CN113756850A - 一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙 - Google Patents
一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙,该挡水墙包括:挡水帷幕,用于掌子面的挡水;液压斜撑机构(8),用于为挡水帷幕提供支撑力;耦合气囊(13),用于将挡水帷幕和掌子面耦合在一起;所述的耦合气囊(13)位于挡水帷幕和掌子面之间,所述的液压斜撑机构(8)同时与地面和挡水帷幕抵接,所述的挡水帷幕长度与整个掌子面匹配。与现有技术相比,本发明具有封闭掌子面突水涌泥点,提升隧道施工中封闭掌子面突水涌泥点的自动化程度,降低时间和成本等优点。
Description
技术领域
本发明涉及地质工程技术领域,具体涉及一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙。
背景技术
掌子面又称礃子面,是坑道施工中的一个术语。即开挖坑道(采煤、采矿或隧道工程中)不断向前推进的工作面。由于工程地质和水文地质条件的复杂性,隧道施工现场常出现掌子面高压涌突水和涌泥问题。
在注浆和引排等措施失效的情况下,目前的解决办法只有现场施工浇筑混凝土止水墙,用于封闭掌子面突水涌泥点,维持掌子面的稳定。
但混凝土浇筑工序较多,难以快速实施,需要时间较久,常错过防治突泥的最佳时机,同时作为一次性结构,后期需要再次破除拆掉。该方法在时间、成本和安全性方面都存在一定问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种封闭掌子面突水涌泥点,提升隧道施工中封闭掌子面突水涌泥点的自动化程度,降低时间和成本的拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
发明人认为,如果可以设计一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙,实现封闭掌子面突水涌泥点。这样可以提升隧道施工中封闭掌子面突水涌泥点的自动化程度,降低时间和成本,也对保证地下工程的施工安全有重大意义。因此设计一套可以实现该目的的装置是非常必要的,具体方案如下:
一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙,该挡水墙包括:
挡水帷幕,用于掌子面的挡水;
液压斜撑机构,用于为挡水帷幕提供支撑力;
耦合气囊,用于将挡水帷幕和掌子面耦合在一起;
所述的耦合气囊位于挡水帷幕和掌子面之间,所述的液压斜撑机构同时与地面和挡水帷幕抵接,所述的挡水帷幕长度与整个掌子面匹配。
耦合气囊是一种柔性的橡胶胶囊,充入压缩空气填充挡水帷幕和掌子面之间的缝隙,将挡水帷幕和掌子面耦合在一起。
进一步地,所述的掌子面前方开挖有底部沟槽,所述的挡水帷幕插设在底部沟槽中。
进一步地,所述的挡水帷幕两侧堆积有沙袋,该沙袋位于挡水帷幕与掌子面两侧的缝隙中。
利用沙袋进行堆压,形成封闭的挡水墙系统,沙袋设置有带反滤层的泄水装置。
进一步地,所述的挡水帷幕包括多个并排拼装的锁扣管,该锁扣管由与锁扣管垂直的围檩连接成整体;使用时,所述的液压斜撑机构与围檩抵接。
围檩实质上就是拼装在锁扣管上部的钢梁,使锁扣管保持组装的平面形状并将锁扣管连接成整体,为液压斜撑机构提供支点,并将支撑提供的力分散于每个锁扣管,提升整个挡水帷幕的刚度。
进一步地,所述的锁扣管包括空心钢管以及相互匹配的C型锁扣和T型锁扣,所述的C型锁扣和T型锁扣分别设于空心钢管直径方向上的两端。
一个锁扣管的C型锁扣会与另一个锁扣管的T型锁扣匹配安装,减小锁扣管之间的缝隙,使之形成密不透水的挡水帷幕,挡水帷幕整体长度横跨整个突涌水掌子面。
进一步地,所述的液压斜撑机构包括依次连接的压力管、活塞和活塞杆,所述的压力管设于地面,所述的活塞杆与挡水帷幕抵接。
液压斜撑机构在气体压力作用下将拼装完成的挡水帷幕撑起,使其与掌子面紧靠,并抵住与掌子面紧靠的挡水帷幕,为挡水帷幕提供支撑力。
