CN112922612A - 一种盾构机始发洞门密封止水装置及其施工方法 - Google Patents

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周政
赵洪岩
李森
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Abstract

本发明公开了一种盾构机始发洞门密封止水装置及其施工方法，包括埋设在围护结构背土侧内衬墙上的预埋钢环，预埋钢环内侧设有安装槽，外侧环体末端设有环形面板，安装槽内固定有一环形液体囊，液体囊内部对应隧道管片接缝位置设有6道分隔层，分隔层将液体囊内部分隔成6个互不连通的囊腔，每个囊腔中均充注有不同颜色的带压液体，且各个囊腔的注液管依次穿过安装槽侧壁和内衬墙延伸至始发洞门处并固定，环形面板迎土面上间隔设有若干个套筒，背土面上安装有若干组橡胶帘布和折页板，橡胶帘布和折页板通过连接螺栓固定于套筒处，且橡胶帘布设于折页板内侧。本发明可形成两道密封结构，安装操作简单，施工效率高，密封效果好并可重复多次使用。

Description

一种盾构机始发洞门密封止水装置及其施工方法
技术领域
本发明涉及盾构施工技术领域，具体涉及一种盾构机始发洞门密封止水装置及其施工方法。
背景技术
盾构始发阶段是地铁盾构施工中施工风险高、技术难度大、工序较为复杂的一个施工阶段，一旦处理不当，会造成始发端土体流失或塌方，直接关系到盾构隧道能否顺利施工。盾构机在始发过程中，洞门与盾构壳体之间存在着环形间隙，泥水将会通过环形间隙大量窜入井内，发生涌水涌砂现象，因此必须在盾构机外壳与开挖隧道的空隙之间设置性能良好的止水密封装置，保证掌子面土体及周边水流不会涌出，以确保初始泥水平衡，保证始发阶段的施工安全。
现有的常用的止水密封装置，通常是由环形帘布橡胶板、环形压板及折页板组成，该装置在水压大、砂卵石等高富水地层的止水效果较差。
发明内容
本发明目的在于提出一种盾构机始发洞门密封止水装置及其施工方法，以解决背景技术中所述的技术问题。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种盾构机始发洞门密封止水装置，包括埋设在围护结构背土侧内衬墙上的预埋钢环，所述预埋钢环内侧环体上设有向其轴心凹陷的安装槽，外侧环体末端向其轴心弯折形成一环形面板，所述安装槽内固定有一呈环形的液体囊，所述液体囊内部对应隧道管片接缝位置设有6道分隔层，所述分隔层将液体囊内部分隔成6个互不连通的囊腔，每个囊腔中均充注有不同颜色的带压液体，且各个囊腔的注液管依次穿过安装槽侧壁和内衬墙延伸至始发洞门处并固定；
所述环形面板迎土面上按环形间隔设有若干个套筒，背土面上安装有若干组橡胶帘布和折页板，所述橡胶帘布和折页板通过连接螺栓固定于套筒处，且橡胶帘布设于折页板内侧，安装时，先紧贴环形面板安装橡胶帘布，再紧贴橡胶帘布安装折页板。
优选地，所述液体囊的迎土侧和背土侧囊体上分别埋设有若干道钢丝，液体囊注液膨胀后，其迎土侧和背土侧囊体在钢丝作用下呈波纹状，钢丝既以保持液体囊收缩状态的形状，同时在注液膨胀工作状态时，增加其强度，使其不容易发生变形，而且波纹状的侧边增加了挡水挡泥面积，提高了其封堵性能。
优选地，为保证液体囊的密封效果，所述液体囊宽度为30cm，注液膨胀后高度大于35cm，且大于安装槽槽底至隧道管片之间的距离，为方便液体囊的安装及更换，所述安装槽宽度比液体囊宽度宽10cm，深度为18cm-20cm。
优选地，所述注液管设有6个，相邻两注液管之间间隔60°，所述套筒设有72个，相邻两套筒之间间隔5°。
优选地，所述液体囊通过强力胶粘贴于安装槽槽底。
另外，本发明还提供了上述一种盾构机始发洞门密封止水装置的施工方法，包括以下步骤：
步骤一，盾构机始发前，将液体囊通过强力胶粘在安装槽槽底，并将橡胶帘布和折页板依次安装在环形面板上；
步骤二，盾构机刀盘通过液体囊安装位置后，若橡胶帘布某位置发生涌水时，可迅速通过注液管向与该位置轴向对应的液体囊囊腔内充注液体，阻断流水通道；
步骤三，盾构机盾尾通过液体囊安装位置后，通过注液管向液体囊全部囊腔内充注液体，使液体囊和隧道管片完全贴合在一起，使其能够平衡被密封的地下水、泥沙产生的力，进而形成封闭的空间；
步骤四，液体囊注液完成后，进行注浆止水作业，封堵洞门；
