耐高水压盾构用盾尾密封油脂及其性能表征

针对国内跨江越河等高水压(0.4~0.8 MPa)盾构施工所需盾尾密封油脂被进口产品垄断的难题，通过正交试验研究盾尾密封油脂各个配方组分之间的相互作用。结果表明: 1)增稠流变剂的引入，提供了层间距为5~10 nm的片层结构，为基础油和聚异丁烯提供了进入空间，实现了增稠分散，提高了耐高水压盾尾密封油脂的剪切流变性，保证了稠度与泵送性的平衡； 2) 不同尺度的天然可降解纤维与配方中其他组分形成复合纤维增强阻水结构，使得耐高水压盾尾密封油脂的水击穿压力达7 MPa，是进口产品的1.75倍。在实现盾尾密封油脂稠度和泵送性适中的同时，大大提高了盾尾密封油脂的抗水压密封性，为我国跨江越河等高水压复杂地层盾构用高端盾尾密封油脂的进一步研发与转化打下坚实的基础。     

盾尾密封油脂的抗水压密封性能评价标准研究

为解决目前国内外盾尾密封油脂抗水压密封测试标准不统一,不能定量测试油脂抗水压密封性等问题,研制出一种新型抗水压密封测试仪,并对国内外常见盾尾密封油脂进行抗水压密封性能测试。经分析,总结油脂抗水压密封机制,并定义水击穿压力测试指标,即实验室25℃下,使用1层网孔孔径为0.76mm、丝径0.3mm的金属钢丝网,300g盾尾密封油脂被水击穿的最小压力。用水击穿压力可定量表征盾尾密封油脂抗水压密封性,进而提出抗水压密封测试标准。     

盾尾密封全过程管理要点与实践

为解决盾尾密封损坏导致的工程安全和进度问题，通过跟踪、统计多项盾构隧道工程盾尾密封使用和更换情况，总结盾尾密封的失效形式，并分析盾尾密封失效的原因，主要表现在盾尾密封设计缺陷、盾尾刷制造与安装质量差、油脂填充质量不高、施工过程控制不严以及应急预案准备不充分等方面。提出基于全过程管理理念的盾尾密封管理方法，从盾尾密封设计、盾尾刷制造和安装、初装油脂、施工管理、应急管理5个阶段，对盾尾密封的全过程管理要点和对策进行系统研究。该方法在中俄东线天然气管道长江盾构穿越工程得到成功应用，保障了盾构施工中盾尾密封安全，为盾尾密封的科学管理提供了新的思路和举措。     

盾尾密封油脂泵送性测试仪器、测试方法与评价标准研究

针对目前国内盾尾密封油脂的泵送性无精确定量测试设备、测试方法和评价标准的问题,对国内外盾尾密封油脂泵送性的测试仪器、测试方法和评价标准进行了梳理和对比。根据课题组对盾尾密封油脂的配方和性能的研究成果,结合我国盾构隧道施工中盾尾密封油脂的具体使用情况,参考ASTM D1092,研制了盾尾密封油脂泵送性的定量测试设备、给出了测试方法,并推荐了其评价标准。为我国制定盾尾密封油脂泵送性指标的行业标准提供了借鉴。     

关于盾尾密封油脂抗水压密封性和泵送性测试的探讨

对国内外盾尾密封油脂的抗水压密封性和泵送性的测试设备、测试方法和评价标准进行梳理和对比。根据中铁五院对盾尾密封油脂的配方与性能的研究成果,结合我国盾构隧道施工中盾尾密封油脂的具体使用情况,推荐抗水压密封性和泵送性的测试设备、测试方法和评价标准,这对制定盾尾密封油脂性能指标的国家标准具有借鉴意义。     

盾尾钢丝刷受力性能模拟试验研究

为探讨某隧道工程盾尾渗漏事故原因,设计一套可模拟不同盾尾间隙工况条件下的盾尾刷加载模拟试验装置,并对该工程盾尾钢丝刷在不同的盾尾间隙下的工作状态(加载变形和破坏模式)进行试验研究。试验结果表明:1)在相同作用压力下,随着盾尾间隙的增大,盾尾钢丝刷抗变形能力逐步降低。2)在盾尾间隙较小时,盾尾刷前后钢板的协调变形能力较强,盾尾钢丝刷能承受较大荷载;当盾构间隙增大到一定程度时,仅较小的荷载即可造成盾尾钢丝刷钢板产生较大的变形,导致盾尾刷保护钢板产生塑性变形,甚至根部断裂,破坏后的盾尾刷钢丝外翻,从而导致盾尾密封失效。     

盾尾密封在防止漏浆中的作用

介绍了漏浆的危害与漏浆的原因以及盾尾密封形式、浆液配比、油脂性能对盾尾密封性的影响,提出了保证盾尾密封完好的各项措施.     

