡型平面线型布置。
最高水压压力4.5bar，地质条件复杂，根据勘探资料，盾构在海底穿越不同地层多达的30余次。
包含软硬不均、全断面硬岩、软土、孤石、基岩凸起。
盾构机将在已完成的矿山法段空推至掌子面后开始正式掘进。
本工程采用通用楔形砼管片，管片环宽1.2m，厚度35cm，双面楔形量50mm。
每环管片由6块组成。
、本工程所用盾构机设计有4道盾尾刷形成3个油腔，单腔可抵抗3bar的外界压力，尾刷钢丝表面镀镍处理。
在盾构组装阶段，现场检查时发现部分尾刷因海水腐蚀出现了断丝的现象，可直接用手拔断，由于空推初始阶段盾尾油脂未及时注入。
特大盾构盾尾刷更换
①2
人工填土 江底淤泥
①3
②3
③1
④
灰黄色 灰色 灰色淤泥质 灰色淤泥质 砂质粉土 砂质粉土 粉质粘土 粘土
江中泵房 （共2处）
加固区 （共2处）
⑤1
⑤2
⑤3
⑤3t ⑦1-1 ⑦1-2
灰色 粘土
灰色
灰色
灰色
灰色
灰色
粘质粉土 粉质粘土 粘质粉土 粘质粉土 砂质粉土
⑦2f
灰色 粉细砂
盾尾设备一览
盾尾钢板刷
脂冻胀力作用下的安全状态。
冻结施工——检测内容、传感器布置及监测数据的作用
管片温度 在特殊环管片中工作冻结管的前后（在盾构前进方向上）一定距离位置
布置环向测温电缆，以监测管片外表面和管片厚度方向上的温度分布。测 温电缆布置在特殊环管片中预埋的Φ32测温管、第一环预埋冻结管（在更 换2道钢丝刷的情况下）或第三环冻结管（在更换3道钢丝刷的情况下）中， 测点沿管片外表圆周方向和厚度方向分别布置。
冻土帷幕发展厚度（m）
路径1-1方向
路径2-2方向
0.7
1.05
0.85
1.3
1.05
1.5
1.25
1.7
1.5
1.9
按最低－30℃的盐水冻结，5天盐水温度降至－20℃，20天降至－30℃， 冻结10天和16天时关键断面（路径1－1方向）冻土帷幕厚度分别达到 0.7m和0.85m，盾壳上冻土轴向覆盖范围分别为1.05m和1.3m，平均温度 分别约－8℃和－12℃。若继续冻结，冻土帷幕厚度将继续增加，其平均
围不得小于设计冻结壁边界外2m 。 2．保温应采用导热系数和吸水率小、阻燃性好的保温材料，
可采用聚氨酯、聚苯乙烯泡沫等保温材料，保温层厚度不应小于 30mm 。
浅谈盾构掘进过程盾尾刷损坏原因分析及更换注意事项
浅谈盾构掘进过程盾尾刷损坏原因分析及更换注意事项摘要：盾构机的盾尾刷为钢丝毛刷，掘进时会受到管片的挤压，在掘进一段距离之后，被注入的砂浆凝固，润滑下降，钢丝刷与管片之间变成刚性接触，在管片拉扯作用力下加速盾尾刷密封损坏，失去密封作用，地下泥水、注入的砂浆会通过盾尾间隙流入盾体，不但给盾构工作带来不便，不能保证注浆效果，造成脱出盾尾的管片位移变形、地层下沉。
本文总结盾尾刷更换的施工过程，希望能有一定借鉴作用。
关键词：盾尾刷损坏更换1、工程概况1.1 项目内容本段电缆隧道南起220千伏某电站，沿后窖村内规划道路由东向西与广州大道南相交，此后沿广州大道南由南向北，途经广州大道后窖大桥、广州大道车行隧道从及上涌中桥，最终在客村与广州大道南交汇处。
线路总长为3090.90m，最小曲线半径为350m，最大坡度19.774‰，隧道埋深约为13~21.6m。
1.2 工程、水文地质本隧道工程场地范围内主要土层从上至下分别为：人工填土、淤泥质土、粉细砂、粉质粘土、中砂、淤泥、粉质粘土、全风化基岩、中风化粉砂岩。
