一种基于盾构机铰接密封结构损坏的漏浆修复方法与流程

本发明属于盾构机施工技术领域，具体涉及一种基于盾构机铰接密封结构损坏的漏浆修复方法。

背景技术：

盾构隧道掘进机又称为盾构机，是一种隧道掘进的专用工程机械设备，随着城市建设的不断深化，轨道交通、公路、水利建设等工程都将有大幅度的增长，越来越多的工程建设单位首选盾构机来施工。盾构机主要由九大部分组成，分别是刀盘、盾构机、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。其中，盾构机主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，中盾和前盾的连接处需要设计铰接机构，使得转弯时设备的前段和后段会呈一定角度来满足转弯需求。当设备的内部与外部存在压力差，铰接处也必需承受一定的压力，为了保证铰接机构也能承受一定压力，需要中盾和尾盾的铰接处设置铰接密封结构。

如图1所示，现有盾构机铰接密封结构包括并列设置在中盾1和尾盾2铰接处的第一密封圈3和第二密封圈4，通过第一密封圈3和第二密封圈4防止外界土渣或泥水沿着中盾1和尾盾2的铰接处进入盾构机的内部，但是在实际施工时，由于第一密封圈3和第二密封圈4在工作中均要承受一定压力，容易被磨损，导致泥水穿过损坏的第一密封圈3和第二密封圈4进入盾构机的内部从而产生漏浆现象，这样可妨碍正常施工，造成安全隐患。

现有盾构机铰接密封结构损坏后具有两种修复方法，第一种采用盘根、棉纱等物质堵塞在中盾1和尾盾2的铰接处，但是这种修复方式对于泥水盾构来说具有一定的局限性，因为泥水盾构的盾构机周围有泥水包裹，堵塞方式不能有效的抵挡泥水；第二种将盾尾2后退，拆除盾构机内推进油缸等组件，再更换第一密封圈3和第二密封圈4，这种更换第一密封圈3和第二密封圈4的修复方法虽然效果好，但是操作难度大、风险大、成本高、且施工工期长，一般不适宜盾构机施工现场的实际情况，可行性较低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于盾构机铰接密封结构损坏的漏浆修复方法。该漏浆修复方法步骤简单，通过第一补充密封圈、第二补充密封圈和油脂密封层对盾构机铰接密封结构进行密封，这样相比现有的采用盘根、棉纱等物质堵塞的方式具有更好的密封性，同时相比现有拆除盾构机内推进油缸等组件更换铰接密封结构的方式，操作方便，施工风险小，成本低且施工周期短。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种基于盾构机铰接密封结构损坏的漏浆修复方法，其特征在于：该漏浆修复方法包括以下步骤：

步骤一、形成隔离层：盾构机停机，然后在盾尾的应急孔内安装管接头，通过所述管接头向中盾与盾尾的铰接处注入发泡剂，所述发泡剂膨胀形成隔离层，所述隔离层用于阻止泥水穿过损坏的铰接密封结构进入盾构机内；；

步骤二、安装盘根：清理形成隔离层之前进入第一腔室内的泥水，所述第一腔室为盾构机的铰接固定环与中盾的内壁之间形成的腔室；然后在所述第一腔室内安装盘根形成第一补充密封圈；

步骤三、安装盾尾延长钢板：在盾尾靠近中盾的端面上安装多个盾尾延长钢板，多个所述盾尾延长钢板沿盾尾的圆周方向依次布设，多个盾尾延长钢板形成盾尾延长钢环，所述盾尾延长钢环与中盾的内壁之间形成第二腔室；

步骤四、安装密封条：在所述第二腔室内且靠近所述中盾内壁的位置处安装密封条形成第二补充密封圈，所述第二补充密封圈与所述盾尾延长钢环之间具有间隙；

步骤五、安装限位组件：沿所述第二腔室的圆周方向依次安装多个用于限定第二补充密封圈移动的限位组件，其中，所述限位组件包括设置在所述第二补充密封圈与所述盾尾延长钢环之间间隙内的压板、用于将压板压紧在所述第二补充密封圈上的调节件、设置在所述第二补充密封圈远离盾尾的侧面上的挡板和用于将挡板固定在所述盾尾延长钢板上的顶紧件；

