主轴承密封由内外部密封系统组成， 内外密封将主轴承腔室和驱动齿轮与外界隔开， 外密封一般由4~5 道加强型的丁腈橡胶唇型密封组成。 密封唇口有很好的弹性，保持与密封衬套紧密贴合。注油泵不间断地补充油脂润滑， 油脂起到填充密封空隙和润滑的作用。内密封通常采用2 道唇形密封，采用手动方式补充油脂。

      盾构机在使用一定时间后，由于主轴承的密封唇口及碴土与密封衬套长时间相对旋转和摩擦，唇型密封会在衬套圆周方向上磨出一道约3～5 mm 的细槽，外侧密封的槽痕较深。此槽痕间隙对主轴承密封唇口的密封性能造成影响，会加速密封唇口的磨损。虽然有不间断的润滑油脂填充，但当磨损达到一定量时仍会造成泥水、泥砂进入主轴承腔室，引发主轴承滚柱、滚道以及保持架间的损坏。

      密封的使用寿命一般在3~5 km。 保证主轴承密封可靠性的方法一般有两种设计： 一种是通过调整密封垫位置改善密封状况； 另一种即是对密封进行更换。

      根据本工程的掘进距离， 选择通过调整密封衬套位置的方法。 通过调整密封衬套和唇型密封的相对位置使得密封衬套向前移动， 并与主轴承密封的唇口密切，以达到保证主轴承密封的目的。

      本隧道工程中，盾构刀头必须切割卵砾层，同时掘进面存在上软下硬的情况。工程统计表明，在粉细砂层和卵砾石地层中， 盾构刀头掘进距离甚至有不超过500 m 的实例，国外泥水盾构在砂层中的最长掘进距离为2.5 km 左右 ， 而本隧道掘进长度长达3.6 km。 综合以上三个因素，本隧道掘进过程中换刀的几率很高。 而采用气压平衡维持工作面稳定时需大气压约0.6 MPa， 在如此高压下不能直接进行人员操作，换刀难度很大。

      本风险的识别主要依靠刀具磨损装备的检测系统，当刀具磨损到设计极限时将自动报警，此时就应准备进行换刀操作。

      在风险的处理上，需要制定合理的换刀策略，本隧换刀的应对策略如下：

      （1）尽量不换刀

      ① 充分调查隧道穿越地质条件，并将详尽的地层参数提供给设备供应商，以选用合理的刀具系统。

      ② 在软硬不均地层段， 控制刀盘转速保持在1.0 r/min 以内，减少刀盘受到的瞬时冲击。

      ③ 在软硬不均地层段严格控制刀盘扭矩，尽量使扭矩接近在粉细砂层中确定的最佳扭矩值， 避免扭矩过大造成大量磨损。

      ④ 在软硬不均地层段加强泥浆质量管理，加大进出泥浆流量，出浆的比重控制在1.36 以内 ，减少碴土流动带来的二次磨损。

      （2）预先设计换刀位置

      因本隧道换刀的几率很高，最好进行预先规划，设计较为有利的换刀位置。 进一步分析地质条件可知，长江南岸部分掘进区域主要为淤泥质粘土，此地层对盾构刀具磨耗很小， 随后一段距离盾构全部穿越于粉细砂层中； 相对应的江北岸从北向南只在堤坝附近出现有一段砾卵层后，随后盾构向下掘进在进入江中心前盾构下端刀具与卵石区相遇， 穿过此不良地层后即进入南岸的粉细砂层中直至淤泥质粘土中（图 5）。

      因此， 选择从江北岸始发， 穿越直立的卵砾区（图5 所示方框区域）后，在没有进入江面前一定位置设置刀具检查更换区，在此位置由于水压力较小，可以通过加气方式进行人员作业对刀具检查，对磨损较严重的刀具进行评估、更换。在检查前需采用盾构注浆对砂层先加固后方可进行，同时必须采取措施阻止盾构移动、下沉。

      （3）意外情况下的江中被迫换刀

      若发生意外磨损情况，在非设计位置进行江中换刀不可避免， 则可采用地层加固与舱内加压并行的方法，即通过注浆等加固盾构正面的土体，使开挖面在0.22～0.25 MPa 气压下就能保持稳定， 而此气压范围是人员进入工作舱的可耐受气压， 进行人工换刀是可能的。

      （4）最不利情况下的江中换刀

      若意外情况发生在不能进行地层加固或加固措施失效的地段，而又必须进行换刀时，可考虑采用国际最先进的“混合气体”减压技术。该技术已被成功运用在荷兰Westerchelde 隧道 （图 6），该隧道的盾构前舱工作气压最高达0.85 MPa。

      一般情况下，当空气压力大于 0.4 MPa 时，工作人员携带压缩空气装备潜水进入前舱工作就不太方便可行。 在水压大于 0.5 MPa 的盾构掘进隧道工程中，就需要引进特殊的技术才能进行换刀作业。 “混合气体”技术就是其中一种，其气体是由氧气和多种惰性气体配比而成。 通常混合气体的配比是依据所需压力的特性， 保证工作人员在压力下工作数天或数周而配制的。 当压缩气体压力在 0.3~0.6 MPa 之间时，可被用作饱和法的工作气压。 要成功、安全地运用混合气体， 必须为盾构提供详尽的准备和充足的后备保障，盾构机内要安装特殊的凸缘方法兰连接线路，这些线路为潜水工作人员输送呼吸的空气、储备空气，并提供通信线路、照明、图像和数据传输，以及潜水头盔内冲洗呼吸调节器的用水（图 7）。

      一般来说，越江隧道盾构施工只要保证不让水和泥进入隧道空间，隧道施工就有了基本保障，而本隧道由于所穿越地层具有良好的渗透性， 且水头差最高达60 m，由此形成的高渗透压力极易引起涌水和涌泥砂现象，进而引发掌子面失稳，如果不能及时控制，将可能导致大规模的掌子面坍塌，泥水进入隧道，造成严重的灾难性事故。

      本风险的识别主要是对于盾构密封装置的定期检查，随时关注、检查其密封效果，如果发现有漏水或  泥砂进入密封舱应及时维修、更换密封装置，发现涌水、涌砂则及时启动应急措施预案。

      预防突水或突泥风险的关键是保证盾构的密封效果， 其处理措施共有三重预案： 刀盘开口自动关闭，输泥水管道自动关闭和江面封堵预案。 具体要求如下：

      （1）刀盘开口自动关闭

      刀盘开口闭合与开口大小可以自动调节，这有助于维护开挖面稳定。 而刀盘开口自动闭合则主要是指在紧急状态下的自动关闭， 将来自开挖面的泥水挡在盾构面板外，这是紧急状态时的第一道防线。

      （2）输泥管自动关闭

      输送泥水密封舱或泥浆泵具有自动关闭功能，出现紧急状态时可自动关闭， 这是紧急状态的第二道防线。如果刀盘开口自动关闭失效，则第二道防线将会将泥水挡在密封舱隔板以外， 以确保盾构设备和人员的安全。

      （3）江面应急封堵措施

      本条作为应急预案提出的措施， 是指万一盾构的自动关闭功能出现故障、出现江水（泥）进入隧道时， 从江面上应有能够在很短时间内将开挖面一次封堵的措施。