进一步地,所述的地面上铺设有拼装底座,所述的压力管设于拼装底座上,该拼装底座上设有凹槽,压力管与活塞的连接点与凹槽抵接。
拼装底座就是大小相等的钢铸平板,用于为液压斜撑机构提供支点,并在底部加压进行加固,同时为便于排出涌出的水,将拼装底座铺设于底部沟槽一旁,铺设长度贯穿整个掌子面。凹槽就是挡水帷幕与拼装底座之间的支点。
进一步地,所述的拼装底座上设有压重水囊。
压重水囊为充满水的柔性橡胶胶囊,置于拼装底座上部,在底部加压,维持整个装置的稳定。
进一步地,所述的液压斜撑机构包括依次连接的压力管、活塞和活塞杆,所述的压力管设于地面,所述的活塞杆与围檩抵接。
进一步地,所述的地面上铺设有拼装底座,该拼装底座铺设于底部沟槽一旁,铺设长度贯穿整个掌子面。
与现有技术相比,本发明用于隧道施工中封闭掌子面突水,运用拼装底座、液压斜撑机构、拼装锁扣管、拼装围檩、耦合气囊以及压重水囊实现封闭掌子面突水涌泥点,对提升隧道施工中封闭掌子面突水涌泥点的自动化程度,降低时间和成本,以及保证地下工程的施工安全有重大意义。
附图说明
图1为实施例中挡水墙的正视示意图;
图2为实施例中挡水墙的侧视示意图;
图3为本发明的工作流程图;
图中标号所示:底部沟槽1、拼装底座2、凹槽3、压重水囊4、压力管5、活塞6、活塞杆7、液压斜撑机构8、围檩9、T型锁扣10、C型锁扣11、锁扣管12、耦合气囊13、沙袋14。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙,如图1-2,该挡水墙包括:挡水帷幕,用于掌子面的挡水;液压斜撑机构8,用于为挡水帷幕提供支撑力;耦合气囊13,用于将挡水帷幕和掌子面耦合在一起;耦合气囊13位于挡水帷幕和掌子面之间,液压斜撑机构8同时与地面和挡水帷幕抵接,挡水帷幕长度与整个掌子面匹配。掌子面前方开挖有底部沟槽1,挡水帷幕插设在底部沟槽1中。耦合气囊13是一种柔性的橡胶胶囊,充入压缩空气填充挡水帷幕和掌子面之间的缝隙,将挡水帷幕和掌子面耦合在一起。
挡水帷幕两侧堆积有沙袋14,该沙袋14位于挡水帷幕与掌子面两侧的缝隙中。利用沙袋14进行堆压,形成封闭的挡水墙系统,沙袋14设置有带反滤层的泄水装置。
挡水帷幕包括多个并排拼装的锁扣管12,该锁扣管12由与锁扣管12垂直的围檩9连接成整体;使用时,液压斜撑机构8与围檩9抵接。围檩9实质上就是拼装在锁扣管12上部的钢梁,使锁扣管12保持组装的平面形状并将锁扣管12连接成整体,为液压斜撑机构8提供支点,并将支撑提供的力分散于每个锁扣管12,提升整个挡水帷幕的刚度。锁扣管12包括空心钢管以及相互匹配的C型锁扣11和T型锁扣10,C型锁扣11和T型锁扣10分别设于空心钢管直径方向上的两端。一个锁扣管12的C型锁扣11会与另一个锁扣管12的T型锁扣10匹配安装,减小锁扣管12之间的缝隙,使之形成密不透水的挡水帷幕,挡水帷幕整体长度横跨整个突涌水掌子面。
液压斜撑机构8包括依次连接的压力管5、活塞6和活塞杆7,压力管5设于地面,活塞杆7与围檩9抵接。液压斜撑机构8在气体压力作用下将拼装完成的挡水帷幕撑起,使其与掌子面紧靠,并抵住与掌子面紧靠的挡水帷幕,为挡水帷幕提供支撑力。
地面上铺设有拼装底座2,压力管5设于拼装底座2上,该拼装底座2上设有凹槽3,压力管5与活塞6的连接点与凹槽3抵接。进一步地,地面上铺设有拼装底座2,该拼装底座2铺设于底部沟槽1一旁,铺设长度贯穿整个掌子面。拼装底座2就是大小相等的钢铸平板,用于为液压斜撑机构8提供支点,并在底部加压进行加固,同时为便于排出涌出的水,将拼装底座2铺设于底部沟槽1一旁,铺设长度贯穿整个掌子面。凹槽3就是挡水帷幕与拼装底座2之间的支点。
拼装底座2上设有压重水囊4。压重水囊4为充满水的柔性橡胶胶囊,置于拼装底座2上部,在底部加压,维持整个装置的稳定。
