CN105300603B - 类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备，包括：设备支座；支设于所述设备支座的推进千斤顶；与所述推进千斤顶连接的模拟管片装置，所述模拟管片装置在所述推进千斤顶的推动下向前推进；以及设于所述模拟管片装置前方的模拟盾尾装置，所述模拟盾尾装置内形成有适配于所述模拟管片装置的容置空间，通过对经密封的所述容置空间内注水以测试所述模拟盾尾装置的泄漏状况。盾尾密封性能的试验设备，通过密封机构将模拟盾尾装置和模拟管片装置密封，实现既定水压力下的标准的模拟管片装置静压试验，结合千斤顶还可以实现既定水压力下的标准的模拟管片装置推进试验，可以对盾尾密封性能进行全方位测试，为盾尾密封施工提供可靠和安全的验证。

Description

类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备

技术领域

本发明涉及盾构机的性能测试领域，特指一种类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备。

背景技术

为了有效利用地下空间，大深度隧道工程日渐增多，深埋盾构隧道挖进也随之增多，盾构掘进机盾尾密封装置的防水密封技术也越来越受重视。盾构盾尾密封装置对于在高水压状态下盾构施工的安全性是至关重要的，盾尾密封装置是否安全可靠，与其采用密封装置的组成、油脂材料及施工工艺有着紧密联系，所以，通过盾构盾尾密封装置性能试验设备的模拟试验为盾尾密封装置提供可靠的验证显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备，解决盾构盾尾密封性能的试验问题，为盾尾密封装置提供安全可靠的试验验证。

实现上述目的的技术方案是：

本发明一种类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备，包括：

设备支座；

支设于所述设备支座的推进千斤顶；

与所述推进千斤顶连接的模拟管片装置，所述模拟管片装置在所述推进千斤顶的推动下向前推进；以及

设于所述模拟管片装置前方的模拟盾尾装置，所述模拟盾尾装置内形成有适配于所述模拟管片装置的容置空间，所述模拟盾尾装置靠近所述容置空间的进口处设有密封机构，所述密封机构与进入所述模拟盾尾装置的容置空间内的所述模拟管片装置相配合以密封所述容置空间，通过对经密封的所述容置空间内注水以测试所述模拟盾尾装置的泄漏状况。

盾尾密封性能的试验设备，通过密封机构将模拟盾尾装置和模拟管片装置密封，实现既定水压力下的标准的模拟管片装置静压试验，结合千斤顶还可以实现既定水压力下的标准的模拟管片装置推进试验，可以对盾尾密封性能进行全方位测试，为盾尾密封施工提供可靠和安全的验证。

本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备的进一步改进在于，所述密封机构包括设于所述模拟盾尾装置内壁上的多圈盾尾刷和开设于所述模拟盾尾装置上的油脂孔，所述油脂孔对应所述盾尾刷设置。

本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备的进一步改进在于，进入所述模拟盾尾装置内的所述模拟管片装置与所述模拟盾尾装置之间形成有盾尾间隙，所述盾尾刷和通过所述油脂孔注入所述盾尾刷内的密封油脂密封所述盾尾间隙。

本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备的进一步改进在于，所述模拟盾尾装置上设有位置调节机构，所述位置调节机构对应进入所述模拟盾尾装置内的所述模拟管片装置设置，以对所述模拟管片装置进行位置调节。

本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备的进一步改进在于，所述位置调节机构包括对应进入所述模拟盾尾装置内的所述模拟管片装置的前端和后端设置的顶部调节件、底部调节件、以及设于所述模拟盾尾装置两侧的侧部调节件；

