CN215949496U - 一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置，包括：洞门钢环、若干个弹簧钢板刷、压紧环和驱动装置，若干个所述弹簧钢板刷沿所述洞门钢环内圈壁周向设置，若干个所述弹簧钢板刷形成环形结构，每个所述弹簧钢板刷的安装端与所述洞门钢环内壁连接，每个所述弹簧钢板刷的可形变端的端部指向所述洞门钢环的轴心线方向，并且可变形端朝向洞门内部设置；所述压紧环可移动套设于所述洞门钢环内部；所述驱动装置能够驱动所述压紧环移动，其中，若干所述弹簧钢板刷能够通过所述压紧环的挤压发生形变。

Description

一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置

技术领域

本实用新型属于技术领域，具体涉及一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置。

背景技术

随着地下空间的大量开发，盾构施工越来越频繁，在以往的盾构施工中，在盾构贯通后，在施做隧道结构与车站结构之间的柔性结构时，要拿掉洞门外的密封帘布橡胶板与配套的钢板压板后才能施工这段柔性结构，在此施工期间曾经发生过数起管片后面的泥水冲破封堵砂浆，而造成盾构贯通后的隧道管片后涌水，甚至坍塌的事故，分析其原因，是管片后面的填充砂浆在密度，强度和均匀程度上有所欠缺，在强大的水土压力作用下冲破了这些充填砂浆而造成水土流失，从而造成了隧道洞口的漏水甚至坍塌事故；请参阅图1和图2所示，盾构在挖掘过程中盾前进行挖掘，盾尾进行管片拼装，结构7为盾构隧道完全贯通后，进入洞门钢环，在盾构管片外注浆加固地层阻断地层中的水土向洞门外泄漏，然后，需要拆除部分钢环内的管片6，然后绑扎钢筋，浇筑混凝土结构。拆除钢环内的混凝土管片前，目前一般是靠洞门圈处的止水帘布橡胶板9 阻拦水泥砂浆或者地层中的水土。然后不停的注浆封堵盾构管片和洞门钢环之间的间隙，从而阻断地下水、土流入车站，防止发生坍塌事故。如果一切顺利，盾构正常接收并离开盾构隧道管片后，拉紧止水帘布橡胶板9，然后不停的通过注浆孔8注入砂浆10，砂浆10就能填充管片6和洞门钢环1之间的间隙，从而保证在施工柔性结构7期间，水土不会冲破砂浆10而进入车站。但在实际施工过程中，有时不能保证砂浆10的密封效果，从而水土就会冲破砂浆10进入车站，发生涌水、涌砂、坍塌等安全事故。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置，以解决现有技术中盾构施工导致管片外圈的填充砂浆容易被水土冲破的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置，包括：

洞门钢环。

若干个弹簧钢板刷(盾构尾刷)，若干个所述弹簧钢板刷(盾构尾刷)沿所述洞门钢环内圈壁周向设置，若干个所述弹簧钢板刷(盾构尾刷)形成环形结构，每个所述弹簧钢板刷(盾构尾刷)的安装端与所述洞门钢环内壁连接，每个所述弹簧钢板刷(盾构尾刷)的可形变端的端部指向所述洞门钢环的轴心线方向，并且可变形端朝向洞门内部设置。

