CN113803078A - 一种盾构接收外置洞门装置及盾构接收工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种盾构接收外置洞门装置及盾构接收工艺，采用的方案是：包括密封钢环，所述密封钢环为至少由一个密封单元构成的环形结构，所述密封单元的截面呈U型，密封单元的U形空腔内安装有至少两道密封气囊，所述密封气囊重叠设置，所述密封气囊充气后形成的内环尺寸与盾构机外壳尺寸相匹配。该装置拆装简便，适用性强，便于运输和加工，可人为调整内环尺寸，使内环面与盾构机外壳紧密接触。使用该装置的盾构接收工艺能够实现盾构接收工况对注浆浆液与地下水进行封堵，能够有效保障施工安全，加快施工进度。
Description
技术领域
本发明涉及盾构施工领域，具体涉及一种盾构接收外置洞门装置，以及使用该装置的一种盾构接收工艺。
背景技术
盾构法施工是当今隧道施工常用方法，盾构施工过程中施工风险最大的工况即为盾构接收，影响到施工安全、隧道完整、周边环境等多个方面。对于高水压环境下的盾构接收，关键为防止未凝结的同步注浆浆液与地层承压水流失，导致地层沉降，影响施工进度与施工安全。
发明内容
为了解决密封效果差、施工繁琐的不足，本发明提供了一种盾构接收外置洞门装置。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种盾构接收外置洞门装置，包括密封钢环，所述密封钢环为至少由一个密封单元构成的环形结构，所述密封单元的截面呈U型，密封单元的U形空腔内安装有至少两道密封气囊，所述密封气囊重叠设置，所述密封气囊充气后形成的内环尺寸与盾构机外壳尺寸相匹配。当进行盾构接收时，首先拼接密封钢环，根据盾构施工洞门尺寸确定所需密封钢环的尺寸，再将每个密封单元依次固定连接，连接完成后将至少两个密封气囊安装于密封钢环的U型空腔内，两气囊一上一下重合设置，最后安装气囊保护板，再将拼装完成后的装置固定连接于内置洞门钢环的法兰面上；根据盾构机外壳尺寸，当刀盘切口位置和外置洞门齐平时，通过控制阀和泵体对密封气囊充入适量气体，使充气后形成的内环尺寸与盾构机外壳尺寸相匹配，然后在盾尾到达洞门环位置时，控制密封气囊排气；查看漏水漏浆情况，并注浆封堵，直至四周与底部均无漏水时，即可将盾尾脱出外置洞门与管片。
进一步地，上述密封钢环的外侧固定连接有间隔相同的U型加劲板，所述U型加劲板上交错设置有加强肋，所述U型加劲板的下端面上固定连接有周向延伸的侧向加劲板。能够加强装置的抵抗形变的能力，利于增强装置的密封性，增加装置使用寿命。
进一步地，所述密封钢环由两个以上密封单元固定连接而成，相邻的所述密封单元由连接部固定连接。采用组合式结构，便于装置加工，方便运输，利于实现装置的工厂化生产。
进一步地，所述连接部包括螺栓、插槽和插块，所述插槽和插块分别设置在相邻的侧向加劲板上，所述插槽与插块上均设置有螺纹通孔，螺栓穿过所述螺纹通孔锁紧固定相邻的侧向加劲板。采用插槽、插块插接后配合螺栓紧固，能够保证密封单元之间的连接强度。
进一步地，所述密封钢环包括圆弧形的封板，所述封板的两端分别固定连接有圆环板。采用U型密封钢环，利于将密封气囊安装于U型空槽中，便于合理利用空间结构，节省建筑材料和加工步骤，同时U型结构利于装置的稳定性。
进一步地，所述密封单元上还固定连接有气囊保护板，所述气囊保护板安装于密封气囊下方，所述气囊保护板的两端固定连接于两圆环板的下端面上。所述气囊保护板采用耐磨弹性材料，能够根据气囊的尺寸发生弹性形变，能够封堵密封钢环开口，保护密封气囊，防止其磨损和脱出，同时保证密封气囊充气后能与盾构机外壳紧密接触。
进一步地，所述所述密封气囊远离洞口的一侧连接有充气管，在对应的圆环板上开设两个通孔，所述通孔与安装在密封气囊上的充气管相适应。设置两个充气管分别为两个气囊充气，便于控制。
进一步地，充气管一端连接密封气囊，另一端相继连接有控制阀和泵体，在充气管靠近密封气囊的一端安装测压仪器。测压仪器能够及时反馈气体压强的变化情况，并通过控制阀控制气体的充入，保证装置的内环尺寸。
