CN204113296U - 一种适用于盾构机的密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及密封装置技术领域，公开了一种适用于盾构机的密封装置，包括：筒体、至少两个密封环、至少两个密封环支撑板及密封液输出机构；筒体的一端与盾构机的始发竖井洞门入口连接；密封环和密封环支撑板均设置在筒体的内壁上，密封环支撑板设置在密封环旁，对密封环进行支撑；密封液输出机构的出液口伸入筒体中，且位于密封环之间。本实用新型在筒体内，通过由密封环形成密封腔；再向密封腔中注入密封液进行密封，从而能够防止盾构始发时洞门涌水涌砂的情况的发生，实现了盾构安全顺利地始发。

Description

一种适用于盾构机的密封装置

技术领域

本实用新型涉及密封装置技术领域，主要适用于盾构机的密封装置。

背景技术

目前，现有的盾构始发防止洞门涌水涌砂的措施是对竖井外侧洞门附近的土体进行地质改良。但是，由于地质改良在施工过程中会受到机械设备及人员操作的影响，会形成空心及断层，从而不能实现对洞门周围全部土体的改良，进而影响防止洞门涌水涌砂的效果。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于盾构机的密封装置，它能够防止盾构始发时洞门涌水涌砂。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种适用于盾构机的密封装置，包括：筒体、至少两个密封环、至少两个密封环支撑板及密封液输出机构；所述筒体的一端与盾构机的始发竖井洞门入口连接；所述密封环和所述密封环支撑板均设置在所述筒体的内壁上，所述密封环支撑板设置在所述密封环旁，对所述密封环进行支撑；所述密封液输出机构的出液口伸入所述筒体中，且位于所述密封环之间。

进一步地，所述密封液输出机构包括：密封液存储装置、至少一个密封液传输管道、密封液传输管道启闭装置及密封液压力监测装置；所述密封液传输管道的进液端与所述密封液存储装置的出液口连接，所述密封液传输管道的出液端伸入所述筒体中；所述密封液传输管道启闭装置设置在所述密封液传输管道上；所述密封液压力监测装置设置在所述筒体上。

进一步地，还包括：凝固液输出机构；所述凝固液输出结构的出液口伸入所述筒体中，并位于所述密封液输出机构的出液口和所述盾构机的始发竖井洞门之间。

进一步地，所述凝固液输出机构包括：凝固液存储装置、凝固液传输管道、凝固液传输管道启闭装置及凝固液压力监测装置；所述凝固液传输管道的进液端与所述凝固液存储装置的出液口连接，所述凝固液传输管道的出液端伸入所述筒体中，且位于所述密封液输出结构的出液口和所述盾构机的始发竖井洞门之间；所述凝固液传输管道启闭装置设置在所述凝固液传输管道上；所述凝固液压力监测装置设置在所述筒体上。

进一步地，在所述筒体上设置有凝固液观察机构。

进一步地，所述凝固液观察机构包括：凝固液观察盲板和盲板基座；在所述筒体上开设有凝固液观察孔；所述盲板基座设置在所述凝固液观察孔周围；所述凝固液观察盲板设置在所述盲板基座上；在所述凝固液观察盲板上开设有通孔，用于对所述筒体内的凝固液进行观测。

进一步地，还包括：盾构机行走轨道；所述盾构机行走轨道设置在所述筒体的内壁上。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的适用于盾构机的密封装置，在筒体内，通过由密封环形成密封腔；再向密封腔中注入密封液进行密封，从而能够防止盾构始发时洞门涌水涌砂的情况的发生，实现了盾构安全顺利地始发。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的适用于盾构机的密封装置的主视图；

图2为本实用新型实施例提供的适用于盾构机的密封装置的左视图；

图3为本实用新型实施例提供的适用于盾构机的密封装置的右视图；

图4为图1的剖面图；

图5为图4的第一局部放大图；

图6为图4的第二局部放大图；

图7为本实用新型实施例提供的适用于盾构机的密封装置的使用示意图。

其中，1-翻板，2-帘布橡胶密封环，3-连接螺栓，4-法兰盘，5-圆环压板，6-密封刷，7-油脂注入阀门，8-油脂压力表，9-钢套筒，10-钢丝垫片，11-注浆阀门，12-注浆压力表，13-通孔，14-凝固液观察盲板，15-凝固液观察孔，16-盾构机行走轨道，17-止水套筒头，18-石膏，19-外凸结构，20-盲板基座，21-盲板螺栓，22-油脂，23-密封腔，24-刀盘，25-盾构机，26-预埋始发竖井洞门钢环，27-始发竖井洞门，28-竖井，29-方形钢板。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的适用于盾构机的密封装置的具体实施方式及工作原理进行详细说明。

