CN210289839U - 一种tbm应急防涌水系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种TBM应急防涌水系统，属于隧道掘进技术领域。方案为在掘进的TBM尾部隧道洞壁设置环向凹槽，环向凹槽中放置有橡胶充水坝，橡胶充水坝外部有固定带，固定带通过锚固件固定于环向凹槽外围，橡胶充水坝通过既有TBM供水管连接支管供水，支管上装阀，橡胶充水坝至少设置上下的两层，每层有单独充水口、放水口。充水囊模块化，便于修复，挡水能力突出，运行安全可靠；挡水高度和运行状态持续可控；充、排时间短，运行管理简单；使用寿命长，综合效益高。
Description
技术领域
本发明属于隧道掘进技术领域，涉及大量涌水时TBM的应急防水系统。
背景技术
TBM是一种隧道掘进的专用工程机械，现代TBM集机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削岩体、输送石碴、拼装隧道拱架、锚杆布设、喷锚支护、测量导向纠偏等功能。TBM已广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水工隧洞等工程。
TBM的工作原理就是一个钢结构组件沿隧道轴线边向前推进边对岩体进行削切作用。这个钢结构组件的壳体称为“盾壳”，盾壳对开挖出的岩体起临时支护的作用，承受周围的围岩压力。
在施工过程中会出现涌水情况。当某隧洞段属于地下水贫水区，渗流量小，大多以渗水、滴水为主，局部为线状流水，设计最大出水量一般为100-200m3/h。当隧洞段属于富水区段，可能出现多次突发性超大涌水，最大单点涌水量达到贫水区的两三倍甚至是10倍以上，远超设计涌水量，且流速大，长期无衰减，对TBM设备造成极大影响。
发明内容
本发明提出一种TBM应急防涌水系统。专门应对TBM施工出现的突发性超大涌水。
本发明的技术方案：一种TBM应急防涌水系统，在掘进的TBM尾部隧道洞壁设置环向凹槽，环向凹槽中放置有橡胶充水坝，橡胶充水坝外部有固定带，固定带通过锚固件固定于环向凹槽外围，通过既有TBM供水管上连接支管为橡胶充水坝供水，支管上装阀，橡胶充水坝至少设置上下的两层，每层单独充水、放水。
优选的是，橡胶充水坝充满水的高度为隧道高度的1/4～1/2。常用的是下层充满水时达到1/4隧道高度、上下层都充满水时达到1/2隧道高度.
进一步的是，橡胶充水坝不充水时缩入环向凹槽内，并在环向凹槽上部覆盖防护盖，防护盖与环向凹槽的弧度相适应。
所述阀采用电磁阀，电磁阀由控制器控制，控制器连接压力感应器或水位感应器或水速感应器或视频动态捕捉器，压力感应器或水位感应器或水速感应器或视频动态捕捉器探测涌水信号，信号由控制器接收、处理，当满足设定条件时控制电磁阀打开为橡胶充水坝充水，充满水关闭电磁阀，当设定条件消除时，橡胶充水坝的放水口打开放出水。
本发明的有益效果：兼具橡胶坝和土石坝的优点，不使用时不占空间。橡胶充水囊模块化，便于修复，挡水能力突出，运行安全可靠；挡水高度和运行状态持续可控；清污、排淤能力强；充、排时间短，运行管理简单；使用寿命长，综合效益高；抗震能力强，对基础的适应性高，可以根据不同的涌水情况来挡水。
附图说明
图1是洞内无水时双层橡胶充水坝处于塌坝状态示意图；
图2是图1状态的截面示意图；
图3是洞内出现涌水且来不及抽排，第一层橡胶充水坝处于工作状态示意图；
图4是图3状态的截面示意图；
图5是洞内遭遇突涌水且来不及抽排，第一、第二层橡胶充水坝同时处于工作状态示意图；
图6是图5状态的截面示意图；
图7是本发明俯视示意图；
图中：1-环向凹槽、2-橡胶充水坝、3-固定带、4-防护盖、5-机车轨枕、6-隧洞洞壁、7-第一层橡胶充水坝、8-机车轨道、9-洞内水位线、10-第二层橡胶充水坝、11-TBM掘进机。
具体实施方式
