特大盾构盾尾刷更换
冷冻法在盾构掘进过程中更换盾尾刷的应用
冷冻法在盾构掘进过程中更换盾尾刷的应用摘要：为了解决杭州庆春路过江隧道西线盾构盾尾漏浆严重，并且此时盾构已经全体进入长江底部地层，无法进行旋喷桩等加固地层防水措施。
因此决定采用目前已经比较成熟的冷冻法技术确保西线盾构检查及更换盾尾密封刷施工期间的密闭。
通过实践验证了冷冻法是复杂地质条件下盾尾刷更换的一种可行性最佳的方案。
关键词：盾尾刷；更换；冻结法Abstract：In order to solve the QingChunLu hangzhou west river tunnel shield shield tail leak slurry is serious, and the shield have all into the Yangtze river bottom stratum, unable to jet grouting pile and consolidate the ground waterproof measures. Therefore decided to use has been more mature of freezing technique to ensure that the west shield inspection and replacement shield tail seal brush construction period airtight. Through the practice verify the freezing method is complicated geological conditions of the shield tail brush change a feasibility best solution.Key words: Shield tail brush ；Replace ；Freezing0引言冻结法在国际上已经很普遍，但由于地层冻结机制和冻土机构物理力学性质的复杂性，还难以形成统一的设计方法和规则。
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。
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。
盾构更换盾尾刷施工前验收条件
测量及标识
盾构机所处位置定位测量完毕，地面警示标识及隔离带设备合理。
7
内支撑
管片内支撑牢固可靠。
8
盾尾刷质量
“三证”齐全，外观无锈蚀。
9
24小时监控
分班安排到具体人头，经过培训。
10
应急准备
应急预案完成审批，应急设备及材料配备齐全，应急人员到位，完成应急演练。
11
一般条件
材料及构配件
质量证明文件齐全，复试合格。
根据实际和自行管理制度规定
注：盾构换尾刷施工条件验收以次为单位。
盾构更换盾尾刷施工前验收条件
序号
验收条件
内容
验收要点
1
主控条件
施工方案
专项施工方案编审、专家论证、审批齐全有效。
2
加固效果
按方案要求的土体加固封堵已完成，并验收合格。
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
风险因素分解
风险因素分析完毕，分解到具体操作层，已培训交底。
4
强制标准
符合《天津地铁建设工程强制要求标准》相关要求
5
监控量测
监测点已布置，初始值数值已读取且经过验收。
12
分包管理
分包队伍资质、许可证等资料齐全，安全生产协议已签署，人员资格满足要求。分包合同已签订，并备案。
13
培训及交底
拟上岗人员安全培训资料齐全，考核合格，特种作业人员类别和数量满足作业要求，操作证齐全，施工和安全技术交底已完成。操作人员明确风险管理要求。
14
风水电
施工风水电满足施工要求。
15
特殊条件
地铁土压平衡盾构盾尾刷更换技术
