CN108571322A - 一种盾构机尾刷装置及其更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构机尾刷装置及其更换方法，该尾刷装置包括滑动钢环以及设置在滑动钢环内壁面上的盾尾刷，滑动钢环可拆卸式固定于所述盾构机的盾壳内壁面上；在进行更换时，在新的尾刷装置后端面的反作用力下，旧的尾刷装置上的活动卡扣解除与盾构机盾壳之间的固定连接并被顶推到盾构机后部以套箍在盾构隧道外壁面上而永久性地留存在地层中，而新的尾刷装置则采用相对隧道静止的方式，推到盾构机上的设计位置并与之通过活动卡扣进行锁定连接。本发明的优点是：（1）避免了尾刷装置更换过程中因需要进行盾尾周围地层渗漏防控而进行加固的步骤；（2）采用本结构及方法，时间省，成本低，风险小。

Description

一种盾构机尾刷装置及其更换方法

技术领域

本发明属于工程机械设备技术领域，具体涉及一种盾构机尾刷装置及其更换方法。

背景技术

盾构隧道盾尾刷是盾构机的重要配件之一，一般采用钢丝打曲后蓬松形成，盾构隧道施工过程中，盾尾刷与盾构隧道之间发生不可避免的磨损，当盾尾刷磨损到一定程度时，将导致盾尾发生渗漏水，甚至漏泥砂。尤其在长度较大的区间盾构隧道施工过程中，将面临盾构位于地层中进行盾尾刷的更换。由于在旧盾尾刷拆卸与新盾尾刷安装过程中，将面临盾尾防渗漏问题。现有技术中，为了解决盾尾刷更换过程中盾尾渗漏问题，一般将盾尾周围地层进行冻结或采用防水材料在盾尾部地层中进行注浆防渗。然而，现有的技术中，盾尾刷更换时间长，成本高，风险大。现有盾构机上的盾尾刷直接焊接在盾壳尾内侧，更换过程中旧盾尾刷拆卸与新盾尾刷安装均较复杂。

中国专利（CN 206753594 U）公开了一种盾构机用可伸缩更换尾刷结构，并提出采用伸缩更换的盾尾刷结构，然而，该专利使用过程中虽然避免了现有技术中更换或检查盾尾刷时需要拆卸管片的工序，但是本专利在盾尾刷更换时，仍然面临盾尾需要止水问题，即仍需要对盾尾周围地层进行冻结或采用防水材料在盾尾部地层中进行注浆防渗，且将新盾尾刷送到设计位置时，盾尾刷在其内端与管片之间的阻力作用下存在方向反转的可能，由此导致盾尾刷在安装过程中破损。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种盾构机尾刷装置及其更换方法，该尾刷装置通过在其滑动钢环前端部设置活动扣件以实现同盾壳之间的自由扣接，该更换方法在更换尾刷装置时，将旧的尾刷装置直接顶推到盾构机后部并套箍留存在盾构隧道外，减少了旧的尾刷装置的拆卸工作，且在旧的尾刷装置向后推出的同时，将新的尾刷装置采用相对隧道静止的方式，推到设计位置，完成更换，简化了施工步骤。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种盾构机尾刷装置，其特征在于所述尾刷装置包括滑动钢环以及设置在所述滑动钢环内壁面上的盾尾刷，所述滑动钢环可拆卸式固定于所述盾构机的盾壳内壁面上。

所述滑动钢环的后端部外壁面上设置有一圈橡胶密封圈。

所述滑动钢环前端部的外壁面上设置有一垂向槽道，所述垂向槽道中设置有一活动卡扣，所述活动卡扣可扣接于所述盾壳壁面的凹槽中，构成所述滑动钢环与所述盾壳内壁面之间的可拆卸式固定。

所述滑动钢环的前端面设置有与所述垂向槽道相连通的纵向槽道，所述纵向槽道中设置有一顶推杆，所述顶推杆对应于所述卡扣的端面呈倾斜面，所述卡扣的侧壁面上具有与所述顶推杆的端面相适配的内凹倾斜接触面，以在所述顶推杆的顶推下调节所述活动卡扣的垂向位置。

所述顶推杆的长度大于所述纵向槽道的长度。

一种根据任一所述盾构机尾刷装置的更换方法，其特征在于所述更换方法包括以下步骤：

（1）将新的尾刷装置安装就位并与盾构机的盾壳壁面构成可滑动式接触，使新的所述尾刷装置上的滑动钢环的后端面顶在旧的尾刷装置的滑动钢环的前端；

（2）在新的所述尾刷装置的内侧对应拼装管片环，并将新的所述尾刷装置同所述管片环进行临时固定；

（3）控制所述盾构机向前顶推，旧的所述尾刷装置随所述盾构机的盾壳前进，新的所述尾刷装置随所述管片环保持静止且其滑动钢环的后端面顶推旧的所述尾刷装置的滑动钢环前端面上的顶推杆，以使所述顶推杆的倾斜端面推动活动卡扣回退以解除与所述盾壳壁面之间的固定连接；所述盾构机持续向前顶推，直至旧的所述尾刷装置完全脱出所述盾壳壁面并套箍在盾构隧道外部，且所述盾构机的所述盾壳达到与新的所述尾刷装置相对应的设计位置，使新的所述尾刷装置上的活动卡扣扣接于所述盾壳上的凹槽中构成可拆卸式固定连接；