进一步地，所述侧向加劲板靠近洞门的一侧设置有固定座，所述固定座上安装有测压仪器，能够更好的反馈洞内注浆的压强。
盾构接收工艺，包括如下步骤：
步骤一，根据盾构施工洞门尺寸确定所需密封钢环的尺寸，将所需的每个密封单元依次固定连接，形成密封钢环；
步骤二，将至少两个密封气囊安装于密封钢环的U型空腔内，密封气囊重叠设置，然后将气囊保护板与圆环板的下端面固定连接；
步骤三，将拼装完成后的装置固定连接于内置洞门钢环的法兰面上；
步骤四，当刀盘切口位置和外置洞门齐平时，通过控制阀和泵体对密封气囊充入适量气体，使充气后形成的内环尺寸与盾构机外壳尺寸相匹配；
步骤五，使用测压仪器测定洞内的压力、压强，实时观察测压仪器的数值显示，并根据数值调节控制阀；
步骤六，在盾尾到达洞门环位置时，控制密封气囊排气；
步骤七，查看漏水漏浆情况，并注浆封堵，直至四周与底部均无漏水漏浆情况，即可将盾尾脱出外置洞门。采用该盾构接收工艺能够有效防止注浆浆液流失，造成地层沉降，提高了盾构接收施工过程中的安全性。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本方案提供了一种盾构接收外置洞门装置，该装置拆装简便，适用性强，便于运输和加工，可人为调整内环尺寸，使内环面与盾构机外壳紧密接触。实现盾构接收工况对注浆浆液与地下水进行封堵，能够有效保障施工安全，加快施工进度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式的结构示意图。
图2为本发明具体实施方式中相邻密封单元连接的结构示意图。
图3为本发明具体实施方式中密封单元的剖视图。
图4为图3的左视图。
图5为本发明具体实施方式中单个密封气囊膨胀的结构示意图。
图6为本发明具体实施方式中两个密封气囊膨胀的结构示意图。
图中，1、密封钢环，2、密封单元，3、封板，4、圆环板，5、连接部，6、U型加劲板，7、加强肋，8、侧向加劲板，9、插槽，10、插块，11、螺纹通孔，12、密封气囊，13、气囊保护板，14、充气管，15、通孔，16、控制阀，17、泵体，18、测压仪器，19、固定座。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，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它实施例，都属于本专利保护的范围。
如图1至图6所示，一种盾构接收外置洞门装置包括密封钢环1，所述密封钢环1为至少由一个密封单元2构成的环形结构，所述密封单元2的截面呈U型，密封单元2的U形空腔内安装有至少两道密封气囊12，密封气囊12重叠设置，密封气囊12充气后形成的内环尺寸与盾构机外壳尺寸相匹配。密封钢环1的内表面可以进行圆角处理，防止粗加工等工艺步骤形成的毛刺刮伤密封气囊，导致密封气囊12漏气；密封气囊12可以选用橡胶材质，耐高压摩擦，不易破损。可以先将两道密封气囊12固定连接后再装入密封钢环内，利于防止气囊错位，影响密封效果；设置两个气囊可以通过控制不同气囊的膨胀，更好的适用于不同规格尺寸的盾构机接收，利于增强装置的适用性。
在本实施例中密封导环1具体采用如下结构：密封钢环1由两个以上密封单元2固定连接而成，相邻的密封单元2由连接部5固定连接。密封钢环1可以采用一体式结构，但容易增加加工难度，不利于工厂化生产；采用组合式拼接结构，方便施工过程中的运输，利于密封单元2的模块化加工。
具体地，密封单元包括圆弧形的封板3，封板3的两端分别固定连接有圆环板4。封板3和圆环板4的材质可以选用钢板，采用U型密封钢环1，利于将密封气囊12安装于U型空槽中，便于合理利用空间结构，节省建筑材料和加工步骤，同时U型结构利于装置的稳定性。
在本实施例中，密封钢环1的外侧固定连接有间隔相同的U型加劲板6，U型加劲板6上交错设置有加强肋7，U型加劲板6的下端面上固定连接有周向延伸的侧向加劲板8。能够加强装置的抵抗形变的能力，利于增强装置的密封性，增加装置使用寿命，侧向加劲板8上也可以增设加强肋7，可以采用焊接的方式固定连接密封钢环1和U型加劲板6，U型加劲板6与侧向加劲板8可以采用焊接的方式连接，也可以通过沉头螺栓，进行螺纹连接。