通过所述顶部调节件和所述底部调节件紧靠于所述模拟管片装置，配合调节两侧的所述侧部调节件，以实现所述模拟管片装置在所述模拟盾尾装置内的水平位移调节；

通过两侧的所述侧部调节件紧靠于所述模拟管片装置，配合调节所述顶部调节件和所述底部调节件，以实现所述模拟管片装置在所述模拟盾尾装置内的竖直位移调节。

本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备的进一步改进在于，所述位置调节机构还包括对应进入所述模拟盾尾装置内的所述模拟管片装置的前端和后端设置的角部调节件，位于所述模拟盾尾装置顶部的所述角部调节件设于所述顶部调节件的两侧，位于所述模拟盾尾装置底部的所述角部调节件设于所述底部调节件的两侧；

通过所述角部调节件紧靠于所述模拟管片装置，松开紧靠于所述模拟管片装置的所述的顶部调节件和底部调节件，调节所述角部调节件以实现所述模拟管片装置在所述模拟盾尾装置内的整体转动。

本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备的进一步改进在于，所述的顶部调节件、底部调节件、侧部调节件、以及角部调节件为密封安装于所述模拟盾尾装置上的调节螺杆，通过螺合所述调节螺杆以实现所述模拟管片装置的位置调节。

本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备的进一步改进在于，所述模拟盾尾装置上对应所述模拟管片装置的端部开设有注水孔、溢流阀孔、水压表孔、以及出水孔，所述溢流阀孔处安装有溢流阀以将超过设定水压时多余的水排出，所述水压表孔处安装有水压表以测试所述模拟盾尾装置内的水压状况，所述注水孔和所述出水孔处设有密封阀。

本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备的进一步改进在于，所述推进千斤顶和所述模拟管片装置之间设有垫块。

本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备的进一步改进在于，所述模拟管片装置和所述模拟盾尾装置的横截面为类矩形结构。

附图说明

图1为本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备的结构示意图。

图2为本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备中模拟管片装置的结构示意图。

图3为本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备中模拟盾尾装置的立体结构示意图。

图4为本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备中模拟盾尾装置的立体结构示意图。

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说明。

本发明提供了一种类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备，利用类矩形模拟管片装置，对缩尺的类矩形盾构模拟盾尾装置，进行密封性能测试。在模拟盾尾装置的盾尾密封性能试验中，不仅能实现以既定水压为标准的模拟管片静压及推进试验，还能实现以既定水压为标准的模拟管片整体位移及整体转动的静压及推进试验，达到对盾尾密封装置密封性能的全方位测试，为盾构机盾尾密封提供安全可靠的试验验证。本发明利用模拟盾尾装置上设置的位置调节机构，实现对模拟盾尾装置内的模拟管片装置位置的固定以及调整，在有限的盾尾间隙内，对盾构管片装置在盾构盾尾内的多种可能姿态进行模拟，以获得更全面的盾尾密封性能测试试验数据。下面结合附图对本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备进行说明。

参阅图1，显示了本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备的结构示意图。下面结合图1，对本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备的结构进行说明。

如图1所示，本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备包括从后至前依次设置的设备支座11、推进千斤顶12、垫块13、模拟管片装置14、以及模拟盾尾装置15，推进千斤顶12支设于设备支座11上，该推进千斤顶12通过垫块13与模拟管片装置14连接，通过推进千斤顶12推动模拟管片装置14向前推进，使得模拟管片装置14被推送至前方的模拟盾尾装置15内，该模拟盾尾装置15内形成由适配于模拟管片装置14的容置空间，模拟盾尾装置15靠近容置空间的进口处设有密封机构，该密封机构与进入模拟盾尾装置15内的模拟管片装置14相配合密封容置空间，进入模拟盾尾装置15内的模拟管片装置14与模拟盾尾装置15之间形成有盾尾间隙16，模拟盾尾密封装置15内的密封机构将其对应的盾尾间隙16密封。然后对经过密封的容置空间内注水来测试模拟盾尾装置15的泄漏状况，控制注入水的压力，实现在既定水压下的模拟管片装置静压试验，此时还可以通过推进千斤顶12以设定推进速度对模拟管片装置进行推进，实现在既定水压下的模拟管片装置的推进试验。通过模拟试验获得的数据对盾构实际施工中盾尾密封处的施工带来极大的帮助。

