CN114017044A - 一种具有高压气囊的盾构始发端洞门密封装置及始发方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高压气囊的盾构始发端洞门密封装置及始发方法，包括密封主体结构和洞门防水防渗装置，密封主体结构包括洞门钢环和延伸钢环；洞门钢环为结构预埋件，延伸钢环与洞门钢环通过螺栓或焊接连接；洞门防水防渗装置包括高压止水橡胶气囊、橡胶帘布和折页板，橡胶帘布和折页板通过固定螺栓连接在延伸钢环上；包括步骤：根据工程地质和水文条件合理选择密封装置结构、始发前洞门检查和预处理、始发端密封主体结构安装、安装洞门防水防渗装置、安装负环并将盾构机推至掌子面、气囊压力实时监测与调整、盾构机始发与后处理。通过设置单条或两条高压止水橡胶气囊与橡胶帘布的配合方式，并通过优化盾构始发工序，实现了盾构始发时密封安全稳定性。

Description

一种具有高压气囊的盾构始发端洞门密封装置及始发方法

技术领域

本发明涉及一种盾构施工技术，尤其涉及一种具有高压气囊的盾构始发端洞门密封装置及始发方法。

背景技术

随着城市聚集效应不断凸显，发展地下轨道交通成为解决交通资源紧张的方法之一。盾构隧道施工因其有机械化程度高、施工速度快、对周边环境影响小等优点，广泛应用于地下轨道交通建设。

盾构始发是整个盾构施工的关键和重点环节，也是重大风险源之一。因此，为了保证盾构机能够安全顺利始发，则需慎重考虑洞门密封装置的结构形式及施工质量，确保在盾构机刀盘进入到始发洞门时，保障掌面土体及浆液不会泄露到洞门外，防止出现涌水涌砂现象。

现阶段，盾构始发端密封技术多数采用隧道内壁固定配合的密封结构，方式为在加固端头洞门外安设一道折板式橡胶止水帘布。在始发过程中，通过橡胶止水帘布环套在盾构机外部，利用帘布自身延展性和闭水性实现密封。但是对于始发端头存在有较多地下水的情况，现有的密封装置在防水、防漏和防破损能力方面具有一定缺陷。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供了一种具有高压气囊的盾构始发端洞门密封装置及始发方法，采用延伸钢环和高压止水橡胶气囊以提高施工安全稳定性，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的具有高压气囊的盾构始发端洞门密封装置，包括密封主体结构和洞门防水防渗装置，所述密封主体结构包括洞门钢环和延伸钢环；

所述洞门钢环为结构预埋件，其直径与延伸钢环相同；

所述延伸钢环与洞门钢环通过螺栓或焊接连接，并在接缝内侧贴遇水膨胀止水条，外侧涂抹聚氨酯加强防水，并加焊槽钢进行补强；

所述洞门防水防渗装置包括高压止水橡胶气囊、橡胶帘布和折页板；

所述高压止水橡胶气囊通过尼龙布护套包裹后固定到延伸钢环外侧的固定螺栓上，所述橡胶帘布和折页板通过固定螺栓连接在所述延伸钢环上。

本发明的盾构始发方法，包括步骤：

S1：根据工程地质和水文条件合理选择密封装置结构，所述密封装置结构选择为上述的具有高压气囊的盾构始发端洞门密封装置，并根据工程地质和水文条件，设置高压止水橡胶气囊条数；

S2：始发前洞门检查和预处理；

S3：始发端密封主体结构安装；

S4：安装洞门防水防渗装置；

S5：安装负环并将盾构机推至掌子面；

S6：气囊压力实时监测与调整；

S7：盾构机始发与后处理。

与现有技术相比，本发明所提供的具有高压气囊的盾构始发端洞门密封装置及始发方法，较现有技术进行了施工步序和结构体系创新，通过设置单条或两条高压止水橡胶气囊与橡胶帘布的配合方式，并通过优化盾构始发工序，实现了盾构始发时密封安全稳定性。

附图说明

图1a、图1b、图1c分别为本发明实施例中盾构始发端延伸钢环主视、侧视及其A部放大示意图；

图2为发明实施例中高压止水橡胶气囊安装结构示意图；

图3为发明实施例中单道高压止水橡胶气囊密封装置工作示意图；

图4为发明实施例中双道高压止水橡胶气囊密封装置工作示意图；

图5为发明实施例中盾构始发流程图。

图中：1-延伸钢环、2-高压止水橡胶气囊、3-折页板、4-橡胶帘布、5-固定螺栓、6-盾构机壳体、7-帆布包裹层。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，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他实施例，都属于本发明的保护范围。

