CN101532387B - 应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水装置，包括一固定连接于围护结构上门洞周边的止水套箱，所述止水套箱包括一橡胶帘布和一左右开口的套箱，所述套箱的一端经橡胶帘布的上部与围护结构固定连接，所述橡胶帘布与所述套箱内壁间设有扭矩弹簧，在掘进机具或管道进接收井的过程中，所述扭矩弹簧使橡胶帘布下部密贴在掘进机具或管道结构上。还公开了采用上述止水装置的应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水方法。本发明采用上述止水套箱和止水方法，提高了顶管或盾构进接收进工艺的安全性，同时简化施工工序，节约了工期和材料。另外，所述压板和翻板的末端近橡胶帘布侧打磨光滑，以免转动时撕裂橡胶帘布。

Description

应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水装置及方法

技术领域

本发明涉及一种止水装置及方法，尤其涉及顶管及隧道类施工工艺中进接收井工序的止水装置及方法。

背景技术

现有顶管、隧道施工有两个关键工序：出始发井和进接收井。这两个关键工序都涉及到止水装置的设置。

出始发井时，顶管、盾构隧道的止水装置一般采用橡胶帘布袜套、单向铰链板加橡胶帘布等体系。顶管、盾构出始发井止水装置的原理是利用掘进机具前进方向与橡胶帘布的翻转方向相同，橡胶帘布在水土压力作用下密贴掘进机具，从而达到密封止水的作用。一般情况下，掘进机具外径较管道结构外径大，单向铰链板可根据此两种外径尺寸转动，让橡胶帘布始终密贴于机具外径或结构外径，保持止水效果。

进接收井时，如果采用橡胶帘布体系，由于掘进机具与橡胶帘布的翻转方向相同，接收井内没有压力使橡胶帘布密贴在掘进机具或管道结构上，因此，止水效果较差。在实际施工中，多采用以下两种办法处理。其一，用钢丝围橡胶帘布绑扎一周，使橡胶帘布尽可能密贴掘进机具或管道结构上。其二，采用二次进洞技术，即在掘进机具刚突出洞门时，尽快的自下而上用钢板将掘进机具与围护焊接在一起来保证密封。待在围护外侧进行注浆处理，固结密封后再割开焊接钢板，掘进机具再行进入接收井。

以上两工序中配置的止水装置，出始发井工序安全度较高，进接收井则存在加大风险。总体而言存在以下缺点：

1、出始发井及进接收井时，现有止水装置对地基加固、降水等辅助措施要求严格。在极端不利地质条件下，如高承压水、软弱地基时效果不理想。

2、进接收井时，由于橡胶帘布与机具前进方向相同，安全系数较低。

3、采用二次进洞技术时，在机具出洞门之后钢板焊接密封之前这段时间内，风险无法控制且浪费工期。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水装置及方法，不但提高了进接收井工序的安全性，而且简化了施工工序。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水装置，包括一固定连接于围护结构上门洞周边的止水套箱，所述止水套箱包括一橡胶帘布和一左右开口的套箱，所述套箱的一端经橡胶帘布的上部与围护结构固定连接，所述橡胶帘布与所述套箱内壁间设有扭矩弹簧，在掘进机具或管道进接收井的过程中，所述扭矩弹簧使橡胶帘布下部密贴在掘进机具或管道结构上。

进一步，所述止水装置设有两个以上的止水套箱，相邻止水套箱固定连接在一起。

进一步，所述扭矩弹簧的中部铰接于套箱的内圈，两端中，一端抵在套箱内圈表面，一端抵在橡胶帘布上使橡胶帘布密贴于掘进机具或结构。

进一步，所述橡胶帘布的下部与扭矩弹簧之间相接触地方设有一压板。

进一步，所述压板上设有两个压板插销孔，所述套箱内圈设有两个套箱插销孔，所述扭矩弹簧的中部套置于一铰销上，所述铰销的两端分别依次穿套于所述压板插销孔和套箱插销孔，所述压板和扭矩弹簧可以绕着所述铰销转动，扭矩弹簧提供的扭矩通过所述压板使橡胶帘布密贴于掘进机具或结构。

进一步，所述橡胶帘布和围护结构之间设有一挂板，所述挂板的下部铰接一个贴合于所述橡胶帘布的下部内表面的翻板。所述翻板的作用有二：其一是保护橡胶帘布，由于橡胶帘布耐磨但不耐撕，增加翻板可以防止橡胶帘布被掘进机具撕裂。其二是限位作用，由于翻板插销设在门洞边上，翻板由于受到围护结构的阻挡，只能向掘进机具前进的方向翻转，而不能翻到另外一个方向，这样就防止了橡胶帘布向土体侧翻转从而导致的止水失效。

进一步，所述止水套箱为圆筒形或方筒形或椭圆形或双圆形。

进一步，所述止水套箱的外侧端设有一封门。

本发明还公开了一种应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水方法，采用如权利要求1所述的止水装置，包括如下步骤：

