CN102733813A - 敞口式盾构密封装置 - Google Patents

Abstract

一种敞口式盾构密封装置，包含有前盾构隔板、密封窗口、密封隔板、观察窗口、观察窗隔板，所述密封隔板和观察窗隔板均通过液压缸与前盾构隔板活动铰接，所述密封装置还包含有气体保压系统和膨润土系统，所述压缩空气注入口连接固定于前盾构隔板上，膨润土注入口连接于前盾构隔板和盾构机的螺旋输送机的输送口上。可通过气体保压系统和膨润土系统向掌子面注入压缩空气和膨润土，通过自动保压装置使前端土压力保持平衡，即可保证掌子面的稳定和有效的控制地表沉降，极大地保证了盾构机的安全作业，从而提高了生产效率和作业风险。

Description

敞口式盾构密封装置

技术领域

本发明涉及一种密封装置，特别涉及一种敞口式盾构密封装置。

背景技术

敞口式盾构适用于开挖面有一定自稳能力、含水率低或无水的各种围岩，适用土质以洪积层的砂、砂砾、固结粉砂、粘土和卵砾为主。当遇到自稳性较差的砂卵石地层时，常规掘进扰动原状地层后，砂与卵石易发生分离，进而滑移、塌落造成开挖面不稳，影响正常掘进，严重时还会引发坍塌，给施工和周边环境造成一定的影响。敞口式盾构在自稳性较差的砂卵石地层的施工时可对比浅埋暗挖对地层进行预注浆加固，必要时也会整体打开支撑挡板、中部支撑平台，在其共同保护下，在上半断面和下半断面进行全断面注浆，确保开挖面的整体稳定。但是这种施工方法并不能适时的掌握到掌子面的稳定情况，以及控制开挖区域地表的沉降。这是目前存在的实际问题。

发明内容

本发明的目的是：为克服现有技术的不足，提供一种新型的敞口式盾构密封装置。

本发明的技术方案是：一种敞口式盾构密封装置，包含有前盾构隔板、密封窗口、密封隔板、观察窗口、观察窗隔板，所述密封窗口、密封隔板、观察窗口、观察窗隔板均设于前盾构隔板上，所述密封隔板和观察窗隔板均通过液压缸与前盾构隔板活动铰接，所述密封装置还包含有气体保压系统和膨润土系统，所述气体保压系统包含有压缩空气注入口、空压机、储气罐、活性炭过滤器、自动保压装置、空气输送管道和球阀，所述膨润土系统包含有膨润土注入口、膨润土搅拌罐、软管泵、压力表、流量计、膨润土流通管道和控制阀门，所述压缩空气注入口连接固定于前盾构隔板上，膨润土注入口连接于前盾构隔板和盾构机的螺旋输送机的输送口上。

空压机、储气罐、活性炭过滤器依次连接于前盾构隔板后的盾构机后配套系统中，自动保压装置设于前盾构隔板上部，所述自动保压装置包含有压力变送器、PI调节器、调节阀和空气输送管道。

本发明的积极有益效果：

本发明的敞口式盾构密封装置，在敞口式盾构机的前盾构隔板上设置一个压缩空气注入口和膨润土注入口，当遇到不稳定地层时，可通过气体保压系统和膨润土系统向掌子面注入压缩空气和膨润土，通过自动保压装置使前端土压力保持平衡，即可保证掌子面的稳定和有效的控制地表沉降，极大地保证了盾构机的安全作业，从而提高了生产效率和作业风险。

附图说明

图1是本密封装置中观察窗结构、密封隔板结构与前盾构隔板的连接结构示意图；

图2是图1中A-A的剖视结构示意图；

图3是本发明的原理示意图。

图中标号1为前盾构机隔板，标号2为密封隔板，标号3为密封隔板的液压缸，标号4为螺旋输送机，标号5为观察窗隔板，标号6为观察窗板液压缸，标号7为自动保压装置，标号8为活性炭过滤器，标号9为储气罐，标号10为空压机，标号11为膨润土搅拌罐，标号12为软管泵，标号13为压力表，标号14为流量计，标号15为膨润土注入口，标号16为压缩空气注入口。

