盾构学习总结1

盾构机盾尾密封工作原理
及应急情况处理
前言：盾尾密封是盾构机用于防止地下泥水、土砂和注浆浆液从盾尾侵入盾构机内的重要部分，盾尾密封装置要能适应盾尾与衬砌间的空隙，由于施工纠偏的频率很高，因此，要求密封材料要富有弹性、耐磨、防撕裂等，其最终目的是要能够止水。

一、盾构机盾尾密封介绍及形式
盾尾密封的形式很多。

中铁盾构使用的是钢丝刷，由盾尾钢丝密封刷和盾尾油脂组成。

盾尾止水采用钢丝刷密封装置，是集弹簧板、钢丝刷及不锈钢金属网于一体的结构。

1、盾壳：由环状高强度薄形钢板制做而成，是支撑坑道周边；防止地下水与注浆被挤入盾构隧道内。

2、弹簧钢板：是防止钢丝刷整体变形，与管片之间有较好的接触面，防止地下泥水、土砂和注浆液进入盾构机内。

3、钢丝束：由优质弹簧钢丝组成，钢丝束内充满油脂，使其成为一个既有塑性又有弹性的整体，分4层。

4、密封油脂：一般用WR89、WR90。

WR89为直线掘进使用，粘度低容易泵送；WR90用于始发、调头，粘度较高不易泵送。

保护钢丝免于生锈。

5、压板：将钢丝束压在弹簧钢板之间，防止钢丝束变形。

6、螺栓：用于连接盾尾刷和盾尾。

（中铁盾构机上采用焊接）
7、盾尾油脂泵向每道钢丝刷密封之间供应油脂，以提高止水性能。

盾尾
盾构机盾尾图—1
盾尾密封示意图—2
由于钢丝为优质钢丝，钢丝束内充满油脂，使其成为一个既有塑性又有弹性的整体，油脂保护钢丝免于生锈。

采用专用的盾尾油脂泵加注油脂，随着盾构机的掘进，盾尾油脂持续地打进每道盾尾密封刷和管片外周边所形成的空腔内。

始终保持管片外周边与盾壳之间的间
隙密封良好。

可保证在0.5Mpa的压力下，盾尾不会出现渗漏水和渗漏泥浆。

盾构机盾尾密封示意图—3
工作原理：三排密封刷组形成两个环形空间（盾尾间隙取30mm比较合适），中间一直充满油脂，由后备套上的流量可调的油脂泵注入WR89油脂，每个环形空间由各由6根油脂管注入。

在充分注入高质量的盾尾油脂的条件下，设置二个油脂密封腔能承受5bar水压力。

阻止地下水与注浆液进入盾构隧道内。

尤其在曲线段，盾尾空隙很少是均等的。

因此，即使盾尾空隙达到所定值的两倍，盾尾密封也必须能承受住注浆压力和地下水压力。

二、维修保养措施及应急情况处理
1.盾尾钢丝刷的更换
由于钢丝刷与泥水、浆液的接触。

并在盾构机推进时与管片外周不断发生摩擦，使得钢丝密封刷易于损坏并失效。

一般来讲，对于1Km左右的盾构隧道，盾尾钢丝密封刷在正常的条件下，可保证在整个掘进区间的长度下有效使用，待盾构机到达中间车站时进行更换。

但由于盾构施工操作方法、施工参数控制和地质条件等各种因素的影响，有时盾构机只掘进数百米之后就使盾尾钢丝密封刷损坏，必须进行盾体内尾刷更换。

对于有3道盾尾钢丝密封刷的盾构机来说，最多可以一次在盾体内更换两道盾尾密封刷，达到基本恢复盾尾密封效能的目的。

2、对盾尾油脂的基本要求
（1）能在一定的地下水压和地层压力下有效工作，并且在外压作用较大的情况下不会被分解，仍然能保持其有效参数指标及形态。

（2）具有良好的可泵送性。

（3）具有适宜的黏度，能与管片外表产生良好的黏附性能。

（4）温度性能稳定，其参数不因施工环境温度的变化而产生较大变化。

（5）WR89与WR90相比较。

WR89黏度较小一般使用在盾构机直线掘进；而WR90黏度较大使用在盾构机在盾构机调头、拐弯时（不易泵送，人工刷在盾尾）。

3、盾尾油脂加注方式
盾尾油脂的加注有手动与自动两种方式。

自动加注又分三种控制模式：
（1）行程控制模式，是指掘进行程行控制的方式。

如可设定为每掘进400mm进行一次注脂。

（2）压力控制模式，是指注脂点的油脂压力进行控制的方式。

如可将注脂压力设定为0.5Mpa。

（3）行程及压力控制模式，是指掘进机行程参数及注脂压力都达到设定值时开启或关闭盾尾油脂注入系统进行控制的方式。

盾尾油脂注入需在掘进过程中及时补充，确保盾尾密封良好。

油脂的消耗量取决盾构机本身盾尾结构的情况和土体条件，以及外部泥水压力等，一般每次按密封面积计算0.4—1.5Kg／m2.
盾尾油脂注入系统，具有分路单独工作及压力、次数等的监控功能。

