CN111878110B - 盾构隧道始发的洞门封堵装置及封堵方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种盾构隧道始发的洞门封堵装置，其包括安装于内衬墙上的洞门钢环、设于洞门钢环上的至少两组密封组件、预埋于洞门钢环内且位于至少两组密封组件之间的多个注浆孔，密封组件绕着洞门钢环的周向设置且至少两组密封组件沿着洞门钢环的轴向排布，多个注浆孔沿着洞门钢环的周向间隔排布。本发明的封堵装置，通过在两组密封组件之间设置多个注浆孔，且多个注浆孔与洞门钢环的钟点位置相对应，使得在封堵时能够分别自洞门钢环上部的钟点位置注入浆液，浆液注入更均匀且封堵效果更好，相比设置膜袋更为简单高效；基于该封堵装置的封堵方法，步骤简单，操作方便，能够快速填充间隙，堵漏效果好。

Description

盾构隧道始发的洞门封堵装置及封堵方法
技术领域
本发明涉及泥水盾构领域，具体涉及一种盾构隧道始发的洞门封堵装置及封堵方法。
背景技术
盾构始发作为盾构隧道掘进施工的第一步，其施工质量的好坏直接影响了后续的盾构隧道能否顺利掘进和贯通。盾构隧道在始发过程中，洞门与盾构壳体之间存在着环形间隙，为防止始发时泥水通过环形间隙大量窜入井内，导致盾构机无法有效建立压力，必须设置性能良好的止水密封装置，以确保初始泥水平衡，保证始发段的施工安全。
但是，现有的止水密封装置，通常是在洞门钢环内设置膜袋，并通过向膜袋内注入浆液使膜袋膨胀来实现封堵效果。但是，设置膜袋，一方面成本较高，且膜袋损坏后更换不方便，另一方面，膜袋与洞门钢环之间无法做到紧密贴合，存在封堵死角。
发明内容
本发明的一个目的是克服现有技术的不足，提供一种改进的洞门封堵装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种盾构隧道始发的洞门封堵装置，其包括安装于内衬墙上的洞门钢环、设于洞门钢环上的至少两组密封组件、预埋于所述洞门钢环内且位于所述的至少两组密封组件之间的多个注浆孔，所述密封组件绕着所述洞门钢环的周向设置且所述的至少两组密封组件沿着所述洞门钢环的轴向排布，所述的多个注浆孔沿着所述洞门钢环的周向间隔排布。
优选地，所述的多个注浆孔与所述洞门钢环的钟点位置一一对应。
根据本发明，所述洞门钢环的钟点位置与钟表上的十二个钟点位置一一对应。
根据本发明，所述注浆孔有十二个，且分别设置在对应的所述钟点位置上。
优选地，所述内衬墙上开设有多条注浆通道，所述的多个注浆孔与所述的多条注浆通道一一对应且相互连通。
优选地，所述密封组件包括橡胶帘布、位于所述橡胶帘布两侧的圆环板和翻板，所述橡胶帘布、所述圆环板和所述翻板之间相固定连接。
优选地，所述洞门封堵装置还包括设于所述洞门钢环上的至少一组钢丝刷，所述钢丝刷位于所述密封组件的前部。
本发明的另一个目的是提供一种基于上述封堵装置的封堵方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一组盾构隧道始发的洞门封堵方法，其包括如下步骤：
(1)浆液的制备：将NSHS-1制浆剂和NSHS-3制浆剂缓慢均匀的加入清水中，待其充分溶解后，再缓慢加入NSHS-2制浆剂并搅拌均匀，即得到所述的浆液；
(2)建仓前的注浆：待盾构机的切口环完全进入钢丝刷后，同步向洞门钢环的11点钟位置和1点钟位置注入浆液，待注浆压力达到第一设定值时停止注浆，等待浆液完全流入所述洞门钢环下方空腔后，再同步向所述洞门钢环的9点钟位置、11点钟位置、1点钟位置和3点钟位置注入浆液，待注浆压力达到第二设定值时停止注浆；如此，能够使浆液在重力作用下完全流入洞门钢环下方空腔，将下方空腔完全注满。