首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：

术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。

术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。

术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。

除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明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文的限制。

本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明的具有高压气囊的盾构始发端洞门密封装置，包括密封主体结构和洞门防水防渗装置，所述密封主体结构包括洞门钢环和延伸钢环；

所述洞门钢环为结构预埋件，其直径与延伸钢环相同；

所述延伸钢环与洞门钢环通过螺栓或焊接连接，并在接缝内侧贴遇水膨胀止水条，外侧涂抹聚氨酯加强防水，并加焊槽钢进行补强；

所述洞门防水防渗装置包括高压止水橡胶气囊、橡胶帘布和折页板；

所述高压止水橡胶气囊通过尼龙布护套包裹后固定到延伸钢环外侧的固定螺栓上，所述橡胶帘布和折页板通过固定螺栓连接在所述延伸钢环上。

本发明的盾构始发方法，包括步骤：

S1：根据工程地质和水文条件合理选择密封装置结构，所述密封装置结构选择为上述的具有高压气囊的盾构始发端洞门密封装置，并根据工程地质和水文条件，设置高压止水橡胶气囊条数；

S2：始发前洞门检查和预处理；

S3：始发端密封主体结构安装；

S4：安装洞门防水防渗装置；

S5：安装负环并将盾构机推至掌子面；

S6：气囊压力实时监测与调整；

S7：盾构机始发与后处理。

所述S1步骤中：

所述工程地质和水文条件为施工区域所在的实际情况。

所述S2步骤中：

所述洞门检查：在洞门密封结构安装前对洞门预埋钢环进行检查，包括钢环预留螺栓孔洞、钢环圆度、平整度和完整性；

所述预处理：即为在洞门检查过程中发现的钢环预留螺栓孔洞或者平整度等不满足要求时，则需采取钻孔、打磨、焊接等处理方法。

所述S3步骤中：

所述延伸钢环底部由底座支撑，保证延伸钢环高度与隧道中心线一致；

所述延伸钢环共一段，直径7000mm，分为上下两半圆，总长700-2000mm之间，材料为20mm厚的钢板，延伸钢环外周焊接纵、环向筋板，延伸钢环端头和上下两半圆接合面均焊接圆法兰盘，采用螺栓连接，密封处加橡胶密封垫；

所述纵、环向筋板厚度为20mm，高120mm，间隔不高于550×600mm；

所述法兰盘厚度为40mm，材质为Q235钢；

所述螺栓为10.9级M30螺栓；

所述橡胶密封垫厚度为10mm；

所述洞门钢环底座承力板和肋板均采用20mm厚钢板制作。

所述S4步骤中：

所述高压止水橡胶气囊安装前对气囊进行进场压力试验，达到工作压力后24小时压力降满足施工要求的情况下，将气囊沿钢环内侧顺平安装固定一周，充气管引出等待充气；

所述延伸钢环上存在预留孔。

所述S5步骤中：

盾构机调试完成后，首先在盾构机机壳外部涂抹黄油润滑，再安装负环，盾构机向前推进至刀盘面板贴近洞门掌子面但不切削掌子面；

第一环负环在盾尾内拼装成型后，通过千斤顶整体向后顶推至紧贴反力架。

所述S6步骤中：

在刀盘贴近掌子面，并且完全通过橡胶气囊之后开始对气囊进行充气，初始充气压力0.15MPa，对高压止水橡胶气囊进行充气，当达到设计压力后停止充气，关闭阀门，记录压力值。

所述S7步骤中：

始发前将洞口钢环内填充砂袋，同时在盾构机土仓内填充至少半仓砂袋；

始发时待盾构机刀盘通过橡胶气囊后开始转动刀盘，逐渐建立土压，保持充气气囊压力0.15MPa，保证洞口密封性，在磨桩及始发时不漏泥砂；

进洞过程中如发现洞口有渗漏水现象或者出现漏气现场，应及时提高充气压力；

待盾构机身完全通过橡胶气囊后且不发生渗漏，将气囊工作压力适当下调，并对洞口进行补浆，封堵洞门；

盾构始发掘进过程中随时观察高压止水橡胶气囊内的压力值，一旦出现渗漏气及时充气，出现过高压力时应放气。

综上可见，本发明实施例具有高压气囊的盾构始发端洞门密封装置及始发方法，结合实际工程情况，通过密封结构配合的改进，有效的降低盾构涌水涌砂发生风险，提高施工过程安全稳定性，保证工期的正常进行。

