CN107165643B - 一种泥水盾构始发洞门密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种泥水盾构始发洞门密封装置，所述的密封装置包括密封器体、连接耳、橡胶密封活塞、压紧螺栓、压紧弹簧和压簧片，连接耳位于密封器体的侧面和下面，连接耳通过紧固螺栓将密封器体固定在建筑洞门圈的预埋钢环上，密封器体的下部内及下端开口外设有橡胶密封活塞，橡胶密封活塞的下端面上纵向设有呈间隔距离分布的三道底面密封凸环，相邻的底面密封凸环与橡胶密封活塞底面之间的空间形成隋性浆液密封腔，所述的密封装置包括起支撑和密封作用的高密度海绵体，或起支撑和密封作用的高密度海绵体和起密封作用的储隋性海绵体。本发明具有结构简单，设计合理，密封性好,安装方便，方法简单实用和使用效果好的优点。
Description
技术领域
本发明属于一种泥水盾构始发洞门密封装置。
背景技术
盾构机在始发过程中，泥水会从洞门圈与盾构机壳体形成环形的建筑空隙大量窜入盾构机工作井内，影响盾构机开挖面土腔体压力、开挖面土体的稳定及盾构内的施工。因此，必须在盾构机在始发前在洞门圈处设置性能良好的洞门密封装置。
目前，常用的洞门密封装置为两道防水橡胶帘布板。当盾构机始发逐渐穿越洞门时，折页板会搭接在盾构机外壳上，橡胶帘布板沿着盾构机壳体前进方向向隧道内翻转，阻止地层中的泥水涌入工作井内。橡胶帘布板本身抗压能力不高、易变形，在地层中高压水头和外界通过注浆孔注入的水泥浆作用下会向始发井方向移动并挤压折页板，折页板借助盾构机外壳壳体的反力支撑橡胶帘布板，形成一道防水体系。随着盾构机的不断掘进，当盾构机盾尾部分脱出洞门后，由管片为折页板提供反力作用。例如专利公开号CN105134223、CN104265332，便是如此结构。
这种防水体系的缺点为：
1.密封性不理想，虽橡胶帘布板整体性较强，但由于盾构机外壳表面并不是绝对平整，搭接在盾构机外壳上的橡胶帘布板不能与盾构机外壳形成无缝接缝，会存在微小的缝隙，地下水流和水泥浆会通过缝隙流出到洞门密封舱内，进而对密封舱内注入的油脂造成污染。
2.通过油脂孔注入密封油脂的过程中，油脂会通过橡胶帘布板与盾构外壳之间的缝隙挤出，为施工带来诸多不便。
3.需在整个洞门密封腔体内注入密封油脂，而密封油脂造价昂贵，成本高。
发明内容
本发明的目的是一种泥水盾构始发洞门密封装置，具有结构简单，设计合理，密封性好,安装方便，方法简单实用和使用效果好的优点。
为此,本发明的一种泥水盾构始发洞门密封装置,由建筑洞门圈、第一道橡胶帘布板、第二道橡胶帘布板所组成,，所述的密封装置包括起支撑和密封作用的高密度海绵体，或起支撑和密封作用的高密度海绵体和起密封作用的储隋性海绵体。储隋性海绵体内或隋性浆液密封腔内充有隋性浆液。
所述的密封装置包括沿着盾构机壳体前进方向设置的第一道橡胶帘布板和与第一道橡胶帘布板呈间隔距离设置的第二道橡胶帘布板，二道橡胶帘布板上端分别通过圆弧压板和双头螺栓固定在密封器体上,密封器体的后侧面固定在建筑洞门圈的预埋钢环上，第一、第二道橡胶帘布板的前端分别设有第一、第二折页板，第一、第二折页板的上部通过定向轴轴设在对应部的圆弧压板的下端，起密封作用的储隋性海绵体位于第二折页板与第二道橡胶帘布板之间，密封器体上设有与储隋性海绵体上端相通的隋性浆液注入孔，高密度海绵体位于第二道橡胶帘布板后侧的第二道橡胶帘布板与建筑洞门圈的预埋钢环之间的空间内。所述的高密度海绵体后侧的建筑洞门圈的预埋钢环上设有限位角钢。所述的高密度海绵体的下端面与水平面的夹角为10º—45º。
