CN102155237A - 盾构掘进过程中更换尾刷的装置及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种盾构掘进过程中更换尾刷的装置及其施工方法，所述装置包括间隙调整管片环、隔离管片环、支撑结构和千斤顶，所述间隙调整管片环和隔离管片环拼接，其拼接缝位于第二道盾尾刷之后，所述间隙调整管片环背面通过其上的吊装孔A灌注有止水化学浆，所述支撑结构位于隔离管片环内，所述隔离管片环与间隙调整管片环背离面通过钢丝绳与千斤顶连接。所述方法通过将盾尾刷后的间隙调整管片环固定，与盾尾刷重合隔离管片环通过盾构机上的千斤顶拉离，更换盾尾刷之后又通过千斤顶将其复位。本发明所述更换尾刷装置结构简单，辅助措施少，施工方法简便易行，安全可靠成本低。可广泛应用于盾构施工过程中尤其是低水压环境下的盾尾刷的更换。

Description

盾构掘进过程中更换尾刷的装置及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种盾构设备的维修装置和维修方法，特别是一种在隧道施工过程中盾构机尾部密封钢丝刷更换的施工方法，属于隧道施工工程领域。
背景技术
随着我国城市建设的发展，地下轨道交通工程日益增多，隧道的盾构推进距离也越来越长，但由于盾构机在经过长距离连续推进或由于手涂油脂涂抹质量、首次油脂填充量、同步注浆压力控制、同步油脂注入控制及盾尾间隙等质量控制不到位或操作不当因素，可能导致盾构两道盾尾刷间腔体内进入壁后注浆浆液，固化后引起尾刷的异常磨损，寿命大大缩短，从而导致盾尾密封失效。为了保证盾构推进工作的顺利进行与安全，就必须对受损的尾刷进行更换施工。现有的尾刷更换方法有将尾刷后部管片固定，前部管片拆除后更换尾刷，换好后再将前部管片重新拼装。此方法更换过程复杂，施工时间长，施工成本高，还需要设置特定的前部管片。
发明内容
本发明的目的是提供一种盾构掘进过程中更换尾刷的装置及其施工方法，要解决现有的尾刷更换过程中需要设置特定的尾刷前部管片，在更换过程中需将前部管片拆除，更换完毕后还需将前部管片重新拼装，施工过程复杂，施工成本高的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种盾构掘进过程中更换尾刷的装置，设置在盾尾刷位置，包括间隙调整管片环、隔离管片环、支撑结构和千斤顶，所述间隙调整管片环和隔离管片环拼接，其拼接缝位于第二道盾尾刷之后，所述间隙调整管片环背面通过其上的吊装孔A灌注有止水化学浆，所述支撑结构位于隔离管片环内，其为支撑型钢和隔离管片环上的吊装螺栓焊接成的内接多边形，所述隔离管片环与间隙调整管片环背离面通过钢丝绳与千斤顶连接。
所述钢丝绳穿间隙调整管片环上的吊装孔B，其两端通过卡环卡固在千斤顶上。
一种采用上述盾构掘进过程中更换尾刷的装置的盾构掘进过程中更换尾刷的施工方法，步骤如下：
步骤一，调整盾构机姿态及盾尾间隙，并拼装间隙调整管片环；
步骤二，向盾尾和盾构机土仓内注入润滑隔水性浆液；
步骤三，盾尾均匀间隙焊接不少于5根垫铁条，并拼装隔离管片环；
步骤四，将间隙调整管片环与隔离管片环的接缝推进至第二道盾尾刷之后；
步骤五，在隔离管片环的吊装螺栓之间焊接支撑型钢，形成支撑结构使隔离管片环保持其原有的椭圆度；
步骤六，从间隙调整管片环的吊装孔A向其背后注入止水化学浆进行封堵，并固定间隙调整管片环；