参见图1、图2、图3和图4，本实用新型实施例提供的适用于盾构机的密封装置，包括：筒体、至少两个密封环、至少两个密封环支撑板、盾构机行走轨道16、密封液输出机构及凝固液输出机构；筒体的一端与盾构机的始发竖井洞门入口连接；密封环和密封环支撑板均设置在筒体的内壁上，密封环支撑板设置在密封环旁，对密封环进行支撑；盾构机行走轨道16设置在筒体的内壁上。具体地，在筒体的底部内壁上沿盾构机25的始发轨道的轨迹焊接两根盾构机行走轨道16，以防止盾构机25进入筒体后栽头，从而影响密封效果。密封液输出机构的出液口伸入筒体中，且位于密封环之间。凝固液输出结构的出液口伸入筒体中，并位于密封液输出机构的出液口和盾构机的始发竖井洞门之间。其中，密封液输出机构包括：密封液存储装置、至少一个密封液传输管道、密封液传输管道启闭装置及密封液压力监测装置；密封液传输管道的进液端与密封液存储装置的出液口连接，密封液传输管道的出液端伸入筒体中；密封液传输管道启闭装置设置在密封液传输管道上；密封液压力监测装置设置在筒体上。凝固液输出机构包括：凝固液存储装置、凝固液传输管道、凝固液传输管道启闭装置及凝固液压力监测装置；凝固液传输管道的进液端与凝固液存储装置的出液口连接，凝固液传输管道的出液端伸入筒体中，且位于密封液输出结构的出液口和盾构机的始发竖井洞门之间；凝固液传输管道启闭装置设置在凝固液传输管道上；凝固液压力监测装置设置在筒体上。需要说明的是，密封液传输管道的出液端和凝固液传输管道的出液端均环向等距伸入筒体。

对本实用新型实施例的结构进行进一步的说明，在本实用新型实施例中，密封环为帘布橡胶密封环2，个数为2；密封环支撑板为翻板1，个数也为2；第一个帘布橡胶密封环2和第一个翻板1均设置在筒体远离始发竖井洞门27的一端。具体地，参见图5，在筒体远离始发竖井洞门27的一端设置有法兰盘4；在帘布橡胶密封环2和翻板1上均开设有通孔；为了使帘布橡胶密封环2和翻板1能够牢固固定，本实用新型实施例还包括：圆环压板5；将螺栓依次穿过翻板1的通孔、圆环压板5的中心通孔、帘布橡胶密封环2的通孔与法兰盘4连接。第二个帘布橡胶密封环和第二个翻板则设置在筒体的中间位置。具体地，参见图6，筒体的中间位置为外凸结构19，且在外凸结构19的侧壁上开设有通孔；在帘布橡胶密封环和翻板上均开设有通孔；将连接螺栓3依次穿过外凸结构19的通孔、帘布橡胶密封环的通孔和翻板的通孔进行连接固定；将钢丝垫片10设置在连接螺栓3与外凸结构19的贴合部位；将止水套筒头17设置在连接螺栓3的外端。再用石膏18对外凸结构19进行填充，直至与筒体的内壁平齐。其中，翻板1分为上部和下部；上部和下部通过扭转弹簧连接，使翻板1能够朝始发竖井洞门27的方向弯曲；而当有泥水和/或泥沙从始发竖井洞门27涌出时，翻板1则不会朝着背向始发竖井洞门27的方向弯曲，从而对帘布橡胶密封环进行了支撑保护。需要说明的是，在安装前，需对帘布橡胶密封环2和翻板1上所开设的通孔的位置和尺寸进行复核，确保它们能够与法兰盘4和外凸结构19上的通孔对准。