或:所述的密封装置包括密封器体、连接耳、橡胶密封活塞、压紧螺栓、压紧弹簧和压簧片，连接耳位于密封器体的侧面和下面，连接耳通过紧固螺栓将密封器体固定在建筑洞门圈的预埋钢环上，密封器体的下部内及下端开口外设有橡胶密封活塞，橡胶密封活塞的下端面上纵向设有呈间隔距离分布的三道底面密封凸环，相邻的底面密封凸环与橡胶密封活塞底面之间的空间形成隋性浆液密封腔，橡胶密封活塞的侧面与密封器体之间设有密封环，位于橡胶密封活塞上端的密封器体内依次设有压片、压紧弹簧和压簧片，压片与压簧片之间的密封器体内空间为储液室，压紧螺栓的下端顶持在压簧片的上端面中部，压紧螺栓的中部与对应部的密封器体螺接，压紧螺栓的上部位于对应部的密封器体外，位于密封器体侧面上的隋性浆液注入孔相通储液室，储液室通过贯穿压片及橡胶密封活塞上、下端面的通孔相通隋性浆液密封腔，高密度海绵体位于密封器体下面连接耳部的卡位槽内。
所述的高密度海绵体为90～150kg∕m³。所述的位于橡胶密封活塞的下端面上能设有供底面密封凸环卡入的纵向密封凸环卡槽，密封凸环的上部卡设在密封凸环卡槽内。所述的底面密封凸环的下端面呈弧形。所述的位于相邻的密封器体上的橡胶密封活塞下端面的密封凸环卡槽内的密封凸环能串连。所述的惰性浆液的质量配合比为水：HS-2：HS-3=1：0.25：0.05。
上述结构达到了本发明的目的。
本发明具有结构简单，设计合理，密封性好,安装方便，方法简单实用和使用效果好的优点。
本发明与现有技术相比，有以下优点和积极效果：
（1）本发明至少包括二道防水体，能有效密封洞门圈与盾构机壳体形成环形的建筑空隙，密封性好。
（2）高密度海绵体能给第二道橡胶帘布板提供回弹力，使第二道橡胶帘布板与盾构机外壳外弧面紧密的接触且起到第一道防水作用，第一、二道橡胶帘布板与盾构机外壳外弧面之间或底密封凸环之间的密封腔内的隋性浆液起到第二、三道防水作用。同时，高密度海绵体本身具有一定的止水过滤效果。盾构机推进过程中，高密度海绵体被压缩后，水中颗粒较大的物质在高密度海绵体前被阻拦而停留下来，继而高密度海绵体中的孔将中等、细小颗粒的也阻挡下来，形成封堵结构，可完全避免土质颗粒进入洞门密封腔体内，保证密封腔体内洞门密封惰性浆液不被污染。
（3）惰性浆液具有良好的悬浮性和触变性，可以和密封油脂一样，为本发明提供压力密封作用，使橡胶帘布板或底密封凸环与盾构机外壳和管片外弧面紧密接触；相比于油脂，惰性浆液又能对橡胶帘布板与盾构外壳或管片之间的空隙进行有效封堵，且造价更低，经济性更好。
（4）本发明结构简单、工作性能可靠、操作灵活省力，具有适宜施工使用、便于进行推广等优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的结构使用状态结构示意图。
图3是本发明的另一实施例结构示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示，一种泥水盾构始发洞门密封装置,由建筑洞门圈1、第一道橡胶帘布板、第二道橡胶帘布板所组成，所述的密封装置包括起支撑和密封作用的高密度海绵体17，或起支撑和密封作用的高密度海绵体和起密封作用的储隋性海绵体18。储隋性海绵体内或隋性浆液密封腔内充有隋性浆液。
