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摘要:重點介紹了盾尾密封脂泵送性和抗水密封性的重要性,高分子合成液可以改善盾尾密封脂的泵送性,纖維可以提高盾尾密封脂的抗水密封性。關鍵詞:盾構機;盾尾密封脂;抗水密封性;泵送性;高分子合成液;纖維
盾構技術是目前國際上發達國家較為廣泛采用的地下隧洞全機械化開挖施工技術,盾構技術運用的關鍵是使用了盾構機,盾構機是盾構法施工中的主要施工機械。盾構施工法是在地面下暗挖隧洞的一種施工方法,盾構機(又稱全斷面隧道挖掘機)在地下掘進,在防止軟基開挖面崩塌或保持開挖面穩定的同時,在機內安全地進行隧洞的開挖和襯砌作業。
盾構機(TunnelingBoringMachine,簡稱TBM,中文直譯為隧道挖掘機)體積龐大,直徑一般為3m~10m,長200m以長,重200t以上。按盾構方式分為泥漿式盾構機和土壓平衡式盾構機,均用密封脂對盾尾實施密封,因此對密封脂的密封性,抗水性和泵送性提出了嚴格的要求。
1盾構機對密封脂的要求
盾構機密封脂用于盾構機的尾部,起到密封地下水(淡水或海水)、密封泥槳和密封膨潤土泥槳(如使用)的作用。
盾尾密封脂都是采用機泵加入,因此盾構機密封脂中最重要的性能即是泵送性和抗水密封性,另外還應具有較好的粘附性。表1是某進口盾尾密封脂的技術參數。從表1可看出,盾尾密封脂與普通潤滑脂或密封脂有很大的區別,盾尾密封脂是一種粘稠的膏狀物,從嚴格意義上講不屬于潤滑脂的范疇。表1中的絕大多數試驗方法都不是為潤滑脂設計的,如JISA5758爬行時間是日本工業標準中建筑用密封材料(填縫劑)的試驗方法。盾構機實際使用盾尾密封脂是用機泵來輸送的,從表1還可看出,此類脂的錐入度為3號,要求如此粘稠的物質要有很好的流動速率,故泵送性是盾尾密封脂的技術關鍵之一。盾尾密封脂的用途就是密封水,包括地下水、泥漿,所以水密封性或稱抗水密封性就是盾尾密封脂的關鍵技術參數。
2泵送性
盾構機密封脂泵送性的試驗方法是ASTMD1092,即密封脂在特定的壓力下通過一定管徑的毛細管時的流量,以g/min表示,毛細管的管徑不一樣,測定的值就有很大的區別,表1中的泵送性修正值就是針對毛細管而言的。
為保證盾尾密封脂的粘附性,盾尾密封脂組分中一般使用了高分子合成液,高分子合成液的分子量對盾尾密封脂泵送性的影響見表2。由表2可看出,一般而言,高分子合成液的分子量越大,盾尾密封脂的泵送性越好。
3抗水密封性
抗水密封性是盾尾密封脂的關鍵性能,抗水密封性不好,盾構機在實際使用過程中很可能發生透水事故,造成機毀人亡的重大事故,所以抗水密封性是盾尾密封脂所必須具備的性能。為了保證盾尾密封脂的抗水密封性,一般都加入了一定的纖維,這些纖維在盾尾密封脂中起到骨架的作用,保證在高水壓下的密封性。
根據歐洲建筑用特殊化學品聯合會(EFNARC)“隧道挖掘特殊產品規范與指南”(SpecificationandGuidelinesfortheUseofSpecialistProductsforSofGroundTunneling)的規定,測定盾尾密封脂抗水密封試驗要求抗水密封壓力在3MPa以上。
4結束語
中國地鐵建設的前景很廣闊,目前在地鐵建設中有多臺盾構機已投入使用,隨著中國地鐵建設大量地使用盾構機[1],盾構機盾尾密封脂的需求量必然會大增,盾尾密封脂具有廣闊的發展前景。加強對盾尾密封脂的研究開發,實現盾尾密封脂的國產化具有積極的意義。
參考文獻
1 施仲衡.盾構機在中國地鐵建設中的應用.建筑機械,2002,(5):20~22
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