对本实用新型实施例的结构进行更进一步的说明，本实用新型实施例还包括：两道密封刷6；这两道密封刷6焊接在筒体的内壁上，且位于两个帘布橡胶密封环2之间。需要说明的是，先将密封刷6在煮沸的黄油中浸泡，待黄油冷却降温至60度以下；取出密封刷6，清除表面多余的黄油；再在密封刷6的表面均匀涂上滑石粉以备焊接使用。焊接完成的密封刷6用棉纱覆盖，防止焊渣等高温物质侵蚀密封刷6，从而影响密封效果。

参见图7，在本实用新型实施例中，筒体为采用钢板卷制而成的钢套筒9。为了增加本实用新型实施例的结构强度，在钢套筒9的外部纵向焊接筋板。钢套筒9的一端与预埋始发竖井洞门钢环26采用双面焊接的方式连接。钢套筒9的外部与竖井28的底板用钢管焊接进行连接固定支撑。为了加强钢套筒9与预埋始发竖井洞门钢环26的连接强度，在钢套筒9的内壁焊口上沿轴向等距设置六块方形钢板29。连接时，可以根据始发竖井洞门27的姿态进行调整，以保证钢套筒9的轴线能够与始发竖井洞门27的轴线重合。

为了便于观察凝固液的凝固情况，在筒体(钢套筒9)上设置有凝固液观察机构。具体地，凝固液观察机构包括：凝固液观察盲板14和盲板基座20；在筒体(钢套筒9)上开设有凝固液观察孔15；盲板基座20设置在凝固液观察孔15的周围；凝固液观察盲板14通过盲板螺栓21设置在盲板基座20上；在凝固液观察盲板14上开设有通孔13，用于对筒体(钢套筒9)内的凝固液进行观测。若要进一步对钢套筒9内的凝固液进行观测，需要先将凝固液观察盲板14拆卸下来，再将凝固液观察孔15切割扩大，最后再将凝固液观察盲板14安装完成即可。

在本实用新型实施例中，密封液为油脂，则密封液输出管道启闭装置为油脂注入阀门7，密封液压力监测装置为油脂压力表8；凝固液为沙浆，则凝固液输出管道启闭装置为注浆阀门11，凝固液压力监测装置为注浆压力表12。

实施例

本例是南京金陵石化长江盾构穿越工程中的实验装置。南京长江盾构工程隧道全长为2000米，最大隧道埋深为65米，地下水丰富，水土压力大。主要穿越地质为粉细砂、砂砾、砾石岩层及砂砾卵石层，地层交接带多次出现。所投入的盾构机25的型号为AVND3080AH。盾构机25始发洞门处的地层为粉细砂层，砂层透水性较强，且与长江水连通，洞门水压高达0.34MPa。盾构机25出洞时，始发竖井洞门27、地层与盾构机25壳体之间容易形成涌水、涌砂通道，可能造成地表沉降、坍塌等后果。为保证盾构机25能够安全顺利地始发，需要通过本实用新型实施例来保证盾构机25始发的安全。

在盾构机25进入钢套筒9以前，采用人工方式将盾尾油脂22填充在由各帘布橡胶密封环2、密封刷6组成的密封腔23的下部，并采用塑料薄膜保护油脂22，以避免脏物及其他杂物落入油脂22内，影响密封效果。

在盾构机25吊装就位后，行走到钢套筒9内；待盾构机25的刀盘24通过最后一道密封腔23后，对钢套筒9上的止水套筒头17和钢丝垫片10进行检查，确认完好；若止水套筒头17和/或钢丝垫片10不紧固，则需要将止水套筒头17和/或钢丝垫片10紧固，以防止油脂22的溢出；若止水套筒头17和钢丝垫片10均紧固，则通过油脂注入阀门7往由帘布橡胶密封环2、密封刷6组成的密封腔23内注入油脂22。通过安装在钢套筒9上的油脂压力表8观察钢套筒9内的油脂22的压力，确保钢套筒9内的油脂22的压力达到预定压力，从而达到防涌水涌砂的目的。

当盾构机25掘进始发竖井洞门27，并远离始发竖井洞门27一段预定距离后，通过钢套筒9上的注浆阀门11向钢套筒9内注入沙浆，对始发竖井洞门27进行注浆封堵。注浆压力可通过安装在钢套筒9上的注浆压力表12示数读出。注浆完毕后，可通过安装在钢套筒9上的三个凝固液观察盲板14的通孔13对注浆效果进行观测。

