内嵌式盾构接收密封装置及接收密封方法与流程

本发明涉及盾构隧道施工领域，具体涉及一种内嵌式盾构接收密封装置及接收密封方法。

背景技术：

盾构施工技术在城市轨道交通、市政工程、电力隧道等领域运用十分成熟，随着城市建设规模的不断扩大，市政管网、综合管廊建设受既有条件限制无法采用明挖及顶管工艺，将更多的采用盾构法施工。为减少对地面交通及环境的影响，利用既有井作为盾构接收井亦是一种大胆创新的思路。

管网既有井没有预留盾构接收洞门及接收密封装置、且内径较小，为满足盾构接收要求，需根据新建隧道轴线位置在原井结构上施作盾构接收洞门及安装接收密封装置。由于盾构接收时姿态偏差止水帘布无法与盾体完全密贴，导致涌水涌砂险情发生。特别是最后一层土体被推倒后开挖仓压力失衡，无法维持掌子面稳定，易导致接收端塌陷，接收井被埋。

目前盾构接收常用的密封装置为外翻式止水帘布，具体是在接收井预埋钢环板外安装一道橡胶止水帘布，帘布外侧安装带限位装置的转轴式压板。这种密封装置很难达到密封效果，为保证盾构安全接收不得已采用钢套筒接收、冷冻法接收等方案，施工成本高昂，风险大，盾构接收过程中容易发生涌水涌沙等险情，且特定条件下无法采用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提供一种安全性好、适用于富水液化土层和小直径竖井的内嵌式盾构接收密封装置及接收密封方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种内嵌式盾构接收密封装置，包括油脂泵、油脂注入管以及预埋于接收井混凝土结构内的预埋钢环板，所述预埋钢环板在靠近于盾构机的内侧设有油脂仓，所述油脂仓与所述油脂注入管相连通，所述油脂泵中的油脂经所述油脂注入管进入到所述油脂仓内。

作为对上述技术方案的进一步改进：

所述预埋钢环板的内侧周向设有垂直于所述预埋钢环板的内环板和外环板，所述预埋钢环板、内环板和外环板形成的空间为油脂仓。

所述内环板在靠近所述外环板的一侧上连接有内钢刷，所述外环板在远离内环板的一侧上连接有外钢刷。

所述油脂注入管包括油脂注入硬管和油脂注入软管，所述油脂注入硬管的一端与预埋钢环板内的油脂仓相连通，所述油脂注入硬管的另一端上设有球阀，所述油脂注入软管的一端与所述球阀连接，所述油脂注入软管的另一端与所述油脂泵连接。

所述预埋钢环板在远离盾构机的外侧周向设有垂直于所述预埋钢环板的止水板和两个以上锚筋，所述锚筋的对称设置于所述止水板的两侧。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种内嵌式盾构接收密封方法，包括以下步骤：

S1、前期准备：按要求对接收井进行安全施工后，在接收洞门处设置预埋钢环板，在内环板和外环板上分别安装内钢刷和外钢刷；

S2、盾构接收：待步骤S1完成后，掘进盾构机，待接收端头的最后一层土被推倒后，将盾构机推入预埋钢环板内，盾构机的盾壳与内钢刷和外钢刷接触（请确认或修改），向油脂仓注入油脂直至油脂仓内压力P1大于接收端头的水土压力P2；

S3、盾构掘进：待步骤S2完成后，掘进盾构机至指定位置时停止掘进，拼装管片，管片拼装后继续掘进盾构机；

S4、盾构拆除：当拼装完最后一环管片时，将盾构机脱离预埋钢环板，此时最后一环管片外壁与内钢刷和外钢刷接触，增加油脂注入压力，维持外钢刷外侧油脂成溢流状态，通过管片预留的注浆孔向管片壁后注入双液浆，直至管片壁后密实，停止油脂注入，拆除油脂注入软管。

作为对上述技术方案的进一步改进：

所述步骤S1还包括：依次连接油脂注入硬管、球阀、油脂注入软管、油脂泵，并按要求调试，分别在内钢刷、外钢刷、油脂仓涂抹盾尾油脂。

所述步骤S3的指定位置具体为盾构机掘进距离为1.2m。

所述步骤S3盾构机掘进的同时，维持油脂仓内压力P1大于水土压力P2。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的内嵌式盾构接收密封装置及方法简单，装置易安装，可适用于富水液化土层的盾构施工和小直径竖井，盾构机推入预埋钢环板中时，通过油脂泵向油脂仓不断注入高压油脂，盾构机从内侧掌子面带出的水土将被内嵌式盾构接收密封装置阻挡外，利用油脂压力阻止掌子面的水土流失，确保盾构机进入预埋钢环板及盾构机脱离预埋钢环板瞬间掌子面无水土流失，从而防止接收井被掩埋，进而保证盾构接收和脱离安全，安全性好。

附图说明

图1为本发明内嵌式盾构接收密封装置的纵剖面图。

图2为本发明内嵌式盾构接收密封装置的横剖面图。

图3为本发明内嵌式盾构接收密封装置的施工现场图。

图例说明：

1、盾构机；2、预埋钢环板；3、止水板；4、锚筋；5、内环板；6、外环板；7、内钢刷；8、外钢刷；9、油脂仓；10、油脂注入管；101、油脂注入硬管；102、球阀；103、油脂注入软管；12、油脂泵。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述。

