CN102345464A - 自握裹气囊密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种自握裹气囊密封装置，包括一钢套环，该钢套环具有一环形底板，该环形底板外缘设置有一套管，该套管的内环面的直径大于隧道掘进设备及隧道管片结构的外周面直径；一压力内气囊，为一环形气囊，设于所述套管的内环面内；一护板，为一环形板，具有一外环面和一内环面，固设于所述套管的内环面上，其截面呈U型，所述压力内气囊夹设于所述护板的外环面与所述套管的内环面之间，该护板的内环面直径小于所述外周面直径。本发明的自握裹气囊密封装置通过所述护板，同时辅以压力内气囊，在隧道掘进设备通过以及脱出的过程中紧紧压住隧道掘进设备壳体与管片产生密封效果从而防止洞圈发生漏水、漏泥的现象。
Description
技术领域
本发明属于建筑隧道工程施工技术领域，涉及一种隧道工作井始发和到达施工的密封装置。
背景技术
隧道工作井始发和到达施工是地下工程的主要风险之一。为了保证隧道工作井始发和到达施工的顺利、安全，必须针对隧道工作井内始发和到达洞圈与隧道掘进设备及隧道结构之间存在的间隙进行密封处理，防止隧道工作井洞圈外土体和地下水涌入工作井内，造成工作井外土体和地下水流失，引起周围地层变形沉降和环境破坏。现有的隧道工作井始发和到达施工一般包括三部分内容：一、工作井外适当范围进行土体加固改良；二是采用适当的地层降水方式对工作井外部影响区域的地下水位进行水位降低；三、隧道掘进设备工作井始发一般是采用“单向铰链板+橡胶帘布板”组合装置防止洞圈外土体和地下水涌入工作井内，工作井到达一般是采用“花纹钢板+吸水膨胀材料(海绵、海带等)”组合装置防止洞圈外土体及水流入工作井内。经检索发现，《岩石力学与工程学报》2004年7月中的《盾构法隧道软土地层盾构进出洞施工技术》一文中提到了一种盾尾出洞时洞圈间隙气囊密封方案：气囊用橡胶浇制，一块圈板上可设多道环形气囊，以提高密封效果。气体的压力应根据洞圈外土体侧向压力进行计算设定。当盾构脱出气囊环，则气囊环嵌于衬砌与洞圈间，成为施工间隙的临时密封设施。
这种工作井洞圈气囊密封装置在实际工程应用中的不足之处是：隧道掘进设备壳体表面平整光滑度难以保证，在工作井始发和到达施工时橡胶气囊极容易刮擦破坏，一旦气囊装置损坏或失效，极易出现工作井洞圈漏水、漏泥等问题，现场处理非常困难，容易引发工程事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种有效防止压力气囊刮擦破坏的自握裹气囊密封装置。
为达成上述目的，本发明设计了一种隧道工作井洞圈的自握裹气囊密封装置，包括：一钢套环，该钢套环具有一环形底板，该环形底板固设于隧道工作井始发或到达洞门一侧的内侧壁上，该环形底板外缘设置有一套管，该套管的内环面的直径大于隧道掘进设备及隧道管片结构的外周面直径；
一压力内气囊，为一环形气囊，设于所述套管的内环面内；
一护板，为一环形板，具有一外环面和一内环面，固设于所述套管的内环面上，其截面呈U型，所述压力内气囊夹设于所述护板的外环面与所述套管的内环面之间，该护板的内环面直径小于所述隧道掘进设备及隧道管片结构的外周面直径。
所述护板是复合帘布橡胶护板。
所述护板包括位于截面端部的两段加强橡胶部和截面中间的弹性橡胶部。
所述压力内气囊上设置复数个进/排气孔。
所述套管上设有复数个预留注浆孔。
所述套管与所述环形底板相焊接。
所述压力内气囊是橡胶压力内气囊。
隧道工作井始发或到达自握裹气囊密封装置的钢套环通过焊接形成一个整体，具有较大的刚度，配合帘布橡胶护板，在隧道掘进设备或管片穿越帘布橡胶护板时，由于帘布橡胶护板的内直径小于隧道掘进设备及隧道管片结构的外直径，因此，穿越过程中，帘布橡胶护板会被沿径向向外拉伸撑开，进而使帘布橡胶护板紧紧压住隧道掘进设备壳体与隧道管片结构产生密封效果。在隧道工作井始发和到达过程中，整个装置能够抵挡巨大的水土压力，从而防止洞圈发生漏水、漏泥的现象，降低隧道工作井始发和到达风险。若帘布橡胶护板在隧道工作井始发和到达过程中，整个装置难以抵挡洞圈外巨大的水土压力，可启动应急系统向橡胶压力内气囊充气加压，增强帘布橡胶护板对隧道掘进设备壳体或隧道管片结构密封效果，从而抵抗洞圈外部水土压力，保证隧道工作井始发和到达的安全、顺利进行。本发明是“以积极控制为主，以应急预防为辅”。
附图说明
图1是本发明的自握裹气囊密封装置的主视图。
图2是本发明的自握裹气囊密封装置的侧面剖视图。
图3是本发明的自握裹气囊密封装置中橡胶压力内气囊正视图。
图4是本发明的自握裹气囊密封装置中橡胶压力内气囊侧视图。
图5是本发明的自握裹气囊密封装置在隧道掘进设备到达前示意图。
图6是本发明的自握裹气囊密封装置在隧道掘进设备通过时示意图。