地铁土压平衡盾构盾尾刷更换技术盾构法施工以其质量好、安全可靠、施工效率高、对环境影响小等优点，在隧道工程中应用的越来越为广泛。
但在盾构的长距离或小半径曲线掘进中，盾尾刷可能由于磨损严重而失去密封作用而需要更换。
盾构盾尾刷一般为3道，3道盾尾刷构成2个油脂仓，油脂仓填充满盾尾油脂，与盾尾刷一起构成盾尾漏浆防护系统，保证地下水及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渗漏到盾构机内。
而一旦盾尾漏浆就会破坏泥水平衡，影响注浆质量，严重的会引起地层下沉，管片移位和变形，甚至导致盾构无法推进。
本文以无锡地铁3号线一期工程山墩凹站~靖海公园站区间（以下简称山-靖区间）盾构施工为工程背景，从施工前准备、注浆止水、尾刷更换步序、应急处理等多方面对盾构机尾刷更换方法进行阐述。
后经实践成功表明：拆除管片后盾尾无漏水现象，该方法能快速、高效的完成盾尾刷更换工作，可为类似工程的盾尾刷更换提供借鉴与参考。
一、工程概况1.1工程简介无锡地铁3号线05标山~靖区间右线起讫里程为YDK24+952.160～YDK25+971.660,区间长度1019.5m。
线路从靖海站以右线2‰上坡（31.66m）→4.365‰下坡（520m）→17‰上坡（240m）→25‰上坡（200m）→2‰下坡（27.84m）至山墩凹站。
区间设一座联络通道（兼做区间泵房与集水池），联络通道中心里程为YDK25+531.845。
当前盾构机平曲线上位于直线段，纵曲线为17‰上坡。
1.2区间地质情况山-靖区间地质，按各岩土层的物理力学性质、沉积环境、成因类型，可划分8个工程地质层，19个工程地质亚层。
盾构主要穿越地层为：④1层粘质粉土夹粉砂（微承压水）、④2层粉砂（微承压水）、⑤1层粉质粘土、⑥1层粘土。
1.3盾尾漏浆情况自盾构掘进至460环，盾尾发生严重漏浆，见图1。
在前期曲线段掘进时，同样的全断面粘土地层中推进时也曾发生过盾尾漏浆、漏水现象，漏浆、水后通过在管片纵缝加贴海绵条（3cm×7cm）进行封堵（见图2），效果比较明显。
盾构盾尾刷更换应急预案
广深港客运专线广深段狮子洋隧道SDⅡ标盾构机盾尾刷更换施工应急预案编制：张杰审核：文志军审批：李光耀中铁十二局集团广深港客专广深段狮子洋隧道SD Ⅱ标项目部00 八年九月二十一日盾尾刷更换施工应急预案一、应急预案的方针与目标坚持“安全第一、预防为主”，“保护人员安全优先、保护环境优先”的方针，贯彻“常备不懈、统一指挥、高效协调、持续改进”的原则。
更好地适应法律和经济活动的要求；给企业员工的工作和施工场区周围居民提供更好更安全的环境；保证各种应急资源处于良好的备战状态；指导应急行动按计划有序地进行；防止因应急行动组织不力或现场救援工作的无序和混乱而延误事故的应急救援；有效地避免或降低人员伤亡和财产损失；帮助实现应急行动的快速、有序、高效；充分体现应急救援的“应急精神”。
二、应急预案适用范围本预案适用于指导预防和处置盾构换盾尾刷施工当中出现的各种险情的应急抢险任务。
由我标段项目部、华南铁路监理、广深港客运专线公司以及当地政府监管部门共同处置我标段盾构机盾尾刷更换施工发生的突发事件。
三、工程概况㈠、目前状况目前，右线隧道施工已经掘进至534 环，535 环掘进1.25 米。
根据前一阶段的施工情况，盾尾漏浆较大，大量泥浆从盾尾渗流到隧道内，制约了隧道掘进的进度和效率，现在盾构机已经进入了全断面弱风化岩地层，盾构机所在的隧道顶部岩层平均厚度达到了4.4 米，此时更换盾尾刷的条件已经具备，故计划对盾构机的两道盾尾刷进行更换。
㈡、地质分析目前盾构机掘进至534 环，隧道在534 环顶部弱风化岩层5（3）厚度为2.3 米；中风化岩层5（2 ）厚度为1.1 米；强风化岩层5（1 ）岩层厚度为1.1 米，合计岩层厚度4.5 米；隧道掌子面地质为全断面弱风化岩，隧道掌子面顶部弱风化岩层 5 （3）厚度为3.1 米；中风化岩层5（2）厚度为0.3 米；强风化岩层5（1）岩层厚度为0.8 米，合计岩层厚度4.3 米。