实施例1：如图1和图2所示，所述的密封装置包括：沿着盾构机壳体19前进方向设置的第一道橡胶帘布板15和与第一道橡胶帘布板呈间隔距离设置的第二道橡胶帘布板13。二道橡胶帘布板上端分别通过圆弧压板7和双头螺栓5固定在密封器体10上。密封器体包括上面板和两侧面板3，密封器体的前侧面固定在建筑洞门圈1的预埋钢环4上，或通过双头螺栓一并将密封器体的前侧面、圆弧压板和二道橡胶帘布板上端固定在建筑洞门圈的预埋钢环上。密封器体上端与对应部的预埋钢环之间设有呈三角形的加强板2，用于加固密封器体。建筑洞门圈内呈间隔距离设有贯通密封器体上端与密封装置后端的注浆孔6。
第一、第二道橡胶帘布板的前端分别设有第一折页板14和第二折页板12，第一、第二折页板的上部通过定向轴9（开启角小于或等于180 º）轴设在对应部的圆弧压板的下端，或第一、第二折页板的上部通过定向轴和连板8轴设在对应部的圆弧压板的下端。起密封作用的储隋性海绵体18位于第二折页板与第二道橡胶帘布板之间，储隋性海绵体为吸水性较强的海绵体。第二折页板与第二道橡胶帘布板之间的空间可称为洞门密封腔。密封器体上设有与储隋性海绵体上端相通的隋性浆液注入孔11。隋性浆液注入孔通过管道与油泵及储隋性浆液罐相通。高密度海绵体位于第二道橡胶帘布板后侧的第二道橡胶帘布板与建筑洞门圈的预埋钢环之间的空间内。所述的高密度海绵体后侧的建筑洞门圈的预埋钢环上设有限位角钢16，以限位高密度海绵体。所述的高密度海绵体的下端面与水平面的夹角为10º—45º。
使用时，盾构机从第一道橡胶帘布板方向进入建筑洞门圈，正式掘进。当盾构机的刀盘全部通过第二道橡胶帘布板13后，开始向建筑洞门圈外的泥水腔体内加压。然后从密封器体上的惰性浆液注入孔11注入惰性浆液，使浆液充满洞门密封腔体内的储隋性海绵体中。
惰性浆液的配置（以10m3为例）：配合比为水：HS-2：HS-3=1：0.25：0.05（质量比）。HS-2、HS-3为己有的盾构专用制浆剂。
当盾构机尾通过第二道橡胶帘布板13且第二折叶板12下翻后，进一步向储隋性海绵体中加注惰性浆液，使在盾尾全部进入密封环后第二道橡胶帘布板依然能压紧管片，第一道橡胶帘布板15和第一折叶板14密封装置过渡至压到管片上。在盾尾过第二道橡胶帘布板密封时，第一道橡胶帘布板在惰性浆液的压力作用下已贴紧管片，起到密封作用。待盾尾完全穿过第二道橡胶帘布板和第二折叶板密封装置后，第二道橡胶帘布板在高密度海绵的弹性作用下会回弹紧贴管片，实现第二道橡胶帘布板与管片的无缝接触，起到止浆过滤作用，保证洞门无浆液流出，从而使盾构顺利始发并减少始发时的地层损失。当盾构盾尾通过第二道橡胶帘布板4m后开始洞门封堵注浆，砂浆直接通过延长洞门一周的预留的注浆孔6注入洞门内。
实施例2：如图3所示，所述的密封装置包括：密封器体10、连接耳21、橡胶密封活塞30、压紧螺栓23、压紧弹簧27和压簧片25。连接耳位于密封器体的侧面和下面，连接耳通过紧固螺栓20将密封器体固定在建筑洞门圈1的预埋钢环上。
