CN111878099B - 一种新型盾构机盾尾防漏浆-漏水复合式保护装置 - Google Patents

Abstract

一种新型盾构机盾尾防漏浆‑漏水复合式保护装置，涉及一种盾构机盾尾密封装置。尾刷套护管环由多个单片管接环拼接组成，单片管接环内部设有滑动钢板，滑动钢板与外弧面之间固定有压缩弹簧，滑动钢板密布有若干钢丝束，内弧面设有穿孔供钢丝束伸出与管片接触，单片管接环内部位于内弧面与滑动钢板之间设置有滚轴，滚轴上转动安装多个滚轮并与管片接触，内弧面四周固定有弹性翼缘，每相邻两个单片管接环之间通过连接件插装连接，连接件具有伸缩与错位功能，盾壳环刚接在盾构机盾尾壳上，复合防漏钢丝网连接尾刷套护管环与盾壳环。具有一定伸缩、错位功能，更有效的避免传统盾尾刷失效导致的漏浆、漏水的问题。

Description

一种新型盾构机盾尾防漏浆-漏水复合式保护装置

技术领域

本发明涉及一种盾构机盾尾密封装置，尤其是一种新型盾构机盾尾防漏浆-漏水复合式保护装置，属于盾构隧道施工技术领域。

背景技术

由于盾构机具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受天气影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响、不影响水面交通等优点，世界各地越来越多的采用盾构机来开挖隧道。由于盾构机工作环境特殊，尤其是在富水高水压条件下进行盾构施工，要求盾构机有良好的密封性，防止水、土及压注材料从盾尾进入盾构内。在实际工程中，长距离的盾构或盾构机姿态调整往往容易出现盾尾刷失效，导致盾尾漏浆、漏水，严重影响工程安全与施工进度，而且传统盾尾刷存在更换难度系数大、成本高、耗时长等问题。基于目前盾构机盾尾存在的上述缺陷，亟需一种新型盾尾密封装置以改善盾尾刷密封失效导致漏浆、漏水的问题。

发明内容

为解决背景技术存在的不足，本发明提供一种新型盾构机盾尾防漏浆-漏水复合式保护装置，它的尾刷套护管环由多个单片管接环通过连接件拼接组成具有一定伸缩、错位功能的完整圆环，尾刷套护管环与盾构机盾尾壳之间通过复合防漏钢丝网连接为一个整体可伸缩的密封隔离层提升盾构仓密封性，更有效的避免传统盾尾刷失效导致的漏浆、漏水的问题。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种新型盾构机盾尾防漏浆-漏水复合式保护装置，包括尾刷套护管环、复合防漏钢丝网、盾壳环以及多个连接件，所述尾刷套护管环环套在管片外部并由多个单片管接环拼接组成，所述单片管接环为外形呈圆弧形的箱体，其内部中间位置设有滑动钢板，所述滑动钢板两端分别与单片管接环两端侧壁滑动连接，并可向单片管接环的内弧面一侧进行滑动，滑动钢板与单片管接环的外弧面之间固定有多根压缩弹簧，滑动钢板朝向单片管接环的内弧面一侧表面密布嵌固有若干钢丝束，单片管接环的内弧面设有若干穿孔供所述钢丝束的端部伸出与管片接触，单片管接环内部位于内弧面与滑动钢板之间设置有滚轴，所述滚轴两端分别与单片管接环两端内壁刚接固定，滚轴上转动安装有多个滚轮，单片管接环的内弧面和滑动钢板分别开设有与所述多个滚轮数量对应的矩形通口，滚轮可通过对应的所述矩形通口与管片接触，单片管接环的内弧面四周固定有弹性翼缘，每相邻两个单片管接环之间通过一个连接件插装连接，所述连接件具有伸缩与错位功能，所述盾壳环刚接在盾构机盾尾壳上，所述复合防漏钢丝网外形为环形连接尾刷套护管环与盾壳环，复合防漏钢丝网由多个不同目数的钢丝网复合叠加而成并设有隔水夹层，复合防漏钢丝网内还沿径向植入有多根钢丝绳作为加筋材料，所述多根钢丝绳内外两端分别与对应的单片管接环和盾壳环连接固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的尾刷套护管环由多个单片管接环拼接组成，相邻两个单片管接环之间通过连接件插装连接，组成具有一定伸缩、错位功能的完整圆环，整体环套在已安装就位的管片外部，盾壳环刚接在盾构机盾尾壳上，尾刷套护管环与盾壳环之间通过复合防漏钢丝网连接为一个整体可伸缩的密封隔离层保持盾构仓密封性，可有效避免管片拼装错台时传统盾尾刷不能完整包裹管片而出现漏浆、漏水的失效问题，并且能够避免传统盾尾刷长期受管片挤压后容易产生塑性变形，导致密封性降低的问题，从而达到良好的密封效果，保证盾构机掘进的顺利进行，可针对不同直径、不同地层条件的盾构隧道的密封。