详细地质情况见下图一：图一 详细地质图四、更换盾尾刷风险分析及安全措施㈠、盾尾刷结构图图二 盾尾刷设计原理图㈡、更换盾尾刷重难点与风险本次更换盾尾刷时机选在右线盾构掘进 534 环， 535 环推进 1.25 米，完成管片壁 后补充注浆等工作后进行。
盾尾刷更换及管环对接施工工法
盾尾刷更换及管环对接施工工法盾尾刷更换及管环对接施工工法一、前言盾尾刷更换及管环对接施工工法是在盾构施工中常用的一种工法，主要用于盾构机盾尾刷的更换和管环的对接工作。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
二、工法特点1. 盾尾刷更换及管环对接工法具有施工快速、工效高、质量可控等特点。
2. 通过采用合理的施工工艺，可以有效减少盾尾刷更换与管环对接过程中的作业难度和风险。
3. 工法所需机具设备简单，操作方便，施工人员易于掌握。
三、适应范围该工法适用于城市地铁、隧道等盾构施工工程中，特别适用于长隧道的盾构施工。
四、工艺原理通过对施工工法与实际工程之间的联系，采取技术措施进行分析和解释，可以让读者了解该工法的理论依据和实际应用。
其中，关键在于掌握盾尾刷更换和管环对接的关键环节和注意事项。
五、施工工艺详细描述施工工法的每一个阶段，包括盾尾刷的更换、管环的对接等细节。
具体步骤可分为准备工作、拆除旧盾尾刷、安装新盾尾刷、管环的清理和对接等。
六、劳动组织介绍施工组织的构成和任务分工，确保施工过程顺利进行。
七、机具设备详细介绍工法所需的机具设备，包括盾尾刷更换工具、管环对接设备等。
对这些机具设备的特点、性能和使用方法进行介绍，让读者了解并掌握使用方法。
八、质量控制详细介绍施工质量控制的方法和措施，包括工法施工过程的质量检验、质量验收等，以确保施工过程中的质量达到设计要求。
九、安全措施介绍施工中需要注意的安全事项，特别是施工工法的安全要求。
包括个人防护、机具设备安全使用等方面的安全措施，以确保施工过程中的安全。
十、经济技术分析对施工工法的施工周期、施工成本和使用寿命进行分析，以便读者进行评估和比较。
分析工法的经济效益和工程质量、工期等方面的关系，为实际工程提供参考。
十一、工程实例通过实际工程的实例，介绍该工法的应用情况和效果。
可以是国内外某个盾构施工工程的具体施工案例，通过对施工过程的描述和结果的分析，进一步验证工法的可行性和可靠性。
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。
盾尾刷更换方案
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。
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。
软弱地层冷冻法更换盾尾刷管控要点
软弱地层冷冻法更换盾尾刷管控要点摘要冷冻管片法更换盾尾刷在国内的应用案例比较少，通过环向冻结管传冷至钢管片进而对周围土体进行冻结的方式进行冻结土体更换盾尾刷。
冻结法更换尾刷的工艺全过程主要包括冷冻管片的设计、冷冻管片的安装和积极冻结、维护冻结和更换尾刷、解冻、恢复掘进的过程。
此次总结将侧重于冻结相关的工艺流程、过程中的管控以及出现问题的解决。
关键词换尾刷冷冻法软弱地层1 工程概况1.1 工程概况盾构区间由湖涌站始发掘进，最终到达绿岛湖站南侧外接基坑接收井。
隧道长度为1935.313m，管片外径6700mm，内径6000mm，采用1台φ6980泥水平衡盾构机掘进施工。
1.2 工程地质及水文条件1.2.1 工程地质隧道主要穿于淤泥质土、淤泥质粉中，岩土体松散、承载力低、自稳性差，总体上工程地质条件极差。
见图2 区间地质纵断面图图1 区间地质纵断面图1.2.2 工程水文（1）地表水。