(3)建仓时的注浆：在盾构始发的掌子面液位慢慢上升时，沿着逆时针方向依次向所述洞门钢环的11点钟位置至8点钟位置注入浆液，随后沿着顺时针方向依次向所述洞门钢环的1点钟位置至4点钟位置注入浆液，最后向所述洞门钢环的12点钟位置注入浆液，在每个位置的注浆过程中，待注浆压力达到第三设定值时停止注浆；
(4)掘进过程中的注浆：在盾构机的掘进过程中，观察洞门钢环的泥水渗漏情况，并依据就近原则，通过所述洞门钢环上的最靠近泥水渗漏位置的注浆孔注入浆液进行堵漏，待泥水渗漏位置不再渗漏时停止注浆。
优选地，在所述步骤(1)中，所述NSHS-1制浆剂、所述NSHS-2制浆剂、所述NSHS-3制浆剂和清水的混合比例为1:4:1:20。
在根据本发明的一个具体实施方式中，在所述步骤(1)中，将50kg的所述NSHS-1制浆剂和50kg的所述NSHS-3制浆剂缓慢均匀的加入1m3的清水中，待充分溶解后，再缓慢加入200kg的NSHS-2制浆剂并搅拌均匀，即得到所述的浆液。
在根据本发明的一个具体且优选实施方式中，在所述步骤(2)中，所述第一设定值为1MPa，所述第二设定值也为1MPa。
在根据本发明的又一个具体且优选实施方式中，在所述步骤(3)中，所述第三设定值为1MPa。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的封堵装置，通过在两组密封组件之间设置多个注浆孔，且多个注浆孔与洞门钢环的钟点位置相对应，使得在封堵时能够分别自洞门钢环上部的钟点位置注入浆液，浆液注入更均匀且封堵效果更好，相比设置膜袋更为简单高效；基于该封堵装置的封堵方法，步骤简单，操作方便，能够快速填充间隙，堵漏效果好。
附图说明
附图1为本发明的具体实施例中的洞门封堵装置的径向截面示意图；
附图2为本发明的具体实施例中的洞门封堵装置的轴向截面示意图。
图中：1、内衬墙；2、洞门钢环；3、注浆孔；4、注浆通道；5、橡胶帘布；6、圆环板；7、翻板；8、钢丝刷。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
本发明涉及对盾构隧道始发的封堵装置和封堵方法的改进。改进后的封堵装置，通过在两组密封组件之间设置多个注浆孔，且多个注浆孔与洞门钢环的钟点位置相对应，使得在封堵时能够分别自洞门钢环上部的钟点位置注入浆液，浆液注入更均匀且封堵效果更好，相比设置膜袋更为简单高效；基于该封堵装置的封堵方法，步骤简单，操作方便，能够快速填充间隙，堵漏效果好。
参见图1-2所示，其中示出了一种盾构隧道始发的洞门封堵装置，其包括安装于内衬墙1上的洞门钢环2、设于洞门钢环2上的至少两组密封组件、预埋于洞门钢环2内且位于至少两组密封组件之间的多个注浆孔3，密封组件绕着洞门钢环2的周向设置且至少两组密封组件沿着洞门钢环2的轴向排布，多个注浆孔3沿着洞门钢环2的周向间隔排布。
作为优选的方案，注浆孔3有十二个且分别位于洞门钢环2的十二个钟点位置。如此，在对洞门钢环2注浆进行封堵时，能够自洞门钢环2两侧相对应的钟点位置同步注入浆液进行封堵，使浆液能够完全向下流入洞门钢圈2的空腔中实现封堵。进一步地，在内衬墙1上开设有多条注浆通道4，多个注浆孔3与多条注浆通道4一一对应且相互连通。在注浆通道4外侧连通有注浆机，用于提供浆液。
