淺談盾構施工油脂使用

王成偉 張志奇

盾構施工是在一個與外部地層隔離的條件下進行的。盾尾油脂使用的目的是把掘進開挖面與盾構機內部完全隔離開，但時常由于盾尾油脂的密封性能不好導致盾尾內漏漿漏水，嚴重影響洞內的施工。所以油脂的選用及使用方法非常重要。

1 盾尾密封原理

盾尾密封油脂，也稱為盾尾密封油膏，是盾構采用多道鋼絲刷作為盾尾密封裝置時注入鋼絲刷排之間的密封材料。其功能為:1)借壓力注入，充滿鋼絲刷排的空間，同時擠入鋼絲刷的鋼絲間隙，增強了鋼絲刷的密封性能，防止土砂和注漿材料的侵入。2)盾構機在推進的過程中，邊推進、邊注入密封油脂，借助油脂的擠壓力，密封了在盾構掘進過程中隧道襯砌與鋼絲刷之間的運動間隙(一般為3mm～4mm)，油脂與鋼板、鋼絲刷、隧道管片粘結，并填充它們之間的空隙，與彈簧鋼板、鋼絲刷共同作用，形成一圈密封環。3)借助材料與鋼板和管片的良好附著力，起到防水與潤滑的雙重作用。

2 盾尾油脂使用及選型

結合廣州市軌道交通三號線北延段 11標掘進油脂使用參數分析見表1，表2。

由表2分析，2008.12.06～2008.12.20共推進 65環，平均每天推進3環，共使用油脂27桶，每桶油脂可以使用 2.3環，2008.12.28～2009.2.10共推進 284環，共使用油脂 43桶，平均每天推進 7.5環(扣除換刀時間)，每桶可以使用 7環。該條隧道漏漿較輕。

通過廣州市軌道交通三號線北延段 11標油脂使用分析，可以得出影響油脂使用的影響因素:

1)推進速度。推進速度越快，油脂使用越少。油脂為定量消耗，1桶油脂在正常壓力(3 bar)自動使用情況下7h耗盡;如果推進速度越快，單位里程內油脂消耗越少，假設以50mm/min速度推進，1環1.5m，理想情況下1桶油脂可以使用10環，油脂使用量與掘進速度有直接關系。2)盾尾漏漿。漏漿越少，油脂使用越少。在相同地層的情況下，475在平均每天 8環 ～9環時，每桶油脂僅能用 5環左右，而 476在平均每天7環時，每桶油脂可以使用7環左右。通過廣州北延地鐵 475，476兩臺盾構機油脂使用環境對比，475漏漿較 476嚴重。盾尾漏漿極大的影響了油脂的使用效率。3)油脂選型。油脂的性能同樣在油脂使用上起到不可忽視的作用。在廣州地鐵我項目共使用 6種油脂，MF18、納克、合東雙、CONDAT89、茨夫、ELCO。相同環境和速度下，不同種油脂在使用量上相差可以達到 3環～4環。4)司機操作。適當的操作也會優化油脂使用量。理論上在推進的時候盡量使用自動，且把自動檔頻率調節到較低，停止推進時及時停止油脂使用，但在實際使用中，受漏漿等因素影響，理論根本不能達到，實際情況下外部隧道元件表面平均每平方米消耗油脂 1 kg，也可能在每平方米0.8 kg～1.3 kg之間的范圍變化。

3 優化盾尾油脂使用

表1 廣州市軌道交通三號線北延段 11標475油脂使用

表2 廣州市軌道交通三號線北延段 11標476油脂使用

由表 1分析，2008.11.13～2008.12.11平均每天推進 8環 ～9環，共使用油脂 48桶，每桶油脂可以使用 5.3環，2009.1.1～2009.1.31，31 d共推進 126環，共使用油脂 42桶，平均每天推進4環，每桶可以使用3環;2009.3.14～2009.3.30，17 d共推進 166環，共使用油脂30桶，平均每天推進 9.8環，每桶可以使用 5.5環。該條隧道漏漿較嚴重。通過比較使用效果和價格，上海納克優勢明顯，平均每桶可用 5環以上，且很少有漏漿現象，效果很好。

如何減少盾尾油脂使用量，提高油脂使用效果，通過實踐我們總結出:

1)提高掘進速度。掘進速度一般由地層決定，在刀具、設備可負荷情況下，盡量提高掘進速度。2)減少漏漿。漏漿在地鐵施工中不可避免。目前地鐵施工中主要通過以下方式減少漏漿:a.優化注漿操作，明確注漿操作參數。達到所需注漿壓力時，立即停止注漿(一般為2 bar)。b.盾尾刷初次涂抹油脂時盡量使用康達特 90油脂，且涂抹盡量均勻，保證尾刷縫隙和每層之間添有密實的油脂，每一米距離消耗約10 kg。c.在始發前將前后倉室打滿油脂，保護尾刷，避免尾刷損壞導致漏漿。d.當漏漿較嚴重時，在盾尾和管片之間加海綿條，效果較好。3)做好油脂選型。通過實踐總結出:沙層流動性較強，需要粘性較大、稠度較小的油脂，這樣可以更好的填充盾尾內的縫隙，減少沙的流動性;普通粘土對油脂要求相對較低，可選擇成本較低的油脂品牌，根據油脂泵的性能，適量提高粘稠度，減少泵每沖程的油脂泵送量，減少油脂使用量，節約成本;巖層中一般含水較多，需要硬度盡量小的粘稠度較大的油脂，盡量填充前后倉室的縫隙。在廣州市軌道交通三號線北延段 11標600m沙層中，我項目選用的納克油脂效果較好，漏漿較少，無漏沙現象。在巖層中，在原納克油脂的基礎上，減少了油脂的硬度(優化泵送性)，加大了粘稠度，盾尾止水效果較好。油脂的選型對盾尾漏漿也是重要影響因素之一。4)優化司機操作。好的操作不僅能節省油脂，同時也能有效的遏制注漿。通過實踐總結:在0m～1.2m間使用自動，在1.2m～1.5m間使用手動，能最大程度上減少油脂使用量，且止漿效果較好，在推進速度50mm/min以上時，每桶油脂可以使用5環以上。當發生漏漿漏水時用手動模式進行分別部位注脂，以最快時間封住漿、水的滲漏。

4 結語

通過上述分析，恰當的選用及使用油脂，可減少油脂的使用量，且減少漏漿量，使每一環的施工時間大大縮短，從而降低了施工成本。

[1] 朱 偉.隧道標準規范(盾構篇)及解說[M].北京:中國建筑工業出版社，2001.