压紧环，所述压紧环可移动套设于所述洞门钢环内部；以及

驱动装置，所述驱动装置能够驱动所述压紧环移动，其中，若干所述弹簧钢板刷(盾构尾刷)能够通过所述压紧环的挤压发生形变。

进一步的，所述驱动装置包括若干油缸，若干所述油缸间隔设置于所述洞门钢环内壁，若干所述油缸沿所述洞门钢环轴向设置，每个所述油缸的输出端与所述压紧环连接。

进一步的，所述油缸设置六个。

进一步的，所述洞门钢环与所述压紧环处于同一轴心线上。

进一步的，所述驱动装置包括钢筋，所述钢筋一端与所述压紧环连接，另一端延伸至洞门外部。

进一步的，所述驱动装置包括钢丝绳，所述压紧环两侧分别设置有钢丝绳，所述钢丝绳端部处于洞门外部。

本实用新型具有如下优点：在管片和洞门钢环之间设置了一圈弹簧钢板刷 (盾构尾刷)，这些弹簧钢板刷(盾构尾刷)安装端焊接在洞门钢环上，顶部能自由压缩部分(可变形端)在盾构穿越洞门期间被一个钢圈(压紧环)压在洞门圈上，保证了这些弹簧钢板刷(盾构尾刷)在盾构穿越时能够顺利穿过洞门，在盾尾完全脱离这些弹簧钢板刷(盾构尾刷)后，操作预留在洞门圈内的驱动装置，将压在弹簧钢板刷(盾构尾刷)上的钢圈拉离弹簧钢板，此时这些弹簧钢板刷(盾构尾刷)的可变形端就靠弹性恢复原状，可变形端的端部紧紧的压在管片上，由于这些弹簧钢板刷(盾构尾刷)安装在洞门预埋钢环的迎土侧，在做隧道与车站之间的柔性结构时，这些弹簧钢板刷(盾构尾刷)不影响柔性结构的施工，因此可以一直紧紧的压在管片上，防止管片后的水土流失，从而极大降低了隧道漏水的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是现阶段地铁盾构隧道和洞门端墙以及洞门预埋钢环之间的洞门柔性结构示意图；

图2是现阶段地铁盾构隧道和洞门端墙以及洞门预埋钢环之间的管片未拆除结构示意图；

图3是现阶段弹簧钢板刷(盾构尾刷)结构示意图。

图4是本实用新型具体实施方式提供的一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置的整体实施时弹簧钢板刷(盾构尾刷)变形状态下结构示意图。

图5是本实用新型具体实施方式提供的一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置的整体实施时弹簧钢板刷(盾构尾刷)恢复状态下结构示意图。

图6是本实用新型具体实施方式提供的一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置的实施时弹簧钢板刷(盾构尾刷)恢复状态下填充砂浆状态结构示意图。

图7是本实用新型具体实施方式提供的一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置的实施时柔性结构施工状态结构示意图。

图8是本实用新型具体实施方式提供的一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置的实施时盾构即将移出洞门结构示意图。

图9是本实用新型具体实施方式提供的一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置的盾构始发时弹簧钢板刷(盾构尾刷)变形实施结构示意图。

图10是本实用新型具体实施方式提供的一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置的盾构始发时弹簧钢板刷(盾构尾刷)恢复实施结构示意图。

图中：洞门钢环1、弹簧钢板刷(盾构尾刷)3、安装端31、可形变端32、压紧环4。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

本实用新型实施例1提供的一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置的盾构接收及后期制作车站与隧道之间的柔性结构实例，请参阅图3和图4所述，包括：洞门钢环1、若干个弹簧钢板刷(盾构尾刷)3、压紧环4和驱动装置。

具体的，若干个弹簧钢板刷(盾构尾刷)3沿洞门钢环1内圈壁周向设置，若干个弹簧钢板刷(盾构尾刷)3形成环形结构，每个弹簧钢板刷(盾构尾刷) 3的安装端31与洞门钢环1内壁连接，每个弹簧钢板刷(盾构尾刷)3的可形变端32的端部指向洞门钢环1的轴心线方向，并且可变形端32朝向洞门内部设置；压紧环4可移动套设于洞门钢环1内部；驱动装置能够驱动压紧环移动，其中，若干弹簧钢板刷(盾构尾刷)3能够通过压紧环4的挤压发生形变。驱动装置包括若干油缸2，若干油缸2间隔设置于洞门钢环1内壁，若干油缸2 沿洞门钢环1轴向设置，每个油缸2的输出端与压紧环4连接。油缸2设置六个。洞门钢环1与压紧环4处于同一轴心线上。