附图说明

图1是本发明的尾刷套护管环的装配结构轴测图；

图2是本发明的单片管接环的整体结构轴测图；

图3是本发明的单片管接环的内部结构轴测图，其中钢丝束未表示；

图4是本发明的单片管接环的T形卡槽结构轴测图；

图5是本发明的连接件的整体结构轴测图；

图6是本发明的连接件的内部结构轴测图；

图7是本发明的复合防漏钢丝网的叠加结构轴测图；

图8是本发明的复合防漏钢丝网的连接结构示意图；

图9是本发明的工作状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1～图9所示，本发明公开了一种新型盾构机盾尾防漏浆-漏水复合式保护装置，包括尾刷套护管环1、复合防漏钢丝网3、盾壳环4以及多个连接件2；

结合图1～图4所示，所述尾刷套护管环1是一个整体密封装置，环套在管片6外部，材质为钢质，由多个单片管接环11拼接组成，可以通过增加或减少所述单片管接环11的数量以适应盾构隧道的直径大小，单片管接环11为外形呈圆弧形的箱体，其内部中间位置设有弯曲度一直的滑动钢板111，所述滑动钢板111可在一定范围内向单片管接环11的内弧面一侧进行滑动(滑动钢板111两端与单片管接环11之间留有间隙)，滑动钢板111两端分别设有两个凸缘112，单片管接环11两端侧壁分别对应预设有两条导轨槽113，所述凸缘112滑动卡设在对应的所述导轨槽113内，滑动钢板111与单片管接环11的外弧面之间固定有多根压缩弹簧114，所述压缩弹簧114的数量优选为2根，压缩弹簧114的工作状态是始终处于压缩状态，从而给滑动钢板111提供向单片管接环11的内弧面移动的推力，导轨槽113保证滑动钢板111在压缩弹簧114推力下定向位移，滑动钢板111朝向单片管接环11的内弧面一侧表面密布嵌固有若干钢丝束115，所述钢丝束115与滑动钢板111同步运动，单片管接环11的内弧面设有若干穿孔116供钢丝束115的端部伸出与管片6接触，密布的钢丝束115可以有效地起到防水防漏浆的效果，钢丝束115是消耗品，随着长距离的盾构磨损消耗，剩余部分的钢丝束115会在压缩弹簧114推力下随着滑动钢板111运动及时补上，从而达到良好的密封效果，单片管接环11内部位于内弧面与滑动钢板111之间设置有滚轴117，所述滚轴117两端分别与单片管接环11两端内壁刚接固定，滚轴117上等间隔转动安装有多个滚轮118，所述滚轮118的数量优选为3个，滚轮118为橡胶材质或钢质，单片管接环11的内弧面和滑动钢板111还分别开设有与滚轮118数量对应的矩形通口119，所述矩形通口119可供滚轮118通过，滑动钢板111上的矩形通口119目的是增加滑动钢板111的移动距离，使钢丝束115能够更多的伸出穿孔116，单片管接环11的内弧面上的矩形通口119目的是使滚轮118能够与管片6接触，使得尾刷套护管环1在拉进过程中由于滚轮118与管片6的滚动减小阻力，单片管接环11的内弧面四周固定有可起密封作用的弹性翼缘120使内弧面在拉进过程中作为密封底板121，所述弹性翼缘120可有效防止砂浆进入密封底板121内，拼接完成的尾刷套护管环1在工作时，密封底板121与钢丝束115紧贴管片6外侧，实际操作很容易导致管片6外侧用固体突出物等杂质，而滚轮118可同时贴着管片6外侧前进，有效减小摩擦阻力；