为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的进行详细描述。

如图1a、图1b、图1c至图5所示：

具有高压气囊的盾构始发端洞门密封装置及始发方法，包括如下步骤：

S1：根据工程地质和水文条件合理选择密封装置结构。

S2：始发前洞门检查和预处理。

S3：始发端密封主体结构安装。

S4：安装洞门防水防渗装置。

S5：安装负环并将盾构机推至掌子面。

S6：气囊压力实时监测与调整。

S7：盾构机始发与后处理。

所述S1步骤中：

所述工程地质和水文条件为施工区域所在的实际情况。

所述密封装置结构选择为根据工程地质和水文条件，合理设置高压止水橡胶气囊条数。

所述S2步骤中：

所述洞门检查：在洞门密封结构安装前对洞门预埋钢环进行检查，包括钢环预留螺栓孔洞、钢环圆度、平整度和完整性等。

所述预处理：即为在洞门检查过程中发现的钢环预留螺栓孔洞或者平整度等不满足要求时，则需采取钻孔、打磨、焊接等处理方法。

所述S3步骤中：

所述密封主体结构包括洞门钢环和延伸钢环。

所述洞门钢环为结构预埋件

所述延伸钢环共一段，直径7000mm，分为上下两半圆，总长700-2000mm之间(可根据现场需求对长度进行优化)，材料为20mm厚的钢板。延伸钢环外周焊接纵、环向筋板，延伸钢环端头和上下两半圆接合面均焊接圆法兰盘，采用螺栓连接，密封处加橡胶密封垫；延伸钢环底部由底座支撑，保证延伸钢环高度与隧道中心线一致。延伸钢环结构如图1a、图1b、图1c所示。

所述延伸钢环与洞门钢环通过螺栓或焊接连接，焊缝沿钢环一周内侧点焊，并在焊缝内侧贴遇水膨胀止水条，在延伸钢环与预埋环板焊接的外侧涂抹聚氨酯加强防水，并加焊槽钢进行补强。

所述纵、环向筋板厚度为20mm，高120mm，间隔不高于550×600mm。

所述法兰盘厚度为40mm，材质为Q235钢。

所述螺栓为10.9级M30高强螺栓。

所述橡胶密封垫厚度为10mm。

所述洞门钢环底座承力板和肋板均采用20mm厚钢板制作。

所述S4步骤中：

所述洞门防水防渗装置包括防渗橡胶气囊、橡胶帘布和折页板。

所述防渗橡胶气囊为高压止水橡胶气囊，安装前对气囊进行进场压力试验，达到工作压力后24小时压力降满足施工要求的情况下，将气囊沿钢环内侧顺平安装固定一周，充气管引出等待充气；气囊的固定方式采用尼龙布护套包裹后固定到钢环外侧螺栓上。橡胶气囊固定结构如图2所示。

所述橡胶帘布和折页板通过螺栓连接在延伸钢环上，螺栓为10.9级M30螺栓。

所述延伸钢环上存在预留孔。

所述S5步骤中：

盾构机调试完成后，首先在盾构机机壳外部涂抹润滑油，再安装负环，盾构机向前推进至刀盘面板贴近洞门掌子面但不切削掌子面。第一环负环在盾尾内拼装成型后，通过千斤顶整体向后顶推至紧贴反力架。

所述S6步骤中：

在刀盘贴近掌子面，并且完全通过橡胶气囊之后开始对气囊进行充气，初始充气压力0.15MPa，当达到设计压力后停止充气，关闭阀门，记录压力值。单道高压止水橡胶气囊密封装置结构示意图如图3所示，双道高压止水橡胶气囊密封装置如图4所示。

所述S7步骤中：

始发前将洞口钢环内填充砂袋，同时在盾构机土仓内填充至少半仓砂袋。始发时待盾构机刀盘通过橡胶气囊后开始转动刀盘，逐渐建立土压，保持充气气囊压力0.15MPa，保证洞口密封性，在磨桩及始发时不漏泥砂。进洞过程中应全程监控气囊压力，如发现洞口有渗漏水现象或者出现漏气现象，应及时提高充气压力。待盾构机身完全通过橡胶气囊后且不发生渗漏，可将气囊工作压力适当下调，并对洞口进行补浆，封堵洞门。盾构始发掘进过程中随时观察高压止水橡胶气囊内的压力值，一旦出现渗漏气应及时充气，出现过高压力时应放气。

