CN113153325A - 用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统及其紧急避险方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统及其紧急避险方法，其中的压力传感器用于实时采集盾尾刷之间的压力值，控制器连接于压力传感器和空压机，控制器在接收压力传感器采集的压力值后，基于控制器中预设的阈值，判定压力值是否超出阈值，在压力值超出阈值后，控制器开启空压机以向气囊本体中输送气体，使得气囊本体膨胀并封堵于后一道盾尾刷与已铺设的管片的外壁之间的间隙。本发明解决了在盾构机推进过程中，盾尾刷失效时，常规补救措施存在封堵效果慢或容易造成盾尾抱死的问题。
Description
技术领域
本发明涉及盾构施工技术领域，具体涉及一种用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统及其紧急避险方法。
背景技术
现有盾构机在盾构推进过程中，由于在较强压力作用下或者盾构机姿态异常时，盾尾刷变形能力差，盾尾间隙较大，导致盾尾刷失效，造成盾尾漏浆、涌水涌沙等安全风险。在盾尾刷失效的情况下，常规补救措施仅仅通过盾尾油脂系统加大油脂注入量或通过盾尾内管片注浆孔对盾尾进行注浆封堵。这两种方法中的前者存在封堵效果慢的缺点，后者具有因注浆包裹盾尾造成盾尾抱死推进困难等缺点。
发明内容
为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统及其紧急避险方法，以解决在盾构机推进过程中，盾尾刷失效时，常规补救措施存在封堵效果慢或容易造成盾尾抱死的问题。
为实现上述目的，提供一种用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统，包括：
气囊本体，盾尾的内壁形成有沿所述盾尾的圆周方向设置的容置槽，所述容置槽位于相邻的两道盾尾刷之间，所述气囊本体容置于所述容置槽中，所述容置槽的槽口具有靠近刀盘的第一侧和远离所述刀盘的第二侧，所述槽口的第一侧铰接连接有临时封堵板，所述临时封堵板的远离所述刀盘的一侧磁性吸附于所述槽口的第二侧；
空压机，输气管路连接于所述气囊本体，在所述空压机通过输气管路向所述气囊本体充气后，所述气囊本体膨胀并朝向所述盾尾的内侧推抵所述临时封堵板的面向所述容置槽的内侧以令所述临时封堵板翻转开启所述槽口，所述临时封堵板的远离所述刀盘的一侧抵接于已铺设的管片的外壁，所述临时封堵板与所述盾尾的内壁、所述管片的外壁、后一道的所述盾尾刷之间形成填充空间，膨胀后的所述气囊本体伸至所述填充空间中以封堵后一道的所述盾尾刷与所述管片之间的间隙；
压力传感器，安装于所述临时封堵板的背向所述容置槽的外侧；以及
控制器，连接于所述压力传感器和所述空压机。
进一步的，所述盾尾的内壁安装有用于输送油脂的输油管路，所述输油管路的第一端连接有输送泵，所述输油管路的第二端连通于所述容置槽的内部，所述输送泵连接于所述控制器。
进一步的，所述输油管路和所述输气管路埋设于所述盾尾的内部。
进一步的，所述临时封堵板包括多块单元板，所述单元板具有相对的第一端和第二端，所述单元板的第一端通过合页铰接于所述槽口的第一侧，所述单元板的第二端磁性吸附于所述槽口的第二侧，多块所述单元板沿所述盾尾的圆周方向设置。
进一步的，所述临时封堵板为铁磁性板，所述槽口的第二侧安装有磁条，所述磁铁磁性吸附于所述铁磁性板。
本发明提供一种用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统的盾构盾尾刷间的紧急避险方法，包括以下步骤：
压力传感器实时采集盾构盾尾的相邻的两道盾尾刷之间压力值并对外发送；
控制器接收实时压力值，并在所述压力值超出阈值后，开启所述空压机；
所述空压机通过输气管路向所述气囊本体充气；
所述气囊本体膨胀并朝向所述盾尾的内侧推抵所述临时封堵板的面向所述容置槽的内侧以令所述临时封堵板翻转开启所述槽口，所述临时封堵板的远离所述刀盘的一侧抵接于已铺设的管片的外壁，所述临时封堵板与所述盾尾的内壁、所述管片的外壁、后一道的所述盾尾刷之间形成填充空间；
膨胀后的所述气囊本体延伸至所述填充空间中以封堵后一道的所述盾尾刷与所述管片之间的间隙。
进一步的，在所述控制器开启所述空压机之前，所述控制器开启输送泵，所述输送泵通过输油管路向所述容置槽内输送油脂以润滑所述气囊本体。