1)安装止水套箱及封门；

2)掘进机具进入止水套箱；

3)掘进机具机头穿过橡胶帘布抵达封门；

4)拆除封门，掘进机具继续顶进，至掘进机具后的管道结构到达围护结构；

5)在围护结构与管道结构间注浆；

6)所注浆液凝固，拆除掘进机具和止水套箱。

进一步，所述掘进机具为顶管机或盾构机。

本发明的有益效果：

一、提高安全度：橡胶帘布在扭矩弹簧的作用下可以保证始终密贴于掘进机具或结构，避免了现有进接收井时橡胶帘布翻转方向与机具前进方向相同带来的风险。与此同时，也避免了现有二次进洞技术中，在机具出洞门之后钢板焊接密封之前，没有止水装置在作用的施工风险。

二、简化施工工序：将原先在施工现场安装的各工序由一个钢套箱代替。施工时只需将止水套箱与围护结构有效连接即可应用，简化了现场施工工序。特别是进接收井时焊接钢板等工序。

三、节约工期：现有止水装置在现场多工序安装，特别是进接收井时二次进洞方法都延长了作业时间。本发明中，掘进机具可以连续推进，橡胶帘布可以自动的根据机具或管道结构的外径来调整并保持密封，大大节约了工期。

四、节约材料：一套钢套箱可以在多个工程重复应用。

附图说明

图1是本发明具有一个止水套箱的止水装置的结构示意图；

图2是扭矩弹簧与套箱及橡胶帘布的连接关系示意图；

图3是本发明具有两个止水套箱的止水装置结构示意图(同时也是止水方法中步骤一示意图)；

图4是本发明止水方法中步骤二的示意图；

图5是本发明止水方法中步骤五的示意图；

图中：1-围护结构，21-橡胶帘布，22-套箱，221-套箱插销孔，23-扭矩弹簧，3-挂板，4-螺栓紧固组件，5-封门，6-翻板铰销，7-翻板，8-压板，81-压板插销孔，9-铰销。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作清楚、完整地说明：

实施例1

请参阅图1：这种应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水装置，包括一个固定连接于围护结构1上门洞周边的止水套箱。所述止水套箱包括一橡胶帘布21、一左右开口的钢套箱22和一扭矩弹簧23。所述套箱22的一端即内壁或内侧端板经橡胶帘布21的上部与围护结构1固定连接，所述橡胶帘布21与所述套箱22内壁间设有扭矩弹簧23，在掘进机具或管道进接收井的过程中，所述扭矩弹簧23使橡胶帘布21下部密贴在掘进机具或管道结构上。

所述橡胶帘布21和围护结构1之间设有一挂板3，所述挂板3的下部铰接一块贴合于所述橡胶帘布21的下部内表面的翻板7。所述翻板7的作用有二：一个作用是保护橡胶帘布21，由于橡胶帘布21耐磨但不耐撕，增加翻板7可以防止橡胶帘布21被掘进机具撕裂。翻板7的另外一个作用是限位，由于翻板插销6设在门洞边上，翻板7由于受到围护结构1的阻挡，只能向掘进机具前进的方向翻转，而不能翻到另外一个方向，这样就防止了橡胶帘布21向土体侧翻转从而导致的止水失效。

所述扭矩弹簧23的中部铰接于套箱的内圈。扭矩弹簧23的两端中，一端抵在套箱内图表面，一端抵在橡胶帘布21上使橡胶帘布21密贴于掘进机具或结构。为了使扭矩弹簧23的压力均匀地传递到橡胶帘布21上，可以在所述橡胶帘布21的下部与扭矩弹簧23之间相接触地方设有一压板8，使得扭矩弹簧23的一端作用力通过压板8均匀地传递到橡胶帘布21以保护橡胶帘布21。具体结构如下：所述压板8上设有两个压板插销孔81，所述套箱内圈设有两个套箱插销孔，所述扭矩弹簧23的中部套置于一铰销9上，即如弹簧钢丝绕置在铰销9上。且所述铰销9的两端分别依次穿套于所述压板插销孔81和套箱插销孔221，所述套箱22内圈育所述铰销9固定连接，所述压板8和扭矩弹簧23可以绕着所述铰销9转动，扭矩弹簧23提供的扭矩通过所述压板8使橡胶帘布21密贴于掘进机具或结构。

另外，所述压板8和翻板7的末端近橡胶帘布侧打磨光滑，以免转动时撕裂橡胶帘布。

所述止水套箱根据掘进机具的截面形状可以为圆筒形或方筒形或椭圆形或双圆形。所述掘进机具为顶管机或盾构机。为满足顶管或盾构进接收井的要求，所述止水套箱的一端与围护结构相连，另一端(即套箱的内侧端板)设置钢板封门5。所述套箱为钢质套箱，可做成标准件，上下对称，左右对称，前后对称。

