CN107387133A - 一种盾构隧道外套膜的施作装置及其施作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构隧道外套膜的施作装置及其施作方法，该施作装置包括熔化器以及环形恒温腔，所述熔化器以及所述环形恒温腔通过隔热管道连接；所述环形恒温腔安装在盾构机的盾尾边缘，所述环形恒温腔开设有朝向盾尾方向的外套膜脱出口。本发明的优点是，筒形外套膜使用柔性高分子防水材料制成，其具有良好的柔韧性以及耐久性；通过将筒形外套膜施作在盾构隧道管壁的外表面，可有效防止隧道发生漏渗水，并可避免地层水对盾构隧道的侵蚀；在盾构隧道发生沉降变形时，柔性的筒形外套膜可以适应隧道的变形，不会撕裂拉断，其防水能力不会随着隧道变形而失效。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种盾构隧道外套膜的施作装置及其施作方法。
背景技术
现有技术中，盾构隧道的采用管片拼装而成；管片通过连接件拼接，相邻管片之间的环缝与纵缝较多，管片之间的接缝通过管片四周宽度为3-4cm的防水密封垫对压进行防水。在盾构隧道施工过程中，当管片发生一定的错台时，防水密封垫的接触面积与接触应力均大幅度地减小，由此导致盾构隧道极易发生渗漏水；当管片发棱角破损状态时，地下水通过裂缝或孔洞进入隧道内部；此外，当盾构隧道发生不均匀沉降或横椭圆变形时，管片之间的连接件会承受较大的荷载，过大的荷载会导致管片之间的接缝变形过大，进而导致管片接缝中的防水结构失效。当盾构隧道位于砂性地地支时，结构防水结构失效不仅导致盾构隧道漏水，甚至漏泥漏沙。当盾构隧道建于海底时，地下水因含盐量大而易导致盾构隧道管片发生腐蚀，由此加速了盾构隧道结构劣化。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种盾构隧道外套膜的施作装置及其施作方法，该施作装置通过在隧道管壁外表面施作一层柔性的外套膜，从而防止盾构隧道发生渗漏。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种盾构隧道外套膜的施作装置，其特征在于所述施作装置包括熔化器以及环形恒温腔，所述熔化器与所述环形恒温腔之间经隔热管道连接；所述环形恒温腔安装在盾构机的盾尾边缘，所述环形恒温腔开设有朝向盾尾方向的外套膜脱出口。
所述隔热管道内设置有辅助加热装置。
所述熔化器内设置有加压装置。
所述环形恒温腔的侧壁设置有隔热层以及辅助加热装置。
所述环形恒温腔为环状腔体，所述外套膜脱出口为开设于所述环状腔体端壁面上的环缝，所述环状腔体的内径大于隧道管壁外径。
所述隔热管道设置有流量调节装置。
所述施作装置可用于截面形状为圆形、双圆形、三圆形、矩形以及类矩形的隧道的施工过程。
一种盾构隧道外套膜的施作方法，所述施作方法包括以下步骤：在盾构机进行隧道施工的过程中，使用熔化器将高分子材料熔化，并通过隔热管道将熔化后的高分子材料输送至环形恒温腔；在所述盾构机顶进的过程中，熔化的所述高分子材料从所述环形恒温腔的外套膜脱出口流出，进入隧道管壁与土层之间的空隙；流出的高分子材料冷却后形成包裹在所述隧道管壁外表面的筒形外套膜。
施作所述筒形外套膜的过程中，将其两端延长一定距离，形成防渗突出端；将所述防渗突出端向外侧翻折，并通过外套膜卡环密封固定在隧道端头井的内壁上。
所述防渗突出端的长度为1至2米。
本发明的优点是，筒形外套膜使用柔性高分子防水材料制成，其具有良好的柔韧性以及耐久性；通过将筒形外套膜施作在隧道管壁的外表面，可有效防止地层水对盾构隧道侵蚀导致隧道发生泄漏；在盾构隧道发生沉降变形或横椭圆变形时，柔性的筒形外套膜可以适应隧道的变形，不会撕裂拉断，其防水能力不会随着隧道变形而失效。此外，筒形外套膜使整个盾构隧道完全与地下水隔绝，能有效地避免地下水对盾构隧道管片结构的腐蚀，尤其适用了海底盾构隧道。此外，盾构隧道筒形外套膜的施作，可省去现有盾构隧道的防水密封垫，从而使盾构隧道四周无需设置防水密封垫槽，也因此优化了盾构隧道的管片接头受力性能，减少盾构隧道管片防水密封垫的安装工作。