一种TBM应急防涌水系统，在掘进的TBM尾部隧道洞壁设置环向凹槽1，环向凹槽中放置有橡胶充水坝2，橡胶充水坝2外部有固定带，固定带3通过锚固件固定于环向凹槽外围，橡胶充水坝2通过既有TBM供水管连接支管来充水，支管上装阀，橡胶充水坝2至少设置上下的两层，每层有单独充水口、放水口。每层的两侧是有弧度的，与环向凹槽相适应，如果是充满水的状态，就呈现从下往上逐渐增宽的形式，类似于量角器的形状。
橡胶充水坝2充满水的高度为隧道高度的1/4～1/2，基本满足水位要求，不溢流。
当橡胶充水坝2不充水时缩入环向凹槽1内，并在环向凹槽1上部覆盖防护盖4，防护盖4与环向凹槽1的弧度相适应。防护盖4防止隧洞砂石损坏橡胶坝体。
阀可以手动开关，更好的是采用电磁阀，根据涌水情况电磁阀的开启关闭通过控制器控制，可以是控制器连接压力感应器（安装在橡胶充水坝附近）来检测压力的变化幅度来调控是否充水，也可以是控制器连接水位感应器（安装在橡胶充水坝附近）来检测水位的变化幅度来调控是否充水，也可以是控制器连接水速感应器（安装在隧道洞壁底部）来检测涌水流淌的水速的变化幅度来调控是否充水，或者采用视频动态捕捉器，在隧洞中安装摄像头，摄像头具有视频动态捕捉功能，摄像头观测到突发涌水动态画面时，与之联动的控制器控制电磁阀打开为橡胶充水坝充水，或者监控室人员看到涌水画面，通过远程按钮启动电磁阀。各种感应器、摄像头的压力、水位、水速、动态画面等数据检测进而联动控制电磁阀所用的程序均能从现有技术中得到。当满足设定条件时控制电磁阀打开为橡胶充水坝2充水，充满水关闭电磁阀（如果TBM供水管流量稳定，就按充满橡胶充水坝所用时间，设定关闭电磁阀的条件；如果TBM供水管流量不稳定，就在支管上装流量计，流量满足充水量时，关闭电磁阀），当设定条件消除时，橡胶充水坝2的放水口打开放出水。
工况一，如图1、2所示：当隧洞内无水或水量较小时，双层橡胶充水坝坝区内无水，坝体卧于环向凹槽内，表面盖防护盖4，可避免隧洞砂石对坝袋的破坏。
工况二，如图3、4所示：当隧洞内出现涌水且来不及抽排，启用下部第一层橡胶充水坝进行挡水。第二层橡胶充水坝高度内无水，坝体处于瘪态，卧于第一层橡胶充水坝与机车轨道之间。机车钢轨在水面以上，不影响TBM正常施工。
工况三，如图5、6所示：当隧洞内出现较大突涌水且来不及抽排，TBM停止掘进。将橡胶充水坝上方的机车钢轨拆下，在启用第一层橡胶充水坝的基础上立即启用上面的第二层橡胶充水坝，进行应急堵水。
Claims (4)
1.一种TBM应急防涌水系统，其特征是：在掘进的TBM尾部隧道洞壁设置环向凹槽（1），环向凹槽中放置有橡胶充水坝（2），橡胶充水坝（2）外部有固定带（3），固定带通过锚固件固定于环向凹槽外围，通过既有TBM供水管上连接支管为橡胶充水坝（2）供水，支管上装阀，橡胶充水坝（2）至少设置上下的两层，每层有单独充水口、放水口。
2.根据权利要求1所述的一种TBM应急防涌水系统，其特征是：橡胶充水坝（2）充满水的高度为隧道高度的1/4～1/2。
3.根据权利要求1所述的一种TBM应急防涌水系统，其特征是：橡胶充水坝（2）不充水时缩入环向凹槽（1）内，并在环向凹槽（1）上部覆盖防护盖（4），防护盖（4）与环向凹槽（1）的弧度相适应。
4.根据权利要求1所述的一种TBM应急防涌水系统，其特征是：所述阀采用电磁阀，电磁阀由控制器控制，控制器连接压力感应器或水位感应器或水速感应器或视频动态捕捉器，压力感应器或水位感应器或水速感应器或视频动态捕捉器探测涌水信号，信号由控制器接收、处理，当满足设定条件时控制电磁阀打开为橡胶充水坝（2）充水，充满水电磁阀关闭，当设定条件消除时，橡胶充水坝（2）的放水口打开放出水。
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| CN113931646B (zh) * | 2021-10-13 | 2024-03-29 | 中煤第三建设（集团）有限责任公司 | 煤矿特长斜井敞开式tbm施工防治水系统及方法 |
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