步骤七，盾构机上下左右均匀选取三至四个伸缩速度一致的千斤顶，采用同样长度的钢丝绳将隔离管片环固定于千斤顶上，均匀，缓慢的将隔离管片环拉至第一道盾尾刷露出；
步骤八，将第一道盾尾刷和第二道盾尾刷切除更换成新的，并涂抹盾尾油脂；
步骤九，隔离管片环向后推与间隙调整管片环连接，并在隔离管片环和间隙调整管片环上分别穿上环向螺栓；
步骤十，拆除隔离管片环内的支撑型钢，盾构机恢复正常施工。
所述垫铁条为长度不小于1.5m，直径或高度≥30mm的圆钢、槽钢或方钢。
所述步骤六中，在对间隙调整管片环进行固定的同时，对间隙调整管片环之前的至少10个管片环进行二次加强补浆。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明所述的盾尾刷更换的施工方法通过从盾尾间隙调整环管片的吊装孔向管片背后注入化学浆对盾尾进行封堵止水注浆，可快速、有效的解决盾尾密封问题，避免因注浆量及注浆压力不足、地下水流失严重而引发的地面过大沉降、隧道内涌水等事故的发生。尤其适用于低水压环境下的盾尾刷更换。
本发明通过采用盾构机千斤顶进行整环管片的推拉过程中完成了盾尾刷的更换，充分利用盾构施工中的现有机械，所需辅助措施少，仅为支撑隔离管片环的内支撑结构，因所以本发明具有操作简单、成本低的优点。
本发明通过在隔离管片环内设置内接的多边形支撑结构，确保了隔离管片环的椭圆度，保证的施工过程中管片环的整体性和安全性。
本发明隔离管片环由于是整环拉出，遇紧急情况，可整环推回，从而有效保证施工安全。
本发明可广泛应用于多种情况下盾构掘进过程中由于盾尾密封失效后需及时更换尾刷的盾构施工尤其是适用于低水压环境下的盾尾刷更换。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1A-A剖视图。
图3是间隔调整管片环注浆示意图。
图4是垫铁布置示意图。
图5是本发明施工方法流程图。
附图标记：1－间隙调整管片环、2－隔离管片环、3－垫铁条、4－第二道盾尾刷、5－吊装孔、6－止水化学浆、7－支撑型钢、8－吊装螺栓、9－千斤顶、10－钢丝绳、11－第一道盾尾刷、12－卡环、13－吊装孔A、14－吊装孔B。
具体实施方式
实施例参见图1～图3所示，一种盾构掘进过程中更换尾刷的装置，设置在盾尾刷位置，包括间隙调整管片环1、隔离管片环2、支撑结构和千斤顶，所述间隙调整管片环1和隔离管片环2拼接，其拼接缝位于第二道盾尾刷4之后，所述间隙调整管片环1背面通过其上的吊装孔A13灌注有止水化学浆6，所述支撑结构位于隔离管片环2内，其为支撑型钢7和隔离管片环2上的吊装螺栓8焊接成的内接多边形，所述隔离管片环2与间隙调整管片环1背离面通过钢丝绳10与千斤顶9连接。
所述钢丝绳穿间隙调整管片环上的吊装孔B14，其两端通过卡环12卡固在千斤顶9上。
一种采用上述盾构掘进过程中更换尾刷的装置的更换尾刷施工方法，参见图4～图5，步骤如下：
步骤一，调整盾构机姿态及盾尾间隙，并拼装间隙调整管片环1；
步骤二，向盾尾和盾构机土仓内注入润滑隔水性浆液，使盾构机土仓内土压平衡，确保盾构机前方土体稳定；
步骤三，在盾尾壳体水平腰线及以下的盾尾均匀间隙焊接不少于5根垫铁条3，并拼装隔离管片环2；
步骤四，将间隙调整管片环1与隔离管片环2的接缝推进至第二道盾尾刷4之后；
步骤五，在隔离管片环2的吊装螺栓8之间焊接支撑型钢7，形成支撑结构使隔离管片环2保持其原有的椭圆度；
