1、S-623 盾构机尾刷更换方案广深港客运专线深港连接隧道位于深圳市中南部-福田区，深圳市会展中心至福田保税区一带，线路大致南北向，线路穿越深圳市中心城区，过深圳河进入香港米埔湿地，最后到达香港米埔竖井。一、工程概况广深港客运专线深港连接隧道为 9.6m 双洞 单线盾构隧道，隧道起点为皇岗公园竖井，终点为香港米埔车站，起迄里程为 DK114+017DK117+363，全长 3346m，其中深圳段 1856m、香港段 1490m。本隧道设联络通道 14 座；其中内地段 8 座，香港段 6 座。隧道顶面最大埋深约 42m，最小埋深约 26m；最大曲线半径 12000m，最小曲线半径 2000m；最大
2、坡度 12，最小坡度 3。二、工程地质隧道场地地层从上至下主要有人工填土层；淤泥层、淤泥质细砂层；粉质黏土层；细砂、中砂、粗砂、砾砂、粗圆砾土、卵石土层；全弱风化变质砂岩、强弱风化大理岩和全弱风化花岗岩,见图一 深港隧道地质剖面图。图一 深港隧道地质剖面图三、更换原因因 S-623 盾构机在掘进施工时盾尾部位同步注浆的同时出现严重的漏浆、漏水现象。经分析认为该漏浆现象为尾刷在掘进过程中长期磨损、严重损坏，失去了堵水、堵泥浆的作用，在掘进的过程中大量的砂浆与泥浆内漏至隧道内，对工程的质量、施工进度造成严重的影响。现须对其漏浆部位进行更换新的尾刷。四、尾刷更换步骤1、人员及材料准备工作更换盾尾刷属
3、于风险较大的工作，在更换前必须准备齐全各种所需材料、设备，防止突发事件的应急处理。材料、设备及人员安排，如下表：材料、设备表序号 材料、设备名称 型号 数量 备注1 盾尾刷 200*32*205*275310 个 详细尺寸见图 4 所示2 气刨 20KW 2 台 采用 20KW 直流电焊机3 盾尾油脂 R90 6 桶 用于手工涂抹盾尾刷4 CO2 保护电焊机 2 台 用于焊接盾尾刷5 铲刀 4 把 用于清理油脂仓杂物6 棉花条 若干 用于填塞第三道盾尾刷漏水点7 聚氨酯、铝管、软管、球阀、泵一套 用于盾尾止水8 打磨机 3 打磨盾尾、刨光盾尾刷焊接处9 石棉 3 张 用于遮盖拼装机10 灭火器
4、 ABC 4 个 用于救火抢险人员准备及职责分配表序号 工种 人数 职责备注1 管片拼装工 6 负责管片拼装、拆除 3 人/班2 电焊工 8 负责切除损坏盾尾刷，焊接新盾尾刷 2 人/组每班 2 组 3 注浆工 8 负责盾尾二次注浆 4 人/班4 抽水工 2 盾尾抽排水 1 人/班5 杂工 6 清理油脂仓杂物、涂抹盾尾油脂 3 人/班6 土木工程师 2 判断掌子面围岩、检查油缸行程、检查盾尾刷焊接质量、盾尾刷油脂涂抹质量1 人/班7 盾构操作手 2 控制盾构机各项参数，配合其他操作 1 人/班8 调度 2 协调地面、井下、物资 1 人/班2、 盾尾刷替换施工流程图 二 盾尾刷替换施工流程图3、
5、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，有三道已损坏的尾刷作封闭，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，地下水进入开挖仓，开挖仓压力有所波动。由于更换尾刷时，推进千斤顶无法顶到管片，盾构机将在开挖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，
6、给管片安装带来困难。（5）根据油缸行程最大为 2800mm 和拼装机行程最大为 2200mm 以及以上难点，经过方案讨论，更换两道盾尾刷为宜。4、技术措施根据技术难点，在施工前必须准备好应对的技术措施： （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，可以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，如果检查可以换尾刷，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 34 环打开
7、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开挖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，则可以将开挖仓内的膨润土土排空，使开挖仓处于空仓状态，消除开挖仓压力对盾构机施加的作用力。（3）为了便于拆除管片，可以先拼装 7 块管片，封顶 K 块暂时不安装。（4）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，