步骤五，洞门封堵施工完成后，通过注液管排出液体囊内带压液体，并依次拆除折页板、橡胶帘布和液体囊，周转至下一工段使用。
优选地，所述步骤三中，当液体囊囊体破损造成渗漏时，首先根据渗漏流体颜色确定液体囊破损囊腔的环向位置，然后沿液体囊破损位置将囊腔割开，在破损囊腔内放入一个与其内部空间大小相适配的囊体内胆，将囊体内胆的注液管接入原注液管内并向囊体内胆内部注入与破损囊腔内颜色相同的带压液体形成双层囊，恢复施工。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明通过液体囊和橡胶帘布、折页板形成两道密封结构，安装操作简单，施工效率高，可在盾构始发不同阶段依次开启，既有很好的密封效果又避免了液体囊被戳破，延长了密封止水装置的有效使用寿命，可重复多次使用；
2、本发明的液体囊具有良好的耐磨性、抗腐蚀性、弹性和抗拉性，可以有效在水压大、砂卵石等高富水地层的洞门、盾构外壳（隧道管片）和液体囊之间形成密封系统，进而防止了涌水涌砂现象发生；
3、本发明通过分隔层将液体囊内部分隔成6个互不连通的囊腔，在某一处囊体破损时，不会影响其他囊腔处的密封效果，避免了整圈渗漏现象的出现，更换时仅需针对破损位置在对应囊腔内放置一个新液体囊即可，提高了维修效率，避免了不必要的材料损耗。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：
图1为本发明涉及的一种盾构机始发洞门密封止水装置及其施工方法的液体囊处于收缩状态时的结构示意图；
图2为图1中A处的放大结构示意图；
图3为本发明涉及的一种盾构机始发洞门密封止水装置及其施工方法的液体囊处于工作状态时的结构示意图；
图4为本发明涉及的一种盾构机始发洞门密封止水装置及其施工方法的液体囊的结构示意图；
图5为本发明涉及的一种盾构机始发洞门密封止水装置及其施工方法的橡胶帘布和折页板的结构示意图。
附图标记：1-预埋钢环、2-安装槽、3-环形面板、4-液体囊、5-分隔层、6-注液管、7-钢丝、8-套筒、9-橡胶帘布、10-折页板、11-围护结构、12-内衬墙、13-隧道管片。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的一种盾构机始发洞门密封止水装置及其施工方法的实施例。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下面结合图1-5，对本发明的优选实施例作进一步详细说明：
如图1-3所示，本发明优选的一种盾构机始发洞门密封止水装置及其施工方法，包括埋设在围护结构11背土侧内衬墙12上的预埋钢环1，所述预埋钢环1内侧环体上设有向其轴心凹陷的安装槽2，外侧环体末端向其轴心弯折形成一环形面板3，所述安装槽2内通过强力胶粘贴有一呈环形的液体囊4，如图2、图4所示，所述液体囊4的迎土侧和背土侧囊体上分别埋设有若干道钢丝7，液体囊4注液膨胀后，其迎土侧和背土侧囊体在钢丝7作用下呈波纹状，且液体囊4内部对应隧道管片13接缝位置设有6道分隔层5，所述分隔层5将液体囊4内部分隔成6个互不连通的囊腔，每个囊腔中均充注有不同颜色的带压液体，且各个囊腔的注液管6依次穿过安装槽2侧壁和内衬墙12延伸至始发洞门处并固定，所述注液管6对应设有6个，相邻两注液管6之间间隔60°；
为保证液体囊4的密封效果，所述液体囊4宽度为30cm，注液膨胀后高度大于35cm，且大于安装槽2槽底至隧道管片13之间的距离，为方便液体囊4的安装及更换，所述安装槽2宽度比液体囊4宽度宽10cm，深度为18cm-20cm；
如图1-3、图5所示，所述环形面板3迎土面上按环形间隔设有72个套筒8，背土面上安装有若干组橡胶帘布9和折页板10，相邻两套筒8之间间隔5°，橡胶帘布9和折页板10通过连接螺栓固定于套筒8处，且橡胶帘布9设于折页板10内侧。
本发明所述的一种盾构机始发洞门密封止水装置的施工方法，包括以下步骤：
步骤一，盾构机始发前，将液体囊4通过强力胶粘在安装槽2槽底，并将橡胶帘布9和折页板10依次安装在环形面板3上，此时液体囊4处于收缩状态，防止液体囊4受损；
步骤二，盾构机刀盘通过液体囊4安装位置后，若橡胶帘布9某位置发生涌水时，可迅速通过注液管6向与该位置轴向对应的液体囊4囊腔内充注液体，阻断流水通道；