盾构隧道洞身位于强~中风化岩层，该岩层岩质较坚硬，盾构施工侧壁能自稳；洞顶主要为粉质粘土、淤泥质土、中粗砂；洞底主要为中~微风化岩薄，该岩层岩质较坚硬，盾构施工侧壁能自稳。
本工程地下分别为上层滞水，水量较低；第二类型潜水，赋存于(2-2)层粉砂、(4)层粉细砂中，具有微承压性，含水量较丰富。
其地下混合水位埋深在0.80m~4.10m之间，地下混合水位标高在3.59m～8.24m。
2、盾尾刷损坏情况及原因分析盾构机掘进至507环时，管片出现漏浆，经初步分析断定，是由于盾尾刷损坏导致的漏浆，对管片进行拆除，进一步确认盾尾刷损坏引起漏浆（见图1、图2）；2.1损坏情况及原因分析如下：2.1.1盾尾刷变形、磨损在盾构掘进过程中，盾尾刷与管片间长时间的磨擦，造成盾尾刷变形、严重磨损。
2.1.2盾尾刷钢丝掉落管片组装时，由于千斤顶收缩，很易导致盾构机后退,造成盾尾刷刷毛与管片间发生方向相反的运动,使盾尾刷内的钢丝掉落。
盾构机更换盾尾刷施工作业指导书
盾构机更换盾尾刷施工作业指导书一、编制目的明确盾构施工中更换盾尾刷作业工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范更换盾尾刷作业施工，保障操作人员安全和更换盾尾刷作业的有序进行，满足盾构施工设计和规范要求。
二、编制依据（1）盾构机图纸，盾构机使用维护技术文件；（2）其它相关技术文件及图纸等。
三、适用范围本作业指导书适用于本标段盾构施工中更换盾尾刷的施工操作。
四、施工方法及要点盾尾密封刷位于盾构主机的尾部，与管片紧密接触，主要起着防止水、泥浆等沿着管片背部流进盾构内部的密封作用，是防止盾尾发生涌沙、涌泥的关键密封措施。
密封刷的使用寿命跟注脂及管片姿态关系紧密，如正常使用，寿命一般为2000m盾构掘进，超出这个距离，密封刷将可能失效，造成盾尾漏水、漏浆，进而严重影响管片的安装和注浆效果。
4.1更换密封刷的准备（1）更换盾尾密封刷，首先需要选择一段地下水较少且稳定的地层；如没有合适地层，应通过相应的地层加固、止水措施，达到可以更换盾尾密封刷的条件。
同时密切关注地下水量的变化；（2）准备足够数量的密封刷，保证更换过程中密封刷的供应；（3）为防止盾尾密封刷更换过程中出现漏水、冒泥等情况影响盾尾密封刷的割除和焊接，在掘进停止后，需通过倒数第2、3环管片的注浆孔（吊装孔）向管片背后注入双液浆。
（4）在更换盾尾刷前召集所有参与施工人员进行技术交底、安全交底。
对更换盾尾刷过程中需要注意的问题及可能出现的特殊情况进行讲解。
4.2更换盾尾刷施工步骤及措施（1）在盾构机掘进到合适地段，当油缸伸出量为2150mm时，此时尾盾露出加强环；图4-1尾盾露出加强环示意图（2）在倒第2、3环管片的注浆孔处向管片背后注入双液浆，并保证二次注浆效果；（3）达到止水效果后，先重新紧固倒数第1环与倒数第2环管片的连接螺栓。
在管片安装模式下，利用管片安装机将事先准备好的长度800mm的20个撑垫安放于管片与推进油缸之间，手动将每个油缸都抵紧撑垫，利用推进油缸向前顶推盾构掘进700mm，此时露出两道盾尾刷；图4-2 20个撑垫布置示意图图4-3 露出两道盾尾刷示意图（4）移动并伸出管片安装机抓举头，将点位①处的撑垫固定在安装机上，缩回点位①处的推进油缸，拆除点位①的撑垫，同理拆除点位②的撑垫；（5）将密封刷及沟槽上的油脂、砂浆等清除干净，再开始割除尾刷。
大直径盾构机盾尾刷保护及更换技术
大直径盾构机盾尾刷保护及更换技术摘要：复杂地质条件下、长距离掘进对盾构机适应性提出更高的要求，而盾尾刷则是盾构机的安全保障。
