CN109026150B - 隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置及密封方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置及密封方法，其中，密封装置内置于联络通道管节的外弧面，包括：钢槽结构，环设于联络通道管节中且槽口齐平于联络通道管节的外弧面；密封板，遮蔽并预固定于钢槽结构的槽口；气囊，设于钢槽结构中；充气管，连接于所述气囊并贯穿所述联络通道管节的内弧面和所述钢槽结构。在使用时，将设置有气囊止水装置的联络通道管节顶至主隧道结构中，使联络通道管节与主隧道结构相贯，钢槽结构上的密封板贴合于主隧道结构；利用充气设备对气囊进行充气，直至充气后的气囊撑开密封板将密封板紧密抵顶于主隧道结构，完全封堵相贯的主隧道结构与联络通道管节之间的缝隙，实现气囊密封。
Description
技术领域
本发明设计隧道工程技术领域，涉及一种隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置及密封方法。
背景技术
隧道联络通道顶管法是顶管机在已成型的主隧道内切削混凝土管片后掘进未预先加固地层的一种机械施工方法。在地层未加固的情况下进行顶管机的接收，是隧道联络通道顶管法的施工难点之一，其成败对主隧道和联络通道质量、进度、安全及其经济效益都有重要的影响，特别是一些地下水丰富、联络通道埋深较深等复杂工况，因此实际施工过程中可以运用多种方法来应对顶管接收施工，确保施工安全。虽然隧道联络通道顶管法可以采用外置钢箱、管节外环形注浆封闭止水等多种方法进行顶管机接收，但是在钢箱拆除、洞门封堵过程中一旦环形注浆封闭止水失效，接收风险较高，易出现洞门漏水、漏砂等险情。
发明内容
针对现有技术中存在或潜在的缺陷，本发明提供了一种隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置及其密封方法，加强联络通道管节与主隧道管节之间的密封止水，尤其适用于解决隧道联络通道顶管法顶管在无加固地层接收时外置钢箱和管节外环形封闭止水易失效的险情。
为实现上述目的，本发明提供了一种隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置，内置于联络通道管节的外弧面，所述内置式气囊密封装置包括：
钢槽结构，环设于联络通道管节中且槽口齐平于所述联络通道管节的外弧面；
密封板，遮蔽并预固定于所述钢槽结构的槽口；
气囊，设于所述钢槽结构中并在充气后推顶于所述密封板以解除所述预固定；以及
充气管，连接于所述气囊并贯穿所述联络通道管节的内弧面和所述钢槽结构。
在所述密封装置的一些实施例中，还包括柔性胶板，所述柔性胶板覆盖并固定于所述钢槽结构的槽口，所述密封板覆盖于所述柔性胶板的外侧。
在所述密封装置的一些实施例中，所述柔性胶板的两侧固定于所述钢槽结构的内壁。
在所述密封装置的一些实施例中，所述密封板的两侧通过焊接预固定于所述联络通道管节的外弧面。
在所述密封装置的一些实施例中，所述联络通道管节与主隧道结构相贯，所述联络通道管节的外弧面贴合于所述主隧道结构，所述钢槽结构沿所述主隧道结构与所述联络通道管节的相贯线连续设置。
在所述密封装置的一些实施例中，所述联络通道管节上设有贯穿所述联络通道管节的内弧面和所述钢槽结构的预留贯孔，所述充气管插设于所述预留贯孔中。
在所述密封装置的一些实施例中，所述联络通道管节为钢筋混凝土管节，所述钢槽结构一体浇筑于钢筋混凝土管节中。
在所述密封装置的一些实施例中，所述钢槽结构的横截面呈U型，U型的所述钢槽结构的中部嵌固于所述联络通道管节中，U型的所述钢槽结构的开口端两侧向外延伸形成贴合并固定于所述联络通道管节的外弧面的翼板。
本发明的第二方面提供了一种隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封方法，采用前述隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置对联络通道管节进行密封，其包括步骤：