（4）解除新的所述尾刷装置与所述管片环之间的临时固定，完成新的所述尾刷装置的更换。

本发明的优点是：（1）避免了尾刷装置更换过程中因需要进行盾尾地层渗漏防控而进行加固的步骤；（2）在尾刷装置更换时，将旧的尾刷装置直接顶推到盾构机后部（最后套箍在盾构隧道外侧而永久性地滞留在地层中），减少了旧的尾刷装置的拆卸工作，且在旧的尾刷装置向后推出的同时，将新的尾刷装置采用相对隧道静止的方式，推到设计位置，不仅有效地防止了新的尾刷装置内端与管片之间的阻力作用下存在方向反转的可能，避免新的尾刷装置在安装过程中破损，安装方式方便，且工作少；采用本结构及方法，时间省，成本低，风险小。

附图说明

图1为本发明中盾构机的盾壳上安装有尾刷装置的示意图；

图2为本发明中尾刷装置的结构示意图；

图3为本发明图2中的局部放大示意图A；

图4为本发明中在盾构机盾壳上设置新的尾刷装置的施工示意图；

图5为本发明中完成新的尾刷装置的安装之后完成管片环拼装施工的示意图；

图6为本发明中将新的尾刷装置与管片环之间完成临时固定施工的示意图；

图7为本发明中盾构机向前顶推时旧的尾刷装置与盾壳之间解除锁定后的示意图；

图8为本发明中旧的尾刷装置脱出盾构机盾壳的施工示意图；

图9为本发明中解除新的尾刷装置与管片环之间临时固定的施工示意图；

图10为本发明中尾刷装置更换完成后的示意图。

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1-10，图中标记1-13分别为：盾构机1、盾壳2、尾刷装置3、旧的尾刷装置3a、新的尾刷装置3b、管片环4、滑动钢环5、橡胶密封圈6、盾尾刷7、活动扣件8、顶推杆9、管片环10、临时连接装置11、纵向槽道12、垂向槽道13。

实施例：如图1-3所示，本实施例具体涉及一种盾构机尾刷装置及其更换方法，该尾刷装置3设置于盾构机1的盾壳2与盾构隧道之间，包括滑动钢环5以及设置在滑动钢环5内壁面上的盾尾刷7，滑动钢环5的前端部利用活动扣件机构（如图3所示）同盾壳2的壁面进行可拆卸式固定连接，此外，在滑动钢环5的后端部外壁面上设置有橡胶密封圈6，从而使滑动钢环6外壁面与盾壳2内壁面之间构成封闭式接触，以避免在两者之间发生渗漏。

如图3所示，前述活动扣件机构的具体结构为：（1）在滑动钢环5的前端部外壁面上开设有一垂向槽道13，垂向槽道13内设置有活动扣件8，垂向槽道13具有足够的垂向深度供活动扣件8在其内进行外凸或回退运动，当活动扣件8外凸出于垂向槽道13时可同盾壳2上的凹槽相适配扣接，以使尾刷装置3与盾壳2之间构成可拆卸式的固定连接关系；当活动扣件8回退至垂向槽道13内时，活动扣件8将解除同盾壳2上凹槽之间的扣接关系，以使尾刷装置3与盾壳2之间解除固定连接的关系。（2）在滑动钢环5的前端面上开设有一纵向槽道12，纵向槽道12与垂向槽道13之间相互连通，在纵向槽道12内设置一顶推杆9，顶推杆9指向垂向槽道13的端面呈倾斜面状，此外，在前述的活动扣件8的侧壁面上也相应开设有一内凹的倾斜面，活动扣件8上的内凹倾斜面可同顶推杆9的倾斜端面构成相互适配，通过使顶推杆9在纵向槽道13内的前后移动，可将水平力通过两者之间的倾斜接触面转化为垂向力，以控制活动扣件8的回退和外凸；需要说明的是，顶推杆9的长度应大于纵向槽道12的长度。

如图1-10所示，本实施例中盾构机尾刷装置的更换方法具体包括以下步骤：

（1）如图2、3所示，在初始状态下，尾刷装置3安装于盾壳2与盾构隧道的管片环4之间，尾刷装置3上的活动扣件8扣接于盾壳2壁面的凹槽中以保持两者之间的固定连接，此时，尾刷装置3的前端面与盾构隧道4的前端面保持齐平；

（2）如图4所示，为了能够区分新、旧尾刷装置3，将步骤（1）中的尾刷装置3称为旧的尾刷装置3a，而将本实施例中新安装的尾刷装置3称为新的尾刷装置3b；将新的尾刷装置3b安装在盾壳2内壁上，且新的尾刷装置3b的后端面顶在旧的尾刷装置3a的滑动钢环5的前端面上，此时，新的尾刷装置3b上的活动扣件8未扣接到盾壳2壁面的凹槽中去，两者未构成相互连接固定，即新的尾刷装置3b与盾壳2的内壁面之间实质上为可滑动式接触关系；