土压平衡盾构机流体输送控制系统工作原理

流体输送系统用于盾构机的润滑、密封、填充以及碴土改良，是盾构机中的重要系统。本文介绍了流体输送系统的组成，并简明叙述了衬砌背后注浆控制系统、碴土改良控制系统、主轴承油脂密封润滑控制系统、盾尾密封油脂注入控制系统的工作原理。     

盾尾密封油脂注入系统浅析

根据广州地铁二号线Φ6250土压平衡盾构的有关技术参数和实际使用情况,对盾尾密封油脂注入系统进行了分析,以期对盾构使用提供一些有价值的参考。     

软土地层土压平衡式盾构盾尾有限元分析及优化对策

盾构在施工时,盾尾往往要承受大量的水土压力和自重载荷,这些载荷作用在盾尾产生一定的形变量。当形变量超过设计要求时,会造成一定的工程事故。针对软土地层中盾构的工况进行分析,确定盾构掘进过程中盾尾所受载荷。建立三维有限元模型,然后进行计算分析。根据分析结果对盾尾结构进行改进:盾尾采用6点注浆法代替传统的4点注浆法,并对有限元软件进行分析计算,对比6点注浆法和4点注浆法盾尾的分析结果。结果表明,6点注浆法能很好地减少盾尾的形变量,提高了盾构施工质量。     

一种盾尾密封油脂的配方研究与性能表征

采用正交试验法获得了WY盾尾密封油脂的优化配方,其配方组成为性能优异的基础油、复合黏度指数改进剂、天然可降解纤维和颗粒填充剂等。采用自制抗水压密封装置和熔融流动速率仪表征其抗水压密封性和泵送性,并将其与国内外同类产品进行比较。结果表明,该产品的抗水压密封性能与CONDAT产品一致,在3.5 MPa下,不漏水;泵送性是国内某品牌油脂的2~3倍,使该性能指标进一步接近国际水平。     

富水砂层盾尾密封修复技术

南昌轨道交通1号线秋水广场站-中山西路站区间隧道为首条穿越赣江的隧道,其始发与接收段均处于富水砂质地层中。在盾构始发过程中,出现盾尾漏浆。为解决盾构推出洞门端头加固体后盾尾漏浆问题,采取泥水舱及盾壳上注入优质膨润土泥浆封闭、盾尾注入水泥砂浆封堵周边水系等措施,根据管片长度与盾尾密封的位置,选择合理的推进长度进行管片拆除,用塞焊的方法对3道盾尾刷处的注浆管、注脂管与盾尾之间的间隙进行焊接封堵,顺利解决了盾尾漏浆问题,完成了盾尾密封的修复工作,可为类似工程的盾尾密封修复提供借鉴与参考。     

某盾构主轴承油脂消耗分析与控制

针对某盾构主轴承HBW、EP2油脂耗量过大的问题,通过分析计算油脂理论消耗量与现场统计盾构主轴承油脂实际消耗量,得出HBW、EP2油脂的实际消耗量与理论消耗量的比值分别为2.6,3.1。从主轴承密封结构、油脂注入系统原理、油脂注入程序设置、管路布置、执行元件性能等多个方面进行详细分析,总结出控制程序设计不合理、油脂泵压力设定不当等造成油脂耗量过大的主要原因,并提出相应改进措施,为设备使用和厂家后续设备优化、改造提供参考。     

润滑脂、HBW脂、盾尾密封脂在法马通盾构机与海瑞克盾构机上的消耗比较与分析

鉴于在实践中法马通盾构较海瑞克盾构油脂（润滑脂、HBW脂和盾尾密封脂）消耗量大的情况,分别从设计、实际应用及结构特点上对2种盾构油脂的消耗差异进行研究,得到油脂消耗差异主要由盾构消耗部位结构差异造成的结论,在实际掘进中需要保持足够的注入量,以免对机械造成损害。     

盾构隧道管片密封垫防水失效模式及改善研究

为探究盾构隧道防水失效形态、接缝密封垫失效模式及密封垫防水能力改善方法，首先基于统计资料，分析在建盾构隧道渗漏的宏观形态； 其次利用ABAQUS软件建立二维模型，采用平均接触压力作为评价指标，分析盾构隧道管片接缝处于不利工况下的失效模式； 最后结合橡胶硬度参数、密封垫孔洞参数调整，研究密封垫防水性能改善方法。主要得到如下结论： 1）错缝拼装盾构隧道渗漏的主要形态是管片接缝渗漏，且多发生在T字缝。2）对密封垫防水危害最大的是管片接缝张开和外张角，且渗漏均发生在密封垫与密封垫接触面。3）密封垫垫间平均接触压力与橡胶硬度呈线性正相关； 从密封垫垫间平均接触压力的保持效果来看，调整闭合孔的效果最好。     

盾构隧道管片接缝密封垫防水性能及受施工荷载影响研究

为研究盾构隧道接缝密封垫防水性能及施工荷载对其影响,依托某地铁盾构隧道工程自主研制密封垫防水性能足尺试验装置,设计并开展相应的足尺试验。在此基础上,建立密封垫数值分析模型并结合试验结果验证了其可靠性。借助数值分析得到了不同错台量条件下的密封垫防水性能变化规律。最终,构建了盾构隧道三维荷载-结构模型,综合考虑注浆压力、千斤顶推力和盾尾刷反力等施工荷载,探究了接缝变形特征及其对密封垫防水性能的影响情况。研究结果表明:极限状态下工程原设计密封垫无法满足设计水压要求;接缝错台量增大将导致密封垫偏心受压越发严重,可能引起欠压侧支腿翘起;相同施工荷载下,最大环缝变形为最大纵缝变形的1.5~2.0倍,环缝密封垫防水性能降低程度更大;确定密封垫极限状态时有必要考虑施工荷载造成的接缝变形。所提出的足尺试验装置能够很好地实现试验目的,相应方法与结果可为后续盾构隧道接缝密封垫防水性能足尺试验研究提供参考和指导。