夏松林 王建 張鵬翔 周耀升
（1.武漢地鐵集團有限公司，武漢 ；2.中鐵一局集團城市軌道交通工程有限公司，無錫 ）
1 引言
隨著我國地鐵、公路、市政工程建設的高速發(fā)展，盾構機作為一種高端的地下區(qū)間施工裝備，已經被廣泛用于各類地下工程施工。為了提高盾構機在曲線段施工的操作性能，將盾構機分為前后2個部分，中間采用千斤頂有效連接，盾構機可以進行一定角度的擺動，即實現了盾構的鉸接功能。鉸接千斤頂沿盾構圓周布置，千斤頂的兩端與盾構機的前中盾、后盾采用鉸銷連接，鉸銷連接處都裝有球鉸。同時，在盾構機前中盾與后盾結合處裝有密封圈，防止地下水和泥沙侵入。2道密封圈之間注入油脂，可提高密封效果，也能延長密封圈的使用壽命。部分盾構機還裝有應急充氣密封圈，當普通密封失效發(fā)生滲漏時，應急充氣密封圈立即加壓充氣，通過氣壓抵擋外部的泥水。某越江隧道在盾構掘進中發(fā)生鉸接漏水漏沙事故，因應急處理及時，結合盾構機設置的新型鉸接密封，使盾構鉸接在較短的時間內得到了修復。
2 區(qū)間工程概況
某地鐵越江盾構區(qū)間左線長度為1732.111m，右線長度為1691.449m，線間距為12.0～18.7m，Z小曲線半徑350m，線路Z大坡度為29.512‰。線路中坡度大于27‰、350m小曲線半徑同時存在的線路長度占區(qū)間全線長度80%。區(qū)間Z大埋深約為41.0m，Z小埋深約為14.93m。區(qū)間為標準的雙線單洞隧道，襯砌環(huán)外徑6.2m，襯砌厚度 0.35m，襯砌環(huán)寬1.5m。區(qū)間左右線盾構機在江南車站下井，發(fā)往江北車站上井，過江段長度約360m。隧道采用中鐵裝備生產的S-888 泥水盾構機施工。該盾構機設置有14個鉸接油缸，按順時針方位布置。
區(qū)間隧道穿越地層主要為3-2 粉質黏土、3-5 粉質土夾粉砂、4-1 粉細砂、4-1a 粉質黏土、4-2 粉細砂、4-2b 黏土、4-3 中砂、4-4 粗砂、20a-1 強風化泥巖、20a-2 中等風化泥巖、20b-1 強風化破碎泥巖等。
地下水主要為松散巖類孔隙水，孔隙水分潛水和承壓水，潛水主要賦存于2-1層粉砂中，該地層分布在漢江河床表部，與漢江江水直接連通，承壓水主要賦存于3-5層粉質黏土夾粉砂、4大層砂土層、5-1 層圓礫土中，與漢江水力聯通，水量豐富，地下水位受漢江水位變化影響波動很大，勘察期間水位埋深多在4.7～12.1m，相當于高程17.33～20.05m，但發(fā)生滲漏時漢江水高程約27.5m。
3 應急處置及滲漏點查找
隧道右線在第977環(huán)掘進過程中，鉸接密封5、7點鐘位置出現漏水現象，水量較小。圖1為鉸接細部注脂孔位圖，通過在C孔注入盾尾油脂，D孔注入聚氨酯，漏水情況得到控制，停機檢查相關參數后恢復掘進。在第978環(huán)剛開始推進時，鉸接密封5、7點鐘位置再次漏水，并出現漏漿現象，指揮中心下令盾構立即停機，啟動應急預案：通過對C孔注入盾尾油脂，D孔注入聚氨酯（見圖1）。
在底部鉸接滲漏位置鋪放棉紗、棉被，并堆壓大量沙袋，同時降低泥水倉壓力。漏漿現象很快消失，漏水點也很快得到封堵，從鉸接密封再次滲漏到止住漏水僅用2h。
盾構機停機處垂直面位于坡度29.512‰上坡段，水平面位于350m圓曲線上。停機位置埋深約30m（盾構機底部），漢江江水比地面高約5m。地層從上到下分別為：雜填土、黏土、粉質黏土、粉質黏土夾粉砂，隧道洞身位于4-1、4-2全斷面粉細砂層。在盾構機設備狀態(tài)穩(wěn)定后，經排查，發(fā)現位于盾構機底部附近的6號鉸接油缸處與8號鉸接油缸處的鉸接密封出現損壞：6號鉸接油缸密封對接處局部斷開，并從擋板底部漏出，8號鉸接油缸位置擋板彎曲變形，鉸接密封從擋板變形處漏出。
4 鉸接修復
由于本臺盾構機使用了一種新型鉸接密封，在盾構機2道常用的聚氨酯指型密封的前端增加了一道橡膠密封+緊定螺釘組成的應急密封（見圖2）。
針對新型鉸接密封的修復，項目組制訂了詳細的指導方案，修復過程如下：
1）首先拆除鉸接油缸鉸接密封處前端內六角螺栓，觀察是否有油脂或泥漿漏出，并確認聚氨酯封堵的效果。拆除鉸接油缸，并且在鉸接油缸2個連接支撐座上加焊拉板。
2）現場的應急物資、設備到位后，松掉密封擋板前部六角頭螺栓，觀察油脂或泥漿泄露狀況，如無泄露，將拆除密封擋板（見圖3）。
3）清理拆除的鉸接密封，在5～7點鐘位置的鉸接環(huán)前部塞入涂抹有盾尾油脂的棉紗，對鉸接進行多重密封。對受損隱患部位密封切除后重新進行黏結，并在黏結后進行等強確認。將鉸接密封安裝到位，然后安裝擋板及六角頭螺栓。
4）在密封對接位置的擋板處焊接“7”型鋼板，防止擋板被擠變形，必要時在鉸接油缸耳板處焊接拉板，鎖死鉸接行程（見圖4）。
5 修復效果
鉸接密封修復完畢后，經相關技術人員檢查確認，修復后的密封狀況滿足后續(xù)施工要求。在剩余220.5m隧道的掘進過程中再未發(fā)生盾構鉸接漏水、漏漿等密封失效狀況。
6 結語
目前，我國已成為世界Z大的盾構機產業(yè)基地和應用盾構開挖隧道Z多的國家。施工中盾構機鉸接密封失效的險情時有發(fā)生，盾構機鉸接密封裝置的可靠性及施工過程中的可應急維修性值得高度關注。結合本工程實例，有以下建議：
1）在常用的2道聚氨酯指型密封前端增加一道橡膠密封+緊定螺釘組成的應急密封裝置對鉸接密封效果有一定的增強作用。在鉸接修復時應急密封裝置可作為檢查口，也可作為修復后密封的重要組成。因此，新增加的一道橡膠密封+緊定螺釘的應急密封的設計有一定的可行性。
2）在盾構隧道線路設計中，宜結合地質勘察報告，充分考慮長距離、大坡度、小曲線半徑并存時盾構掘進的風險。盾構設備設計、選型時應對關鍵易損構件做重點設計，確保在施工過程中的易損構件的耐久性，同時可應急維修。
3）在越江等高承壓水地層盾構隧道施工中，應對出渣口噴涌、鉸接密封滲漏、盾尾漏漿等重大易造成災難性后果的風險源做好應急方案。
（來源：工程建設與設計）
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