CN103266898A - 盾构隧道洞门密封装置及方法 - Google Patents

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施谨伟
吴忠善
鞠义成
赵会兵
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陈培帅
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Abstract

本发明属于盾构隧道工程技术领域，具体涉及一种盾构隧道洞门密封装置及方法。它包括内衬墙，内衬墙上设有预埋钢环，预埋钢环上设有密封箱体，密封箱体包括密封钢环、固定板、折页式支撑板和两道防水结构，密封钢环上在两道防水结构之间沿圆周均匀开有若干注脂孔；两道防水结构分别为钢丝刷和帘布橡胶板，帘布橡胶板布置在靠近预埋钢环的一侧，所述密封钢环上在帘布橡胶板的内侧和内衬墙上均开有注浆孔。本发明通过第一道帘布橡胶板的实现“防涌”目的，承担封堵较大部分水土涌出的任务；通过第二道钢丝刷实现与盾构机壳体或者管片的无缝接触，实现防止渗水的目的；通过在密封钢环和内衬墙上预设注浆孔，紧急情况下可以及时注浆封堵。

Description

盾构隧道洞门密封装置及方法
技术领域
本发明属于盾构隧道工程技术领域，具体涉及一种盾构隧道洞门密封装置及方法。
背景技术
盾构隧道施工过程中，出洞阶段洞门密封失效是施工的重要风险源之一，风险发生时的最主要、最常见的表现形式是洞门处的涌水涌砂。洞门密封装置的合理性和可靠性直接影响险情产生的结果，洞门密封失效将直接威胁作业人员安全，导致盾构端头井被淹、盾构机被埋，甚至结构失稳等后果。
目前常用的洞门密封两道防水装置如图1所示，内衬墙1施工时，在洞门处装设预埋钢环2，盾构始发前，在洞口装设洞门钢环3，采用两道帘布橡胶作为防水体系，两道防水体系形成一个密封箱体，密封箱体上预留注脂孔5，密封箱体通过加劲板4和10与预埋钢环2加强连接。帘布橡胶板12两侧由圆环板7和固定板11压紧，三者通过螺栓6固定，圆环板7通过销轴8与下部翻板9连接。
盾构始发穿越洞门时，翻板9搭接在盾构机壳体上，帘布橡胶板12向盾构推进方向外翻，阻止水土涌入工作井，帘布橡胶板本身承载能力较弱，向工作井方向移动并挤压翻板，翻板借助盾构机壳体的反力，支撑帘布橡胶板，形成一道防水体系。盾构机穿越洞门后，翻板搭接于管片上，仍可承受来自工作井前方的水土压力。
上述防水体系的缺点是，帘布橡胶板整体性较强，由于盾构壳体可能有凸凹面（如盾构机组装调试过程中形成的盾构壳体上的焊缝），搭接在盾构机上的帘布橡胶板不能与壳体形成无缝接触，形成一个微小的渗水通道，水流通过渗水通道溢出，且在通过注脂孔向密封箱体注入密封油脂过程中，油脂会通过渗水通道挤出，给施工带来诸多不便。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种盾构隧道洞门密封装置及方法。
本发明采用的技术方案是：一种盾构隧道洞门密封装置，包括内衬墙，内衬墙上设有预埋钢环，预埋钢环上设有密封箱体，密封箱体包括密封钢环，密封钢环的前端面与预埋钢环密封焊接，密封钢环上沿轴向间隔设有两道防水结构，两道防水结构沿密封钢环径向布置；密封钢环上在两道防水结构之间沿圆周均匀开有若干注脂孔，两道防水结构靠近预埋钢环的一侧均设有固定板，固定板顶部固定在密封钢环上，所述两道防水结构分别为钢丝刷和帘布橡胶板，帘布橡胶板布置在靠近预埋钢环的一侧，所述密封钢环上在帘布橡胶板的内侧和内衬墙上均开有注浆孔。
进一步地，所述密封钢环上的注浆孔与预埋钢环的径向端面之间间隔一定距离。
进一步地，所述帘布橡胶板的另一侧设有折页式支撑板，固定板和折页式支撑板通过螺栓连接。
进一步地，所述折页式支撑板包括圆环板和翻板，圆环板和翻板之间通过销轴连接。
进一步地，所述钢丝刷顶部与密封钢环和固定板固定连接，钢丝刷沿圆周均匀分布，各钢丝刷之间密封焊接。
更进一步地，所述密封钢环与预埋钢环之间、固定板与密封钢环之间均设有加劲板。
一种利用上述盾构隧道洞门密封装置进行盾构隧道洞门密封方法，包括以下步骤：
（1）、完成盾构隧道洞门密封装置的安装；
（2）、将盾构机推入盾构隧道洞门密封装置中的密封箱体，从密封箱体下部的注脂孔注入油脂，直到上部孔有油脂漏出为止；
（3）、盾构机向前推进搭接2-3片管片后，从密封钢环上和内衬墙上开设的注浆孔进行注浆封堵。
进一步地，所述盾构机推入密封箱体前，在钢丝刷上涂抹黄油。
本发明的洞门密封装置通过第一道帘布橡胶板借助翻板的支撑作用，承受大部分的水土压力，实现防止水土涌出的目的；通过第二道钢丝刷依托其形状可塑性强的优点，实现与盾构机壳体或者管片的无缝接触，实现防止渗水的目的；通过在密封钢环和内衬墙位置预设注浆孔，紧急情况下可以及时注浆封堵。
附图说明
图1为现有技术的结构示意图。
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图2所示，本发明包括内衬墙1，内衬墙1上设有预埋钢环2，预埋钢环2上设有密封箱体，密封箱体包括密封钢环7，密封钢环7的前端面与预埋钢环2密封焊接，密封钢环7上沿轴向间隔设有两道防水结构，两道防水结构沿密封钢环径向布置。所述两道防水结构分别为钢丝刷10和帘布橡胶板17，密封钢环7上在钢丝刷10和帘布橡胶板17之间沿圆周均匀开有若干注脂孔6，钢丝刷10和帘布橡胶板17在靠近预埋钢环2的一侧分别设有固定板9和16，固定板9和16顶部固定在密封钢环7上。所述帘布橡胶板17的另一侧设有折页式支撑板，固定板16和折页式支撑板通过螺栓11连接。所述折页式支撑板包括圆环板12和翻板14，圆环板12和翻板14之间通过销轴13连接。帘布橡胶板17布置在靠近预埋钢环的一侧，所述密封钢环7上在帘布橡胶板17的内侧和内衬墙1上分别开有注浆孔4和3。所述密封钢环7上的注浆孔4与预埋钢环2的径向端面之间间隔一定距离。所述钢丝刷10顶部与密封钢环7和固定板9固定连接，钢丝刷10沿圆周均匀分布，各钢丝刷之间密封焊接。所述密封钢环7与预埋钢环2之间、固定板9、16与密封钢环7之间分别设有加劲板5、8、15。
通过上述盾构隧道洞门密封装置实现盾构洞门密封方法的实施步骤如下：
（1）、完成盾构隧道洞门密封装置的安装，包括以下几步：
首先完成内衬墙1施工，在洞门位置按照盾构始发尺寸要求，设置整环预埋钢环2，并在内衬墙设置预留注浆孔3，对预留注浆孔进行安全防护，防止孔道堵塞。
工厂加工时，将固定板9和16焊接于密封钢环7上，形成整体，并在密封钢环7的圆周上均匀设置注脂孔6和注浆孔4。
在洞门处对密封钢环7进行定位，经测量确认与理论位置误差在允许范围内时，进行密封钢环7与预埋钢环2之间的焊接以及加劲板5、8、15的焊接。
完成洞门人工预凿除工作后，采用螺栓11将帘布橡胶板17和圆环板12固定在固定板16上，其中圆环板12与翻板14通过销轴13连接；完成钢丝刷10与密封钢环7和固定板9的焊接，各钢丝刷10之间密封焊接。所有工作均完成后，进行洞门二次凿除，凿除过程中，对帘布橡胶板17和钢丝刷10采取保护措施。
（2）、盾构机的始发推进：始发前，钢丝刷10上人工涂抹黄油，减少盾构机推进时对钢丝刷的拉力，待盾构机推入密封箱体后，在建立泥水压力的同时，向钢丝刷和帘布橡胶板之间注入密封油脂，油脂从密封箱体下部的注脂孔孔开始对称注入，同时保持顶部的油脂注浆孔打开，直到上部孔有油脂漏出为止，停止注入。盾构机向前推进搭接2-3片管片后，从密封钢环7上和内衬墙1上开设的注浆孔4或3进行注浆封堵。盾构机通过洞门之后，钢丝刷和帘布橡胶板搭接于管片上，形成密封系统。

