CN106968679B - 一种高水压盾尾密封应急系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高水压盾尾密封应急系统，属于盾构机盾尾密封技术领域，包括盾尾壳体、管片和注浆泵，盾尾壳体内壁上设置有至少两道盾尾刷，所述盾尾壳体、管片和盾尾刷之间形成油脂密封腔，所述注浆泵的输出口连通有应急注浆管道，所述应急注浆管道设置于盾尾壳体内；所述应急注浆管道通过三通连接头连通有环向注浆管道，所述环向注浆管道设置于盾尾壳体内，所述环向注浆管道上设置有注浆口，所述注浆口朝向油脂密封腔；从所述注浆泵途径应急注浆管道和环向注浆管道最后由注浆口泵出的为液浆封水材料。本发明不易老化、使用寿命长，且能与管片紧密贴合，保证应急密封时不会渗水，有效避免安全事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及盾构机盾尾密封技术领域，特别涉及一种高水压盾尾密封应急系统。
背景技术
盾尾刷是盾构机密封系统中的一个重要组成部分，在大直径泥水平衡盾构施工中，利用盾尾刷注入一定量的填充物，如盾尾油脂，可在盾构机和管片之间形成良好的密封体系，有效防止地下水、泥浆及管片同步注浆浆液等流入盾构机中，保障隧道掘进能够安全顺利地进行。但在高水压环境下，施工过程中往往会存在着施工误差，施工误差将会导致盾尾刷受偏心管片过度挤压从而产生塑性变形以至于失去弹性，造成盾尾密封系统失效，再者当同步注浆压力在过高时也会击穿盾尾密封系统，导致同步注浆浆液等杂质流入盾构机，造成安全事故，损坏施工设备，危及施工人员的生命安全。
在公开的现有专利中，有不少是关于盾尾应急密封性的，例如授权公告号为CN202545827 U的专利，在该名为“盾构机用盾尾紧急密封装置及其安装结构”的专利中利用环形充气橡胶管和保护橡胶板形成密封环进行盾尾应急密封，但是该专利存在着不少问题，一是该专利所使用的充气橡胶管因长期处于恶劣的施工环境中，会出现橡胶管老化的问题，一旦橡胶管出现老化问题盾尾紧急密封时的气密性就无法在得到保证；二是该专利的保护橡胶板和管片之间存在着贴合不密实的问题，极有可能在应急密封时渗水，导致安全事故的发生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种高水压盾尾密封应急系统；该高水压盾尾密封应急系统不易老化、使用寿命长，且能与管片紧密贴合，保证应急密封时不会渗水，有效避免安全事故的发生。
为了解决上述技术问题，本发明提供的一种高水压盾尾密封应急系统，包括盾尾壳体（1）、管片（3）和注浆泵（5），盾尾壳体（1）内壁上设置有至少两道盾尾刷（2），所述盾尾壳体（1）、管片（3）和盾尾刷（2）之间形成油脂密封腔（4），所述注浆泵（5）的输出口连通有应急注浆管道（6），所述应急注浆管道（6）设置于盾尾壳体（1）内；所述应急注浆管道（6）通过三通连接头（72）连通有环向注浆管道（7），所述环向注浆管道（7）设置于盾尾壳体（1）内，所述环向注浆管道（7）上设置有注浆口（71），所述注浆口（71）朝向油脂密封腔（4）；从所述注浆泵（5）途径应急注浆管道（6）和环向注浆管道（7）最后由注浆口（71）泵出的为液浆封水材料。
进一步的改进，在所述盾尾刷（2）的最后一道后方设置有止浆板（8），所述止浆板（8）、管片（3）和最后一道盾尾刷（2）之间形成油脂密封应急腔（9），所述注浆口（71）朝向油脂密封应急腔（9），在最后一道盾尾刷（2）后创新性设置的油脂密封应急腔（9），不仅在正常工作中通过油脂管道注入油脂为盾尾的密封提供进一步的保证，还可以在盾尾密封失效时通过应急注浆管道（6）和环向注浆管道（7）注入液浆封水材料起到应急密封盾尾的作用，并为失效盾尾刷提供了更换的时间和空间。
进一步的改进，上述环向注浆管道（7）为圆弧管段首尾依次连接而成。
进一步的改进，上述圆弧管段采用的型号为镀锌钢管DN15。
进一步的改进，上述注浆口（71）的口径直径大小3mm，注浆口的口径间距200mm，均匀的注浆口带来了均匀的注浆，均匀的注浆可以使封水材料快速流至密封失效区域。