如图2所示，模拟管片装置14为类矩形状，该模拟管片装置14的横截面为类矩形结构，结合图1所示，这样模拟盾尾装置15也为类矩形状，该模拟盾尾装置15的横截面也为类矩形结构。模拟管片装置14为钢制管片，模拟盾尾装置15为钢制盾尾，模拟管片装置14与实际施工中的管片结构相同，是实际施工中管片的等比例缩小结构，模拟盾尾装置15也为实际施工中盾尾结构的等比例缩小结构。垫块13为钢制垫块。

如图3所示，模拟盾尾装置15上的密封机构包括设于模拟盾尾装置15的内壁上的多圈盾尾刷151和开设于模拟盾尾装置15上的油脂孔152，结合图4所示，油脂孔152设于模拟盾尾装置15的顶部、底部以及侧部，油脂孔152对应盾尾刷151设置，通过油脂孔152对盾尾刷151提供密封油脂，密封油脂满嵌于盾尾刷151内，结合图1所示，盾尾刷151和其内的密封油脂将对应的模拟管片装置14和模拟盾尾装置15之间的盾尾间隙16密封。

如图1所示，模拟盾尾装置15上设有位置调节机构，该位置调节机构对应进入模拟盾尾装置15内的模拟管片装置14设置，对进入模拟盾尾装置15内的模拟管片14进行位置调节。结合图3和图4所示，位置调节机构包括对应进入模拟盾尾装置15内的模拟管片装置14的前端和后端设置的顶部调节件153、底部调节件154、以及设于模拟盾尾装置15两侧的侧部调节件155，顶部调节件153为两个，设于对应模拟管片装置14的前端和后端的模拟盾尾装置15上，底部调节件154为两个，设于对应模拟管片装置14的前端和后端的模拟盾尾装置15上，侧部调节件155为四个，两个侧部调节件155设于模拟盾尾装置15的一侧部，位于一侧部的侧部调节件155设于对应模拟管片装置14的前端和后端的模拟盾尾装置15上。

模拟管节装置14进入到模拟盾尾装置15内后，通过顶部调节件153、底部调节件154、以及侧部调节件155对模拟管节装置14进行位置调节，实现模拟管节装置14的水平位移调节和竖直位移调节。水平位移调节为：通过顶部调节件153和底部调节件154紧靠于模拟管片装置14，将模拟管片装置14固定，配合调节两侧的侧部调节件155，调节位于一侧部的侧部调节件155向前推抵模拟管片装置14，另一侧部的调节件155向后远离模拟管片装置14，实现了模拟管片装置14在模拟盾尾装置15内的水平位移调节。竖直位移调节为：通过两侧的侧部调节件155紧靠于模拟管片装置，将模拟管片装置固定，配合调节顶部调节件153和底部调节件154，一种是调节顶部调节件153向下推抵模拟管片装置14，底部调节件154向下远离模拟管片装置14，实现模拟管片装置14向下移动，另一种是调节顶部调节件153向上远离模拟管片装置14，底部调节件154向上推抵模拟管片装置14，实现模拟管片装置14向上移动。通过位置调节，满足各种实验工况的需求。

位置调节机构还包括对应进入模拟盾尾装置15内的模拟管片装置14的前端和后端设置的角部调节件156，位于模拟盾尾装置15顶部的角部调节件156设于顶部调节件153的两侧，位于模拟盾尾装置15底部的角部调节件156设于底部调节件154的两侧，角部调节件156为八个。通过角部调节件156调整模拟管片装置14在模拟盾尾装置15内的整体转动。在进行整体转动调整时，将模拟盾尾装置15固定，然后调整顶部调节件153、底部调节件154以及角部调节件156抵靠在模拟管片装置14的外壁上，然后松开抵靠在模拟管片装置14外壁上的顶部调节件153和底部调节件154，调节角部调节件156，调整位于对角的角部调节件156的推抵和远离，实现模拟管片装置14在模拟盾尾装置15内的整体微量转动。

