超大斷麵矩形頂管抗風險止水裝置

1  概述

鄭州市緯四路下穿中州大道隧道工程采用矩形頂管施工4條區間隧道，機動車道和非機動車道各2條。4條區間隧道各長110 m，機動車道采用10.4 m7.5 m矩形頂管施工，完工後內(nei) 部尺寸寬9 m、高6.1 m；非機動車道采用6.9 m4.2 m矩形頂管施工，完工後的內(nei) 部尺寸寬6 m、高3 m。由於(yu) 采用常規止水裝置，在矩形頂管始發施工過程中易出現漏水，漏漿、湧泥沙等現象，會(hui) 導致土壓失穩造成地麵沉降，故在工程中采用了新型止水抗風險裝置，見圖1。

2  新型抗風險止水裝置

2.1  常規止水裝置存在的問題

常規止水裝置僅(jin) 由橡膠簾布（襪套）和弧形壓板組成，結構單一，容易漏漿、漏水，導致減摩泥漿套損失。

⑴ 頂管機始發過程中接近弧形壓板，容易撕裂橡膠簾布；

⑵ 頂管機在頂進過程中，弧形壓板易卡在管節與(yu) 管節拚裝縫之間，從(cong) 而拉斷橡膠簾布；

⑶ 由於(yu) 頂管機和管節一直處於(yu) 頂進的運動狀態，止水裝置的止水效果不明顯。

2.2  新型抗風險止水裝置的結構

新型抗風險止水裝置由弧形壓板、橡膠簾布（襪套）、止水鋼絲(si) 刷、止水鋼板束、止水箱體(ti) 和盾尾油脂壓注係統等6個(ge) 部分組成，見圖2。

新型抗風險止水裝置較常規止水裝置增加了帶有鋼板刷和鋼絲(si) 刷的止水箱體(ti) 和盾尾油脂壓注係統，保證了密封的可靠性，同時通過壓注盾尾油脂，潤滑了頂管機機頭和管節，可有效形成保護層，降低摩阻力。

2.2.1  止水箱體(ti)

止水箱體(ti) 采用Q235材質、10 mm厚鋼板焊接而成，包括左翼緣板、右翼緣板、連接板、主筋板和副筋板等。

止水箱體(ti) 尺寸為(wei) ：左翼緣板高400 mm，右翼緣板高200 mm，連接板長800 mm。左、右翼板上均設置一個(ge) Ф25螺栓孔，左側(ce) 翼板通過螺栓與(yu) 鋼洞圈連接，右側(ce) 翼板通過螺栓與(yu) 弧形壓板連接。整個(ge) 止水箱體(ti) 連接板上共計開設16個(ge) Ф25壓注孔，用以壓注盾尾油脂。圖3為(wei) 止水箱體(ti) 結構示意圖。

弧形壓板由矩形壓板和梯形壓板2種，如圖4所示。通過高強度螺栓固定於(yu) 止水箱體(ti) 上。2種壓板均由Q235材質鋼材（鋼板厚12 mm）切割而成，尺寸見圖4。弧形壓板可將橡膠簾布（襪套）固定於(yu) 止水箱體(ti) 上，梯形壓板布置於(yu) 止水箱體(ti) 弧形段，以便於(yu) 圓角安裝。

2.2.3  橡膠簾布（襪套）

橡膠止水簾布（襪套）材質為(wei) 氯丁橡膠，其作用是密封頂進過程中的頂管機和管節，防止地下水及漿液從(cong) 頂管機和管節與(yu) 始發鋼洞圈的間隙流出。橡膠止水簾布（襪套）容易被撕裂拉斷，頂進過程中要根據頂進工況調節弧形壓板位置，以保證橡膠止水簾布（襪套）的完整性，並使橡膠止水簾布（襪套）密貼於(yu) 頂管機的機頭和管節上。圖5為(wei) 橡膠止水簾布（襪套）的剖麵圖示意圖。

2.2.4  止水鋼板束和止水鋼絲(si) 刷

止水鋼板束和止水鋼絲(si) 刷寬20cm、長35cm，通過焊接連接於(yu) 止水箱體(ti) 上。從(cong) 左到右依次安裝鋼絲(si) 刷、鋼板束（見圖2所示）。鋼絲(si) 刷和鋼板束可將壓注的盾尾油脂均勻地塗抹於(yu) 頂管機和管節的外側(ce) ，形成保護層，降低摩阻力。

2.2.5  盾尾油脂壓注係統

盾尾油脂壓注係統（包括盾尾油脂泵、壓力傳(chuan) 感器、球閥等）采用自動化的手段，通過布置傳(chuan) 感器檢測油脂孔壓力，通過電動控製球閥切換壓注孔，進而循環壓注高止水性油脂，從(cong) 而保證止水密封。頂管機頂進過程中，根據油脂壓力及時進行補充，當發現洞圈有漏漿時，對漏漿部位及時進行補壓盾尾油脂。如圖6所示，8組球閥分別控製止水箱體(ti) 上16個(ge) 壓注孔，沒組球閥控製箱體(ti) 上的2個(ge) 壓注孔。圖6為(wei) 盾尾油脂泵與(yu) 球閥連接示意圖。

2.3  新型抗風險止水裝置製作、安裝及使用注意事項

1）止水箱體(ti) 製作過程中，鋼絲(si) 刷置於(yu) 內(nei) 側(ce) 、鋼板束置於(yu) 外側(ce) ，以保證頂管機或管節與(yu) 洞圈間的止水密封性；

2）止水箱體(ti) 定位安裝過程中，要精確進行放線、複核，確保安裝精確；

3）頂管機進入止水箱體(ti) 前，在鋼板刷和鋼絲(si) 刷之間空隙均勻塗抹油脂；

4）頂管機靠上加固區後，通過操作台內(nei) PLC，控製盾尾油脂的壓注，保證止水密封；

5）頂管機通過止水箱體(ti) 時，謹防刀盤的周邊刀具劃破橡膠簾布。

3  結語

新型止水裝置經過5 d的製作、安裝，就應用在鄭州市下穿中州大道隧道工程2標緯四路下穿隧道工程中。

1）該裝置止水安全係數高，有效避免頂管在始發過程中出現漏水、漏漿、湧泥沙現象；

2）該裝置實施過程中止水效果良好，始發段的地麵沉降有了明顯改善，並且實現了頂進過程中的漿液保壓、密封，控製地麵沉降；

3）新型抗風險止水裝置壓注的盾尾油脂，既可止水，又可潤滑管節，減小摩阻力；

4）該裝置安裝、拆卸方便；一次製作，可多次循環使用，具有很強的實用性，經濟可靠。可在其他大斷麵矩形頂管機施工中推廣應用。