针对南京长江隧道项目泥水平衡混合式盾构机施工期间出现的盾尾漏泥浆、主驱动与盾体块连接部位漏泥浆、主驱动密封泄漏腔漏油和推进油缸漏油等问题进行了研究和分析,制订了解决方案并处理了这些问题,对类似的泥水平衡混合式盾构的保养维护具有借鉴意义。

盾构机作为高机械化隧道施工机械已广泛应用于城市地铁、综合管廊以及大直径公路隧道工程。盾尾密封作为盾构机的三大密封系统,用来抵抗同步注浆及地下水压力,一旦盾尾密封失效,轻则造成同步注浆泄漏至盾尾、注浆量不足,重则造成盾尾涌水涌砂、地表沉陷。本文介绍了盾尾密封原理、盾尾密封形式,分析了盾尾密封影响因素,并基于既有的盾构机传感器参数数据提出了一种盾尾密封状态评价体系,以实现对施工中盾尾密封情况的监测和预警。

为从机制上深入研究超高水压下盾尾密封性能,利用机、电、液相关控制技术研制出超高水压盾尾密封性能试验台,重点设计要素有:1)动作姿态设计,试验台通过控制油缸伸缩实现轴向移动、径向移动和转向偏转等动作,模拟盾构掘进过程中的姿态变化;2)油脂供给设计,采用由5道盾尾刷形成的4个油脂腔,模拟超高水压盾构盾尾密封设计;3)超高水土压力供给设计,设计一套安全、可靠、承压可达2.5 MPa的泥水循环保压系统,模拟盾构超高水土压力。试验台为模拟超高水压复杂施工环境做好了充足的准备,通过后期测试在超高水压下的静态、动态盾尾密封性能,研究不同的水土压力、油脂腔数量、油脂质量、盾尾刷质量以及盾构掘进姿态、管片错台等因素对盾尾密封性的影响程度。