位置调节机构中的顶部调节件153、底部调节件154、侧部调节件155、以及角部调节件156为密封安装在模拟盾尾装置15上的调节螺杆，通过螺合调节螺杆来实现模拟管片装置14的位置调节。

在模拟盾尾装置15上对应模拟管片装置14的端部开设有注水孔157、溢流阀孔158、水压表孔159、以及出水孔150，通过注水孔157对模拟盾尾装置15内注水，溢流阀孔158处安装有溢流阀，通过溢流阀将超过设定水压时多余的水排出，水压表孔159处安装有水压表以测量模拟盾尾装置15内的水压状况，出水孔150用于在试验完成后将模拟盾尾装置15内的水排出。模拟盾尾装置15的前端为密封管节，在该密封管节的前端面自上而下开设注水孔157、溢流阀孔158、水压表孔159、以及出水孔150。在注水孔157和出水孔150处设有密封阀。

下面对本发明类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备的测试试验进行说明。该类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备分为静压状态盾尾密封性能试验和推进状态盾尾密封性能试验。

静压状态盾尾密封性能试验：

第一步，通过油脂孔152对盾尾刷151内注入密封油脂，使得盾尾刷151内满嵌密封油脂。

第二步，启动推进千斤顶12将模拟管片装置14推入到模拟盾尾装置15内，使得模拟管片装置14的前端超过模拟盾尾装置15上设于前部的顶部调节件153，调整顶部调节件153、底部调节件154、和侧部调节件155对模拟管片装置14进行固定以及居中调整。

第三步，通过调整位置调节机构改变模拟管片装置14在模拟盾尾装置15内的位置，以满足各种试验工况的需求。比如固定顶部调节件153和底部调节件154，调整侧部调节件155使模拟管片装置14实现在模拟盾尾装置15内的水平方向的整体位移；固定侧部调节件155，调整顶部调节件153和底部调节件154使模拟管片装置14实现在模拟盾尾装置15内竖直方向的整体位移；结合前两种调节情况，调整顶部调节件153、底部调节件153、和侧部调节件155，可实现模拟管片装置14在模拟盾尾装置15内的任意方向的整体位移；若要实现模拟管片装置14在模拟盾尾装置15内的整体装懂，需要先固定模拟盾尾装置15，调整顶部调节件153、底部调节件154、以及角部调节件156固定在模拟管片装置14外壁，而后松脱顶部调节件153和底部调节件154，通过调整角部调节件156实现模拟管片装置14相对模拟盾尾装置15的整体微量转动。

第四步，将水从注水孔157注入到模拟盾尾装置15内，使模拟盾尾装置15内水压达到试验既定水压，保持水压一段时间，观察盾尾泄漏情况。

推进状态盾尾密封性能试验：

该推进状态盾尾密封性能试验的第一步至第三步与静压状态盾尾密封性能试验中一样，在此不再赘述，区别在于第四步，将水从注水孔157注入到模拟盾尾装置15内，使得模拟盾尾装置15内水压达到试验既定水压，保持水压一段时间，使用推进千斤顶12，以1～2cm/min的速度对模拟管片装置14进行推进，并观察推进状态下盾尾泄漏情况。

本发明盾构盾尾密封装置性能试验设备可对类矩形盾构管片在类矩形盾构盾尾内的多种姿态实现模拟，并能进行静压状态及推进状态两类试验，使类矩形盾构盾尾密封性能测试试验获得更多、更全面数据，对类矩形盾构在实际施工中盾尾密封处的施工安全带来了极大的帮助。通过试验还可以直观获得推进速度、水压变化、油缸压力等参数值。