步骤六、灌注油脂：待步骤一所述隔离层降解后，拆除步骤一中的管接头，将与盾尾油脂管连接的应急管安装在应急孔内，并将与注脂泵连接的自动注脂管安装在盾尾的自动注脂孔内；开启盾构机，通过自动注脂管和应急管同时向中盾与盾尾的铰接处自动灌注油脂形成油脂密封层，完成盾构机铰接密封结构损坏后的漏浆修复。

上述一种基于盾构机铰接密封结构损坏的漏浆修复方法，其特征在于：步骤三中所述盾尾延长钢板为扇面形钢板，所述扇面形钢板的内弧面与盾尾的内表面相齐平，所述扇面形板的内弧面上开设有径向螺纹孔，所述扇形面板的端面上开设有轴向螺纹孔。

上述一种基于盾构机铰接密封结构损坏的漏浆修复方法，其特征在于：步骤五中所述限位组件的具体安装过程如下：

步骤501、安装压板：将压板放置在所述第二补充密封圈与所述盾尾延长钢环之间的间隙内；然后将调节件穿过径向螺纹孔与压板抵接；再旋钮调节件推动压板使压板紧贴在所述第二补充密封圈上，最终使第二补充密封圈紧贴在所述中盾的内壁上；

步骤502、安装挡板：将挡板放置在所述第二补充密封圈远离盾尾的侧面上；再采用顶紧件穿过挡板拧紧在轴向螺纹孔内，使挡板紧贴在所述第二补充密封圈上。

上述一种基于盾构机铰接密封结构损坏的漏浆修复方法，其特征在于：步骤五中所述压板为橡胶压板。

上述一种基于盾构机铰接密封结构损坏的漏浆修复方法，其特征在于：步骤六中通过自动注脂管向中盾与盾尾的铰接处灌注的油脂为hbw油脂。

上述一种基于盾构机铰接密封结构损坏的漏浆修复方法，其特征在于：步骤六中所述应急管上安装有第一控制阀，所述应急管上且靠近所述应急孔的位置处安装有第一应力传感器，所述自动注脂管上安装有第二控制阀，所述自动注脂管上且靠近所述自动注脂孔的位置处安装有第二压力传感器。

上述一种基于盾构机铰接密封结构损坏的漏浆修复方法，其特征在于：当第一应力传感器测量的中盾和盾尾铰接处油脂的压力值大于盾构机周围地层泥水压力值时关闭第一控制阀；当第二压力传感器测量的中盾和盾尾铰接处油脂的压力值大于盾构机周围地层泥水压力值时关闭第二控制阀。

上述一种基于盾构机铰接密封结构损坏的漏浆修复方法，其特征在于：所述第一控制阀和第二控制阀均为电磁球阀。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.本发明提供的安装在铰接固定环与中盾内壁之间的第一补充密封圈、布设在第一补充密封圈外侧的第二补充密封圈和油脂密封层，能够有效防止泥水穿过损坏的铰接密封结构进入盾构机内，保证了盾构机的正常施工。

2.本发明可根据泥水压力大小，通过调节件调整压板对第二补充密封圈的压紧程度，从而调节第二补充密封圈的密封程度，这样能够防止压力过大的泥水穿过第一补充密封圈时有效被第二补充密封圈阻挡，避免压力过大的泥水进入盾构机内。

3.本发明采用发泡剂形成的隔离层能够防止在安装第一补充密封圈、第二补充密封圈、盾尾延长钢板、压板和挡板之前，泥水继续穿过损坏的铰接密封结构，从而影响修复的进展，同时也能够保障作业人员的安全。

4.本发明密封腔内注入的hbw油脂相比现有的ep2油脂，不仅起到润滑冷却作用，同时hbw油脂具有更好的密封性。

5.本发明的漏浆修复方法只需盾构机停机，不需拆除盾构机内损坏的铰接密封结构，操作简便、密封效果好，且施工周期短，同时施工成本低。

综上所述，本发明采用的漏浆修复方法步骤简单，通过第一补充密封圈、第二补充密封圈和油脂密封层对盾构机铰接密封结构进行密封，这样相比现有的采用采用盘根、棉纱等物质堵塞的方式具有更好的密封性，同时相比现有拆除盾构机内推进油缸等组件更换铰接密封结构的方式，操作方便，施工风险小，成本低且施工周期短。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有盾构机铰接密封结构的结构示意图。