做好盾尾刷的保护是防止漏浆的关键所在和基本保证。
当盾尾刷损坏，出现大范围漏浆时只有更换盾尾刷才能保证盾构施工安全。
结合工程实践着重阐述盾尾刷保护措施及应急更换技术。
关键词：盾尾刷；保护；更换Keyboard：Sealing brush；Protect；Replace1 概述1.1工程概况武汉轨道交通8号线越江隧道全长约3185 m，穿越江面宽度约1500m；隧道最大纵坡27.49‰，最大覆土36.5m；水深最大处可达31.92m，最深处位于水下59.28m；水土压力极限值6.74bar；隧道外径12.1m，采用一台海瑞克Φ12.51m盾构机掘进施工。
1.2盾尾结构本工程采用的S-978盾构机盾尾设计为四道盾尾刷、一道钢板束、一道止浆板、一道环形冷冻管，最高承压能力8bar。
盾尾结构如图1所示：四道盾尾刷及一道钢板束形成四道注脂腔，掘进时采用四台IST GP0145-200-54注脂泵通过盾尾4×15（共60）个注脂点连续注入密封油脂，防止外部泥浆或砂浆进入盾尾内部。
1.3盾尾刷的重要性盾尾刷形成的密封注脂腔注满密封油脂后有良好的密封效果，确保泥浆及同步注浆的砂浆无法从管片与盾尾之间的间隙进入盾构机内部。
如果盾尾刷损坏，密封油脂无法起到密封作用，导致盾尾漏浆，泥浆、地下水等将涌入隧道，特别是在沙层、淤泥层如果盾尾刷损坏失去了有效的密封作用，则后果将不堪设想。
因此，盾尾刷是盾构机的安全保障，避免出现漏浆是盾构掘进中的重要任务，而做好盾尾刷的保护又是防止漏浆的关键所在和基本保证。
2 盾尾刷保护措施2.1组装阶段盾尾刷在盾尾调圆、焊接完成后安装。
安装时注意保护盾尾，严禁碎石、泥沙、铁屑等进入盾尾刷；禁止重物挤压，降低盾尾弹性；前三道盾尾刷连接螺栓逐一复紧后做标记，防止遗漏，螺栓松动造成盾尾刷脱落；最一道盾尾刷焊接时注意电弧范围，防止损坏盾尾刷钢丝。
盾尾刷更换
2.更换尾刷施工步骤及措施 第一步：首先将839环与838环之间纵向螺栓的连接进行复紧。 第二步：盾构机推进至最后一环时拼装5块管片，封顶块不进行拼装在推进最 大约650mm左右时（推进油缸全部缩回距第一道尾刷大约为2150mm）派专人观察 封顶块位置，直至完全露出第一道盾尾钢刷后立即停止掘进。详见下图
（3）向土仓内注入适当浓度的膨润土浆液，在停机更换盾尾刷之前逐步的
收回交接并开启中盾上的四路超前注浆管向盾体周围注入适当浓度的膨润土浆液 起到土体与盾体之间的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ滑作用，以防止在停机时间过长导致盾体被卡住。
（4）对施工人员及盾构司机进行交底培训，确保在停机期间24小时人员在操 作室进行值班，刀盘每2小时转动一次防止刀盘被土体卡住，土压过低时向舱内 注入膨润土浆液，确保土仓压力及掌子面的稳定性。
四、劳动组织 在施工更换盾构钢刷的期间，要求工序衔接流畅合理安排劳动人员
施工时间，尽量减少停机时间。
五、机械设备及材料 在施工更换盾构钢刷的期间，要求机械设备配备充足，以保证施工快速有
效进行。