区间线路在YDK24+900前下穿或旁近下穿澳边涌，该河涌水面宽一般约25m，最宽处超过40m，常年有水，水流缓慢，水量丰富。
（2）地下水。
主要为第四系松散层孔隙水和基岩裂隙水，孔隙水又分为上部黏性土层中的潜水和下部砂、砾石层中的承压水。
1.3盾构机停机更换盾尾刷位置情况盾构机更换盾尾刷的停机位置选择在880环，隧道顶部覆土厚度25米，处于<2-5>淤泥质粉土、<3-1>粉细砂地层中，盾构机下方是<3-4>圆砾。
2 冷冻法更换盾尾刷施工工艺流程采用盐水循环作为冷量传递冻结封堵盾体外侧的土体，在冻土帷幕的保护下，更换盾构机第一、第二道盾尾刷。
与常规的更换盾尾刷工艺相比较，冷冻法换盾尾刷就是在更换尾刷前增加了一道冷冻法加固地层的保险措施，在更换盾尾刷前期需要进行设计制作冷冻钢管片、管路连接、冷冻设备的安装调试、冷冻效果的检测等。
2.1 冷冻前准备工作（1）盾体径向注聚氨酯盾体的8个径向预留孔注入聚氨酯，可以阻挡泥水舱泥水后窜。
盾构掘进过程中盾尾刷更换技术及保护措施
盾尾 密封 刷 之 间 的间 隙 （油 脂仓 ）通 过 注 入盾 尾密 封 油脂 （共 ｌ２个 注 入点 ，每道环 形 油脂 仓６个注 入 点 ）形成压 力仓 ，每 个注 入 点通 过 一个 气动 油 脂 阀控 制 注入 量 ，防止 同步 注入 的水 泥浆 及地 下水通 过盾 尾流入 隧道 。
在 本 区 间 推 进 至 第 ２８８环 时 ， 出 现 推 力 较 大 （约 ３０ ０００ ｋＮ） 、推 进 速度 慢 （约５ ｍｍ／ｍｉｎ）的现 象 。之 后在 盾 壳 外注 膨润 土 润 滑 ， 但 改善 效果 不 佳 ； 推进 至 第２９２环 时 ，盾 尾 出现 漏 浆 、漏 砂现 象 ，经 判 断 系局 部 盾尾 刷 受损 失 效ｌ】。】，因 此采 取 在底 部注 双液 浆进 行 封堵 ：继续 推进 至 ３００环时 又开始 出现漏浆 现 象 ，在 采 用双液 浆和 塞 黑心棉 进
该 区 间隧道 断面 内地层 依 次为③５粉 质黏土 与粉 土 、粉 砂 互 层 ，④ ｌ粉 细 砂 层 ，④２细 砂 层 。根 据地 质 详 勘报 告 ， 该 区 间隧 道所 处位 置 承压 水水 位 标高 为 １６．５３ ｍ （地 面标 高
２０ ６９ １１１）
２ 盾尾 刷失效过程及失效分析
１ 工 程 概 况 某 地 铁 区 间 隧 道 采 用 土 压 平 衡 盾 构 法 施 工 ，管 片 外
径６ ０００ ｍｍ，厚度 ３００ ｍｍ， 宽１ ５００ ｍｍ；最 小 曲线半 径 为 ３００ ｍ，线路 最 大坡 度 为２．２５６３％ ，最 小坡 度 为０．２％。隧 道 最 大埋 深 为２２．４－ｎ，最 小埋 深为９．７ ｍ。
浅谈软弱地层特殊钢片冻结法更换盾尾密封刷技术
浅谈软弱地层特殊钢片冻结法更换盾尾密封刷技术发布时间：2021-03-16T11:48:23.907Z 来源：《城市建设》2021年1月作者：阳东升曾干[导读] 本文通过工程实际应用“软弱地层特殊钢管片冻结法更换盾尾密封刷技术”，针对性的在软弱地层中采取特殊制造的冷冻钢管片进行地层预冻结，继而更换盾尾密封刷。
为该项目解决盾构在掘进期间安全高效的更换盾尾密封刷的方法。
为推进整体工期、节省项目开支、降低隧道施工难度和风险，积极推进城市整体基础设施建设，为广大人民带来福祉。
广东华隧建设集团股份有限公司阳东升曾干摘要：本文通过工程实际应用“软弱地层特殊钢管片冻结法更换盾尾密封刷技术”，针对性的在软弱地层中采取特殊制造的冷冻钢管片进行地层预冻结，继而更换盾尾密封刷。
为该项目解决盾构在掘进期间安全高效的更换盾尾密封刷的方法。
为推进整体工期、节省项目开支、降低隧道施工难度和风险，积极推进城市整体基础设施建设，为广大人民带来福祉。
关键词：冷冻钢管片；盾尾密封刷；安全高效一、软弱地层中盾构机更换盾尾密封刷危害分析近年来，我国正在进行大规模的基础建设。