图2为本发明隔离层与损坏的盾构机铰接密封结构的位置关系示意图。

图3为本发明盾构机铰接密封结构的结构示意图。

图4为本发明盾尾延长钢板的结构示意图。

图5为本发明盾尾处应急管与盾尾油脂管的连接关系示意图。

图6为本发明漏浆修复方法的流程框图。

附图标记说明:

1—中盾；2—盾尾；3—第一密封圈；

4—第二密封圈；5—第一腔室；6—铰接固定环；

7—手动注脂孔；8—自动注脂孔；9—应急孔；

10—管接头；11—隔离层；12—盘根；

13—密封条；14—压板；15—第二腔室；

16—顶紧件；17—挡板；18—调节件；

19—盾尾延长钢板；19-1—径向螺纹孔；19-2—轴向螺纹孔；

20—自动注脂管；21—第二压力传感器；22—第二控制阀；

23—注脂泵；24—应急管。25—第一压力传感器；

26—第一控制阀；27—盾尾油脂管；28—油脂密封层。

具体实施方式

如图2、图3和图6所示，本发明所述的基于盾构机铰接密封结构损坏的漏浆修复方法，该漏浆修复方法包括以下步骤：

步骤一、形成隔离层：盾构机停机，然后在盾尾2的应急孔9内安装管接头10，通过所述管接头10向中盾1与盾尾2的铰接处注入发泡剂，所述发泡剂膨胀形成隔离层11，所述隔离层11用于阻止泥水穿过损坏的铰接密封结构进入盾构机内。

具体实施时，所述发泡剂为聚氨酯。

具体修复时，通过安装在应急孔9上的管接头10向中盾1与盾尾2的铰接处灌注聚氨酯，由于聚氨酯遇到中盾1与盾尾2铰接处的泥水时发生膨胀，且膨胀后的聚氨酯在较短时间内凝固形成隔离层11，这样能够有效避免盾构机周围的泥水继续通过损坏的第一密封圈3和第二密封圈4进入盾构体内，影响修复工作的进展，且隔离层11为后续盘根12、密封条13、压板14和挡板17的安装提供了有利的工作环境。

步骤二、安装盘根：清理形成隔离层11之前进入第一腔室5内的泥水，所述第一腔室5为盾构机的铰接固定环6与中盾1的内壁之间形成的腔室；然后在所述第一腔室5内安装盘根12形成第一补充密封圈。

本实施例中，当盾构机铰接密封结构损坏后，泥浆会穿过损坏的原铰接密封结构进入盾构体内，其中原铰接密封结构为第一密封圈3和第二密封圈4，在安装盘根12前需要将铰接固定环6与中盾1内壁之间的泥水清理干净，方便盘根12的安装，这样能够保证盘根12与铰接固定环6和中盾1内壁之间紧密贴合，使形成的第一补充密封圈密封效果更好。具体实施时，所述盘根12的数量为至少两根，且所述盘根12在安装时采用千斤顶将相邻的两根盘根12进行压紧，这样更加确保了第一补充密封圈的密封性。

具体实施时，所述盘根12的横截面为方形结构。

步骤三、安装盾尾延长钢板：在盾尾2靠近中盾1的端面上安装多个盾尾延长钢板19，多个所述盾尾延长钢板19沿盾尾2的圆周方向依次布设，多个盾尾延长钢板形成盾尾延长钢环，所述盾尾延长钢环与中盾1的内壁之间形成第二腔室15。

步骤四、安装密封条：在所述第二腔室15内且靠近所述中盾1内壁的位置处安装密封条13形成第二补充密封圈，所述第二补充密封圈与所述盾尾延长钢环之间具有间隙。

本实施例中，通过安装的多个盾尾延长钢板19形成盾尾延长钢环，这样在盾尾延长钢环与中盾1内壁之间形成第二腔室15，所述第二腔室15为环状腔室，所述环状腔室用来安装第二补充密封圈，通过第一补充密封圈和第二补充密封圈的双层密封圈对盾构机铰接密封结构损坏后的漏浆现象进行修复，避免穿过第一密封圈3和第二密封圈4的泥水继续流入盾构体内，相比现有技术中拆除盾构体内的推进油缸，再次更换铰接密封结构的复杂工艺操作难度系数小、施工周期短、且有效降低施工风险及施工成本。