结合图5～图6所示，所述连接件2为一端宽一端窄整体有一定倾斜度的特制连接构件，适当改变倾斜度可适应不同直径的盾构隧道，其主要功能为连接单片管接环11，实现相邻两个单片管接环11方便、快捷的安装与拆卸，实际作业过程中尾刷套护管环1可能会出现不是以完美的圆环状态工作的情况，而出现前后错位或左右拉伸状态，为适应实际作业，连接件2具有伸缩、错位功能，连接件2包括两个T形钢骨21、两个伸缩钢板22、两个钢板卡片23、四根对拉螺栓24及八根拉伸弹簧25，所述两个T形钢骨21的横向支臂211相对贴靠在一起并且分别对应开设有四个长条孔212，所述长条孔212与横向支臂211的宽度方向一致，每对应的两个长条孔212之间通过对拉螺栓24连接定位，长条孔212的宽度略大于对拉螺栓24的直径，工程实际进行过程中难免会出现单片管接环11中可能出现某一处前进不一致的问题，这无疑会使单片管接环11出现扭矩，降低使用寿命，为克服此状况将连接件2设计为两个独立的部分，也就是两个T形钢骨21，在每个T形钢骨21都开设长条孔212，再用对拉螺栓24将两部分连接在一起，这样两个T形钢骨21之间就能够沿长条孔212方向实现一定范围的错位位移，而两个T形钢骨21的纵向支臂213分别设有与外端贯通的腔槽214，所述两个伸缩钢板22分别滑动插装在对应的所述腔槽214内，两个伸缩钢板22上分别焊接有四个弹簧垫板221，所述四个弹簧垫板221两两一组并分别位于伸缩钢板22两侧，T形钢骨21的纵向支臂213与弹簧垫板221对应位置设有缺口以供伸缩钢板22向外移动，每个弹簧垫板221与T形钢骨21的横向支臂211对应位置分别通过拉伸弹簧25连接定位，所述拉伸弹簧25的工作状态是始终处于拉伸状态，两个伸缩钢板22外端分别刚接固定有钢板卡片23，所述钢板卡片23与伸缩钢板22呈T形垂直排布，两个T形钢骨21外部还罩设密封外壳26，避免砂浆进入；

结合图4所示，单片管接环11两端分别预留有与钢板卡片23配合的T形卡槽12，从而使连接件2可以以插接的方式插装在相邻两个单片管接环11之间实现连接作用，当相邻两个单片管接环11受到拉伸时，伸缩钢板22具有一定的伸缩性，保证有效连接；

结合图7所示，所述复合防漏钢丝网3外形为环形，是连接尾刷套护管环1与盾壳环4保持盾构仓密封性的关键组件，具有较好的柔性与可褶皱性，使得当盾构机姿态调整与停机逆向倒退的情况时，可弯曲、褶皱，但依旧可以保持密封性，复合防漏钢丝网3由多个不同目数的钢丝网31复合叠加而成，并分为粗钢丝网、细钢丝网和致密钢丝网三种，所述粗钢丝网的孔径为0.8～3.9mm，所述细钢丝网的孔径为0.3～0.75mm，所述致密钢丝网的孔径为0.04～0.25mm，各个钢丝网的功能不同，粗钢丝网提供韧性，防止复合防漏钢丝网3被拉裂破损，细钢丝网起过渡作用，实现复合防漏钢丝网3孔径的均匀，致密钢丝网可涂抹橡胶等具有密封性能的高分子材料，提升防漏浆、漏水的效果，复合防漏钢丝网3内还设有隔水夹层，并且为了使复合防漏钢丝网3整体性与受力性完善，复合防漏钢丝网3内还沿径向植入有多根钢丝绳32作为加筋材料；

所述盾壳环4为环状空心管，刚度较大，刚接在盾构机盾尾壳上，是连接复合防漏钢丝网3与盾尾壳的装置，使复合防漏钢丝网3与盾尾壳连接为一个整体，协同工作，盾壳环4上开设有多个穿位孔，结合图8所示，复合防漏钢丝网3的钢丝绳32内外两端分别固定有预留挂件5，复合防漏钢丝网3的钢丝绳32外端经对应的所述穿位孔伸入盾壳环4内并通过所述预留挂件5连接固定，复合防漏钢丝网3的钢丝绳32内端也通过预留挂件5与对应的单片管接环11连接固定，钢丝绳32承担主要拉力，盾壳环4、尾刷套护管环1、复合防漏钢丝网3安装成整体后的工作状态结合图9所示。