附图说明
图1为本发明盾构隧道外套膜的施作装置的剖视图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为本发明中隧道管壁及筒形外套膜的剖视图；
图4为图3中B-B处的截面示意图；
图5为本发明中防渗突出端的示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-5，图中标记1-12分别为：盾构机1、熔化器2、环形恒温腔3、外套膜脱出口4、隔热管道5、隧道管壁6、筒形外套膜7、盾尾刷8、防渗突出端9、外套膜卡环10、隧道端头井内壁11、锚钉12、流量调节装置13、流量调节装置14。
实施例：如图1所示，本实施例具体涉及一种盾构隧道外套膜的施作装置及其施作方法，该施作装置安装在盾构机1的盾尾，用于在盾构机1掘进的过程中在已拼装的隧道管壁6外表面施作一层筒形外套膜7。
如图1、2所示，本实施例的施作装置包括熔化器2以及环形恒温腔3，熔化器2与环形恒温腔3之间通过隔热管道5连接；环形恒温腔3安装在盾构机1的盾尾边缘，环形恒温腔3开设有朝向盾尾方向的外套膜脱出口4；环形恒温腔3为环状腔体，外套膜脱出口4为开设于环形恒温腔3端壁面上的环缝；环形恒温腔3的内径大于隧道管壁6外径，以便环形恒温腔3套设在隧道管壁3的外侧。
本实施例的施作装置可用于截面形状为圆形、双圆形、三圆形、矩形以及类矩形的隧道的施工过程；环形恒温腔3的形状与待施工隧道的截面形状相适配。
如图1至3所示，环形恒温腔3可以随着盾构机1的盾尾套设在已拼装的隧道管壁6的外侧；熔化器2用于将高分子材料熔化成液态，并通过隔热管道5输送至环形恒温腔3内部，环形恒温腔3可通过外套膜脱出口4向盾构机1的正后方输出熔化状态的高分子材料，高分子材料环绕分布在已拼装的隧道管壁6的外表面，冷却后可形成包裹隧道管壁6的筒形外套膜7，熔化器2在具体使用时布设在隧道管壁6之中。
如图1、2所示，为了避免熔化的高分子材料在输送过程中冷却凝固，在隔热管道5以及环形恒温腔3中均设置有辅助加热装置；环形恒温腔3的侧壁设置有隔热层。
如图1所示，本实施例中隔热管道5上设置有流量调节装置14，通过流量调节装置14可以调节注入环形恒温腔3中的液态高分子材料的流量以及从外套膜脱出口4中流出的液态高分子材料的流量，进而调节筒形外套膜7的制备速度；使得筒形外套膜7具有更好的连续性和均匀性。
如图1、2所示，在盾构机1的盾尾内表面设置有三圈盾尾刷8，在盾构机1掘进的过程中，盾尾刷8内填充有油脂，其位于盾构机1的壳体以及已拼装的隧道管壁6之间，可以起到密封的作用；由于盾尾刷8的密封作用，其后方的空间为密闭空间，当盾构机1向前顶进时，盾尾刷8后方的空间体积增大，气压减小，进而使得位于盾尾刷8后方的环形恒温腔3内的液态高分子材料在气压的作用下从外套膜脱出口4中流出；在熔化器2内还设置有加压装置，当液态高分子材料的流量不足时，可使用加压装置增加流出环形恒温腔3的液态高分子材料的流量。
如图1至5所示，使用上述盾构隧道外套膜的施作装置的盾构隧道外套膜的施作方法包括以下步骤：在盾构机1进行隧道施工的过程中，使用熔化器2将高分子材料熔化，并通过隔热管道5将熔化后的高分子材料输送至环形恒温腔3；在盾构机1顶进的过程中，熔化的高分子材料从环形恒温腔3的外套膜脱出口4流出，进入隧道管壁6与土层之间的空隙；流出的高分子材料冷却后形成包裹在隧道管壁6外表面的筒形外套膜7，筒形外套膜7连续套在整个隧道区间的外侧，具有连续性。