密封组件包括橡胶帘布5、位于橡胶帘布5两侧的圆环板6和翻板7，橡胶帘布5、圆环板6和翻板7之间通过螺栓相固定连接。洞门封堵装置还包括设于洞门钢环2上的至少一组钢丝刷8，钢丝刷8位于密封组件的前部。
在盾构机沿盾构推进方向掘进时，橡胶帘布5和翻板7的弯曲方向与盾构掘进的方向一致，与泥水的流向相反，起到初步的封堵作用。而钢丝刷8有两组，钢丝刷8上部有注脂孔，通过在钢丝刷8上注入油脂加强堵水效果。最后在橡两层橡胶帘布5内注入浆液，浆液凝固后，实现洞门间隙的彻底封堵。
基于上述的封堵装置的封堵方法，其包括如下步骤：
(1)浆液的制备：将清水放入搅拌器中，开启搅拌器，随后将NSHS-1制浆剂和NSHS-3制浆剂缓慢均匀的加入清水中，待其充分溶解后，再缓慢加入NSHS-2制浆剂并搅拌均匀，即得到浆液。
其中NSHS-1型制浆剂有增粘效果，可以同时提高泥浆漏斗粘度及塑性粘度，降低析水率；NSHS-2型制浆剂的主要用途是洞门圈堵水、防止浅覆土层冒浆、封堵砂土层、砾石层、风化岩层等孔隙，配合其他材料形成致密泥膜，防止开挖面垮塌，起到稳定开挖面作用，也称堵漏剂；NSHS-3型制浆剂有增粘效果，可以同时提高泥浆漏斗粘度及塑性粘度，降低析水率。
在本例中，NSHS-1制浆剂、NSHS-2制浆剂、NSHS-3制浆剂和清水的混合比例为1:4:1:20。进一步地，将50kg的NSHS-1制浆剂和50kg的NSHS-3制浆剂缓慢均匀的加入1m3的清水中，待充分溶解后，再缓慢加入200kg的NSHS-2制浆剂并搅拌均匀，即得到浆液。
(2)建仓前的注浆：待盾构机的切口环完全进入钢丝刷8后，同步向洞门钢环2的11点钟位置和1点钟位置注入浆液，待注浆压力达到第一设定值时停止注浆，等待浆液完全流入洞门钢环2下方空腔后，再同步向洞门钢环2的9点钟位置、11点钟位置、1点钟位置和3点钟位置注入浆液，待注浆压力达到第二设定值时停止注浆。在本例中，第一设定值为1MPa，第二设定值也为1MPa，
这里，根据盾构机本体长度，盾构始发负环拼装到一定环后，通过人仓观察刀盘顶部距离掌子面距离，根据实际距离调整推进行程。根据设计轴线坡度，在盾体切口环完全进入钢丝刷8，刀盘顶部距离掌子面最小距离约50mm时试转刀盘，该位置即为建仓前的注浆位置。
(3)建仓时的注浆：在盾构始发的掌子面液位慢慢上升时，沿着逆时针方向依次向洞门钢环2的11点钟位置至8点钟位置注入浆液，随后沿着顺时针方向依次向洞门钢环2的1点钟位置至4点钟位置注入浆液，最后向洞门钢环2的12点钟位置注入浆液，在每个位置的注浆过程中，待注浆压力达到第三设定值时停止注浆。在本例中，第三设定值为1MPa。
在建仓时的注浆与盾构机的掘进同步进行，能够避免浆液粘住盾构机。
当注浆压力大于1MPa时，浆液无法再被注入，即表示洞门钢环2与盾构机之间的间隙已被封堵。
(4)掘进过程中的注浆：在盾构机的掘进过程中，观察洞门钢环2的泥水渗漏情况，并依据就近原则，通过洞门钢环2上的最靠近泥水渗漏位置的注浆孔注入浆液进行堵漏，待泥水渗漏位置不再渗漏时停止注浆。
在盾构机的掘进过程中，根据隧道的实际掘进情况，盾构机与洞门钢环2之间可能出现新的间隙，此时可根据就近原则进行堵漏。
应用本实施例的封堵方法，能够简单高效的对洞门钢环2和盾构机之间的间隙进行封堵，解决了现有技术中盾构始发时洞门钢环2的泥水渗漏问题。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种盾构隧道始发的洞门封堵方法，其特征在于：