（3）如图5、6所示，在完成新的尾刷装置3b的安装之后，在该新的尾刷装置3b对应的位置安装管片环10，并通过临时连接装置11将新的尾刷装置3b同管片环10之间进行临时固定；

（4）如图7、8所示，在新的尾刷装置3b同管片环10之间临时固定之后，控制盾构机1向前顶推，此时，新的尾刷装置3b相对于盾构隧道保持相对静止，而旧的尾刷装置3a则随盾构机1向前顶进，随着旧的尾刷装置3a的顶进，旧的尾刷装置3a前端面上的顶推杆9在新的尾刷装置3b后端面的反作用力下向内顶推活动扣件8，从而使活动扣件8回退出盾壳2壁面上的凹槽，以解除旧的尾刷装置3a同盾壳2壁面之间的固定连接；

待解除旧的尾刷装置3a同盾壳2壁面之间的固定连接之后，控制盾构机1继续向前顶进，直至旧的尾刷装置3a完全脱离出盾壳2壁面并套箍在盾构隧道的外部，盾构机2在顶进至与新的尾刷装置3b相对应的设计位置之后停止顶进，此时，使新的尾刷装置3b上的活动卡扣8扣接于盾壳2内壁的凹槽中以构成可拆卸式固定连接；

（5）如图9、10所示，将新的尾刷装置3b同管片环10之间的临时固定连接解除，拆除临时连接装置11，完成尾刷装置的更换；在正常使用过程中，新的尾刷装置3b与盾壳2保持相对静止，且相对盾构隧道向前移动，而旧的尾刷装置3a则套箍在盾构隧道上永久性地留在地层之中。

本实施例的有益效果在于：

（一）避免了尾刷装置更换过程中因需要进行盾尾地层渗漏防控而进行加固的工作；

（二）在尾刷装置更换时，将旧的尾刷装置直接顶推到盾构机后部（最后套箍在盾构隧道外侧而永久性地滞留在地层中），减少了旧的尾刷装置的拆卸工作，且在旧的尾刷装置向后推出的同时，将新的尾刷装置采用相对隧道静止的方式，推到设计位置，不仅有效地防止了新的尾刷装置内端与管片之间的阻力作用下存在方向反转的可能，避免新的尾刷装置在安装过程中破损，安装方式方便，且工作少；采用本结构及方法，时间省，成本低，风险小。

Claims (6)

1.一种盾构机尾刷装置，其特征在于所述尾刷装置包括滑动钢环以及设置在所述滑动钢环内壁面上的盾尾刷，所述滑动钢环可拆卸式固定于所述盾构机的盾壳内壁面上。

2.根据权利要求1所述的一种盾构机尾刷装置，其特征在于所述滑动钢环的后端部外壁面上设置有一圈橡胶密封圈。

3.根据权利要求1所述的一种盾构机尾刷装置，其特征在于所述滑动钢环前端部的外壁面上设置有一垂向槽道，所述垂向槽道中设置有一活动卡扣，所述活动卡扣可扣接于所述盾壳壁面的凹槽中，构成所述滑动钢环与所述盾壳内壁面之间的可拆卸式固定。

4.根据权利要求3所述的一种盾构机尾刷装置，其特征在于所述滑动钢环的前端面设置有与所述垂向槽道相连通的纵向槽道，所述纵向槽道中设置有一顶推杆，所述顶推杆对应于所述卡扣的端面呈倾斜面，所述卡扣的侧壁面上具有与所述顶推杆的端面相适配的内凹倾斜接触面，以在所述顶推杆的顶推下调节所述活动卡扣的垂向位置。

5.根据权利要求4所述的一种盾构机尾刷装置，其特征在于所述顶推杆的长度大于所述纵向槽道的长度。

6.一种根据权利要求1-5中任一所述盾构机尾刷装置的更换方法，其特征在于所述更换方法包括以下步骤：

（1）将新的尾刷装置安装就位并与盾构机的盾壳壁面构成可滑动式接触，使新的所述尾刷装置上的滑动钢环的后端面顶在旧的尾刷装置的滑动钢环的前端；

（2）在新的所述尾刷装置的内侧对应拼装管片环，并将新的所述尾刷装置同所述管片环进行临时固定；

（3）控制所述盾构机向前顶推，旧的所述尾刷装置随所述盾构机的盾壳前进，新的所述尾刷装置随所述管片环保持静止且其滑动钢环的后端面顶推旧的所述尾刷装置的滑动钢环前端面上的顶推杆，以使所述顶推杆的倾斜端面推动活动卡扣回退以解除与所述盾壳壁面之间的固定连接；所述盾构机持续向前顶推，直至旧的所述尾刷装置完全脱出所述盾壳壁面并套箍在盾构隧道外部，且所述盾构机的所述盾壳达到与新的所述尾刷装置相对应的设计位置，使新的所述尾刷装置上的活动卡扣扣接于所述盾壳上的凹槽中构成可拆卸式固定连接；

（4）解除新的所述尾刷装置与所述管片环之间的临时固定，完成新的所述尾刷装置的更换。