进一步的改进，上述应急注浆管道（6）设置有15道，所述15道应急注浆管道按24°角通过三通连接头与环向注浆管道相连通。
进一步的改进，上述液浆封水材料为聚氨酯，本专利还可以选择其他液浆封水材料。
进一步的改进，上述注浆泵（5）和应急注浆管道（6）连接处设置有电动阀门Ⅰ；所述应急注浆管道（6）和环向注浆管道（7）连接处设置有电动阀门Ⅱ；所述油脂密封腔（4）内设置有压力传感器和无线信号发射器，本专利中加入电控部分，更利于应急系统及时运转。
进一步的改进，上述应急系统还包括控制装置，所述注浆泵（5）、无线信号发射器、电动阀门Ⅰ和电动阀门Ⅱ分别与控制装置连接；
所述控制装置上设置有无线信号处理模块、阀门控制模块和注浆泵控制模块；
所述无线信号处理模块负责收集无线信号发射器发至的信息，并将技术员设定的压力安全范围值与无线信号发射器发至的信息进行对比，当无线信号发射器发至的信息超出压力安全范围值时，所述无线信号处理模块会发送打开阀门的命令至阀门控制模块，并将超出压力安全范围值的信息发至中央控制室告知相关技术员；
所述阀门控制模块根据无线信号处理模块发至的命令打开电动阀门Ⅰ和电动阀门Ⅱ，并将电动阀门Ⅰ和电动阀门Ⅱ打开的信息发至注浆泵控制模块；
所述注浆泵控制模块根据阀门控制模块发至电动阀门Ⅰ和电动阀门Ⅱ打开的信息控制注浆泵（5）运转，在现有技术中，关于盾尾的应急密封皆是等到人为发现密封失效之后才会予以启动，白白浪费抢救时间，增大应急密封的困难，即使现有技术中出现了盾尾刷失效反馈机制，也只是缩短了人为发现密封失效的时间，不能改变必须人为发现后才启动应急密封装置的弊端，本专利在现有技术的反馈机制的基础之上加入了自动响应密封失效进行应急密封的设计构思，刨除了人为参与，自动监测、自动应急并及时报警，控制注浆泵、应急注浆管道和环向注浆管道更加快速准确的进行应急密封。
本发明具有如下有益效果：
本发明创新性的通过注浆泵、应急注浆管道以及环向注浆管道的设计将液浆封水材料注入到油脂密封腔内进行应急密封，此三者的设置避免了现有技术中例如橡胶或者其他易损应急密封系统寿命短的问题，且液浆封水材料遇水膨胀的特性也很好的解决了应急系统与管片贴合不紧密导致的渗水泄露问题；进一步改进中自动应急密封概念的引入刨除了人为参与应急密封，系统自动监测、自动应急并及时报警，自动控制注浆泵、应急注浆管道和环向注浆管道更加快速准确的进行应急密封。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明本发明结构放大示意图；
图3是液浆封水材料在本发明内的流向示意图；
图4是本发明控制系统示意图；
图中所示：1-盾尾壳体；2-盾尾刷；3-管片；4-油脂密封腔；5-注浆泵；6-应急注浆管道；7-环向注浆管道；71-注浆口；72-三通连接头；8-止浆板；9-油脂密封应急腔；10-盾构机内部车架平台；11-盾构机主机；12-盾构机主机壳体；A-液浆封水材料由应急注浆通道向环向注浆通道的流向；B-液浆封水材料由环向注浆通道向油脂密封腔或者油脂密封应急腔的流向。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1、2、3所示，一种高水压盾尾密封应急系统，包括盾尾壳体1、管片3、注浆泵5，盾尾壳体1内壁上设置有至少两道盾尾刷2，所述盾尾壳体1、管片3和盾尾刷2之间形成油脂密封腔4，所述注浆泵5的输出口连通有应急注浆管道6，所述应急注浆管道6设置于盾尾壳体1内；所述应急注浆管道6通过三通连接头72连通有环向注浆管道7，所述环向注浆管道7设置于盾尾壳体1内，所述环向注浆管道7上设置有注浆口71，所述注浆口71朝向油脂密封腔4；从所述注浆泵5途径应急注浆管道6和环向注浆管道7最后由注浆口71泵出的为液浆封水材料，在所述盾尾刷2最后一道后方设置有止浆板8，所述止浆板8、管片3和最后一道盾尾刷2之间形成油脂密封应急腔9，所述注浆口71朝向油脂密封应急腔9，所述环向注浆管道7为圆弧管段首尾依次连接而成，所述圆弧管段采用的型号为镀锌钢管DN15，所述注浆口71的口径直径大小3mm，注浆口的口径间距200mm，所述应急注浆管道6设置有15道，所述液浆封水材料为聚氨酯。