密封器体的下部内及下端开口外设有橡胶密封活塞，橡胶密封活塞的下端面上纵向设有呈间隔距离分布的三道底面密封凸环33，相邻的底面密封凸环与橡胶密封活塞底面之间的空间形成隋性浆液密封腔32。橡胶密封活塞的侧面与密封器体之间设有密封环29，位于橡胶密封活塞上端的密封器体内依次设有压片28、压紧弹簧和压簧片。压片的作用是使压紧弹簧力均匀传至橡胶密封活塞上。压片与压簧片之间的密封器体内空间为储液室26。压紧螺栓的下端顶持在压簧片的上端面中部，压紧螺栓的中部与对应部的密封器体螺接，压紧螺栓的中部与对应部的密封器体之间可设密封片22，压紧螺栓的上部位于对应部的密封器体外，压紧螺栓的作用是调整压紧弹簧的压力。位于密封器体侧面上的隋性浆液注入孔11相通储液室，储液室通过贯穿压片及橡胶密封活塞上、下端面的通孔31与相通隋性浆液密封腔。高密度海绵体17位于密封器体下面连接耳部的卡位槽24内。
所述的高密度海绵体为90～150kg∕m³。
所述的位于橡胶密封活塞的下端面上能设有供底面密封凸环卡入的纵向密封凸环卡槽34，密封凸环的上部卡设在密封凸环卡槽内，以方便更換密封凸环。所述的底面密封凸环的下端面呈弧形。所述的位于相邻的密封器体上的橡胶密封活塞下端面的密封凸环卡槽内的密封凸环能串连。所述的惰性浆液的质量配合比为水：HS-2：HS-3=1：0.25：0.05。
使用时，建筑洞门圈与盾构机壳体形成环形的建筑空隙是通过密封器体上的橡胶密封活塞下端面的密封凸环及其之间隋性浆液密封腔内的隋性浆液和高密度海绵体组成的三道密封结构完成的。若局部段的有渗漏，可通过调整位于该段上压紧螺栓，使压紧螺栓下压压紧弹簧增加压紧弹簧对该段橡胶密封活塞及其下端面的密封凸环的压力，即可解决，故不再累述。
总之,本发明具有结构简单，设计合理，密封性好,安装方便，方法简单实用和使用效果好的优点。
Claims (4)
1.一种泥水盾构始发洞门密封装置,由建筑洞门圈、高密度海绵体所组成,其特征在于：所述的密封装置包括密封器体、连接耳、橡胶密封活塞、压紧螺栓、压紧弹簧和压簧片，连接耳位于密封器体的侧面和下面，连接耳通过紧固螺栓将密封器体固定在建筑洞门圈的预埋钢环上，密封器体的下部内及下端开口外设有橡胶密封活塞，橡胶密封活塞的下端面上纵向设有呈间隔距离分布的三道底面密封凸环，相邻的底面密封凸环与橡胶密封活塞底面之间的空间形成隋性浆液密封腔，橡胶密封活塞的侧面与密封器体之间设有密封环，位于橡胶密封活塞上端的密封器体内依次设有压片、压紧弹簧和压簧片，压片与压簧片之间的密封器体内空间为储液室，压紧螺栓的下端顶持在压簧片的上端面中部，压紧螺栓的中部与对应部的密封器体螺接，压紧螺栓的上部位于对应部的密封器体外，位于密封器体侧面上的隋性浆液注入孔相通储液室，储液室通过贯穿压片及橡胶密封活塞上、下端面的通孔相通隋性浆液密封腔，高密度海绵体位于密封器体下面连接耳部的卡位槽内，位于相邻的密封器体上的橡胶密封活塞下端面的密封凸环卡槽内的密封凸环能串连。
2.按权利要求1所述的一种泥水盾构始发洞门密封装置，其特征在于：所述的高密度海绵体为90～150kg∕m³。
3.按权利要求1所述的一种泥水盾构始发洞门密封装置，其特征在于：所述的位于橡胶密封活塞的下端面上能设有供底面密封凸环卡入的纵向密封凸环卡槽，密封凸环的上部卡设在密封凸环卡槽内。
4.按权利要求1所述的一种泥水盾构始发洞门密封装置，其特征在于：所述的底面密封凸环的下端面呈弧形。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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