另外，侧向加劲板8靠近洞门的一侧设置有固定座19，固定座19上安装有测压仪器18。此处的测压仪器18能够反馈洞内注浆的压强，利于及时观察并作出施工调整；还可以在测压仪器18靠近洞口一侧设置清洁毛刷，清洁毛刷能够清除盾构机外壳上的渣土、石块，防止划伤装置，利于提高装置的使用寿命。
其中连接部5的结构为：连接部5包括螺栓、插槽9和插块10，插槽9和插块10分别设置在相邻的侧向加劲板8上，插槽9与插块10上均设置有螺纹通孔11，螺栓穿过所述螺纹通孔11锁紧固定相邻的侧向加劲板8。可以再插槽9和插块10的配合面上开设卡槽，进一步增强装置的连接强度；采用插槽9、插块10插接后配合螺栓紧固，能够保证密封单元2之间的连接强度；同时也能保证相邻两密封单元2之间仅产生极小的连接缝隙，防止密封气囊12外露，渣土划破、损伤气囊。
另外，密封单元2上还固定连接有气囊保护板13，气囊保护板13安装于密封气囊12下方，气囊保护板13的两端固定连接于两圆环板4的下端面上。能够封堵密封钢环1的开口端，形成一个封闭的内腔，保护密封气囊12，防止其磨损和脱出。气囊保护板13可以通过沉头螺栓锁紧固定，防止施工过程中与盾构机外壳产生摩擦。气囊保护板13采用耐磨弹性材料，能够根据密封气囊12的尺寸发生弹性形变。具体可以选用橡胶板、弹性塑胶板等材料，保证密封气囊充气后能与盾构机外壳紧密接触。
其中，密封气囊12远离洞口的一侧连接有充气管14，在对应的圆环板4上开设两个通孔15，通孔15与安装在密封气囊12上的充气管14相适应。设置两个充气管14分别为两个密封气囊12充气，便于分别控制两密封气囊12的膨胀程度，选用长度能够发生改变的充气管14，可以选择橡胶伸缩管、高弹钢丝伸缩管等，便于密封气囊12膨胀后，仍能保证充气管14与密封气囊12连接，并保证二者之间的密封性。
充气管14的具体结构为：充气管14一端连接密封气囊12，另一端相继连接有控制阀16和泵体17，在充气管14靠近密封气囊12的一端安装测压仪器18。泵体17提供充气源，通过控制阀16控制两个充气管14向密封气囊12中充气，测压仪器18可以选用压强计、压力传感器等，便于实时观察密封气囊12中的压强，以推断洞内的密封状况；能够及时反馈气体压强的变化情况，并通过控制阀16控制气体的充入，保证装置的内环尺寸。
在本实施例中，盾构接收工艺，包括如下步骤：步骤一，根据盾构施工洞门尺寸确定所需密封钢环1的尺寸，将所需的每个密封单元2依次固定连接，形成密封钢环1；
步骤二，将至少两个密封气囊12安装于密封钢环1的U型空腔内，密封气囊12重合设置，然后将气囊保护板13与圆环板4的下端面固定连接；
步骤三，将拼装完成后的装置固定连接于内置洞门钢环的法兰面上；
步骤四，当刀盘切口位置和外置洞门齐平时，通过控制阀16和泵体17对密封气囊12充入适量气体，使充气后形成的内环尺寸与盾构机外壳尺寸相匹配；
步骤五，使用测压仪器18测定洞内的压力、压强，实时观察测压仪器18的数值显示，并根据数值调节控制阀16；
步骤六，在盾尾到达洞门环位置时，控制密封气囊12排气；
步骤七，查看漏水漏浆情况，并注浆封堵，直至四周与底部均无漏水漏浆情况，即可将盾尾脱出外置洞门。洞门处还布置有管片，此时盾尾也会脱出管片。采用该盾构接收工艺能够有效防止注浆浆液流失，造成地层沉降，提高了盾构接收施工过程中的安全性。
该盾构接收外置洞门装置的工作原理为：当进行盾构接收时，首先拼接密封钢环1，根据盾构施工洞门尺寸确定所需密封钢环1的尺寸，再将每个密封单元2依次固定连接，连接完成后将至少两个密封气囊12安装于密封钢环1的U型空腔内，两个密封气囊12一上一下重合设置，最后安装气囊保护板13，再将拼装完成后的装置固定连接于内置洞门钢环的法兰面上，无需设置多余的支撑固定机构；根据盾构机外壳尺寸，当刀盘切口位置和外置洞门齐平时，通过控制阀16和泵体17对密封气囊12充入适量气体，使充气后形成的内环尺寸与盾构机外壳尺寸相匹配；使用测压仪器18测定洞内的压力、压强，实时观察测压仪器18的数值显示，观察到上部密封气囊12压力大于腰部注浆压力，下部密封气囊12大于底部注浆压力，然后在盾尾到达洞门环位置时，控制密封气囊12排气；最后查看漏水漏浆情况，并注浆封堵，直至四周与底部均无漏水时，即可将盾尾脱出外置洞门与管片。