将内置有气囊的联络通道管节顶至主隧道结构中，使所述联络通道管节与所述主隧道结构相贯，钢槽结构上的密封板贴合于所述主隧道结构；
利用所述充气设备对所述气囊进行充气，直至充气后的气囊撑开所述密封板将所述密封板紧密抵顶于所述主隧道结构，完全封堵相贯的所述主隧道结构与所述联络通道管节之间的缝隙。
在所述密封方法的一些实施例中，所述钢槽结构的槽口还覆盖有柔性胶板，所述密封板覆盖于所述柔性胶板的外侧；
并且，在对所述气囊进行充气时，所述气囊使所述柔性胶板向外鼓起并撑开所述密封板。
本发明由于采用上述技术方案，使其具有以下有益效果：
隧道联络通道顶管法管节设计阶段设计成表面钢槽形式，钢槽内预埋螺栓孔。管节生产时预埋钢槽和充气管，管节使用前在洞圈钢槽内安装气囊，用螺栓将柔性胶板固定在钢槽口，并用密封板密封钢槽口，形成内置式气囊密封装置。在使用时，将内置有气囊密封装置的联络通道管节顶至主隧道结构中，使联络通道管节与主隧道结构相贯，钢槽结构上的密封板贴合于主隧道结构；之后，利用充气设备对气囊进行充气，直至充气后的气囊撑开密封板将密封板紧密抵顶于主隧道结构，完全封堵相贯的主隧道结构与联络通道管节之间的缝隙，实现气囊密封。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置在气囊充气前的结构示意图。
图2为图1的局部放大结构示意图。
图3为本发明实施例隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置在气囊充气后的结构示意图。
图4为图3的局部放大结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
一般隧道联络通道顶管法采用外置钢箱、管节外环形注浆封闭止水等方法进行顶管机接收，在洞门外置焊接钢箱和管节外环形注浆封闭止水能够解决顶管机在未加固地层接收过程中的施工安全。但是在钢箱拆除、洞门封堵过程中，环形注浆封闭止水在水压作用下容易失效，一旦环形注浆封闭止水失效，接收风险较高，易出现洞门漏水、漏砂等险情。
因此，本发明提供了一种管节外圈预埋内置式气囊密封装置，加强联络通道管节与主隧道管节之间的密封止水，尤其适用于解决隧道联络通道顶管法顶管在无加固地层接收时外置钢箱和管节外环形封闭止水易失效的险情。
下面结合附图和具体实施例来对本发明做进一步详细说明。
参阅图1和图2所示，本发明实施例的隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置内置于联络通道管节10的外弧面，主要包括钢槽结构11、密封板12、气囊13和充气管15四个部分。
其中，钢槽结构环设于联络通道管节10中且槽口齐平于联络通道管节10的外弧面。其中，联络通道管节10采用钢筋混凝土管节，钢槽结构11一体浇筑于钢筋混凝土管节中。在钢筋混凝土管节制作过程中，根据钢槽设计要求，采用插筋等构件将钢槽结构固定在构件混凝土管节的钢结构上，在钢筋混凝土管节混凝土浇筑过程中，将钢槽结构11一体浇筑于钢筋混凝土管节，从而将钢槽结构11牢固地内置于联络通道管节10的外弧面，钢槽结构11的槽口齐平于联络通道管节10的外弧面。
较佳地，配合图2所示，钢槽结构11沿着联络通道管节10的外弧面周向连续设置一周，钢槽结构11的横截面呈U型，U型的该钢槽结构11的中部嵌固于联络通道管节中，U型的该钢槽结构11的开口端两侧向外延伸形成贴合并固定于联络通道管节10的外弧面的翼板(图中未标记)，加强槽结构11与联络通道管节10的结合强度。
密封板12采用刚性板，如采用密封钢板，遮蔽并预固定于钢槽结构11的槽口。较佳地，密封板12的宽度宽于槽口的宽度，密封板12超出槽口的两侧可以采用焊接方式预固定于联络通道管节10的外弧面，或者也采用焊接方式预固定于钢槽结构开口端两侧向外延伸形成的翼板上。利用该密封板12在联络通道管节10顶出的过程中，密封住内部的钢槽结构，密封板12的外侧可以平滑地贴着主隧道结构20的可切削混凝土管片21被顶出，并且顶出至略微露出于主隧道结构20的外部(顶出部分的长度应当不超出留在可切削混凝土管片中的部分的长度)。