步骤六，从间隙调整管片环1的吊装孔A13向其背后注入止水化学浆6进行封堵，并固定间隙调整管片环1；
步骤七，盾构机上下左右均匀选取三至四个伸缩速度一致的千斤顶9，采用同样长度的钢丝绳10将隔离管片环2固定于千斤顶9上，均匀，缓慢的将隔离管片环2拉至第一道盾尾刷11露出；
步骤八，将第一道盾尾刷11和第二道盾尾刷4切除更换成新的，并涂抹盾尾油脂；
步骤九，隔离管片环2向后推与间隙调整管片环1连接，并在隔离管片环2和间隙调整管片环1上分别穿上环向螺栓；
步骤十，拆除隔离管片环2内的支撑型钢7，盾构机恢复正常施工。
所述垫铁条3为长度不小于1.5m，直径或高度≥30mm的圆钢、槽钢或方钢。
所述步骤六中，在对间隙调整管片环1进行固定的同时，对间隙调整管片环1之前的至少10个管片环进行二次加强补浆。

Claims (5)

1.一种盾构掘进过程中更换尾刷的装置，设置在盾尾刷位置，包括间隙调整管片环（1）、隔离管片环（2）、支撑结构和千斤顶，其特征在于：所述间隙调整管片环（1）和隔离管片环（2）拼接，其拼接缝位于第二道盾尾刷（4）之后，所述间隙调整管片环（1）背面通过其上的吊装孔A（13）灌注有止水化学浆（6），所述支撑结构位于隔离管片环（2）内，其为支撑型钢（7）和隔离管片环（2）上的吊装螺栓（8）焊接成的内接多边形，所述隔离管片环（2）与间隙调整管片环（1）背离面通过钢丝绳（10）与千斤顶（9）连接。
2.根据权利要求1所述盾构掘进过程中更换尾刷的装置，其特征在于：所述钢丝绳穿间隙调整管片环上的吊装孔B（14），其两端通过卡环（12）卡固在千斤顶（9）上。
3.一种盾构掘进过程中更换尾刷的施工方法，其特征在于：采用权利要求1或权利要求2所述的盾构掘进过程中更换尾刷的装置，步骤如下：
步骤一，调整盾构机姿态及盾尾间隙，并拼装间隙调整管片环（1）；
步骤二，向盾尾和盾构机土仓内注入润滑隔水性浆液；
步骤三，盾尾均匀间隙焊接不少于5根垫铁条（3），并拼装隔离管片环（2）；
步骤四，将间隙调整管片环（1）与隔离管片环（2）的接缝推进至第二道盾尾刷（4）之后；
步骤五，在隔离管片环（2）的吊装螺栓（8）之间焊接支撑型钢（7），形成支撑结构使隔离管片环（2）保持其原有的椭圆度；
步骤六，从间隙调整管片环（1）的吊装孔A（13）向其背后注入止水化学浆（6）进行封堵，并固定间隙调整管片环（1）；
步骤七，盾构机上下左右均匀选取三至四个伸缩速度一致的千斤顶（9），采用同样长度的钢丝绳（10）将隔离管片环（2）固定于千斤顶（9）上，均匀，缓慢的将隔离管片环（2）拉至第一道盾尾刷（11）露出；
步骤八，将第一道盾尾刷（11）和第二道盾尾刷（4）切除更换成新的，并涂抹盾尾油脂；
步骤九，隔离管片环（2）向后推与间隙调整管片环（1）连接，并在隔离管片环（2）和间隙调整管片环（1）上分别穿上环向螺栓；
步骤十，拆除隔离管片环（2）内的支撑型钢（7），盾构机恢复正常施工。
4.根据权利要求3所述的盾构掘进过程中更换尾刷的施工方法，其特征在于：所述垫铁条（3）为长度不小于1.5m，直径或高度≥30mm的圆钢、槽钢或方钢。
5.根据权利要求3所述的盾构掘进过程中更换尾刷的施工方法，其特征在于：所述步骤六中，在对间隙调整管片环（1）进行固定的同时，对间隙调整管片环（1）之前的至少10个管片环进行二次加强补浆。
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