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”、“内侧”等(如果存在)是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种盾构接收外置洞门装置，其特征在于，包括密封钢环(1)，所述密封钢环(1)为至少由一个密封单元(2)构成的环形结构，所述密封单元(2)的截面呈U型，密封单元(2)的U形空腔内安装有至少两道密封气囊(12)，所述密封气囊(12)重叠设置，所述密封气囊(12)充气后形成的内环尺寸与盾构机外壳尺寸相匹配。
2.根据权利要求1所述的盾构接收外置洞门装置，其特征在于，所述密封钢环(1)的外侧固定连接有间隔相同的U型加劲板(6)，所述U型加劲板(6)上交错设置有加强肋(7)，所述U型加劲板(6)的下端面上固定连接有周向延伸的侧向加劲板(8)。
3.根据权利要求1所述的盾构接收外置洞门装置，其特征在于，所述密封钢环(1)由两个以上密封单元(2)固定连接而成，相邻的所述密封单元(2)由连接部(5)固定连接。
4.根据权利要求3所述的盾构接收外置洞门装置，其特征在于，所述连接部(5)包括螺栓、插槽(9)和插块(10)，所述插槽(9)和插块(10)分别设置在相邻的侧向加劲板(8)上，所述插槽(9)与插块(10)上均设置有螺纹通孔(11)，螺栓穿过所述螺纹通孔(11)锁紧固定相邻的侧向加劲板(8)。
5.根据权利要求3所述的盾构接收外置洞门装置，其特征在于，所述密封单元包括圆弧形的封板(3)，所述封板(3)的两端分别固定连接有圆环板(4)。
6.根据权利要求5所述的盾构接收外置洞门装置，其特征在于，所述密封单元(2)上还固定连接有气囊保护板(13)，所述气囊保护板(13)安装于密封气囊(12)下方，所述气囊保护板(13)的两端固定连接于两圆环板(4)的下端面上；所述气囊保护板(13)采用耐磨弹性材料，能够根据密封气囊(12)的尺寸发生弹性形变。
7.根据权利要求5所述的盾构接收外置洞门装置，其特征在于，所述密封气囊(12)远离洞口的一侧连接有充气管(14)，在对应的圆环板(4)上开设两个通孔(15)，所述通孔(15)与安装在密封气囊(12)上的充气管(14)相适应。
8.根据权利要求7所述的盾构接收外置洞门装置，其特征在于，所述充气管(14)一端连接密封气囊(12)，另一端相继连接有控制阀(16)和泵体(17)，在充气管(14)靠近密封气囊(12)的一端安装测压仪器(18)。
9.根据权利要求2所述的盾构接收外置洞门装置，其特征在于，所述侧向加劲板(8)靠近洞门的一侧设置有固定座(19)，所述固定座(19)上安装有测压仪器(18)。
10.一种盾构接收工艺，其特征在于，使用权利要求1-9任一所述的盾构接收外置洞门装置，包括如下步骤：
步骤一，根据盾构施工洞门尺寸确定所需密封钢环(1)的尺寸，将所需的每个密封单元(2)依次固定连接，形成密封钢环(1)；
步骤二，将至少两个密封气囊(12)安装于密封钢环(1)的U型空腔内，密封气囊(12)重叠设置，然后将气囊保护板(13)与圆环板(4)的下端面固定连接；
步骤三，将拼装完成后的装置固定连接于内置洞门钢环的法兰面上；
步骤四，当刀盘切口位置和外置洞门齐平时，通过控制阀(16)和泵体(17)对密封气囊(12)充入适量气体，使充气后形成的内环尺寸与盾构机外壳尺寸相匹配；
步骤五，使用测压仪器(18)测定洞内的压力、压强，实时观察测压仪器(18)的数值显示，并根据数值调节控制阀(16)；
步骤六，在盾尾到达洞门环位置时，控制密封气囊(12)排气；
步骤七，查看漏水漏浆情况，并注浆封堵，直至四周与底部均无漏水漏浆情况，即可将盾尾脱出外置洞门。
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2021
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