当然，为提高安全储备，可在单个门洞处可叠加设置2个以上止水套箱。即所述止水装置可以根据需要设有两个以上的止水套箱。请参阅图2，相邻止水套箱固定连接在一起。其通过螺栓紧固组件4依次将前一止水套箱的外侧端、挂板3、橡胶帘布21和后一止水套箱的内侧端固定连接在一起。封门5设置于最外侧止水套箱的外侧端即可。

实施例2

这种应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水方法采用具有两个止水套箱的止水装置，具体包括如下步骤：

1)步骤一：安装止水套箱及封门5；

请参阅图3，基于现场风险评估，安装1个或2个以上的止水套箱，与之同时，安装封门5，所述封门5为钢封门。本实施例中采用两个止水套箱。

2)步骤二：掘进机具进入止水套箱；

请参阅图4，掘进机具进入止水套箱，止水套箱发挥作用。此时，因为钢封门5没有拆除，不会出现渗漏现象。

3)步骤三：掘进机具的机头抵达封门5；

4)步骤四：拆除封门，掘进机具继续顶进至掘进机具后的管道结构到达围护结构1；

5)步骤五：请参阅图5，在围护结构1与管道结构间注浆；

6)步骤六：待管道结构与围护结构1所注浆液凝固，拆除掘进机具和止水套箱；

采用本发明具有如下有益效果：

一、提高安全度：橡胶帘布在扭矩弹簧的作用下可以保证始终密贴于掘进机具或结构，避免了现有进接收井时橡胶帘布翻转方向与机具前进方向相同带来的风险。与此同时，也避免了现有二次进洞技术中，在机具出洞门之后钢板焊接密封之前，没有止水装置在作用的施工风险。

二、简化施工工序：将原先在施工现场安装的各工序由一个钢套箱代替。施工时只需将止水套箱与围护结构有效连接即可应用，简化了现场施工工序。特别是进接收井时焊接钢板等工序。

三、节约工期：现有止水装置在现场多工序安装，特别是进接收井时二次进洞方法都延长了作业时间。本发明中，掘进机具可以连续推进，橡胶帘布可以自动的根据机具或管道结构的外径来调整并保持密封，大大节约工期。

四、节约成本：扭矩弹簧便宜；一套钢套箱可以在多个工程重复应用。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水装置，其特征在于：包括一固定连接于围护结构上门洞周边的止水套箱，所述止水套箱包括一橡胶帘布和一左右开口的套箱，所述套箱的一端经橡胶帘布的上部与围护结构固定连接，所述橡胶帘布与所述套箱内壁间设有扭矩弹簧，在掘进机具或管道结构进接收井的过程中，所述扭矩弹簧使橡胶帘布下部密贴在掘进机具或管道结构上。

2.如权利要求1所述的应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水装置，其特征在于：所述止水装置设有两个以上的止水套箱，相邻止水套箱固定连接在一起。

3.如权利要求1或2所述的应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水装置，其特征在于：所述扭矩弹簧的中部铰接在套箱的内圈，所述扭矩弹簧的两端中，一端抵在套箱内圈表面，一端抵在橡胶帘布上使橡胶帘布密贴于掘进机具或管道结构。

4.如权利要求3所述的应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水装置，其特征在于：所述橡胶帘布的下部与扭矩弹簧之间相接触地方设有一压板。

5.如权利要求4所述的应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水装置，其特征在于：所述压板上设有两个压板插销孔，所述套箱内圈设有两个套箱插销孔，所述扭矩弹簧的中部套置于一铰销上，所述铰销的两端分别依次穿套于所述压板插销孔和套箱插销孔，所述压板和扭矩弹簧可以绕着所述铰销转动，扭矩弹簧提供的扭矩通过所述压板使橡胶帘布密贴于掘进机具或管道结构。

6.如权利要求1所述的应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水装置，其特征在于：所述橡胶帘布和围护结构之间设有一挂板，所述挂板的下部铰接一个贴合于所述橡胶帘布的下部内表面的翻板。

7.如权利要求1所述的应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水装置，其特征在于：所述止水套箱为圆筒形或方筒形或椭圆形或双圆形。

8.如权利要求1所述的应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水装置，其特征在于：所述止水套箱的外侧端设有一封门。

9.一种应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的止水装置，包括如下步骤：

1)安装止水套箱及封门；

2)掘进机具进入止水套箱；

3)掘进机具机头穿过橡胶帘布抵达封门；

4)拆除封门，掘进机具继续顶进，至掘进机具后的管道结构到达围护结构；

5)在围护结构与管道结构间注浆；

6)所注浆液凝固，拆除掘进机具和止水套箱。

10.如权利要求9所述的应用于顶管、隧道施工中进接收井工序的止水方法，其特征在于：所述掘进机具为顶管机或盾构机。

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