8、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。五、工程实施 1、加固及止水漏出盾尾刷前，对盾尾后*环管片进行二次注浆，减少或止住盾尾漏水，拆除管片后，沿盾尾一周用棉花条填塞最后一道盾尾刷与管片的缝隙，并按80cm100cm 间距埋入 10mm 软管，进行聚氨酯注入（聚氨酯注入压力*bar），彻底封堵盾尾后来水。2、露出盾尾刷盾构机盾尾共设五道尾刷（见下图），推进千斤顶最大伸长长度约为S=2800mm，正常推进无法露出 2 道盾尾刷，因此采取拆 1 环管片的办法露出盾尾刷。盾构机拼装完成第*环（不拼装 K 块）后再掘进
9、 1730mm，在第*环进行一次二次注浆，确定盾尾不漏水后拆除*环，露出 2 道盾尾刷。在推进过程中由土木工程师仔细观察*环 K 块位置盾尾刷露出量，当第 2 道盾尾刷完全露出后，立即通知操作手停止掘进。图 三 盾尾示意图3、拆除管片（1）移除 K 块管片。（2）移除相邻的两块管片即 L1，L2。并割除受损的盾尾刷。之后清洁干净打磨表面后进行新盾尾刷的安装和焊接。（3）重新拼上 L2 管片，否则机器会因为仓内的压力而向后退。（4）移除 B5 管片，割除原盾尾刷清理后安装新盾尾刷。（5）在 L2 旁边重新拼装 B5 管片。（6）继续重复以上的流程直至所有的盾尾刷更换完毕。按照图 3 管片移除安装
10、流程图操作。图 四 管片移除安装图4、清理盾壳及油脂仓管片拆除后，立即进行清理工作，2 人同时用铲刀将盾壳、油脂仓内附着的砂浆、油脂等杂物清理干净。在清理杂物同时，检查油脂注入孔是否畅通。5、切除损坏的盾尾刷由电焊工 2 人一组，采用气刨将盾尾刷切除。切除前用彩钢瓦将拼装机油管、电缆等部分遮盖，避免电渣损坏设备。切除时由上往下，由外而内切除，逐个取出损坏的盾尾刷。切除完成后将盾尾刷位置杂物清理干净，并确保干燥。图 五 盾尾刷示意图6、新盾尾刷焊接全部切除并清理完成后，开始焊接新盾尾刷。仍是 2 人 1 组，每组 2 小时，每班 2 组人。焊接时，先焊接第 2 道盾尾刷，且起点位置为 3 点位，
11、收点位置同样为 3 点位。第 1 道盾尾刷在第 2 道焊接完成后焊接，起点位置为 9 点位，收点位置同样为 9 点位。图 六 盾尾刷实物图盾尾刷安装顺序为依次搭接安装，在最后 1 块焊接时，尾刷稍宽，经过仔细量测后按尺寸切除，确保两块尾刷之间有足够搭接长度。焊接采用 CO2 保护焊，每组中 1 人在前摆放盾尾刷并点焊，另 1 人将盾尾刷焊牢。焊接质量经过工程师验收后进行油脂涂抹。7、盾尾油脂涂抹在盾尾刷全部焊接完成后开始盾尾油脂涂抹工作。每班 3 人同时进行盾尾油脂涂抹作业，涂抹油脂采用 WR90 型手涂盾尾油脂。涂抹时分层将钢丝刷拨开后填入油脂，涂抹后每层油脂填塞饱满，不掉落、不漏涂。油脂涂
12、抹质量须经工程师检验合格后进行管片拼装。8、管片拼装在盾尾刷手涂油脂验收合格后，拼装第*环管片，管片拼装前量测盾尾间隙，进行管片选型。由于盾尾底部长时间受力，底部盾尾间隙较大，而上部盾尾间隙过小，管片安装时，按先上后下进行。重新拼装*环管片。管片拼装完成后，用盾尾油脂泵向油脂仓内注入油脂。9、注意事项：（1）盾尾刷更换时需两排同时更换。安装时也要两排一起安装。（2）清洁表面使得表面能够适合新盾尾刷的安装。安装新盾尾刷时，在开始把它们焊接在一起在盾尾上之前，需确保它们紧挨着，以免盾尾刷之间留有空隙。（3）在安装完新盾尾刷之后，把该区域清洁干净后开始注入盾尾油脂，需确保盾尾油脂完全渗入到钢刷里面，不留空隙。（4）发现盾尾有漏水，立即用棉花条沿着第三道盾尾刷将其与管片间缝隙填塞，并按 80100cm 间距安装软管，进行聚氨酯注入。六、总结完好的盾构尾刷是盾构隧道注浆质量、防水质量、管片拼装质量、施工进度以及地表沉降控制质量的保证，盾尾尾刷更换技术的成熟，也将是盾构长距离掘进技术的关键。而在地下工程中，由于地质的复杂性，给盾构尾刷更换带来了许多难以预料的困难，对尾刷更换过程进行深入分析，并对难点采取有效的技术措施，是盾构尾刷成功更换的关键。