设置电液动或气动油脂注入系统，在盾构机推进过程中根据需要向盾尾钢丝刷中注入油脂。

在水压较高的情况下，盾构机在推进过程中需不断地向盾尾钢丝刷中注入油脂。

防止盾尾钢丝刷反转。

由于油脂的不断充填，可以获得充足的止水效果。

盾尾油脂的注入，通过泵的间歇运转和注入阀的开关来实现。

盾尾处的各个注脂分管路上安装电气控制的阀门，装有压力控制装置。

盾尾密封加注密封油脂的自动控制及加注压力监测装置，能在盾构掘进机操作室的操作面板上对密封油脂的加注作业进行控制。

选择自动注入时可预先设定注脂次数，注脂时间、最大等待时间、注脂压力等参数。

4、常见应急情况处理
⑴、盾尾失圆
在很多情况下，始发阶段由于自重及其他原因，盾尾一般都会出现失圆的情况，有些可能达到10cm之多。

可以采用盾构机自带的整圆器进行整圆，在必要的情况下，可采用错缝拼装以保证在管片拼至隧道内时管片自身的椭圆度控制在误差以内
⑵、盾尾漏水
在掘进过程中可能出现盾尾漏水；立即给主控室联系，主操作司机可根据漏水的程度调节盾构机的掘进速度和压力，收缩铰接油缸使盾尾露出前两道盾尾刷，然后更换露出的两道盾尾刷，第三道无法更换。

⑶、隧道曲线施工，铰接油缸位移过大，中盾和尾盾不在一直线。

通过调节铰接油缸的伸缩，是伸缩出的位置能放下设计好的转弯管片，解决曲线施工中中盾和尾盾不在一直线上。

5、中盾和盾尾联接形式和密封介绍
盾构本体前后壳体间若采用铰接液压油缸连接成一个整体，则铰接部分需设有防水密封（铰接密封）装置。

铰接的结构形式分主动铰接和被动铰接。

铰接油缸连接在前体与中体间，推进油缸固定在中体上为主动铰接；推进油缸支撑在中体上，铰接油缸连接在盾尾与中间体间为被动铰接形式。

铰接密封一般有三种形式：一种是采用一道或多道橡胶唇口式密封；另一种是采用石墨石棉或橡胶材料的盘根加气囊式密封；
还有一种是双排气囊式密封。

铰接部位设有三种注入口：（如图—3）
●A孔：用于向铰接密封加注油脂，防止铰接密封的渗透泄漏。

沿圆周各有6个，A孔为管螺纹G1/4。

●B孔：使用气囊式密封时，从B孔向气囊注入工业压力气体。

B孔有1个，孔径为φ14，用于安装气囊阀，气囊阀上和外部
充气管连接的外螺纹为M10。

●C孔：紧急情况下用于加注聚氨酯密封。

盾尾密封注入孔示意图—3
三、注浆泵结构原理和注浆参数的选择
注浆泵是流体系统的一部分，液压只为了注浆提供动力，准确的应该称为注浆液压动力系统。

两台注浆泵共四套注浆动力，采用力士乐开式斜盘式轴向柱塞变量泵A10VO71，选择恒压模式。

控制注浆泵注浆频率的是由四个哈维品牌的三通比例调速阀(0110)，在泵流量满足四个比例调速阀通流能力时，三通比例调速阀能够无级调控注浆泵注浆频率，而与负载大小无关（图4）。

注浆液压系统原理图—4 注浆参数：
浆液主要材料为：水泥、砂、粉煤灰、膨润土和水及外掺剂。

（材料见下表）
同步注浆的浆液典型配比：
浆液性能：
衬背注浆浆液一般分为单浆液和双浆液两大类。

单浆液是指多由粉煤灰、砂、水泥、水、外加剂等在搅拌机等搅拌器中一次拌合而成的浆液。

双液注浆是指由水泥砂浆等搅拌成的A液与由水玻璃等组成的B液混合而成的浆液。

单液浆和双液浆的优缺点比较表
在实践学习的时候我了解了很多别的知识，通过这次的学习我也亲身体会到机器工厂化施工和安全性不是以往人工爆破所能比的，尤其是地铁这种在城市建筑下方施工的构筑物；无需周围建筑物拆迁和管线改迁就这一点也方便很多。

在今后的实践中我要不耻下问的精神多问厂里的老师傅，力争使自己的技术有所提高，为将来四处采用盾构施工做好准备。