步骤五、安装限位组件：沿所述第二腔室15的圆周方向依次安装多个用于限定第二补充密封圈移动的限位组件，其中，所述限位组件包括设置在所述第二补充密封圈与所述盾尾延长钢环之间间隙内的压板14、用于将压板14压紧在所述第二补充密封圈上的调节件18、设置在所述第二补充密封圈远离盾尾2的侧面上的挡板17和用于将挡板17固定在所述盾尾延长钢板19上的顶紧件16。

如图4所示，步骤三中所述盾尾延长钢板19为扇面形钢板，所述扇面形钢板的内弧面与盾尾2的内表面相齐平，所述扇面形板的内弧面上开设有径向螺纹孔19-1，所述扇形面板的端面上开设有轴向螺纹孔19-2。

具体实施时，步骤五中所述限位组件的具体安装过程如下：

步骤501、安装压板：将压板14放置在所述第二补充密封圈与所述盾尾延长钢环之间的间隙内；然后将调节件18穿过径向螺纹孔19-1与压板14抵接；再旋钮调节件18推动压板14使压板14紧贴在所述第二补充密封圈上，最终使第二补充密封圈紧贴在所述中盾1的内壁上；

步骤502、安装挡板：将挡板17放置在所述第二补充密封圈远离盾尾2的侧面上；再采用顶紧件16穿过挡板17拧紧在轴向螺纹孔19-2内，使挡板17紧贴在所述第二补充密封圈上。

本实施例中，采用穿过径向螺纹孔19-1的调节件18将压板14压紧在第二补充密封圈上，具体施工时，所述调节件18为螺栓，旋钮螺栓调节压板14与第二补充密封圈之间的压紧程度，从而调节第二补充密封圈与中盾1内壁的紧贴程度，当泥水压力较大时，为了防止穿过第一补充密封圈的泥水穿过第二补充密封圈，可旋钮螺栓使压板14作用于第二补充密封圈推力，使第二补充密封圈与中盾1的内壁紧密贴合，优选的，所述压板14为橡胶压板，橡胶压板能够与第二补充密封圈更好的贴合。

本实施例中，将挡板17放置在所述第二补充密封圈远离盾尾2的侧面上，再采用顶紧件16将挡板17固定在盾尾延长钢板19上，这样设计的好处是：盾构机在转弯时第二补充密封圈容易被挤压或者窜出，通过挡板17将第二补充密封圈进行限位，这样避免第二补充密封圈在具体施工时不会窜出，保障了密封性。

步骤六、灌注油脂：待步骤一所述隔离层11降解后，拆除步骤一中的管接头10，将与盾尾油脂管27连接的应急管24安装在应急孔9内，并将与注脂泵23连接的自动注脂管20安装在盾尾2的自动注脂孔8内；开启盾构机，通过自动注脂管20和应急管24同时向中盾1与盾尾2的铰接处自动灌注油脂形成油脂密封层28，完成盾构机铰接密封结构损坏后的漏浆修复。

具体修复时，将第一补充密封圈、盾尾延长钢环、第二补充密封圈、限位组件安装后，通过自动注脂管20向中盾1与盾尾2的铰接处注入hbw油脂，注入的hbw油脂形成hbw油脂密封层，同时通过应急管24向中盾1与盾尾2的铰接处注入油脂，通过油脂密封层28、第一补充密封圈和第二补充密封圈三重密封结构对盾构机铰接密封结构损坏后的漏浆现象进行修复，有效保证了密封效果，同时注入的hbw油脂不仅对中盾1、盾尾2和损坏的铰接密封结构之间起到润滑的作用，减少摩擦，且hbw油脂具有更好的密封性。