较佳地，在钢槽结构11的槽口上还覆盖有一层柔性胶板14，该柔性胶板14可采用石棉板。该柔性胶板14覆盖并固定于钢槽结构11的槽口，并且密封板12覆盖于该柔性胶板14的外侧。柔性胶板14采用柔性材质，柔性胶板14的宽度亦宽于钢槽结构的槽口宽度，在安装该柔性胶板14时，将该柔性胶板14的超出槽口的两侧向钢槽结构11的内部翻折，并将翻折的两侧固定于钢槽结构的内壁，从而将柔性胶板14设置在钢槽结构11的槽口中，刚性的密封板12则固定在柔性胶板14的外部。
进一步地，该柔性胶板14的两侧采用螺栓141固定于钢槽结构11的内部。在联络通道管节10的设计阶段，在钢槽结构的内壁预埋螺栓孔，螺栓孔用于配合螺栓141来固定柔性胶板14；在装配时，通过螺栓141将柔性胶板14固定于钢槽结构11的槽口。
气囊13作为本发明的关键部件，设置于钢槽结构11中并在充气后推顶于柔性胶板14和密封板12，将柔性胶板14向外鼓起，并推顶着外部的密封板向外撑开，直至密封板12的两侧被顶脱联络通道管节10的外弧面，解除密封板12的两侧与联络通道管节10的外弧面之间的预固定。令密封板12紧密抵顶于主隧道结构20的可切削混凝土管片21，完全封堵相贯的主隧道结构20的可切削混凝土管片21与联络通道管节10的外环面之间的缝隙，起到高度止水效果。
充气管15，用于对气囊13进行充气，连接于气囊13与充气设备之间，该充气设备可设置于联络通道管节10的内部，该充气管15贯穿联络通道管节10弧面和钢槽结构11，充气管15的两端对应连接至气囊13和充气设备，其中，该充气管15在设置时，宜设置在适当偏离钢槽结构11的正中的位置，以避免充气后气囊应呈现圆形状态而压迫位于正中位置的充气管的管口。较佳地，在联络通道管节10中设置多处充气管15，并且，该多处充气管15沿联络通道管节10的周向均匀相间设置。如在联络通道管节10中设置两根充气管15，将该两根充气管15对称设置在联络通道管节10的前后两侧。充气管15可采用φ50mm的钢管。另外，在联络通道管节的设计阶段，可在联络通道管节10上预设贯穿联络通道管节10的内弧面和钢槽结构11的预留贯孔100，之后，将充气管15插设于预留贯孔100中并使充气管15的两端对应连接于气囊13和充气设备。
本发明中的联络通道管节10在使用时，被顶出至与主隧道结构20相贯的位置，联络通道管节10的外弧面贴合于主隧道结构20的可切削混凝土管片21，较佳地，将钢槽结构11沿主隧道结构10与联络通道管节10的相贯线连续设置。钢槽结构位于联络通道管节10的外弧面，沿着主隧道管片圆弧方向布置(沟槽中心线距离主隧道外弧面一定距离，以保证气囊充气后对主隧道外弧面与管节接缝的密封)。钢槽结构内预埋螺栓孔，联络通道管节生产时预埋凹槽和充气管，联络通道管节使用前在洞圈凹槽内安装气囊，用螺栓将固定用柔性胶板固定，并用密封钢板焊接牢固，形成气囊止水装置，一旦环形注浆封闭止水失效，立即充气进行止水。
下面结合上述实施例中的隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置，具体说明如何采用该气囊密封装置对联络通道管节进行密封的方法做出具体说明。
首先，将内置有气囊13的联络通道管节10顶至主隧道结构20中，使联络通道管节10与主隧道结构20相贯，钢槽结构11槽口外侧的密封板12贴合于主隧道结构20的可切削混凝土管片21，如图1和图2所示；
然后，利用充气管15对气囊13进行充气，气囊13逐渐鼓起，直至充气后的气囊13撑开密封板12将密封板12更紧密地抵顶于主隧道结构20的可切削混凝土管片21，完全封堵相贯的主隧道结构20对的可切削混凝土管片21与联络通道管节10的外弧面之间的缝隙，起到良好地密封止水效果，如图3和图4所示。
较佳地，在钢槽结构11的槽口还覆盖有一层柔性胶板14，密封板12覆盖于该柔性胶板14的外侧。在对气囊13进行充气时，气囊13使柔性胶板14向外鼓起并撑开外侧密封板12。设置柔性胶板14可以防止外界地层中的水土进入到钢槽结构11中，起到保护气囊13的作用。