隧道施工过程中,当掌子面出现涌突水点时,如图3,利用挖机在掌子面附近开挖底部沟槽1,快速安装拼装底座2。然后拼装预制的锁扣管12,利用T型锁扣10和C型锁扣11的匹配,形成连续的挡水帷幕,之后在靠近掌子面一侧安装快速耦合气囊13,根据掌子面大小调整气囊数量,填充挡水帷幕与掌子面之间的缝隙。接下来,在挡水帷幕另一侧插入围檩9,利用拼装底座2上的液压斜撑机构8一侧支撑在围檩9受力点,另一侧支撑在凹槽3处,将倒放的挡水帷幕顶起竖立,利用快速充气装置将耦合气囊13填充,进而将挡水帷幕和掌子面围岩耦合在一起,掌子面面积较大时,单个耦合气囊13难以平铺整个掌子面,需要将多个耦合气囊13拼接。与此同时,在挡水帷幕外侧利用压重水囊4压重,增加装置稳定性。在挡水帷幕边角,利用沙袋14进行堆压,形成封闭的挡水墙系统,并设置带反滤层的泄水装置。在采取其他措施,实现围岩内封水后,可排除挡水帷幕和压重水囊4内的水,卸除囊压力,快速拆除装置,单根锁扣管12独立存放,捆扎备用。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,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、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙,其特征在于,该挡水墙包括:
挡水帷幕,用于掌子面的挡水;
液压斜撑机构(8),用于为挡水帷幕提供支撑力;
耦合气囊(13),用于将挡水帷幕和掌子面耦合在一起;
所述的耦合气囊(13)位于挡水帷幕和掌子面之间,所述的液压斜撑机构(8)同时与地面和挡水帷幕抵接,所述的挡水帷幕长度与整个掌子面匹配。
2.根据权利要求1所述的一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙,其特征在于,所述的掌子面前方开挖有底部沟槽(1),所述的挡水帷幕插设在底部沟槽(1)中。
3.根据权利要求1所述的一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙,其特征在于,所述的挡水帷幕两侧堆积有沙袋(14),该沙袋(14)位于挡水帷幕与掌子面两侧的缝隙中。
4.根据权利要求1所述的一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙,其特征在于,所述的挡水帷幕包括多个并排拼装的锁扣管(12),该锁扣管(12)由与锁扣管(12)垂直的围檩(9)连接成整体;使用时,所述的液压斜撑机构(8)与围檩(9)抵接。
5.根据权利要求4所述的一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙,其特征在于,所述的锁扣管(12)包括空心钢管以及相互匹配的C型锁扣(11)和T型锁扣(10),所述的C型锁扣(11)和T型锁扣(10)分别设于空心钢管直径方向上的两端。
6.根据权利要求1所述的一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙,其特征在于,所述的液压斜撑机构(8)包括依次连接的压力管(5)、活塞(6)和活塞杆(7),所述的压力管(5)设于地面,所述的活塞杆(7)与挡水帷幕抵接。
7.根据权利要求6所述的一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙,其特征在于,所述的地面上铺设有拼装底座(2),所述的压力管(5)设于拼装底座(2)上,该拼装底座(2)上设有凹槽(3),压力管(5)与活塞(6)的连接点与凹槽(3)抵接。
8.根据权利要求6所述的一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙,其特征在于,所述的拼装底座(2)上设有压重水囊(4)。
9.根据权利要求4所述的一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙,其特征在于,所述的液压斜撑机构(8)包括依次连接的压力管(5)、活塞(6)和活塞杆(7),所述的压力管(5)设于地面,所述的活塞杆(7)与围檩(9)抵接。
10.根据权利要求2所述的一种拼装式灌水斜撑锁口管耦合气囊式掌子面挡水墙,其特征在于,所述的地面上铺设有拼装底座(2),该拼装底座(2)铺设于底部沟槽(1)一旁,铺设长度贯穿整个掌子面。
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