又一种实施方式，驱动装置包括钢筋，钢筋一端与压紧环连接，另一端延伸至洞门外部。

又一种实施方式，驱动装置包括钢丝绳，压紧环4两侧分别设置有钢丝绳，钢丝绳端部处于洞门外部。

1、使用时，请参阅图5、图6、图7和图8所示，焊接完弹簧钢板刷(盾构尾刷)后，在预埋钢环内部焊接牵引油缸(油缸)预埋钢环内均匀分布4根。

为了更好地实施压紧环的移动，焊接压紧环在预埋钢环内用的滑行轨道，压紧环外圈与滑行轨道滑动连接，滑行轨道在预埋钢环内一圈均匀分布6根。

2、将压紧环安装到弹簧钢板刷附近，并用牵引杆和牵引油缸输出端连接。

3、开启牵引油缸，将压紧环向弹簧钢板刷侧推压紧环，直到压紧环完全将弹簧钢板刷完全覆盖，弹簧钢板刷被挤压变形后，停留在压紧环和预埋钢环之间的空隙里。

4、锁紧牵引油缸的油路，保持压紧环的位置不再移动。

5、在预埋钢环外侧焊接引导轨道，该牵引导轨道在钢环最低侧要高于压紧环的高度，便于盾构在钢环内移动时底部不对压紧环发生碰撞。

请参阅图4所示，盾构在未到达车站之前，先安装完以上的装置。安装这些装置后的示意图如图4，此时压紧环4将弹簧钢板刷压缩，等待盾构的接收后并穿越。

6、请参阅图8所示，刀盘越过止水帘布后，操作液压缸，将压紧环网洞口方向牵拉，压紧环就会离开弹簧钢板刷，弹簧钢板刷恢复本来的样子，就会压贴在盾构的外壳上，此时由于弹簧钢板的弹性，会紧贴在盾构的外壳上，弹簧钢板刷顶端细小的钢丝和弹簧钢板，能阻止地层中的泥水或者盾构同步注浆系统中的水泥砂浆向车站内渗漏，比传统橡胶帘布密封，密封效果更可靠。

也可以参阅图5，等盾尾完全穿越完橡胶帘布9后，再操作液压油缸，此时的弹簧钢板刷直接压在隧道管片上，此时再通过管片上的注浆孔8向管片外周注入砂浆10，能较好的阻止砂浆10和水土向车站内渗漏，有利于管片外周的砂浆得到充分足够的填充，从而能很好地控制地面沉降。

7、请参阅图5，图6所示，盾构继续向车站推进，隧道管片继续延伸，直到盾构完全脱离钢环，此时的弹簧钢板刷完全压贴在隧道管片上。可以通过管片上的注浆孔8向地层注入水泥砂浆，由于弹簧钢板以及弹簧上的众多细密的钢丝组成的弹簧钢板刷能承受比较高的压力，因此能保证管片和预埋之间的密封效果比传统的止水帘布橡胶板更可靠，管片后的砂浆的充填压力更高，充填的密实度也更高。参阅图5，不断地从注浆孔8注入砂浆，充填管片6和地层之间的空隙。参阅图6，砂浆达到一定时间后，硬化，密实，形成了阻止水土进入车站的通道，此时由砂浆10和弹簧钢板刷3组成的组合体，比原来单一的砂浆密封，密封能力有了显著的提高。

8、请参阅图5所示，隧道掘进完成，拆除盾构。根据设计要求，管片和洞门预埋钢环之间的填充砂浆达到一定强度要求等指标后，需要拆除或者切割部分预埋钢环内的隧道管片，进行车站结构和隧道管片之间的柔性结构的制作。

