泥水平衡盾构双密封延伸钢环始发施工工法的技术创新与实践

泥水平衡盾构双密封延伸钢环始发施工工法的技术创新与实践

曹志蒙吉

广东华隧建设集团股份有限公司  广东省  广州市 510228

摘要：目前，随着城市轨道交通建设的迅猛发展，盾构施工技术在地下工程中的应用也日益广泛。泥水平衡盾构双密封延伸钢环始发施工工法作为一种十分先进的方法，能够有效解决传统盾构机始发过程中的密封性问题，很大程度上提升了施工安全和效率。本文基于对此方法的研究，首先综述了泥水平衡盾构技术的基本原理和双密封延伸钢环结构设计，随后对一些关键部分进行了分析。之后通过实践案例，展示出了该方法在实际应用中的优势。研究结果表明，该工法在提高盾构始发洞门密封性、控制地表沉降、减少施工风险等方面具有重要作用，对促进地下工程技术进步具有重要意义。

关键词：泥水平衡盾构；双密封延伸钢环；技术创新

引言

泥水平衡盾构法作为城市轨道交通建设中的关键技术，其在复杂地质条件下的高效、安全施工一直是工程界关注的焦点。近年来，随着城市地下空间开发的不断深入，对盾构始发施工技术提出了更高的要求。传统的盾构始发技术存在密封性不足、施工风险大等问题，限制了施工效率和工程质量。针对这些问题，泥水平衡盾构双密封延伸钢环始发施工工法应运而生，该工法通过创新的双密封系统设计，有效提升了盾构始发阶段的密封性能，降低了施工风险，同时提高了施工效率和工程质量。本文系统阐述了该工法的技术原理、创新点及其在实际工程中的应用效果，旨在为地下工程领域提供一种更为安全、高效的施工技术方案，推动城市轨道交通建设的可持续发展。

1.研究绪论

1.1 盾构施工技术的发展背景

盾构施工技术自19世纪中叶诞生以来，已成为地下工程领域不可或缺的关键技术之一。随着城市化进程的加快，地下空间的开发利用日益增多，盾构施工以其对地面交通和周边环境影响小、施工速度快、安全性高等优点，在地铁隧道、地下管廊、跨江隧道等工程中得到广泛应用。然而，盾构施工技术的发展并非一帆风顺，其在不同地质条件下的适应性、施工效率、安全性等方面仍面临诸多挑战。特别是在硬岩、高水压等复杂地质条件下，传统的盾构施工技术往往难以满足工程需求，这促使工程界不断探索和创新，以适应不断变化的施工环境和提高施工技术水平。

1.2 泥水平衡盾构技术的现状

泥水平衡盾构技术是当前一种较为先进的盾构施工方法，通过在盾构机内部形成泥水压力，平衡外部地层压力，从而达到控制地形变形和地表沉降的目的。这项技术在软土地层、高水压环境以及需要穿越重要建筑物等敏感区域的盾构施工中能够显示出其独特的优势。不过，该技术在实际应用中难免存在着一些局限性，比如泥水处理的成本较高、环境污染相对于其他方法较大等。另外，始发和接收阶段的密封性问题也是难点，传统的密封装置在高压环境下容易出现密封失效的状况，可能导致严重的泥水泄漏，会直接影响到施工安全和质量。所以说，对泥水平衡盾构技术进行优化，是提升整个施工水平的关键。

2.工法概述

泥水平衡盾构技术是目前应用非常广泛的一种盾构施工方式，细说起来就是通过调节泥水室内的泥水压力使之与外部地层的压力相匹配达到防止地下水和土砂大量涌入的目的从而达到维护地层稳定。该技术尤其适用于含水层、软土地层和高水压环境，利用这种方法可以对地表沉降、地层变形等问题进行有效地控制保证施工的万无一失。除此之外泥水平衡盾构技术还包括一个主要负责将泥水从泥水室中抽出经过一定处理后再重新注入的循环系统，从而在施工过程中保证泥水品质。

3.关键技术与步骤

3.1 盾构机始发前的准备

一是对盾构机各部件进行全面的检查和调试工作，做到有备无患；第二，对施工区域的地质条件进行详细调查分析，做到心中有数；第三是重点对泥水循环系统推进系统等几个关键部分进行严格检查；另外，还要对施工人员在操作盾构机过程中的人身安全给予充分保障，并有针对性地对他们进行相关的操作技能和安全知识培训与考核工作以做到心中有数；在盾构掘进前必须做到有备无患以利于施工的顺利开展；而是否做到有备无患，也将在很大程度上决定着施工的安全与效益事故，所以在盾构机始发前必须认真做好各项准备工作。