六、应急预案 1.风险分析 （1）结构地质虽然稳定，地层中存在一定数量的圆砾，渗水仍较大，存 在着漏水的可能与风险； （2）管片拆卸时，如何拆卸，如何吊运，在施工中如何进行更好的控制 ，这将是我们更换盾尾刷的关键所在，也是难点所在； （3）在更换盾体顶上的盾尾刷时，将要进行高空作业，怎样增加高空作 业的安全性，降低风险，也是我们必须考虑的； （4）盾尾刷更换时，必须进行动火作业，如何保证动火作业时，盾构机 的配件不会受到损伤，保证设备的完好率，也是我们在施工时要特别注意的 ； 二）确保更换盾尾刷安全措施 1、盾尾处进行人工多次注浆，范围从824环829环、834环分别向盾构掘 进方向注双液浆。现场技术人员要对注浆质量进行控制，尾盾处注入量以注 入压力0.35Mpa～0.4Mpa控制，将盾尾与原土层完全加固，防止有浆液窜出， 确保更换盾尾刷时的安全，并在盾尾底部配备2台水泵，随时准备抽水；准备 .海棉、聚氨脂材料准备到位，一旦浆液窜出，立即采用海面正面封堵，聚氨 酯在838（倒数第二环）环管片背后注入封堵漏水。 2、安装840环管片时，将封顶块放置在下方位置处，便于方便观察尾刷 位置，并且在B块管片及处在180°上方的A管片用拼装负环时方式采用L钢板 焊接在盾体上将管片固定住，需要拆除管片前再将L钢板进行割除。
4-2-6标盾尾刷洞内更换(换一道)要点
武汉市轨道交通四号线二期工程土建第六标段（十里铺～七里庙区间）盾尾刷洞内更换施工方案编制：审核：武汉市轨道交通四号线二期六标项目经理部二Ｏ一三年八月目录一、工程概况.............................................................................. - 3 -二、地质概况.............................................................................. - 3 -三、水文概况.............................................................................. - 4 -四、盾尾刷更换原因................................................................... - 5 -五、盾尾刷的破损位置及程度检查.............................................. - 5 -六、实施方案.............................................................................. - 6 -七、盾尾刷更换方案................................................................... - 7 -九、密封刷更换后的保护措施...................................................- 10 -十、安全保证措施.....................................................................- 11 - 十一、应急措施........................................................................- 11 -一、工程概况武汉市轨道交通四号线二期六标十里铺～七里庙区间由十里铺站出发以直线段前行，然后接曲线半径为1200m的曲线段，最后以直线段进入七里庙站。
富水砂性土洞内更换盾尾刷施工工法