其中城市轨道交通工程更是遍地开花，根据相关文件查找可知，现阶段的城市轨道建设大多采用盾构法施工，不可避免的在盾构施工过程中需要进行盾构机盾尾密封刷的更换，但在采用盾构法施工的沿海发达地区，均存在大量的软弱地层，并伴随着隧道穿越，其周边也会存在着密集的建构筑物群。
这就为盾构机更换尾刷作业时盾尾周边土体的稳固工作带来了严峻的考验，如未能做好，这将对更换尾刷作业带来不可预知的灾难。
沿海地区的软弱地层，大部分土体松散、承载力低、自稳性差、物理性质极不稳定，容易发生流变、塌陷。
此环境下地铁盾构施工，极易磨损盾尾密封刷，形成局部渗水通道，造成地层水土流失。
“千里之堤毁于蚁穴”，轻则地面形成不均匀沉降，重则渗水通道进一步扩大，盾构机底部的软弱土层会随着涌水流失，以至下部被掏空，使盾构机和成型管片结构向下位移、变形。
盾构机盾尾刷损坏失效原因分析及更换技术
盾构机盾尾刷损坏失效原因分析及更换技术摘要：盾构施工作为一种封闭式地下隧道掘进施工工法，为保证盾构盾壳体内外完全封闭、保障盾构施工人员的安全，盾构机一般由盾尾密封、铰接密封和主轴承密封三大密封系统组成。
其中盾尾密封起到防止地层中的砂土、地下水、管片壁后注浆浆液、掌子面上的碴土、泥浆从盾尾与管片之间的间隙流向盾构内部的作用。
盾尾刷损坏失效是导致盾尾渗漏涌水涌沙甚至引发工程事故的直接原因，将会对施工人员、设备及隧道结构造成严重影响。
关键词：泥水平衡盾构机；盾尾刷失效；渗漏；壁后注浆1、盾尾刷设计参数以海瑞克盾构机为例，盾尾密封通常设计2~4排不锈钢钢丝刷加钢片压板组合而成，盾尾密封的道数可根据隧道埋深、水土压力等来定。
钢丝刷中充满油脂，既有弹性又有塑性。
盾尾刷的使用寿命一般为2km左右，特殊情况下使用寿命更低。
2、盾尾刷损坏判定当掘进过程中盾尾间隙位置出现涌水涌沙、漏浆现象，发生异常的部位相对固定，通过增加注入盾尾油脂无明显改善即可判断为局部盾尾刷损坏失效。
盾尾刷失效前一般都有先兆，如多次出现小的渗漏，通过观察渗漏时间、渗漏物质、切口压力等综合可判定是否形成渗漏通道。
3、盾尾刷损坏失效原因分析3.1始发前盾尾刷安装质量缺陷盾尾刷选用材质不合格、焊材品质不合格、焊接作业人员素质不高、搭接长度不足等导致脱落，始发前机电工程师未做好对盾尾刷的材质及焊接质量的检查验收。
3.2始发前盾尾刷手涂填塞油脂不到位始发前盾尾刷需要撬开钢丝内间隙人工填塞专用手涂型油脂，涂抹要做到饱满均匀、不漏填，加强盾尾刷的密封效果，一般盾构机掘进时油泵无法有效进入钢丝内测，所以前期工作至关重要。
3.3掘进中的损坏变形3.3.1非弹性破坏盾构机在前段250-380m转弯半径掘进中，盾尾刷与管片外弧面长时间压迫挤压、接触磨擦，盾尾刷存在一定磨损变形，尤其在盾构姿态不佳、掘进纠偏幅度过猛的情况下，局部盾尾间隙过小，盾尾刷弹性钢片因受到过分挤压造成回弹性能减弱甚至非弹性变形，局部刷片甚至因摩擦受力过大损坏脱落。
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。
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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 。
冻结施工——监测目的
监测目的 (1)了解冻土帷幕的温度、厚度、形状，以判断冻土帷幕的安全状态； (2)了解冻结相关管片的温度，以判断冻土帷幕与管片的胶结状况； (3)了解冻结范围内油脂的温度与压力，以判断盾构壳体及管片在油
拆除管片替换盾 尾刷
清理、人工填充 油脂
盾尾钢丝刷替换
分多次替换完 成整环盾尾刷
盾尾刷替换剖面图
方案比选
方案二 （最终方案）
方案一 （初始方案）
盐水进水 盐水出水
临时推进措施
特殊冰冻环方案比选
早期方案一
早期方案二
特殊冰冻环方案确定 最终方案
特殊冰冻环
特殊拼装环方案比选
比选方案二 （19块封顶块）
温度将继续降低。