本发明的一种具有高压气囊的盾构始发端洞门密封装置及始发方法，较现有技术进行了施工步序和结构体系创新，通过设置单条或两条高压止水橡胶气囊与橡胶帘布的配合方式，并通过优化盾构始发工序，实现了盾构始发时密封安全稳定性。

具体实施例1：

具体实施例1为北京某地铁线盾构始发密封洞门装置及始发方法，包括以下步骤：

S1：根据工程地质和水文条件合理选择密封装置结构。

该地铁线工程地质条件主要处于黏土⑥1层、粉质黏土⑥层、黏质粉土砂质粉土⑥2层、粉细砂⑥4层、卵石⑦层。工程水文条件为盾构始发端位于层间水(三)和承压水(四)(按一层水考虑)，水位埋深24530mm，水位标高26480mm(比详勘上涨4740mm，比补勘上涨2250mm)，区间小里程端头入水深度9050mm，位于拱顶以上2250mm，区间进水段约650000mm。因此选择一道高压止水橡胶气囊与一道橡胶止水帘布配合结构。

S2：始发前洞门检查和预处理。

在洞门密封结构安装前对洞门预埋钢环进行检查，包括钢环预留螺栓孔洞、钢环圆度、平整度和完整性等。在洞门检查过程中若发现的钢环预留螺栓孔洞不能使用，则需采取重新钻孔或者植筋方式等处理方法。对钢环表面不平整处，可以进行打磨或补焊等处理方式保证后期安装延伸环的密闭性。

S3：始发端密封主体结构安装。

延伸钢环共1段，分为上下两半圆，总计长1000mm，直径7000mm。钢套筒材料为20mm厚的钢板。筒体的外周焊接纵、环向筋板以保证筒体刚度，筋板厚20mm，高120mm，间隔不高于550×600mm。筒体的端头和上下两半圆接合面均焊接圆法兰，法兰用40mm厚的钢板，上下两半圆以及两段筒体之间均采用10.9级M30螺栓连接，中间加10mm厚橡胶密封垫。在筒体底部制作底座，高度保证与隧道中心线一致，底座承力板和肋板均采用20mm厚钢板。延伸钢环与洞门钢环通过螺栓或者焊接连接，焊缝沿钢环一周内侧点焊，并在焊缝内侧贴遇水膨胀止水条，在延伸钢环与预埋环板焊接的外侧涂抹聚氨酯加强防水，并加焊槽钢进行补强。若延伸钢环与预埋环板连接处出现较大空隙，则需在这些空隙处填充钢板并连接牢固。

S4：安装洞门防水防渗装置。

在安装高压止水橡胶气囊前对气囊进行进场压力试验，达到工作压力后24小时压力降满足设计和施工要求的情况下，将气囊沿钢环内侧顺平安装固定一周，充气管引出等待充气。将高压止水橡胶气囊采用尼龙布护套包裹后固定到钢环外侧螺栓上。

S5：安装负环并将盾构机推至掌子面。

盾构机调试完成后，首先在盾构机机壳外部涂抹润滑油，再安装负环，盾构机向前推进至刀盘面板贴近洞门掌子面但不切削掌子面。第一环负环在盾尾内拼装成型后，通过千斤顶整体向后顶推至紧贴反力架。

S6：气囊压力实时监测与调整。

在刀盘贴近掌子面，并且完全通过橡胶气囊之后开始对气囊进行充气，初始充气压力0.15MPa，对一条高压止水橡胶气囊进行充气，当达到设计压力后停止充气，关闭阀门，记录压力值。结构示意图如图3所示

S7：盾构机始发与后处理。

始发前将洞口钢环内填充砂袋，同时在盾构机土仓内填充至少半仓砂袋。始发时待盾构机刀盘通过橡胶气囊后开始转动刀盘，逐渐建立土压，保持充气气囊压力0.15MPa，保证洞口密封性，在磨桩及始发时不漏泥砂。进洞过程中应全程监控气囊压力，如发现洞口有渗漏水现象或者出现漏气现象，应及时调整充气压力，可将工作压力提高至0.35MPa。待盾构机身完全通过橡胶气囊后且不发生渗漏，可将气囊充气至工作压力调整至0.15MPa，并对洞口进行补浆，封堵洞门。盾构始发掘进过程中随时观察高压止水橡胶气囊内的压力值，一旦出现渗漏气应及时充气，出现过高压力时应放气。