3.2 双密封延伸钢环的安装

安装的首要步骤就是对盾构机洞口大小进行测量以确保延伸钢环能够适应洞口的尺寸，在这一步之后要将两套延伸钢环和帘布橡胶圈安装就位并确保安装的牢固可靠，在安装的过程当中，要时刻注意到密封装置的密封性能，避免因为安装失误而导致密封效果出现折损的情况发生，在这之后还需要对折型压板和铰接套进行调整，进一步确保密封性能够满足实际工作需要。

3.3 盾构机始发过程中的关键控制

对于这个部分而言，首先要做的就是保持好泥水的压力，使之与地层压力相适宜，从而防止地层失稳造成泥水外泄的情况发生；同时，还要对盾构机的各种参数，如速度和扭力进行经常性的监测和反馈；并针对实际情况适时做出相应的调整，使盾构机平稳运转起来；另外，在实际操作中也要特别重视密封装置的运转状况，必须保证在高压状态下它能够正常运作，这是十分关键的一点；另外，对于地表层与周边环境的变化也是不容忽视的，对于有可能出现的风险做到心中有数并加以防范，从而把总体运行效率提高上去；通过精确的监控，使上述各项内容都能得到较好地执行。

4.施工技术创新点分析

4.1 双密封系统的设计创新

在盾构施工技术当中，密封性能往往决定着施工安全与效率。本研究的双密封系统，是在传统的橡胶帘布与洞门环板的基础上新增加两道延伸钢环，并且利用钢环和橡胶帘布之间巧妙设置的折形压板，让整个机器能承受更大的水土压力。折型压板与橡胶帘布接触的一侧采用了铰接套进行连接，并且允许橡胶帘布在盾构机推进的时候进行适当变形，实现更好的灵活性。而在另一侧则限制了反向变形，从而达到保证密封完整的目的。这样的设计在面对复杂地质条件的时候，往往会展现出它独特的优势。

4.2 注浆孔设置保障密封性

注浆孔是盾构机在始发过程中，为了填补可能出现的间隙，将浆液注入盾壳与密封装置之间的空隙，使密封效果得到进一步的提升。通过将8个注浆孔均匀地设置在延伸钢环的外侧，施工人员可以根据盾构机的实际情况，方便地对注浆量、压力等进行调整，从而保证了密封的准确无误。除了设置注浆孔外，对密封装置微小的渗漏问题及时发现并处理也对工程有一定的帮助，使盾构施工的安全性大大提高。盾构机在高压复杂地层条件下的施工，通过这种创新的注浆技术，更具可控性，保证了项目的顺利实施。

5.实践案例分析

5.1 工程概况与施工环境

本工程位于广州市番禺区，是珠三角城际轨道交通广佛环线的重要组成部分。工程的施工环境极具挑战性，隧道需穿越多种复杂地质条件，包括高水压的软土地层和硬质花岗岩地层，同时还需下穿重要的交通设施和建筑物，如官洲河特大桥。隧道设计为双洞单线盾构隧道，全长2919米，采用直径为9.13米的泥水平衡盾构机进行施工。施工环境的复杂性对盾构机的密封性能和施工技术提出了更高要求，为双密封延伸钢环始发施工工法的应用提供了实践平台。

5.2 技术应用效果

施工中采用双密封延伸式钢环始发工法，使盾构机的密封性和施工安全性得到明显增强，在高压环境下顺利实现了密封性稳定。施工中，橡胶帘布与延伸钢环的配合保证了在复杂地质条件下盾构机依然工作顺畅，从而保证了机器的密封性能。此外，盾构机在始发阶段因注浆孔的存在，施工人员可以进行动态密封，并对变化做出及时反应，从而提高了施工的应变能力。

6.总结

本文在泥水平衡盾构双密封延伸式钢环始发工法的技术创新和实践应用等方面进行了深入的探讨。通过对该工法的概述、重要部分的详细分析，并结合真实案例的实际应用效果进行了系统分析。从而证明该工法对地下工程领域提高施工安全和效率等方面都能起到积极的作用。希望本文能为相关行业发展提供一定的借鉴。

参考文献

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