该例经试验，有效地解决了南京金陵石化长江盾构穿越工程盾构始发高水压的难题。盾构始发时，没有出现涌水和涌砂现象，本实用新型实施例在工程中的应用效果十分明显，大大提高了高水压下盾构始发防止涌水涌砂的安全系数，降低了施工风险，且方法比较简单，可操作性强，安全性高。另外，本实用新型实施例还可以多次使用，从而降低了工程设备的使用费用。

本实用新型实施例在与始发竖井洞门27连通的钢套筒9内部安装密封刷6和帘布橡胶密封环2，当盾构机25通过密封刷6和帘布橡胶密封环2后，在密封腔23内注入带压的油脂22，使盾构机25、密封刷6、帘布橡胶密封环2三者形成一个动态的密封结构，从而达到防止涌水涌砂的目的，实现了盾构安全顺利地始发。本实用新型实施例还通过对止水套筒头17和钢丝垫片10的使用，可以防止油脂22通过连接螺栓3与法兰盘4之间的间隙流出，从而降低密封腔23内的油脂22的压力，影响密封效果。此外，本实用新型实施例还可以通过凝固液观察盲板14对注浆效果进行观测，提高了本实用新型实施例工作的有效性。本实用新型实施例对粘土、淤泥、断裂带以及高水压、强透水、砂层的盾构始发能起到很好的防止涌水涌砂效果。此外，本实用新型实施例还可以向中石油其他型号的盾构设备如AVND2440DS、AVND3080AH及TM502WMM进行推广，从而提高在高水压松散地层中的盾构施工技术水平。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种适用于盾构机的密封装置，其特征在于，包括：筒体、至少两个密封环、至少两个密封环支撑板及密封液输出机构；所述筒体的一端与盾构机的始发竖井洞门入口连接；所述密封环和所述密封环支撑板均设置在所述筒体的内壁上，所述密封环支撑板设置在所述密封环旁，对所述密封环进行支撑；所述密封液输出机构的出液口伸入所述筒体中，且位于所述密封环之间。

2.如权利要求1所述的适用于盾构机的密封装置，其特征在于，所述密封液输出机构包括：密封液存储装置、至少一个密封液传输管道、密封液传输管道启闭装置及密封液压力监测装置；所述密封液传输管道的进液端与所述密封液存储装置的出液口连接，所述密封液传输管道的出液端伸入所述筒体中；所述密封液传输管道启闭装置设置在所述密封液传输管道上；所述密封液压力监测装置设置在所述筒体上。

3.如权利要求1所述的适用于盾构机的密封装置，其特征在于，还包括：凝固液输出机构；所述凝固液输出结构的出液口伸入所述筒体中，并位于所述密封液输出机构的出液口和所述盾构机的始发竖井洞门之间。

4.如权利要求3所述的适用于盾构机的密封装置，其特征在于，所述凝固液输出机构包括：凝固液存储装置、凝固液传输管道、凝固液传输管道启闭装置及凝固液压力监测装置；所述凝固液传输管道的进液端与所述凝固液存储装置的出液口连接，所述凝固液传输管道的出液端伸入所述筒体中，且位于所述密封液输出结构的出液口和所述盾构机的始发竖井洞门之间；所述凝固液传输管道启闭装置设置在所述凝固液传输管道上；所述凝固液压力监测装置设置在所述筒体上。

5.如权利要求3所述的适用于盾构机的密封装置，其特征在于，在所述筒体上设置有凝固液观察机构。

6.如权利要求5所述的适用于盾构机的密封装置，其特征在于，所述凝固液观察机构包括：凝固液观察盲板和盲板基座；在所述筒体上开设有凝固液观察孔；所述盲板基座设置在所述凝固液观察孔周围；所述凝固液观察盲板设置在所述盲板基座上；在所述凝固液观察盲板上开设有通孔，用于对所述筒体内的凝固液进行观测。

7.如权利要求1-6中任一项所述的适用于盾构机的密封装置，其特征在于，还包括：盾构机行走轨道；所述盾构机行走轨道设置在所述筒体的内壁上。