9、请参阅图6，按照设计要求拆除或者切除洞门预埋钢环内的部分管片、拆除油缸、拆除压紧环。

在焊接弹簧钢板刷之前已经考虑到该柔性结构，已经将这些弹簧钢板刷靠近预埋钢环的迎土侧设置，预留了柔性结构制作的空间，因此拆除或切除管片时，这些弹簧钢板刷不影响柔性结构的制作，而且此时弹簧钢板刷依然能阻挡地层中的水土进入车站内。

10、请参阅图7，进行柔性结构7的施工。绑扎钢筋，支模板，将隧道管片6，预埋钢环1和后期柔性结构7作为用现浇的钢筋混凝土连接成一个整体，完成柔性结构7的制作。

在制作洞门柔性结构时已经拆除了洞门的帘布橡胶板以及与之配套的管片，除靠注入的填充水泥砂浆来阻挡水土以外，再没有任何装置或设备能阻挡管片和洞门钢环之间的水土向车站渗漏的设计，如果填充砂浆有薄弱的地方，水土就会击穿这些填充砂浆，从而发生渗漏，甚至坍塌的风险。

采用本专利进行施工后，这些弹簧钢板刷仍压贴在隧道管片上，加强了洞门制作期间的对隧道水土的密封能力，多了一层安全保障，能更好地保障地面以及隧道的安全，本实用新型的压紧环和弹簧钢板刷灵感来自于心脏搭桥手术，或压制、释放，利用钢材应有的弹性功能。

实施例2

本实用新型实施例2提供的一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置的盾构始发及后期制作车站与隧道之间的柔性结构实例，请参阅图图5，图6，图9和图10所示。

1、盾构始发前先安装本注浆逆止装置。在洞门预埋钢环的内部，靠近预埋钢环的末端(靠近土体一侧)焊接弹簧钢板刷，连续焊接，在预埋钢环的内圈一整圈焊接。

2、焊接完弹簧钢板刷后，在预埋钢环内部焊接牵引油缸预埋钢环内均匀分布4根。

3、焊接压紧环在预埋钢环内用的滑行轨道，预埋钢环内一圈均匀分布6根。

4、将压紧环安装到弹簧钢板刷附近，并用牵引杆和牵引油缸连接。

5、开启牵引油缸，将压紧环向弹簧钢板刷侧推压紧环，直到压紧环完全将弹簧钢板刷完全覆盖，将弹簧钢板刷挤压变形，此时弹簧钢板刷就停留在压紧环和预埋钢环之间的空隙里，盾构能够顺利前进。

6、锁紧牵引油缸的油路，保持压紧环的位置不再移动。

7、在预埋钢环外侧焊接引导轨道，该引导轨道在钢环最低侧要高于压紧环的高度，便于盾构在钢环内移动时底部不对压紧环发生碰撞。

8、参阅图9，盾构正常始发，此时刀盘前端切入土体开始掘进，很快刀盘就会完全切入土体而完全越过压紧环的位置。

9、刀盘越过压紧环后，操作液压缸，将压紧环向洞口方向牵拉，压紧环就会离开弹簧钢板刷，弹簧钢板刷恢复本来的样子，就会压贴在盾构的外壳上，此时由于弹簧钢板的弹性，会紧贴在盾构的外壳上，弹簧钢板刷顶端细小的钢丝和弹簧钢板，能阻止地层中的泥水11向车站内渗漏，比传统橡胶帘布密封，密封效果更可靠。以往的传统设计，在盾构的始发阶段，帘布橡胶板的密封能力有限，渗漏严重，刀盘前方的水、土、泡沫等材料很容易就从止水帘布橡胶板这里渗漏出来，这样就造成土仓内压力偏低，偏干，造成渣土改良困难，掘进速度慢，盾构排渣困难，掘进困难，而且地面沉降大，如果水土渗漏过多，还会造成地面坍塌等风险。采用本专利始发，能很早就建立起正常的土压，更有利于盾构掘进，更有利于地面的安全。