本发明的有益效果在于，本发明的用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统，在改变原有盾尾刷失效是的处理方法，通过在盾壳内增设隐藏在容置槽内的气囊本体，在紧急情况下通过充气加压，使气囊本体与盾尾、管片、盾尾刷紧密贴合，从而起到快速的密封作用，排除险情，气囊本体的封堵密封有较强的适应变形能力以及较为快速的反应能力，当发生较大变形时能够迅速填充变形空间，防止险情发生，安全性大幅提高；同时大大减少了油脂用量，在保证安全的前提下节约了施工成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例的用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统的结构示意图。
图2为本发明实施例的盾构盾尾的放大示意图。
图3为本发明实施例的临时封堵板的收拢状态示意图。
图4为本发明实施例的盾构盾的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
参照图1至图4所示，本发明提供了一种用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统，包括：气囊本体1、空压机2、压力传感器和控制器。
在本实施例中，盾构盾尾3的内侧安装有三道盾尾刷。其中，盾尾的内壁形成有沿盾尾3的圆周方向设置的容置槽。容置槽沿盾尾的圆周方向设置一圈。容置槽位于相邻的两道盾尾刷31之间。相邻的两道盾尾刷之间分别设置有一道容置槽。
气囊本体1容置于容置槽中。容置槽的槽口具有靠近盾构刀盘的第一侧和远离盾构刀盘的第二侧。槽口的第一侧铰接连接有临时封堵板11。临时封堵板11的远离刀盘的一侧磁性吸附于槽口的第二侧以封闭容置槽的槽口。
空压机2输气管路21连接于气囊本体1。
在空压机2通过输气管路21向气囊本体1充气后，气囊本体1膨胀并朝向盾尾的内侧推抵临时封堵板11的面向容置槽的内侧以令临时封堵板11翻转开启槽口。在空压机的持续输气后，临时封堵板11的远离刀盘的一侧抵接于已铺设的管片4的外壁，继而，临时封堵板11与盾尾的内壁、管片4的外壁、后一道的盾尾刷31之间形成填充空间。在空压机的持续输气后，膨胀后的气囊本体1伸至填充空间中以封堵后一道的盾尾刷31与管片4之间的间隙。在本实施例中，所指的“前一道”、“后一道”中的前后方向，是在盾构前进方向上的前和后。
压力传感器安装于临时封堵板11的背向容置槽的外侧。压力传感器用于实时采集盾尾刷之间的压力值。控制器连接于压力传感器和空压机2。控制器在接收压力传感器采集的压力值后，基于控制器中预设的阈值，判定压力值是否超出阈值。在压力值超出阈值后，控制器开启空压机以向气囊本体中输送气体，使得气囊本体膨胀并封堵于后一道盾尾刷与已铺设的管片的外壁之间的间隙。
本发明的用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统，在改变原有盾尾刷失效是的处理方法，通过在盾壳内增设隐藏在容置槽内的气囊本体，在紧急情况下通过充气加压，使气囊本体与盾尾、管片、盾尾刷紧密贴合，从而起到快速的密封作用，排除险情，气囊本体的封堵密封有较强的适应变形能力，当发生较大变形时能够迅速填充变形空间，防止险情发生，安全性大幅提高；同时大大减少了油脂用量，在保证安全的前提下节约了施工成本。
作为一种较佳的实施方式，盾尾的内壁安装有用于输送油脂的输油管路，输油管路的第一端连接有输送泵，输油管路的第二端连通于容置槽的内部，输送泵连接于控制器。在紧急情况下通过充气加压，使气囊本体与盾尾、管片、盾尾刷紧密贴合，同步注入密封油脂，从而起到快速的密封作用，排除险情，其优点为：气囊与油脂结合，密封效果显著。
在本实施例中，气囊本体由氯丁胶、天然橡胶加工制作，气囊本体内部的径向尼龙线密集排列，气囊本体内部的横向棉纱线稀疏排列，强度高、柔韧性好、耐磨性能较高。气囊本体的充气压力≥1mpa，为了延长气囊本体的使用寿命和使结合效果更加显著，气囊结合盾尾油脂的润滑作用下使用效果更佳。气囊绕盾尾内径成环布置。
本发明的用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统，在盾构盾尾的三道盾尾刷间设置两个隐形紧急避险气囊系统，当盾尾刷失效，出现盾尾涌水、涌砂的险情时，利用气囊有效填充运动间隙，通过气囊、盾尾油脂形成两道牢固的密封层，达到快速封闭盾尾的目的。
在本实施例中，输油管路和输气管路21埋设于盾尾的内部。
作为一种较佳的实施方式，临时封堵板除了具有遮蔽容置槽的槽口的作用之外，在临时封堵板朝向盾尾的轴心翻转后，临时封堵板封堵于盾尾和管片之间，用于为膨胀后端的气囊本体提供支撑。进一步的，临时封堵板11包括多块单元板。单元板具有相对的第一端和第二端。单元板的第一端通过合页铰接于槽口的第一侧。单元板的第二端磁性吸附于槽口的第二侧。多块单元板沿盾尾的圆周方向设置。相邻的单元板的侧部相互抵接或搭接。
在本实施例中，临时封堵板11为铁磁性板，槽口的第二侧安装有磁条，磁铁磁性吸附于铁磁性板。具体的，临时封堵板为铁板。
在本实施例中，控制器为逻辑控制器或微程序控制器。