如图4所示，所述注浆泵和应急注浆管道连接处设置有电动阀门Ⅰ；所述应急注浆管道和环向注浆管道连接处设置有电动阀门Ⅱ；所述油脂密封腔内设置有压力传感器和无线信号发射器。所述应急系统还包括控制装置，所述注浆泵、无线信号发射器、电动阀门Ⅰ和电动阀门Ⅱ分别与控制装置连接；所述控制装置上设置有无线信号处理模块、阀门控制模块和注浆泵控制模块；所述无线信号处理模块负责收集无线信号发射器发至的信息，并将技术员设定的压力安全范围值与无线信号发射器发至的信息进行对比，当无线信号发射器发至的信息超出压力安全范围值时，所述无线信号处理模块会发送打开阀门的命令至阀门控制模块，并将超出压力安全范围值的信息发至中央控制室告知相关技术员；所述阀门控制模块根据无线信号处理模块发至的命令打开电动阀门Ⅰ和电动阀门Ⅱ，并将电动阀门Ⅰ和电动阀门Ⅱ打开的信息发至注浆泵控制模块；所述注浆泵控制模块根据阀门控制模块发至电动阀门Ⅰ和电动阀门Ⅱ打开的信息控制注浆泵运转。
本发明的工作原理是：在盾尾密封刷失效的情况下，利用注浆泵及时将聚氨酯注浆堵水材料依次经应急注浆管道、环向注浆管道，最后由环向注浆管道上的注浆口注入到盾尾渗漏区域，利用其遇水发泡膨胀的特性，快速填充渗漏点，使盾尾和管片之间形成有效密封，防止泥水流入盾构机内部，保证盾构机掘进过程的顺利进行。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (5)
1.一种高水压盾尾密封应急系统，包括盾尾壳体（1）、管片（3）和注浆泵（5），盾尾壳体（1）内壁上设置有至少两道盾尾刷（2），所述盾尾壳体（1）、管片（3）和盾尾刷（2）之间形成油脂密封腔（4），其特征在于：
所述注浆泵（5）的输出口连通有应急注浆管道（6），所述应急注浆管道（6）设置于盾尾壳体（1）内；
所述应急注浆管道（6）通过三通连接头（72）连通有环向注浆管道（7），所述环向注浆管道（7）设置于盾尾壳体（1）内，所述环向注浆管道（7）上设置有注浆口（71），所述注浆口（71）朝向油脂密封腔（4）；
在所述盾尾刷（2）的最后一道后方设置有止浆板（8），所述止浆板（8）、管片（3）和最后一道盾尾刷（2）之间形成油脂密封应急腔（9），所述注浆口（71）朝向油脂密封应急腔（9）；
从所述注浆泵（5）途径应急注浆管道（6）和环向注浆管道（7）最后由注浆口（71）泵出的为液浆封水材料，所述液浆封水材料为聚氨酯；
所述注浆泵（5）和应急注浆管道（6）连接处设置有电动阀门Ⅰ；所述应急注浆管道（6）和环向注浆管道（7）连接处设置有电动阀门Ⅱ；所述油脂密封腔（4）内设置有压力传感器和无线信号发射器；
所述应急系统还包括控制装置，所述注浆泵（5）、无线信号发射器、电动阀门Ⅰ和电动阀门Ⅱ分别与控制装置连接；
所述控制装置上设置有无线信号处理模块、阀门控制模块和注浆泵控制模块；
所述无线信号处理模块负责收集无线信号发射器发至的信息，并将技术员设定的压力安全范围值与无线信号发射器发至的信息进行对比，当无线信号发射器发至的信息超出压力安全范围值时，所述无线信号处理模块会发送打开阀门的命令至阀门控制模块，并将超出压力安全范围值的信息发至中央控制室告知相关技术员；
所述阀门控制模块根据无线信号处理模块发至的命令打开电动阀门Ⅰ和电动阀门Ⅱ，并将电动阀门Ⅰ和电动阀门Ⅱ打开的信息发至注浆泵控制模块；
所述注浆泵控制模块根据阀门控制模块发至电动阀门Ⅰ和电动阀门Ⅱ打开的信息控制注浆泵（5）运转。
2.根据权利要求1所述的高水压盾尾密封应急系统，其特征在于：所述环向注浆管道（7）为圆弧管段首尾依次连接而成。
3.根据权利要求2所述的高水压盾尾密封应急系统，其特征在于：所述圆弧管段采用的型号为镀锌钢管DN15。
4.根据权利要求1所述的高水压盾尾密封应急系统，其特征在于：所述注浆口（71）的口径直径大小3mm，注浆口的口径间距200mm。
5.根据权利要求1所述的高水压盾尾密封应急系统，其特征在于： 所述应急注浆管道（6）设置有15道。
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