步骤三，盾构机盾尾通过液体囊4安装位置后，通过注液管6向液体囊4全部囊腔内充注液体，使液体囊4和隧道管片13完全贴合在一起，使其能够平衡被密封的地下水、泥沙产生的力，进而形成封闭的空间，当液体囊4囊体破损造成渗漏时，首先根据渗漏流体颜色确定液体囊4破损囊腔的环向位置，然后沿液体囊4破损位置将囊腔割开，在破损囊腔内放入一个与其内部空间大小相适配的囊体内胆，将囊体内胆的注液管6接入原注液管6内并向囊体内胆内部注入与破损囊腔内颜色相同的带压液体形成双层囊，恢复施工；
步骤四，液体囊4注液完成后，进行注浆止水作业，封堵洞门；
步骤五，洞门封堵施工完成后，通过注液管6排出液体囊4内带压液体，并依次拆除折页板10、橡胶帘布9和液体囊4，周转至下一工段使用。
当然，本发明及其施工工艺也可用于盾构机接收施工。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种盾构机始发洞门密封止水装置，包括埋设在围护结构（11）背土侧内衬墙（12）上的预埋钢环（1），其特征在于：所述预埋钢环（1）内侧环体上设有向其轴心凹陷的安装槽（2），外侧环体末端向其轴心弯折形成一环形面板（3），所述安装槽（2）内固定有一呈环形的液体囊（4），所述液体囊（4）内部对应隧道管片（13）接缝位置设有6道分隔层（5），所述分隔层（5）将液体囊（4）内部分隔成6个互不连通的囊腔，每个囊腔中均充注有不同颜色的带压液体，且各个囊腔的注液管（6）依次穿过安装槽（2）侧壁和内衬墙（12）延伸至始发洞门处并固定；
所述环形面板（3）迎土面上按环形间隔设有若干个套筒（8），背土面上安装有若干组橡胶帘布（9）和折页板（10），所述橡胶帘布（9）和折页板（10）通过连接螺栓固定于套筒（8）处，且橡胶帘布（9）设于折页板（10）内侧。
2.根据权利要求1所述的一种盾构机始发洞门密封止水装置，其特征在于：所述液体囊（4）的迎土侧和背土侧囊体上分别埋设有若干道钢丝（7），液体囊（4）注液膨胀后，其迎土侧和背土侧囊体在钢丝（7）作用下呈波纹状。
3.根据权利要求1所述的一种盾构机始发洞门密封止水装置，其特征在于：所述液体囊（4）宽度为30cm，注液膨胀后高度大于35cm，且大于安装槽（2）槽底至隧道管片（13）之间的距离，所述安装槽（2）宽度比液体囊（4）宽度宽10cm，深度为18cm-20cm。
4.根据权利要求1所述的一种盾构机始发洞门密封止水装置，其特征在于：所述注液管（6）设有6个，相邻两注液管（6）之间间隔60°，所述套筒（8）设有72个，相邻两套筒（8）之间间隔5°。
5.根据权利要求1所述的一种盾构机始发洞门密封止水装置，其特征在于：所述液体囊（4）通过强力胶粘贴于安装槽（2）槽底。
6.一种根据权利要求1-5任意一项所述的一种盾构机始发洞门密封止水装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，盾构机始发前，将液体囊（4）固定在安装槽（2）槽底，并将橡胶帘布（9）和折页板（10）依次安装在环形面板（3）上；
步骤二，盾构机刀盘通过液体囊（4）安装位置后，若橡胶帘布（9）某位置发生涌水时，可迅速通过注液管（6）向与该位置轴向对应的液体囊（4）囊腔内充注液体，阻断流水通道；
步骤三，盾构机盾尾通过液体囊（4）安装位置后，通过注液管（6）向液体囊（4）全部囊腔内充注液体，使液体囊（4）和隧道管片（13）完全贴合在一起，形成封闭的空间；
步骤四，液体囊（4）注液完成后，进行注浆止水作业，封堵洞门；
步骤五，洞门封堵施工完成后，通过注液管（6）排出液体囊（4）内带压液体，并依次拆除折页板（10）、橡胶帘布（9）和液体囊（4），周转至下一工段使用。
7.根据权利要求6所述的一种盾构机始发洞门密封止水装置的施工方法，其特征在于：所述步骤三中，当液体囊（4）囊体破损造成渗漏时，首先根据渗漏流体颜色确定液体囊（4）破损囊腔的环向位置，然后沿液体囊（4）破损位置将囊腔割开，在破损囊腔内放入一个与其内部空间大小相适配的囊体内胆，将囊体内胆的注液管（6）接入原注液管（6）内并向囊体内胆内部注入与破损囊腔内颜色相同的带压液体形成双层囊，恢复施工。
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