如图1至3所示，本实施例的一种内嵌式盾构接收密封装置，包括油脂泵12、油脂注入管10以及预埋于接收井混凝土结构内的预埋钢环板2，预埋钢环板2在靠近于盾构机1的内侧设有油脂仓9，油脂仓9与油脂注入管10相连通，油脂泵12中的油脂经油脂注入管10进入到油脂仓9内。内嵌式盾构接收密封装置简单、易安装，可适用于富水液化土层的盾构施工和小直径竖井，盾构机1推入预埋钢环板2中时，通过油脂泵12向油脂仓9不断注入高压油脂，盾构机1从内侧掌子面带出的水土将被内嵌式盾构接收密封装置阻挡，利用油脂压力阻止掌子面的水土流失，确保盾构机1进入预埋钢环板2及盾构机1脱离预埋钢环板2瞬间掌子面无水土流失，进而保证盾构接收和脱离安全，安全性好。

预埋钢环板2的内侧周向设有垂直于预埋钢环板2的内环板5和外环板6，预埋钢环板2、内环板5和外环板6形成的空间为油脂仓9。内环板5和外环板6可进一步阻挡掌子面的水土流失。

内环板5在靠近外环板6的一侧上连接有内钢刷7，外环板6在远离内环板5的一侧上连接有外钢刷8。内钢刷7和外钢刷8阻挡掌子面的水土流失的同时，进一步增加本装置的密封性。在盾构机1进入本装置前，内钢刷7和外钢刷8呈直线形，当接收盾构机1时，内钢刷7和外钢刷8与盾构机1接触后受盾构机1的影响而弯曲，从而进一步密封。

油脂注入管10包括油脂注入硬管101和油脂注入软管103，油脂注入硬管101的一端与预埋钢环板2内的油脂仓9相连通，油脂注入硬管101的另一端上设有球阀102，油脂注入软管103的一端与球阀102连接，油脂注入软管103的另一端与油脂泵12连接。油脂注入管10可保证油脂能持续稳定的注入到油脂仓9中。

预埋钢环板2在远离盾构机1的外侧周向设有垂直于预埋钢环板2的止水板3和两个以上锚筋4，锚筋4的对称设置于止水板3的两侧。止水板3和锚筋4固定于接收井的混凝土结构中，对本装置起固定作用。

本实施例中，油脂注入管10的数量为6个，油脂注入管10均匀的周向分布于预埋钢环板2上。

本实施例中，为便于安装，预埋钢环板2、止水板3、内环板5和外环板6均呈半圆形，两个预埋钢环板2拼接而成内嵌式盾构接收密封装置，在其他实施例中，预埋钢环板2的形状可根据需求调整。

本发明的一种内嵌式盾构接收密封方法，包括以下步骤：

按要求对接收井进行安全施工，具体包括以下步骤：

1）既有井加固：A、将隧道轴线及开挖边线在原地面放样，确定隧道和既有井交叉位置；B、清理出交叉位置安装既有井围护桩；C、在围护桩外施作高压旋喷桩进行土体加固，确保围护桩破除时不发生塌方。

2）凿除既有井结构墙：A、在既有井结构墙上放样，确定盾构接收洞门位置；B、采用人工配合小型破碎机械凿除接收洞门内结构混凝土；C、凿除洞门时预留四周井结构钢筋。

3）安装预埋钢环板2：A、在凿除后的井结构上放样，确定预埋钢环板2安装位置；B、安装预埋钢环板2，确保预埋钢环板2各项偏差在规范允许范围内；C、绑扎钢筋，将预埋钢环板2和井钢筋连接；D、浇筑预埋钢环板2和井壁之间空隙混凝土。

本实施例中，盾构隧道内径为2.1m，外径为2.6m，接收井为既有直径6.0m圆形竖井、距外秦淮河垂直距离15m、距明城墙垂直距离5m，地下水位高，盾构隧道位于液化砂土层。

按要求对接收井进行安全施工后，进行前期准备，具体包括以下步骤：

1）钢刷安装：接收洞门施工完成后，在内环板5、外环板6上分别焊接长46cm内钢刷7和外钢刷8。

2）接收准备：A、将各油脂注入管10与油脂泵12连接，并调试好油脂注入系统；B、在内钢刷7和外钢刷8上涂抹盾尾油脂；C、将油脂仓9内涂抹盾尾油脂。

前期准备完成后进行盾构接收，具体包括以下步骤：

A、前期准备工作全部完成后，盾构机1缓慢掘进；B、接收端头最后一层土体被推倒后，迅速将盾构机1推入预埋钢环板2内；C、盾构机1盾壳进入内钢刷7和外钢刷8后，采用油脂泵12向油脂仓9注入盾尾油脂，直至油脂仓9内压力P1大于接收端头的水土压力P2，完成密封。

盾构接收后进行盾构掘进，具体包括以下步骤：

A、盾构机1不断向前掘进，顶推油缸推动盾构机1每掘进1.2m时停止掘进，在盾壳内拼装管片；B、管片拼装后继续掘进，同时保证油脂仓9压力大于水土压力P2。

拼装完最后一环管片后进行盾构拆除，具体步骤如下：

盾构机1脱离预埋钢环板2，此时最后一环管片外壁被内钢刷7和外钢刷8包裹，加大油脂注入压力，维持外钢刷8外侧油脂成溢流状态；利用管片预留的注浆孔对管片壁后注入双液浆，直至管片壁后密实，停止油脂注入，拆除油脂注入软管103，盾构接收结束。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。