上述具体实施方式是以常用圆形盾构隧道为例，实际工程中可根据不同的盾尾间隙采取不同的加工制造手段，生产同原理不同大小的单片管接环11。此外，尾刷套护管环1的形状也不仅仅只限于圆形盾构隧道，对于椭圆形盾构隧道或马蹄形盾构隧道，可适当改变单片管接环11的形状、弧度以及数量，从而达到适应椭圆形盾构隧道或马蹄形盾构隧道的理想状态。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种新型盾构机盾尾防漏浆-漏水复合式保护装置，其特征在于：包括尾刷套护管环（1）、复合防漏钢丝网（3）、盾壳环（4）以及多个连接件（2），所述尾刷套护管环（1）环套在管片（6）外部并由多个单片管接环（11）拼接组成，所述单片管接环（11）为外形呈圆弧形的箱体，其内部中间位置设有滑动钢板（111），所述滑动钢板（111）两端分别与单片管接环（11）两端侧壁滑动连接，并可向单片管接环（11）的内弧面一侧进行滑动，滑动钢板（111）与单片管接环（11）的外弧面之间固定有多根压缩弹簧（114），滑动钢板（111）朝向单片管接环（11）的内弧面一侧表面密布嵌固有若干钢丝束（115），单片管接环（11）的内弧面设有若干穿孔（116）供所述钢丝束（115）的端部伸出与管片（6）接触，单片管接环（11）内部位于内弧面与滑动钢板（111）之间设置有滚轴（117），所述滚轴（117）两端分别与单片管接环（11）两端内壁刚接固定，滚轴（117）上转动安装有多个滚轮（118），单片管接环（11）的内弧面和滑动钢板（111）分别开设有与所述多个滚轮（118）数量对应的矩形通口（119），滚轮（118）可通过对应的所述矩形通口（119）与管片（6）接触，单片管接环（11）的内弧面四周固定有弹性翼缘（120），每相邻两个单片管接环（11）之间通过一个连接件（2）插装连接，所述连接件（2）具有伸缩与错位功能，所述盾壳环（4）刚接在盾构机盾尾壳上，所述复合防漏钢丝网（3）外形为环形连接尾刷套护管环（1）与盾壳环（4），复合防漏钢丝网（3）由多个不同目数的钢丝网（31）复合叠加而成并设有隔水夹层，复合防漏钢丝网（3）内还沿径向植入有多根钢丝绳（32）作为加筋材料，所述多根钢丝绳（32）内外两端分别与对应的单片管接环（11）和盾壳环（4）连接固定。

2.根据权利要求1所述的一种新型盾构机盾尾防漏浆-漏水复合式保护装置，其特征在于：所述连接件（2）包括两个T形钢骨（21）、两个伸缩钢板（22）、两个钢板卡片（23）、四根对拉螺栓（24）及八根拉伸弹簧（25），所述两个T形钢骨（21）的横向支臂（211）相对贴靠在一起并且分别对应开设有四个长条孔（212），所述长条孔（212）与横向支臂（211）的宽度方向一致，每对应的两个长条孔（212）之间通过对拉螺栓（24）连接定位，使两个T形钢骨（21）之间能够沿长条孔（212）错位位移，两个T形钢骨（21）的纵向支臂（213）分别设有与外端贯通的腔槽（214），所述两个伸缩钢板（22）分别滑动插装在对应的所述腔槽（214）内，两个伸缩钢板（22）上分别焊接有四个弹簧垫板（221），所述四个弹簧垫板（221）两两一组并分别位于伸缩钢板（22）两侧，T形钢骨（21）的纵向支臂（213）与弹簧垫板（221）对应位置设有缺口以供伸缩钢板（22）向外移动，每个弹簧垫板（221）与T形钢骨（21）的横向支臂（211）对应位置分别通过拉伸弹簧（25）连接定位，使两个伸缩钢板（22）具有伸缩性，两个T形钢骨（21）外部还罩设密封外壳（26），两个伸缩钢板（22）外端分别刚接固定有钢板卡片（23），所述钢板卡片（23）与伸缩钢板（22）呈T形垂直排布，单片管接环（11）两端分别预留有与钢板卡片（23）配合的T形卡槽（12），使连接件（2）插装在相邻两个单片管接环（11）之间实现连接作用。

3.根据权利要求2所述的一种新型盾构机盾尾防漏浆-漏水复合式保护装置，其特征在于：所述连接件（2）为一端宽一端窄整体有一定倾斜度的构件。

4.根据权利要求1或2所述的一种新型盾构机盾尾防漏浆-漏水复合式保护装置，其特征在于：所述复合防漏钢丝网（3）的钢丝网（31）分为粗钢丝网、细钢丝网和致密钢丝网三种，所述粗钢丝网的孔径为0.8~3.9mm，所述细钢丝网的孔径为0.3~0.75mm，所述致密钢丝网的孔径为0.04~0.25mm。

5.根据权利要求4所述的一种新型盾构机盾尾防漏浆-漏水复合式保护装置，其特征在于：所述致密钢丝网涂抹有具有密封性能的高分子材料。

6.根据权利要求1所述的一种新型盾构机盾尾防漏浆-漏水复合式保护装置，其特征在于：所述滑动钢板（111）两端分别设有两个凸缘（112），所述单片管接环（11）两端侧壁分别对应预设有两条导轨槽（113），所述凸缘（112）滑动卡设在对应的所述导轨槽（113）内，实现滑动钢板（111）两端分别与单片管接环（11）两端侧壁滑动连接。

7.根据权利要求1所述的一种新型盾构机盾尾防漏浆-漏水复合式保护装置，其特征在于：所述复合防漏钢丝网（3）的钢丝绳（32）内外两端分别固定有预留挂件（5），并分别通过所述预留挂件（5）与对应的单片管接环（11）和盾壳环（4）连接固定，所述盾壳环（4）开设有多个穿位孔供预留挂件（5）伸入。

Images