本发明提供一种用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统的盾构盾尾刷间的紧急避险方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：盾构在土体5中掘进，压力传感器实时采集盾构盾尾3的相邻的两道盾尾刷31之间压力值并对外发送。
S2：控制器接收实时压力值，并在压力值超出阈值后，开启空压机2。
在控制器开启空压机2之前，控制器开启输送泵，输送泵通过输油管路向容置槽内输送油脂以润滑气囊本体1。
S3：空压机2通过输气管路21向气囊本体1充气。
S4：气囊本体1膨胀并朝向盾尾的内侧推抵临时封堵板11的面向容置槽的内侧以令临时封堵板11翻转开启所述槽口，临时封堵板11的远离刀盘的一侧抵接于已铺设的管片4的外壁，临时封堵板11与盾尾的内壁、管片4的外壁、后一道的盾尾刷31之间形成填充空间。
S5：膨胀后的气囊本体1延伸至填充空间中以封堵后一道的盾尾刷31与管片4之间的间隙。
延伸至填充空间中的气囊本体在油脂的润滑作用下，更加紧密地封堵盾尾刷与管片之间的运动间隙。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (7)
1.一种用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统，其特征在于，包括：
气囊本体，盾尾的内壁形成有沿所述盾尾的圆周方向设置的容置槽，所述容置槽位于相邻的两道盾尾刷之间，所述气囊本体容置于所述容置槽中，所述容置槽的槽口具有靠近刀盘的第一侧和远离所述刀盘的第二侧，所述槽口的第一侧铰接连接有临时封堵板，所述临时封堵板的远离所述刀盘的一侧磁性吸附于所述槽口的第二侧；
空压机，输气管路连接于所述气囊本体，在所述空压机通过输气管路向所述气囊本体充气后，所述气囊本体膨胀并朝向所述盾尾的内侧推抵所述临时封堵板的面向所述容置槽的内侧以令所述临时封堵板翻转开启所述槽口，所述临时封堵板的远离所述刀盘的一侧抵接于已铺设的管片的外壁，所述临时封堵板与所述盾尾的内壁、所述管片的外壁、后一道的所述盾尾刷之间形成填充空间，膨胀后的所述气囊本体伸至所述填充空间中以封堵后一道的所述盾尾刷与所述管片之间的间隙；
压力传感器，安装于所述临时封堵板的背向所述容置槽的外侧；以及
控制器，连接于所述压力传感器和所述空压机。
2.根据权利要求1所述的用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统，其特征在于，所述盾尾的内壁安装有用于输送油脂的输油管路，所述输油管路的第一端连接有输送泵，所述输油管路的第二端连通于所述容置槽的内部，所述输送泵连接于所述控制器。
3.根据权利要求2所述的用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统，其特征在于，所述输油管路和所述输气管路埋设于所述盾尾的内部。
4.根据权利要求1所述的用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统，其特征在于，所述临时封堵板包括多块单元板，所述单元板具有相对的第一端和第二端，所述单元板的第一端通过合页铰接于所述槽口的第一侧，所述单元板的第二端磁性吸附于所述槽口的第二侧，多块所述单元板沿所述盾尾的圆周方向设置。
5.根据权利要求1所述的用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统，其特征在于，所述临时封堵板为铁磁性板，所述槽口的第二侧安装有磁条，所述磁铁磁性吸附于所述铁磁性板。
6.一种如权利要求1～5中任意一项所述的用于盾构盾尾刷间的紧急避险气囊系统的盾构盾尾刷间的紧急避险方法，其特征在于，包括以下步骤：
压力传感器实时采集盾构盾尾的相邻的两道盾尾刷之间压力值并对外发送；
控制器接收实时压力值，并在所述压力值超出阈值后，开启所述空压机；
所述空压机通过输气管路向所述气囊本体充气；
所述气囊本体膨胀并朝向所述盾尾的内侧推抵所述临时封堵板的面向所述容置槽的内侧以令所述临时封堵板翻转开启所述槽口，所述临时封堵板的远离所述刀盘的一侧抵接于已铺设的管片的外壁，所述临时封堵板与所述盾尾的内壁、所述管片的外壁、后一道的所述盾尾刷之间形成填充空间；
膨胀后的所述气囊本体延伸至所述填充空间中以封堵后一道的所述盾尾刷与所述管片之间的间隙。
7.根据权利要求6所述的盾构盾尾刷间的紧急避险方法，其特征在于，在所述控制器开启所述空压机之前，所述控制器开启输送泵，所述输送泵通过输油管路向所述容置槽内输送油脂以润滑所述气囊本体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210723 |
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