Claims (8)

1.一种盾构隧道洞门密封装置，包括内衬墙，内衬墙上设有预埋钢环，预埋钢环上设有密封箱体，密封箱体包括密封钢环，密封钢环的前端面与预埋钢环密封焊接，密封钢环上沿轴向间隔设有两道防水结构，两道防水结构沿密封钢环径向布置；密封钢环上在两道防水结构之间沿圆周均匀开有若干注脂孔，两道防水结构靠近预埋钢环的一侧均设有固定板，固定板顶部固定在密封钢环上，其特征在于：所述两道防水结构分别为钢丝刷和帘布橡胶板，帘布橡胶板布置在靠近预埋钢环的一侧，所述密封钢环上在帘布橡胶板的内侧和内衬墙上均开有注浆孔。
2.根据权利要求1所述的盾构隧道洞门密封装置，其特征在于：所述密封钢环上的注浆孔与预埋钢环的径向端面之间间隔一定距离。
3.根据权利要求1所述的盾构隧道洞门密封装置，其特征在于：所述帘布橡胶板的另一侧设有折页式支撑板，固定板和折页式支撑板通过螺栓连接，
4.根据权利要求3所述的盾构隧道洞门密封装置，其特征在于：所述
折页式支撑板包括圆环板和翻板，圆环板和翻板之间通过销轴连接。
5.根据权利要求1所述的盾构隧道洞门密封装置，其特征在于：所述钢丝刷顶部与密封钢环和固定板固定连接，钢丝刷沿圆周均匀分布，各钢丝刷之间密封焊接。
6.根据权利要求1所述的盾构隧道洞门密封装置，其特征在于：所述
密封钢环与预埋钢环之间、固定板与密封钢环之间均设有加劲板。
7.一种利用权利要求1-6所述的盾构隧道洞门密封装置进行盾构隧道洞门密封方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、完成盾构隧道洞门密封装置的安装；
（2）、将盾构机推入盾构隧道洞门密封装置中的密封箱体，从密封箱体底部的注脂孔注入油脂，直到顶部注脂孔有油脂漏出为止；
（3）、盾构机向前推进搭接2-3片管片后，从密封钢环上和内衬墙上开设的注浆孔进行注浆封堵。
8.根据权利要求7所述的一种盾构隧道洞门密封方法，其特征在于：所述盾构机推入密封箱体前，在钢丝刷上涂抹黄油。
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