如图1所示，当盾构机1顶进过程中，流量调节装置14根据盾构机1的顶进速度调节注入环形恒温腔3中的液态高分子材料的流量；通过调节液态高分子材料的流量，可以调节筒形外套膜7的厚度以及制备速度，使得筒形外套膜7具有更好的连续性以及均匀性。
如图3、5所示，盾构机1位于隧道端头井（始发井以及接收井）内时，使用本实施例的施作装置持续工作，使得筒形外套膜7的两端向隧道端头井内延伸，形成防渗突出端9；防渗突出端9的长度为1至2米；待隧道施工完成后，将防渗突出端9的高分子材料膜向外侧翻折，并通过外套膜卡环10以及锚钉12密封固定在隧道端头井内壁11；通过预留防渗突出端9，使得筒形外套膜7的两端与隧道端头井内壁11形成连续的防水结构，进一步增强了隧道管壁6的防渗能力。
本实施例的有益技术效果为：筒形外套膜使用柔性高分子防水材料制成，其具有良好的柔韧性以及耐久性；通过将筒形外套膜施作在隧道管壁的外表面，可有效防止地层水对盾构隧道侵蚀导致隧道发生泄漏；在盾构隧道发生沉降变形或横椭圆变形时，柔性的筒形外套膜可以适应隧道的变形，不会撕裂拉断，其防水能力不会随着隧道变形而失效。此外，筒形外套膜使整个盾构隧道完全与地下水隔绝，能有效地避免地下水对盾构隧道管片结构的腐蚀，尤其适用了海底盾构隧道。此外，盾构隧道筒形外套膜的施作，可省去现有盾构隧道的防水密封垫，从而使盾构隧道四周无需设置防水密封垫槽，也因此优化了盾构隧道的管片接头受力性能，减少盾构隧道管片防水密封垫的安装工作。
Claims (10)
1.一种盾构隧道外套膜的施作装置，其特征在于所述施作装置包括熔化器以及环形恒温腔，所述熔化器与所述环形恒温腔之间经隔热管道连接；所述环形恒温腔安装在盾构机的盾尾边缘，所述环形恒温腔开设有朝向盾尾方向的外套膜脱出口。
2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道外套膜的施作装置，其特征在于所述隔热管道内设置有辅助加热装置。
3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道外套膜的施作装置，其特征在于所述熔化器内设置有加压装置。
4.根据权利要求1所述的一种盾构隧道外套膜的施作装置，其特征在于所述环形恒温腔的侧壁设置有隔热层以及辅助加热装置。
5.根据权利要求1所述的一种盾构隧道外套膜的施作装置，其特征在于所述环形恒温腔为环状腔体，所述外套膜脱出口为开设于所述环状腔体端壁面上的环缝，所述环状腔体的内径大于隧道管壁外径。
6.根据权利要求1所述的一种盾构隧道外套膜的施作装置，其特征在于所述隔热管道设置有流量调节装置。
7.根据权利要求1所述的一种盾构隧道外套膜的施作装置，其特征在于所述施作装置可用于截面形状为圆形、双圆形、三圆形、矩形以及类矩形的隧道的施工过程。
8.一种涉及权利要求1至7中任意一所述的盾构隧道外套膜的施作方法，其特征在于所述施作方法包括以下步骤：在盾构机进行隧道施工的过程中，使用熔化器将高分子材料熔化，并通过隔热管道将熔化后的高分子材料输送至环形恒温腔；在所述盾构机顶进的过程中，熔化的所述高分子材料从所述环形恒温腔的外套膜脱出口流出，进入隧道管壁与土层之间的空隙；流出的高分子材料冷却后形成包裹在所述隧道管壁外表面的筒形外套膜。
9.根据权利要求8所述的一种盾构隧道外套膜的施作方法，其特征在于施作所述筒形外套膜的过程中，将其两端延长一定距离，形成防渗突出端；将所述防渗突出端向外侧翻折，并通过外套膜卡环密封固定在隧道端头井的内壁上。
10.根据权利要求9所述的一种盾构隧道外套膜的施作方法，其特征在于所述防渗突出端的长度为1至2米。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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