预计工期
冻土平均发展速度取20mm/d，冻结孔最 大间距450mm，冻土墙交圈时间:T=12,因 此冻结15天后可进行盾构钢丝刷更换
① 准备期 ② 冻结站安装、 冻结准备 ③ 积极冻结 ④ 盾构尾部检修 ⑤ 强制解冻及壁后注浆 ⑥ 设备拆除 ⑦ 总工期
10天 3天 15天 7天 7天 3天 45天
比选方案一 （5块封顶块）
特殊拼装环方案确定
比选方案三—A （4块封顶块）
经过反复商讨演算，最终确定方案三，即采用4块封 顶块的盾尾刷更换瓶装环
特殊拼装环方案讨论
比选方案三 —B （4块封顶块）
比选方案三的另一种类型，由于其施工制作难度极 高，故此方案仍在处于讨论阶段。
管片拆装步骤
模拟分析——冻结场温度模型
概况
浦 东 防 汛 大 堤
本盾尾刷损坏替换方案适用区域 （约4公里范围，在⑤3层土中）
长
江
下行线盾构 推进约1000m
浦东侧暗埋 段及工作井
上行线盾构 推进约2500m
图例
Hale Waihona Puke 原沉船范围 浅气层冲刷槽活动沙丘
平均水平面2.1m
长
兴
长
岛 防
汛
大
堤
江
长兴岛侧 工作井
土层
连接通道 （共8条）
大堤 （共2处）
①1
冻结施工——设计原则、隧道管片保温
设计原则 1．冻结帷幕强度必须满足盾构检修施工的安全和质量要求； 2．冻结方案应符合现场实际条件的施工可行性和良好的可操
作性。 3．施工方案应在满足工程要求工期的条件下具备优化能力。 4．施工方案及措施必须满足城市环保及节能要求。 5．减少冻胀与融沉的危害。
隧道管片保温 1．在冻结壁附近隧道管片内侧应敷设保温层，保温层敷设范
（8）冻结开始后60天冻结温度场的发展情况
模拟分析——冻结温度场分析
路径2-2
路径1-1
计算结果的处理采 用的2条路径
路径1-1在第10、16.4、22.5、 30、60天时，温度曲线
路径2-2在第10、16.4、22.5、 30、60天时，温度曲线
模拟分析——结论
冻结天数（d）
10 16.4 22.5 30 60
最不利⑤1-2灰色粉质粘土 冻结温度场模型
单元、边界、荷载图
计算参数
密度 kg/m3
⑤1-2灰色 粉质粘土
19.5
含水量 ％
24.4
导热系数 （未冻）
W / m℃
导热系数 （冻土）
W / m℃
1.24
1.62
塑限 ％
18.7
模拟分析——按照时间所采集的冻结温度场云图
（1）冻结开始后1.8天冻结温度场的发展情况
应急气囊
第一道钢丝刷 第二道钢丝刷 第三道钢丝刷
第一道 钢丝刷
第二道 钢丝刷
第三道 钢丝刷
应急气囊
盾尾钢板刷
盾尾钢板刷实图
盾尾刷替换施工流程
盾尾发生渗漏确 定需要更换盾尾 钢丝刷
采取临时措施推进
拼装特殊管片 （2环）
分区域拆除特殊 管片，暴露盾尾 钢丝刷
继续推进
盾尾刷更换完成 后强制解冻并进 行壁后注浆
作用： a、通过工作冻结管前后的环向测温电缆的监测数据判断冻土帷幕在隧 道轴线方向上的冻结范围以及冻土帷幕与管片的胶结状况； b、通过测温电缆内沿管片厚度分布的传感器监测数据了解特殊环管片 径向上的温度分布。
冻结施工——检测内容、传感器布置及监测数据的作用
冻土温度 将在第二和第三环冻结管之间的探孔打入冻土，其中布置测温电缆，
（3）冻结开始后10.4天冻结温度场的发展情况
（2）冻结开始后4.75天冻结温度场的发展情况
（4）冻结开始后16.4天冻结温度场的发展情况
模拟分析——按照时间所采集的冻结温度场云图
（5）冻结开始后22.5天冻结温度场的发展情况
（7）冻结开始后30天冻结温度场的发展情况
（6）冻结开始后28.5天冻结温度场的发展情况
测点沿探孔布置。探孔沿管片圆周适量布置（4-8个）。 作用： a、根据冻土温度判断其厚度； b、通过测温电缆内沿管片厚度分布的传感器监测数据了解管片径向上
的温度分布。 油脂温度
在油脂泄压孔中布置测温点测试油脂温度。 油脂压力
在油脂泄压孔内端安装压力表测试油脂压力。