具体实施方式

   一种敞口式盾构密封装置，在盾构机的前盾构隔板1上分别设有一个密封窗口和密封隔板2、观察窗口和观察窗隔板5，所述密封隔板2和观察窗板5均通过液压缸3和6与前盾构隔板1活动铰接，液压缸连接于盾构机的总液压系统，所述密封装置还包含有气体保压系统和膨润土系统，所述气体保压系统包含有压缩空气注入口16、空压机10、储气罐9、活性炭过滤器8、自动保压装置7、空气输送管道和球阀，所述膨润土系统包含有膨润土注入口15、膨润土搅拌罐11、软管泵12、压力表13、流量计14、膨润土流通管道和控制阀门，所述压缩空气注入口16连接固定于前盾构隔板1上，膨润土注入口15连接于前盾构隔1和盾构机的螺旋输送机4的输入口上。空压机10、储气罐9、活性炭过滤器8依次连接于前盾构隔板后的盾构机后配套系统中，自动保压装置7设于前盾构隔板上部，所述自动保压装置包含有压力变送器、PI调节器、调节阀和空气输送管道。

密封隔板2在隔板油缸3的作用下实现上下伸缩。正常作业时，密封隔板2打开，操作人员可以观察掌子面情况，也可以由此进到掌子面作业，当掌子面坍塌或是发生涌水时可关闭隔板，给操作人员提供一个稳定的避难场所。

上述的压缩空气注入口和膨润土注入口15、16。正常掘进情况下，关闭此注入口的球阀，当遇到不稳定地层，为保证掌子面的稳定和控制地表沉降，关闭观察窗、密封隔板及螺旋输送机，及时向前盾构隔板1前部注入压缩空气和膨润土，设定保持稳定压力值，并通过自动保压装置保持压力平衡。

本发明的原理是：采用密封隔板防止隧道开挖面拱顶土体坍落，采用观察窗观察掌子面情况，在突发情况下打开膨润土和压缩空气管路，通过气体保压系统使土压力保持平衡。

  在掘进过程中， 当操作人员需要进入掌子面前方时，可在密封隔板液压缸3的作用下推开密封隔板2，进入掌子面，操作人员的视线可通过观察窗，控制挖掘装置挖掘作业，当掌子面发生坍塌或是突发涌水时，可以在密封隔板液压缸和观察窗隔板液压缸的作用下，分别关闭密封隔板和观察窗隔板，使操作人员始终在一个安全的环境中作业。

在遇到不稳定地层时，通过密封隔板液压缸和观察窗隔板油缸关闭密封隔板2和观察窗隔板5，同时关闭螺旋输送机出渣口，打开六处膨润土注入口前的控制阀门，三处阀门分别为前盾构隔板的左上部一处、右下部一处以及螺旋输送机前输送口的三处，通过软管泵12分别向前盾构隔板1前方和螺旋输送机4前部注入膨润土泥浆，让膨润土泥浆渗透到地层形成泥膜。待泥膜形成以后打开自动保压装置处的球阀，启动自动保压装置，通过调节气压达到稳定地层后再进行后续工作。

在掘进过程中，当挖掘装置挖掘下来的渣土不能够顺利的通过螺旋输送机的出渣口时，或是前方出现不稳定地层状况下，打开自动保压装置的球阀，启动自动保压装置7向土仓内加压，使渣土在气压模式下能够向出渣口方向积聚，从而通过螺旋输送机顺利排出。也使掌子面前方形成一定的压力，从而防止开挖面地表沉降。

Claims (2)

1.一种敞口式盾构密封装置，包含有前盾构隔板、密封窗口、密封隔板、观察窗口、观察窗隔板，其特征是：所述密封窗口、密封隔板、观察窗口、观察窗隔板均设于前盾构隔板上，所述密封隔板和观察窗隔板均通过液压缸与前盾构隔板活动铰接，所述密封装置还包含有气体保压系统和膨润土系统，所述气体保压系统包含有压缩空气注入口、空压机、储气罐、活性炭过滤器、自动保压装置、空气输送管道和球阀，所述膨润土系统包含有膨润土注入口、膨润土搅拌罐、软管泵、压力表、流量计、膨润土流通管道和控制阀门，所述压缩空气注入口连接固定于前盾构隔板上，膨润土注入口连接于前盾构隔板和盾构机的螺旋输送机的输送口上。

2.根据权利要求1所述的敞口式盾构密封装置，其特征是：所述空压机、储气罐、活性炭过滤器依次连接于前盾构隔板后的盾构机后配套系统中，自动保压装置设于前盾构隔板上部，所述自动保压装置包含有压力变送器、PI调节器、调节阀和空气输送管道。

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