[发明专利]一种超大直径盾构掘进在高水压条件下更换盾尾刷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道盾构施工技术领域，具体为一种超大直径（直径大于10米）盾构掘进在高水压条件下更换盾尾刷的方法。

背景技术

随着我国城市建设的发展，许多大城市开始向周边城市扩展，特别是沿海城际交通逐步公交化，跨河、跨江、跨海的盾构隧道越来越多，盾构隧道逐步向长距离、大直径、大埋深方向发展，盾构管片也逐步减少块数，增大管片环宽来减少管片拼装渗水。

盾构法是采用机、电、液、信息为一体的机械化施工方法，它的优点是施工安全、高效、环保。最关键技术之一就是盾尾密封，其原理是通过不断泵送油脂在盾尾刷腔产生向外溢流来阻止了管片外水流向隧道内，确保隧道施工安全。但是，随着盾构直径变大，水压变高，掘进距离加长，盾构机盾尾刷经常被高水压击穿或掘进中被磨损，起不到密封的作用，给更换盾尾刷增大了难度。

国内外更换盾尾刷的经验比较少，而且盾尾更换一般选择在地层稳定、无水的条件下进行。到目前为止，只有广州地铁三号线的珠江新城站到客村站区间在盾构过江前提前更换盾尾刷，其技术要求低、无难度、风险小，盾构直径小、环宽小，采用在盾尾后面成型隧道管片进行二次补注浆后就完成了盾尾更换，而且最后一道盾尾刷不更换。至今还没有在高水压下条件下更换盾尾刷的公开报道。

超大直径盾构掘进在高水压条件下进行盾尾刷更换时，由于管片背后存在大量涌水通道，采用传统注浆存在两种弊端，第一种是注浆时浆液容易从损坏的盾尾刷流向隧道内，很难达到注浆效果，在更换盾尾刷时面临盾尾后面和开挖面高压水倒灌隧道的风险；第二种是浆液容易把盾体抱死，并把刀盘开挖仓填满注浆体，无法恢复掘进。此外，在更换过程，由于管片直径大，管片环宽较宽，管片之间密封弹力较大，因此，更换盾尾时拆除管片技术要求高、风险巨大。

发明内容

本发明为了解决现有大直径盾构隧道掘进中在高水压条件下进行盾尾刷更换时存在巨大风险、技术要求高、优化原盾尾刷结构缺陷、工期长、成本高等问题，提供一种新的超大直径盾构掘进在高水压条件下更换盾尾刷的方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种超大直径盾构掘进在高水压条件下更换盾尾刷的方法，包括以下步骤：

步骤一、盾尾刷更换前准备工作

⑴确定是否更换盾尾刷：盾构隧道掘进中，当盾尾漏浆或盾尾油脂压力低于0.25MPa时，就要检查盾尾刷密封是否失效，如果失效就立即准备更换盾尾刷；⑵盾构姿态控制：使用海绵条对盾尾漏浆处进行堵塞后采用小推力、小扭矩继续掘进两环，使盾构姿态与管片姿态一致，同时按常规盾尾同步注浆量的1.5倍进行注浆；⑶临时管片拼装：在停机之前，需要进行一环临时管片安装，管片K块定在12点位置，同时要保证临时管片盾尾间隙一样；⑷推进油缸千斤顶行程控制：临时盾构管片拼装好后，需要继续掘进，推进油缸千斤顶行程使最后一道盾尾刷暴露在临时管片上；    

步骤二、高压地下水封堵                     

⑴同步注浆管注入膨润土泥浆：停机后采用膨润土泥浆从同步注浆管注入盾尾；⑵在盾尾注入聚氨脂：注完膨润土泥浆后，在倒数第一环管片二次注浆孔内注入聚氨脂，使盾尾形成一道止水环；⑶管片背后注浆：聚氨脂注完后，从倒数第二环开始进行管片背后注浆，采用从底部往拱部对称注入水泥水玻璃双液浆，注到倒数第十环；⑷注浆效果检测；

此步骤中，所述膨润土泥浆、聚氨酯及水泥水玻璃双液浆均为现有公知产品，可从市场购得。

步骤三、盾尾刷更换

⑴施工设备材料准备；⑵拆除封顶块：首先拆除封顶块连接螺栓，收缩封顶块油缸，然后在掘进油缸方向螺栓孔穿入钢丝绳，同时与掘进油罐连接，最后油缸用1000吨力拉K块与拼装吸盘机顶托联合拆除，行程控制小于1mm；⑶拆除相邻块后开始切除损坏盾尾刷：封顶块拆除以后，首先采用拼装机拆除封顶块两侧相邻块，然后用气刨割除旧尾刷和紧急密封，用打磨机打磨平整焊接接口；⑷优化原设计盾尾刷结构后焊接新的盾尾刷：损坏盾尾刷切割打磨后，除在原盾尾刷位置焊接新盾尾刷外，同时在拆除紧急密封处增加一道盾尾刷；⑸支撑倒换进行剩余盾尾刷更换：大直径管片之间焊接盾尾刷后，立即涂抹盾尾油脂，然后把标准管片依次旋转到更换好的盾尾刷处进行支撑倒换后采用顺时针逐步进行下一块管片处盾尾刷更换；⑹最后一块管片处盾尾刷更换：采用顺时针支撑倒换更换到最后一块管片盾尾刷时，把最后一块管片旋转拼装后再拼装一块相邻块，然后拆除更换盾尾刷拼装的第一块管片，最后更换盾尾刷；⑺完成封顶块管片拼装：最后盾尾刷更换后，首先还原更换盾尾刷拼装的第一块管片，然后紧接着拼装剩余一块相邻块管片，最后拼装封顶块。