按照上述方法实施后，一道高压止水橡胶气囊与一道橡胶帘布相互配合完成密封，始发端洞门没有出现渗水漏砂情况，高压止水橡胶气囊正确完成膨胀形变，囊内压力变化正常，与盾体间的密封性良好，没有产生破损，提高了盾构始发施工安全稳定性，保证施工的顺利进行。

具体实施例2：

具体实施例2为某富水地层下隧道盾构始发密封洞门装置及始发方法，包括以下步骤：

S1：该地层自上而下为：填筑土、含砾粉质黏土、含黏性土卵石、全风化粉砂岩、强风化粉砂岩、中等风化粉砂岩，基底主要坐落于含黏性土卵石层。中间掘进区域地层由含黏性土卵石转变为31a-2强风化粉砂质泥岩、31a-3中等风化粉砂质泥岩，地层节理裂隙发育，岩体完整性差，该区间岩层最大渗透系数为40m/d，地下水压达0.3MPa，场地周围地下水连通性好，水量充足且地下水压高。考虑到该处始发风险源较高，容易发生涌水涌砂事故，选择两道高压止水橡胶气囊与一道橡胶帘布相配合密封结构，以提高始发过程安全稳定性。

S2：同上文具体实施例1中S2步骤所述。

S3：延伸钢环共1段，分为上下两半圆，总计长1500mm，直径7000mm。钢套筒材料为20mm厚的钢板。筒体的外周焊接纵、环向筋板以保证筒体刚度，筋板厚20mm，高120mm，间隔不高于550×600mm。筒体的端头和上下两半圆接合面均焊接圆法兰，法兰用40mm厚的钢板，上下两半圆以及两段筒体之间均采用8.8级M30螺栓连接，中间加10mm厚橡胶密封垫。在筒体底部制作底座，高度保证与隧道中心线一致，底座承力板和肋板均采用20mm厚钢板。延伸钢环与洞门钢环通过焊接连接，焊缝沿钢环一周内侧点焊，并在焊缝内侧贴遇水膨胀止水条，在延伸钢环与预埋环板焊接的外侧涂抹聚氨酯加强防水，并加焊槽钢进行补强。

S4：同上文具体实施例1中S4步骤所述。

S5：同上文具体实施例1中S5步骤所述。

S6：在刀盘贴近掌子面，并且完全通过第二道高压止水橡胶气囊之后开始对气囊进行充气，初始充气压力0.15MPa，对两条高压止水橡胶气囊进行充气，当达到设计压力后停止充气，关闭阀门，记录压力值。结构示意图如图4所示。

S7：始发前将洞口钢环内填充砂袋，同时在盾构机土仓内填充至少半仓砂袋。始发时待盾构机刀盘通过第二道高压止水橡胶气囊后开始转动刀盘，逐渐建立土压，保持充气气囊压力0.15MPa，保证洞口密封性，在磨桩及始发时不漏泥砂。进洞过程中应全程监控气囊压力，如发现洞口有渗漏水现象或者出现漏气现象，应及时调整充气压力，可将工作压力提高至0.4MPa。盾构机身完全通过第二道高压止水橡胶气囊后可将气囊充气工作压力调整至0.25MPa，并对洞口进行补浆，封堵洞门。盾构始发掘进过程中随时观察高压止水橡胶气囊内的压力值，一旦出现渗漏气应及时充气，出现过高压力时应放气。

按照上述方法实施后，两道高压止水橡胶气囊与一道橡胶帘布相互配合完成密封，始发端洞门没有出现渗水漏砂情况，高压止水橡胶气囊正常完成膨胀形变，囊内压力变化正常，与盾体间的密封性良好，没有产生破损，提高了盾构始发施工过程的稳定性，保证施工的顺利进行。

综上可见，本发明实施例具有高压止水橡胶气囊的盾构始发端洞门密封装置及始发方法，通过高压止水橡胶气囊和橡胶帘布与盾构机身相互配合形成密封结构，根据工程地质和水文条件合理选择高压止水橡胶气囊与橡胶帘布数量，在始发前进行洞门检查和预处理，安装高压止水橡胶气囊与橡胶帘布后，盾构机调整到位后安全始发，过程中全程监控气囊压力并适时调整，做好洞门封堵。实现了盾构始发时密封稳定性，有效降低了安全风险，提高了施工效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种具有高压气囊的盾构始发端洞门密封装置，其特征在于，包括密封主体结构和洞门防水防渗装置，所述密封主体结构包括洞门钢环和延伸钢环；