图7是本发明的自握裹气囊密封装置在隧道掘进设备脱出后示意图。
具体实施方式
参见图1、图2所示，本发明的自握裹气囊密封装置1为一环形装置，设置于隧道工作井靠近隧道始发或到达洞门一侧的内侧井壁上，其轴线与所述洞门的轴线相重合，其主要包括一钢套环10、一U型复合帘布橡胶护板20，和一橡胶压力内气囊30，该橡胶压力内气囊30夹设于钢套环10与U型复合帘布橡胶护板20之间。
配合图3、图4所示，橡胶压力内气囊30为一环形橡胶气囊，设置若干进/排气孔31。
配合图2、图5所示，钢套环10包括一环形底板11，环形底板11固设于隧道工作井靠近隧道始发或到达洞门一侧的内侧壁上，环形底板11的外缘设置有一套管13，套管13上设有若干预留注浆孔12。为保证盾构机的顺利通过，环形底板11和套管13的内环面直径大于隧道掘进设备的外周面的直径。
配合图6所示，U型复合帘布橡胶护板20为一环形橡胶板，具有一外环面212和一内环面211，包括位于横截面端部的两段加强橡胶21和横截面中间的弹性橡胶22。该U型复合帘布橡胶护板20的内环面211直径小于所述隧道掘进设备及隧道管片结构的外周面直径。
本发明新型气囊密封装置1的实施过程：
参见图5所示，在隧道掘进设备40到达自握裹气囊密封装置1前应对其进行轴线复测，确保隧道掘进设备40偏心在设计范围之内。隧道掘进设备40轴线复测完成之后，在隧道工作井靠近始发或到达洞门一侧的内侧壁上安装本发明新型气囊密封装置1。安装完成后，隧道掘进设备40进行始发或到达掘进施工。进一步配合图6所示，由于隧道掘进设备40的壳体外周面411直径大于U型复合帘布橡胶护板20内环面211直径，在掘进过程中，壳体外周面411挤压U型复合帘布橡胶护板20，U型复合帘布橡胶护板20的加强橡胶21抵抗隧道掘进设备40的摩擦拖带力，保持自握裹气囊密封装置1的使用安全，而U型复合帘布橡胶护板20的弹性橡胶22受到隧道掘进设备40的挤压使其撑开，弹性橡胶22紧紧握裹住隧道掘进设备40的壳体外周面411，防止洞圈漏水、漏泥。若弹性橡胶22对隧道掘进设备40壳体外周面411的握裹力不足，可启动应急系统通过橡胶压力内气囊30的充/排气孔31对橡胶压力内气囊30中充气增加气压，提高弹性橡胶22对隧道掘进设备40壳体外周面411的握裹力。若隧道掘进设备40在通过自握裹气囊密封装置1时，受到弹性橡胶22的摩擦力过大，可以通过钢套环10预留注浆孔12注入油脂等材料，减小隧道掘进设备40通过时的摩擦力。进一步配合图7所示，隧道掘进设备40脱出自握裹气囊密封装置1后，同理，由于隧道管片50外周面511直径大于U型复合帘布橡胶护板20的内环面211的直径，U型复合帘布橡胶护板20的弹性橡胶22仍被管片50撑开，弹性橡胶22紧紧握裹住隧道管片50外周面511，防止洞圈漏水、漏泥。对于橡胶压力内气囊30的充/排气孔31和钢套环10预留注浆孔12的使用参照隧道掘进设备40通过的情形。当隧道掘进设备40完全脱出本发明的自握裹气囊密封装置1后，U型复合帘布橡胶护板20的弹性橡胶22紧紧的压住管片50，通过钢套环10预留注浆孔12向里注浆，形成注浆帷幕60，填充工作井始发和到达洞圈与管片50之间的间隙，从而封堵洞门，待浆液凝固挡住洞圈外泥水后，拆除本发明自握裹气囊密封装置1，整个隧道工作井始发或到达施工结束。
本发明采用预制结构，现场安装方便，施工过程中不易损坏，适用于隧道工作井始发、到达施工，且可回收再利用。
Claims (7)
1.一种自握裹气囊密封装置，包括：
一钢套环，该钢套环具有一环形底板，该环形底板固设于隧道工作井始发或到达洞门一侧的内侧壁上，该环形底板外缘设置有一套管，该套管的内环面的直径大于隧道掘进设备及隧道管片结构的外周面直径；
一压力内气囊，为一环形气囊，设于所述套管的内环面内；
其特征在于还包括：一护板，为一环形板，具有一外环面和一内环面，固设于所述套管的内环面上，其截面呈U型，所述压力内气囊夹设于所述护板的外环面与所述套管的内环面之间，该护板的内环面直径小于所述隧道掘进设备及隧道管片结构的外周面直径。
2.如权利要求1所述的自握裹气囊密封装置，其特征是所述护板是复合帘布橡胶护板。
3.如权利要求2所述的自握裹气囊密封装置，其特征是所述护板包括位于截面端部的两段加强橡胶部和截面中间的弹性橡胶部。
4.如权利要求1所述的自握裹气囊密封装置，其特征是所述压力内气囊上设置复数个进/排气孔。
5.如权利要求1所述的自握裹气囊密封装置，其特征是所述套管上设有复数个预留注浆孔。
6.如权利要求1所述的自握裹气囊密封装置，其特征是所述套管与所述环形底板相焊接。
7.如权利要求1所述的自握裹气囊密封装置，其特征是所述压力内气囊是橡胶压力内气囊。
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