10、参阅图10，盾构继续向前推进，隧道管片继续延伸，直到盾构完全脱离钢环，此时的弹簧钢板刷完全压贴在隧道管片上。可以通过管片上的注浆孔 8向地层注入水泥砂浆10，由于弹簧钢板以及弹簧上的总多细密的钢丝组成的弹簧钢板刷能承受比较高的压力，因此能保证管片和预埋之间的密封效果比传统的止水帘布橡胶板更可靠，管片后的砂浆的充填压力更高，充填的密实度也更高。

11、盾构此时就可以一直正常掘进。然后根据需要可以在掘进到一定距离后停下盾构掘进，然后按照要求制作盾构始发端和车站之间的柔性结构。也可以在整条隧道完全贯通后制作洞门柔性密封结构。

根据设计要求，管片和洞门预埋钢环之间的填充砂浆达到一定强度要求等指标后，需要拆除或者切割部分预埋钢环内的隧道管片，进行车站结构和隧道管片之间的柔性结构的制作。

11.1、参阅图6，按照设计要求拆除或者切除洞门预埋钢环内的部分管片、拆除油缸、拆除压紧环。

12、参阅图7，制作车站柔性结构7。在焊接弹簧钢板刷之前已经考虑到该柔性结构，已经将这些弹簧钢板刷靠近预埋钢环的迎土侧设置，预留了柔性结构制作的空间，因此拆除或切除管片时，这些弹簧钢板刷不影响柔性结构的制作，而且此时弹簧钢板刷依然能阻挡地层中的水土进入车站内，该作用是本专利的另外一个重大功能。

之前的设计，在制作洞门柔性结构时已经拆除了洞门的帘布橡胶板以及与之配套的管片，除靠注入的填充水泥砂浆来阻挡水土以外，再没有任何装置或设备能阻挡管片和洞门钢环之间的水土向车站渗漏的设计，如果填充砂浆有薄弱的地方，水土就会击穿这些填充砂浆，从而发生渗漏，甚至坍塌的风险。

采用本专利进行施工后，此时这些弹簧钢板刷仍压贴在隧道管片上，由弹簧钢板刷3和水泥砂浆10，组成的组合密封，比传统的纯水泥砂浆密封安全性得到了提高，从而提高了在柔性结构制作期间，地面以及隧道的安全的能力。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置，其特征在于，包括：

洞门钢环；

若干个弹簧钢板刷，若干个所述弹簧钢板刷沿所述洞门钢环内圈壁周向设置，若干个所述弹簧钢板刷形成环形结构，每个所述弹簧钢板刷的安装端与所述洞门钢环内壁连接，每个所述弹簧钢板刷的可形变端的端部指向所述洞门钢环的轴心线方向，并且可变形端朝向洞门内部设置；

压紧环，所述压紧环可移动套设于所述洞门钢环内部；以及

驱动装置，所述驱动装置能够驱动所述压紧环移动，其中，若干所述弹簧钢板刷能够通过所述压紧环的挤压发生形变。

2.根据权利要求1所述的一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置，其特征在于，所述驱动装置包括若干油缸，若干所述油缸间隔设置于所述洞门钢环内壁，若干所述油缸沿所述洞门钢环轴向设置，每个所述油缸的输出端与所述压紧环连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置，其特征在于，所述油缸设置六个。

4.根据权利要求1所述的一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置，其特征在于，所述洞门钢环与所述压紧环处于同一轴心线上。

5.根据权利要求1所述的一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置，其特征在于，所述驱动装置包括钢筋，所述钢筋一端与所述压紧环连接，另一端延伸至洞门外部。

6.根据权利要求1所述的一种用于盾构隧道洞门钢圈内的注浆逆止装置，其特征在于，所述驱动装置包括钢丝绳，所述压紧环两侧分别设置有钢丝绳，所述钢丝绳端部处于洞门外部。

Images