具体修复时，应急管24与现有的盾尾油脂管27连通，这样操作简便，有效利用现有盾尾油脂管27，降低修复成本。

本实施例中，步骤六中所述应急管24上安装有第一控制阀26，所述应急管24上且靠近所述应急孔9的位置处安装有第一应力传感器25，所述自动注脂管20上安装有第二控制阀22，所述自动注脂管20上且靠近所述自动注脂孔8的位置处安装有第二压力传感器21，当第一应力传感器25测量的中盾1和盾尾2铰接处油脂的压力值大于盾构机周围地层泥水压力值时关闭第一控制阀26；当第二压力传感器21测量的中盾1和盾尾2铰接处油脂的压力值大于盾构机周围地层泥水压力值时关闭第二控制阀22，所述第一控制阀26和第二控制阀22均为电磁球阀，所述第一控制阀26、第二控制阀22、第一应力传感器25和第二压力传感器21均与位于控制室内的控制器相连，当步骤六中盾1和尾盾2铰接处油脂的压力值大于盾构机周围地层水土压力值这样设计的好处是保证了中盾1和尾盾2铰接处的密封效果，若中盾1和尾盾2铰接处油脂的压力值小于盾构机周围地层水土压力值，盾构体周围的泥水会进入中盾1和尾盾2铰接处，影响密封效果。

如图5所示，具体实施时，沿盾尾2周向方向的六个应急孔9内分别安装应急管24，应急管24上安装有第一控制阀26，应急管24与相邻的盾尾油脂管27连接，具体安装时，现有盾尾油脂管27包括长盾尾油脂管、中盾尾油脂管和短盾尾油脂管，所述应急管24与分配阀连通，所述分配阀与所述长盾尾油脂管、中盾尾油脂管和短盾尾油脂管连通，这样有效利用现有盾尾油脂管，降低了施工成本。

具体实施时，沿盾尾2周向方向的八个自动注脂孔8内分别安装自动注脂管20，自动注脂管20上安装有第二压力传感器21和第二控制阀22，优选的，八根自动注脂管20通过两个分配阀与用于输出hbw油脂的注脂泵23连通，这样可根据所需hbw油脂的含量进行灌注。

具体实施时，盾构机工作，可通过手动注脂孔7向中盾1与盾尾2的铰接处注入hbw油脂。

本发明通过实施例对基于盾构机铰接密封结构损坏的漏浆修复方法进行详细描述：

实施例

步骤一、盾构机停机，然后在盾尾2的应急孔9内安装管接头10，通过所述管接头10向中盾1与盾尾2的铰接处注入聚氨酯，注入的聚氨酯遇泥水膨胀形成隔离层11。

步骤二、清理铰接固定环6与中盾1内壁之间的泥水，然后在铰接固定环6与中盾1内壁之间的第一腔室5内安装盘根12。

步骤三、沿盾尾2端面的圆周方向依次安装多个扇形面板，多个扇形面板形成盾尾延长钢环，所述盾尾延长钢环与中盾1内壁之间形成第二腔室15，所述第二腔室15为环状腔室。

步骤四、首先，测量中盾1横截面的内壁周长s＝22.7m，采用直尺量取s′＝23m的密封条13；然后，采用打磨机将量取的密封条13的两端进行打磨，直至端面光滑为止；然后将密封条13的一端固定在所述环状腔室内且靠近所述中盾1内壁的位置处，密封条13的另一端围绕所述环状腔室周向方向布设并与密封条13的一端对接，并将多余密封条13裁减掉；再采用胶水将密封条13的两端粘结。

步骤五、首先将压板14放置在所述第二补充密封圈与所述盾尾延长钢环之间的间隙内；然后将调节件18穿过径向螺纹孔19-1与压板14抵接；再旋钮调节件18推动压板14使压板14紧贴在所述第二补充密封圈上，最终使第二补充密封圈紧贴在所述中盾1的内壁上；将挡板17放置在所述第二补充密封圈远离盾尾2的侧面上；再采用顶紧件16穿过挡板17拧紧在轴向螺纹孔19-2内，使挡板17紧贴在所述第二补充密封圈上。

步骤六、待步骤一所述隔离层11降解后，拆除步骤一中的管接头10，将与盾尾油脂管27连接的应急管24安装在应急孔9内，并将与注脂泵23连接的自动注脂管20安装在盾尾2的自动注脂孔8内；开启盾构机，通过自动注脂管20和应急管24同时向中盾1与盾尾2的铰接处自动灌注油脂形成油脂密封层28，完成盾构机铰接密封结构损坏后的漏浆修复。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。