本发明在隧道联络通道顶管法管节设计阶段设计成凹槽形式，凹槽内预埋螺栓孔，管节生产时预埋凹槽和充气管，管节使用前在洞圈凹槽内安装气囊，用螺栓141将固定用柔性胶板固定，并用密封板焊接牢固，形成气囊止水装置。在使用时，将设置有气囊止水装置的联络通道管节顶至主隧道结构中，使联络通道管节与主隧道结构相贯，钢槽结构上的密封板贴合于主隧道结构；之后，利用充气管对气囊进行充气，直至充气后的气囊撑开密封板将密封板紧密抵顶于主隧道结构，完全封堵相贯的主隧道结构与联络通道管节之间的缝隙，实现气囊密封。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置，其特征在于，内置于联络通道管节的外弧面，包括：
钢槽结构，环设于联络通道管节中且槽口齐平于所述联络通道管节的外弧面；
密封板，采用刚性板，遮蔽并预固定于所述钢槽结构的槽口；
气囊，设于所述钢槽结构中并在充气后推顶于所述密封板以解除所述预固定；以及
充气管，连接于所述气囊并贯穿所述联络通道管节的内弧面和所述钢槽结构；
柔性胶板，所述柔性胶板覆盖并固定于所述钢槽结构的槽口，所述密封板覆盖于所述柔性胶板的外侧。
2.如权利要求1所述的隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置，其特征在于：所述柔性胶板的两侧固定于所述钢槽结构的内壁。
3.如权利要求1所述的隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置，其特征在于：所述密封板的两侧通过焊接预固定于所述联络通道管节的外弧面。
4.如权利要求1所述的隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置，其特征在于：所述联络通道管节与主隧道结构相贯，所述联络通道管节的外弧面贴合于所述主隧道结构，所述钢槽结构沿所述主隧道结构与所述联络通道管节的相贯线连续设置。
5.如权利要求1所述的隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置，其特征在于：所述联络通道管节上设有贯穿所述联络通道管节的内弧面和所述钢槽结构的预留贯孔，所述充气管插设于所述预留贯孔中。
6.如权利要求1所述的隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置，其特征在于：所述联络通道管节为钢筋混凝土管节，所述钢槽结构一体浇筑于钢筋混凝土管节中。
7.如权利要求6所述的隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置，其特征在于：所述钢槽结构的横截面呈U型，U型的所述钢槽结构的中部嵌固于所述联络通道管节中，U型的所述钢槽结构的开口端两侧向外延伸形成贴合并固定于所述联络通道管节的外弧面的翼板。
8.一种隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封方法，采用如权利要求1所述的隧道联络通道顶管法管节内置式气囊密封装置对联络通道管节进行密封，其特征在于，包括步骤：
将内置有气囊的联络通道管节顶至主隧道结构中，使所述联络通道管节与所述主隧道结构相贯，钢槽结构上的密封板贴合于所述主隧道结构，利用所述密封板在联络通道管节顶出的过程中，密封住内部的钢槽结构，所述密封板的外侧平滑地贴着主隧道结构的可切削混凝土管片被顶出；
利用所述充气管对所述气囊进行充气，直至充气后的气囊撑开所述密封板将所述密封板紧密抵顶于所述主隧道结构，完全封堵相贯的所述主隧道结构与所述联络通道管节之间的缝隙；
所述钢槽结构的槽口还覆盖有柔性胶板，所述密封板覆盖于所述柔性胶板的外侧；并且，在对所述气囊进行充气时，所述气囊使所述柔性胶板向外鼓起并撑开所述密封板。
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