所述洞门钢环为结构预埋件，其直径与延伸钢环相同；

所述延伸钢环与洞门钢环通过螺栓或焊接连接，并在接缝内侧贴遇水膨胀止水条，外侧涂抹聚氨酯加强防水，并加焊槽钢进行补强；

所述洞门防水防渗装置包括高压止水橡胶气囊、橡胶帘布和折页板；

所述高压止水橡胶气囊通过尼龙布护套包裹后固定到延伸钢环外侧的固定螺栓上，所述橡胶帘布和折页板通过固定螺栓连接在所述延伸钢环上。

2.一种盾构始发方法，其特征在于，包括步骤：

S1：根据工程地质和水文条件合理选择密封装置结构，所述密封装置结构选择为权利要求1所述的具有高压气囊的盾构始发端洞门密封装置，并根据工程地质和水文条件，设置高压止水橡胶气囊条数；

S2：始发前洞门检查和预处理；

S3：始发端密封主体结构安装；

S4：安装洞门防水防渗装置；

S5：安装负环并将盾构机推至掌子面；

S6：气囊压力实时监测与调整；

S7：盾构机始发与后处理。

3.根据权利要求2所述的盾构始发方法，其特征在于，所述S1步骤中：

所述工程地质和水文条件为施工区域所在的实际情况。

4.根据权利要求3所述的盾构始发方法，其特征在于，所述S2步骤中：

所述洞门检查：在洞门密封结构安装前对洞门预埋钢环进行检查，包括钢环预留螺栓孔洞、钢环圆度、平整度和完整性；

所述预处理：即为在洞门检查过程中发现的钢环预留螺栓孔洞或者平整度等不满足要求时，则需采取钻孔、打磨和\或焊接处理方法。

5.根据权利要求4所述的盾构始发方法，其特征在于，所述S3步骤中：

所述延伸钢环底部由底座支撑，保证延伸钢环高度与隧道中心线一致；

所述延伸钢环共一段，直径7000mm，分为上下两半圆，总长700-2000mm之间，材料为20mm厚的钢板，延伸钢环外周焊接纵、环向筋板，延伸钢环端头和上下两半圆接合面均焊接圆法兰盘，采用螺栓连接，密封处加橡胶密封垫；

所述纵、环向筋板厚度为20mm，高120mm，间隔不高于550×600mm；

所述法兰盘厚度为40mm，材质为Q235钢；

所述螺栓为10.9级M30螺栓；

所述橡胶密封垫厚度为10mm；

所述洞门钢环底座承力板和肋板均采用20mm厚钢板制作。

6.根据权利要求5所述的盾构始发方法，其特征在于，所述S4步骤中：

所述高压止水橡胶气囊安装前对气囊进行进场压力试验，达到工作压力后24小时压力降满足施工要求的情况下，将气囊沿钢环内侧顺平安装固定一周，充气管引出等待充气；

所述延伸钢环上存在预留孔。

7.根据权利要求6所述的盾构始发方法，其特征在于，所述S5步骤中：

盾构机调试完成后，首先在盾构机机壳外部涂抹黄油润滑，再安装负环，盾构机向前推进至刀盘面板贴近洞门掌子面但不切削掌子面；

第一环负环在盾尾内拼装成型后，通过千斤顶整体向后顶推至紧贴反力架。

8.根据权利要求7所述的盾构始发方法，其特征在于，所述S6步骤中：

在刀盘贴近掌子面，并且完全通过橡胶气囊之后开始对气囊进行充气，初始充气压力0.15MPa，对高压止水橡胶气囊进行充气，当达到设计压力后停止充气，关闭阀门，记录压力值。

9.根据权利要求8所述的盾构始发方法，其特征在于，所述S7步骤中：

始发前将洞口钢环内填充砂袋，同时在盾构机土仓内填充至少半仓砂袋；

始发时待盾构机刀盘通过橡胶气囊后开始转动刀盘，逐渐建立土压，保持充气气囊压力0.15MPa，保证洞口密封性，在磨桩及始发时不漏泥砂；

进洞过程中如发现洞口有渗漏水现象或者出现漏气现场，应及时提高充气压力；

待盾构机身完全通过橡胶气囊后且不发生渗漏，将气囊工作压力适当下调，并对洞口进行补浆，封堵洞门；

盾构始发掘进过程中随时观察高压止水橡胶气囊内的压力值，一旦出现渗漏气及时充气，出现过高压力时应放气。

Images