通过位置调节机构，实现对模拟盾尾装置内模拟管片装置位置的固定以及调整，在有效的盾尾间隙内，对盾构管片在盾构盾尾内的多种姿态进行模拟，以获得更全面的盾尾密封装置性能测试试验数据。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备，其特征在于，包括：

设备支座；

支设于所述设备支座的推进千斤顶；

与所述推进千斤顶连接的模拟管片装置，所述模拟管片装置在所述推进千斤顶的推动下向前推进；以及

设于所述模拟管片装置前方的模拟盾尾装置，所述模拟盾尾装置内形成有适配于所述模拟管片装置的容置空间，所述模拟盾尾装置靠近所述容置空间的进口处设有密封机构，所述密封机构与进入所述模拟盾尾装置的容置空间内的所述模拟管片装置相配合以密封所述容置空间，通过对经密封的所述容置空间内注水以测试所述模拟盾尾装置的泄漏状况。

2.如权利要求1所述类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备，其特征在于，所述密封机构包括设于所述模拟盾尾装置内壁上的多圈盾尾刷和开设于所述模拟盾尾装置上的油脂孔，所述油脂孔对应所述盾尾刷设置。

3.如权利要求2所述类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备，其特征在于，进入所述模拟盾尾装置内的所述模拟管片装置与所述模拟盾尾装置之间形成有盾尾间隙，所述盾尾刷和通过所述油脂孔注入所述盾尾刷内的密封油脂密封所述盾尾间隙。

4.如权利要求1所述类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备，其特征在于，所述模拟盾尾装置上设有位置调节机构，所述位置调节机构对应进入所述模拟盾尾装置内的所述模拟管片装置设置，以对所述模拟管片装置进行位置调节。

5.如权利要求4所述类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备，其特征在于，所述位置调节机构包括对应进入所述模拟盾尾装置内的所述模拟管片装置的前端和后端设置的顶部调节件、底部调节件、以及设于所述模拟盾尾装置两侧的侧部调节件；

通过所述顶部调节件和所述底部调节件紧靠于所述模拟管片装置，配合调节两侧的所述侧部调节件，以实现所述模拟管片装置在所述模拟盾尾装置内的水平位移调节；

通过两侧的所述侧部调节件紧靠于所述模拟管片装置，配合调节所述顶部调节件和所述底部调节件，以实现所述模拟管片装置在所述模拟盾尾装置内的竖直位移调节。

6.如权利要求5所述类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备，其特征在于，所述位置调节机构还包括对应进入所述模拟盾尾装置内的所述模拟管片装置的前端和后端设置的角部调节件，位于所述模拟盾尾装置顶部的所述角部调节件设于所述顶部调节件的两侧，位于所述模拟盾尾装置底部的所述角部调节件设于所述底部调节件的两侧；

通过所述角部调节件紧靠于所述模拟管片装置，松开紧靠于所述模拟管片装置的所述的顶部调节件和底部调节件，调节所述角部调节件以实现所述模拟管片装置在所述模拟盾尾装置内的整体转动。

7.如权利要求6所述类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备，其特征在于，所述的顶部调节件、底部调节件、侧部调节件、以及角部调节件为密封安装于所述模拟盾尾装置上的调节螺杆，通过螺合所述调节螺杆以实现所述模拟管片装置的位置调节。

8.如权利要求1所述类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备，其特征在于，所述模拟盾尾装置上对应所述模拟管片装置的端部开设有注水孔、溢流阀孔、水压表孔、以及出水孔，所述溢流阀孔处安装有溢流阀以将超过设定水压时多余的水排出，所述水压表孔处安装有水压表以测试所述模拟盾尾装置内的水压状况，所述注水孔和所述出水孔处设有密封阀。

9.如权利要求1所述类矩形盾构盾尾密封性能的试验设备，其特征在于，所述推进千斤顶和所述模拟管片装置之间设有垫块。