富水砂性土洞内更换盾尾刷施工工法中铁十七局集团有限公司周明军经伟平范俊郑常文饶林刘浩然1、前言在富水砂性不良地质条件下进行质构施工，特别是在长距离小半径曲线掘进时，厉尾间隙单侧较小，厉尾刷长期受管片外弧面磨损，对厉尾刷钢统磨损极其严重，宜接影响厉尾密封效果。
或者是由于质尾密封油脂加注量不足、厉构机姿态调整过猛等原因，致使质尾密封刷损坏，影响到厉尾密封效果，产生同步注浆泄露，从而造成到整个质构推进施工地而沉降加大。
国内针对质尾密封损坏的情况主要采取管片间隙填塞海绵条等填充物、增加厉尾密封油脂注入量及管片额外加贴防水材料等方法进行临时处理，此方法并不能从根本上较好的解决质尾渗漏问题, 给施工安全以及施工质量埋下隐患，带来不良影响。
为了不影响质构机的正常掘进，确保同步注浆量及注浆压力，控制地衣沉降，质构机洞内更换质尾刷技术就有了很大的作用。
2、工法特点2.0. 1根据厉尾密封失效时厉尾渗漏水、浆的位置和渗漏量的人小来确定质尾刷的损坏部位和损坏情况，从而确定所需更换质尾刷的数量及需要的时间，进行合理安扌仁2.0.2通过对拼装机、管片尺寸等的计算，确定出更换厉尾刷时千斤顶的推进行程，在满足了拼装、拆卸管片施工要求的同时，也确保了施工的安全、质量及施工进度。
2. 0.3在隧道内主要采用加人同步注浆量及质尾3〜4环二次注浆，盾构机壳体、厉尾附近注聚氨酯等方法进行地下水封堵隔离及质构机周围土层的加固改良，满足了质尾刷更换施工时的II：水效果和施工安全的要求。
2、0. 4利用厉尾刷更换施工技术能快速有效地完成质尾刷更换，很好的解决了厉尾渗漏问题，起到保护道路、管线以及沿线既有构建筑物的作用，减少了质构施工对环境的影响。
3、适用范围富水、砂性土、粘性土软土地层盾构法施工。
4、工艺原理更换质尾刷施工采用洞内直接更换的施工方法，施匸经过：质尾刷更换施工位置选择的确定：盾构机周围地下水封堵隔离施工；推进及部分管片安装：更换质尾刷施匸4个步骤。
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盾尾刷更换方案
盾构机盾尾刷更换施工方案
1.编制依据
（1）盾构机图纸；
（2）盾构机使用维护技术文件；
（3）区间地质纵断面图；
（3）其它相关技术文件及图纸等。
2.编制目的
明确盾构施工中更换盾尾刷作业工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范更换盾尾刷作业施工，保障操作人员安全和更换盾尾刷作业的有序进行，满足盾构施工设计和规范要求。
3.工程概况
北辰科技园北站～丹河北道站区间起讫里程为DK0+841.000～
DK2+575.5采用盾构法施工，盾构区间全长1734.5m。
区间隧道埋深-5.5～-13.5。
隧道穿越地质有：⑥33粉土、⑥34粉砂、⑦01粘土、⑧12粉质粘土、⑦粉质粘土。
北辰科技园北站～丹河北道站区间沿线位于天津城区北部平原，受人类工程活动的影响，沿线原始的地形地貌已基本改变，地形平坦，沿线涉及的地貌单位属海积～冲积滨海平原。
本区间下穿永定新河、津榆公路、淀南引河、外环河、外环线，地面多为农田、鱼塘。
地上左线外侧平行于线路走向分布高压线走廊。
本合同段区间控制区段比较多，盾构区段下穿规划北环铁路桥，下穿永定新河、津榆公路、淀南引河、外环河，结构外轮廓距净距分别为：6.6m、8.4m、8.2m、10.6m。
故盾尾刷的更换应避开多水，地质条件差及各控制区段，保证施工的安全进行。
4.施工部署
4.1盾尾刷更换进度计划
为确保盾尾刷更换安全有序的进行，必须有详细的时间安排，为施工计划提供有效的依据。