所述洞门封堵方法通过洞门封堵装置实现，所述洞门封堵装置包括安装于内衬墙(1)上的洞门钢环(2)、设于洞门钢环(2)上的至少两组密封组件、设于所述洞门钢环(2)上的至少一组钢丝刷(8)、预埋于所述洞门钢环(2)内且位于所述的至少两组密封组件之间的多个注浆孔(3)，所述密封组件绕着所述洞门钢环(2)的周向设置且所述的至少两组密封组件沿着所述洞门钢环(2)的轴向排布，所述钢丝刷(8)位于所述密封组件的前部，所述的多个注浆孔(3)沿着所述洞门钢环(2)的周向间隔排布；其中，所述的多个注浆孔(3)与所述洞门钢环(2)的钟点位置一一对应；
所述洞门封堵方法包括如下步骤：
(1)浆液的制备：将NSHS-1制浆剂和NSHS-3制浆剂缓慢均匀的加入清水中，待其充分溶解后，再缓慢加入NSHS-2制浆剂并搅拌均匀，即得到所述的浆液；
(2)建仓前的注浆：待盾构机的切口环完全进入钢丝刷(8)后，同步向洞门钢环(2)的11点钟位置和1点钟位置注入浆液，待注浆压力达到第一设定值时停止注浆，等待浆液完全流入所述洞门钢环(2)下方空腔后，再同步向所述洞门钢环(2)的9点钟位置、11点钟位置、1点钟位置和3点钟位置注入浆液，待注浆压力达到第二设定值时停止注浆；
(3)建仓时的注浆：在盾构始发的掌子面液位慢慢上升时，沿着逆时针方向依次向所述洞门钢环(2)的11点钟位置至8点钟位置注入浆液，随后沿着顺时针方向依次向所述洞门钢环(2)的1点钟位置至4点钟位置注入浆液，最后向所述洞门钢环(2)的12点钟位置注入浆液，在每个位置的注浆过程中，待注浆压力达到第三设定值时停止注浆；
(4)掘进过程中的注浆：在盾构机的掘进过程中，观察洞门钢环(2)的泥水渗漏情况，并依据就近原则，通过所述洞门钢环(2)上的最靠近泥水渗漏位置的注浆孔注入浆液进行堵漏，待泥水渗漏位置不再渗漏时停止注浆。
2.根据权利要求1所述的盾构隧道始发的洞门封堵方法，其特征在于：所述内衬墙(1)上开设有多条注浆通道(4)，所述的多个注浆孔(3)与所述的多条注浆通道(4)一一对应且相互连通。
3.根据权利要求1所述的盾构隧道始发的洞门封堵方法，其特征在于：所述密封组件包括橡胶帘布(5)、位于所述橡胶帘布(5)两侧的圆环板(6)和翻板(7)，所述橡胶帘布(5)、所述圆环板(6)和所述翻板(7)之间相固定连接。
4.根据权利要求1所述的盾构隧道始发的洞门封堵方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，所述NSHS-1制浆剂、所述NSHS-2制浆剂、所述NSHS-3制浆剂和清水的混合比例为1:4:1:20。
5.根据权利要求1或4所述的盾构隧道始发的洞门封堵方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，将50kg的所述NSHS-1制浆剂和50kg的所述NSHS-3制浆剂缓慢均匀的加入1m3的清水中，待充分溶解后，再缓慢加入200kg的NSHS-2制浆剂并搅拌均匀，即得到所述的浆液。
6.根据权利要求1所述的盾构隧道始发的洞门封堵方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，所述第一设定值为1MPa，所述第二设定值也为1MPa。
7.根据权利要求1所述的盾构隧道始发的洞门封堵方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，所述第三设定值为1MPa。
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