盾尾刷更换时间安排表
4.2施工组织机构
为确保盾尾刷更换安全按计划工期完成，项目经理部专门成立地盾尾刷更换管理小组，成员如下：
根据现场施工需要，配置土木工程师，机械工程师指导更换作业；盾构司机、电焊工等相关人员具体实施。
盾尾刷更换工作人员组成如下所示。
人员安排表
4.3设备设施安排
盾尾刷更换过程中需要的机械、工具和材料，其清单如下表：
材料设备表
5.施工方案
盾尾密封刷位于盾构主机的尾部，与管片紧密接触，主要起着防止水、泥浆等沿着管片背部流进盾构内部的密封作用，是防止盾尾发生涌沙、涌泥和漏水的关键密封措施。
密封刷的使用寿命跟注脂及管片姿态关系紧密，如正常使用，寿命一般为 m，盾构掘进超出这个距离，密封刷将可能失效，造成盾尾漏水、漏浆，进而严重影响管片的安装和注浆效果。
5.1难点分析
（1）由于地层在掘进过程中受扰动后，地层稳定性急剧下降，在已成环的盾构管片外形成透水通道，而盾构更换尾刷时，需将两道尾刷露出成环管片外，仅有一道已损坏的尾刷作封闭，很容易造成从盾尾处喷泥涌水等塌方事故。
（2）盾构掘进时，地层经扰动后，掌子面很不稳定，随着停机时间越长，地下水进入土仓，土仓压力逐渐增大。
由于更换尾刷时，推进千斤顶无法顶到管片，盾构机将在土仓压力的作用下产生后退，使尾刷更换工作进入进退两难境地。
（3）盾构掘进时，上一环管片在千斤顶的作用力下已经挤压密贴，很难将管片拆除漏出2道尾刷。
（4）长时间的停机，盾构机尾部在不均匀压力作用下，易产生偏移，造成盾构间隙过大或过小，给管片安装带来困难。
5.2技术措施
根据技术难点，在施工前必须准备好应正确技术措施，如下：
（1）为防止尾刷更换过程中盾尾部位喷泥涌水等塌方事故，应对停机地层进行分析，宜选择相对稳定的地层进行尾刷更换，尽量避免在不稳定地层如砂层、淤泥层进行尾刷更换，在有可能的情况下，能够在预计停机更换盾尾刷的里程提前开仓检查地层是否与分析的情况一致，如果检查能够换尾刷，则继续掘进至盾尾位于先前开仓位置。
在掘进最后两环时，加大同步注浆量，按常规盾尾同步注浆量的1.5倍控制，并在盾尾后3～4环打开吊装孔进行管片背后补注浆，盾尾漏浆漏水时，采用海绵条或注入聚氨酯进行封堵，确保盾尾处地层的注浆比较饱满密实，起到对围岩的制稳、加固和有效的封水效果。
（2）为防止尾刷更换过程中盾构机在土仓压力作用下出现后退情况，可准备好用于接长推进千斤顶的接杆钢支撑，在拆除临时管片后，支顶在最后一环管片与推进千斤顶之间，制约盾构机后退。
如果盾构机前方掌子面围岩稳定，则能够将土仓内的土排空，使土仓处于空仓状态，消除土仓压力对盾构机施加的作用力。
（3）为解决由于盾尾偏移产生盾尾间隙过大或过小引起管片难以安装的问题，在安装管片前，应对周圈盾尾间隙进行量测，确定最小间隙位置，在安装管片时，调整安装顺序，先安装盾尾间隙最小处管片，能有效解决管片安装难问题。
5.3更换盾尾刷施工步骤及措施
方案一
（1）在盾构机掘进到合适地段，当油缸伸出量为2150mm时，此时尾盾露出加强环；
尾盾露出加强环示意图
（2）在倒数第2、3环管片的注浆孔处向管片背后注入双液浆，并保证二次注浆效果；
（3）达到止水效果后，先重新紧固倒数第1环与倒数第2环管片的连接螺栓。
在管片安装模式下，利用管片安装机将事先准备好的长度800mm的16个撑垫安放于管片与推进油缸之间，手动将每个油缸都抵紧撑垫，利用推进油缸向前顶推盾构掘进700mm，此时露出两道盾尾刷；
露出两道盾尾刷示意图。