一种适用于富水软弱地层的防水明挖管廊设备的制作方法

本实用新型涉及地下综合管廊施工技术领域，特别是指一种适用于富水软弱地层的防水明挖管廊设备。

背景技术：

随着现代城市的发展，地下综合管廊建设总量逐步加大。考虑到地下综合管廊具有埋深浅、截面多样、节点多等特点，且现阶段管廊建设位于城市新建城区，因此明挖法仍为目前最主要的施工方法。

目前，明挖法在无法放坡开挖的情况下必须施作围护结构，在地下水位较高的情况下还需要辅助降水作业，这不仅增加施工成本，还使施工效率大大降低。

技术实现要素：

本实用新型提出一种适用于富水软弱地层的防水明挖管廊设备，集支护，隔水密封于一体，管廊采用预制拼装法建造，成本低，效率高，无桩基支护残留，更加经济环保，解决了现有技术中明挖法在富水软弱地层施工效率低、成本高的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种适用于富水软弱地层的防水明挖管廊设备，包括支护盾体，还包括铰接系统、顶推系统、隔水密封系统、动力单元和控制单元，支护盾体包括前部盾体、中部盾体和后部盾体，前部盾体、中部盾体和后部盾体内部均设有横撑，后部盾体的横撑位于后部盾体的后部，前部盾体通过铰接系统与中部盾体连接，中部盾体与后部盾体连接，顶推系统设在中部盾体上，隔水密封系统包括排水系统、前中密封装置、中后密封装置和后部密封装置，排水系统设在前部盾体的内部，前中密封装置设在前部盾体与中部盾体之间，中后密封装置设在中部盾体与后部盾体之间，后部密封装置设在后部盾体的尾部，动力单元和控制单元设在前部盾体内部的横撑上，动力单元为铰接系统和顶推系统提供动力。

所述的排水系统包括管路和排水泵，管路与排水泵连接，管路的进水口放在盾体的前部和内部。

所述的前中密封装置包括顶紧螺栓、密封压盖、第一密封条、密封隔环、注油口、挡块、固定螺栓和第一密封槽，第一密封槽设在中部盾体伸入前部盾体内的端头处，挡块通过固定螺栓连接于中部盾体前端，密封压盖、第一密封条和密封隔环均设在第一密封槽内，顶紧螺栓设在挡块上并顶紧密封压盖，第一密封条位于密封压盖与密封隔环之间，密封隔环贴合第一密封槽，注油口设在中部盾体上并与第一密封槽连通。

所述的中后密封装置包括中盾法兰、后盾法兰、第二密封条和第二密封槽，中盾法兰与中部盾体连接，中盾法兰与后盾法兰连接，后盾法兰与后部盾体连接，中盾法兰与后盾法兰之间设有第二密封条，第二密封条设在后盾法兰的第二密封槽内。

所述的前中密封装置和中后密封装置均三面环绕设置。

所述的后部密封装置包括钢板密封刷，钢板密封刷设在后部盾体的后部。

所述的后部密封装置均设有三层并四面环绕设置，上部的后部密封装置设在后部盾体内部的横撑上，左、右和下部的后部密封装置焊接在后部盾体的三侧面上。

所述的铰接系统包括铰接油缸，铰接油缸的一端与前部盾体连接，铰接油缸的另一端与中部盾体连接。

所述的顶推系统包括顶推油缸，顶推油缸的缸筒固定在中部盾体上，顶推油缸的活塞杆的端头设有撑靴。

所述的动力单元包括泵站，控制单元包括控制室，控制室和泵站位于前部盾体的横撑上。

本实用新型的优点：用于地下综合管廊、沟渠改造、管道、箱涵铺设等工程，可替代传统明挖法施工的桩基支护或放坡作业，同时兼具良好的防水和排水功能，可节省大量支护和排水费用，效率高，经济性好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型主视图。

图2为本实用新型左视图。

图3为本实用新型俯视图。

图4为图1中I处放大图。

图5为图1中II处放大图。

图6为图1中III处放大图。

图中：1-开挖面原状土、2-前部盾体、3-中部盾体、4-后部盾体、5-预制管片、6-钢板密封刷、7-回填土、8-始发后靠、9-操控室、10-泵站、11-排水系统、11.1-管路、11.2-排水泵、12-前中密封装置、12.1-顶紧螺栓，12.2-密封压盖，12.3-第一密封条、12.4-密封隔环，12.5-注油口，12.6-挡块，12.7-固定螺栓，12.8-第一密封槽，13-中后密封装置、13.1-中盾法兰，13.2-后盾法兰，13.3-第二密封条，13.4-第二密封槽，14-垫层、15-铰接油缸、16-顶推油缸。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。

如图1-6所示，一种适用于富水软弱地层的防水明挖管廊设备，包括支护盾体，还包括铰接系统、顶推系统、隔水密封系统、动力单元和控制单元，支护盾体包括前部盾体2、中部盾体3和后部盾体4，前部盾体2、中部盾体3和后部盾体4内部均设有横撑，后部盾体4的横撑位于后部盾体4的后部，前部盾体2通过铰接系统与中部盾体3连接，中部盾体3与后部盾体4连接，顶推系统设在中部盾体3上，隔水密封系统包括排水系统11、前中密封装置12、中后密封装置13和后部密封装置，排水系统11设在前部盾体2的内部，前中密封装置12设在前部盾体2与中部盾体3之间，中后密封装置13设在中部盾体3与后部盾体4之间，后部密封装置设在后部盾体4的尾部，动力单元和控制单元设在前部盾体2内部的横撑上，动力单元为铰接系统和顶推系统提供动力。

所述的排水系统包括管路11.1和排水泵11.2，管路11.1与排水泵11.2连接，管路11.1的进水口放在盾体的前部和内部。

所述的前中密封装置12包括顶紧螺栓12.1、密封压盖12.2、第一密封条12.3、密封隔环12.4、注油口12.5、挡块12.6、固定螺栓12.7和第一密封槽12.8，第一密封槽12.8设在中部盾体3伸入前部盾体2内的端头处，挡块12.6通过固定螺栓12.7连接于中部盾体3前端，密封压盖12.2、第一密封条12.3和密封隔环12.4均设在第一密封槽12.8内，顶紧螺栓12.1设在挡块12.6上并顶紧密封压盖12.2，第一密封条12.3位于密封压盖12.2与密封隔环12.4之间，密封隔环12.4贴合第一密封槽12.8，注油口12.5设在中部盾体3上并与第一密封槽12.8连通。

所述的中后密封装置13包括中盾法兰13.1、后盾法兰13.2、第二密封条13.3和第二密封槽13.4，中盾法兰13.1与中部盾体3连接，中盾法兰13.1与后盾法兰13.2连接，后盾法兰13.2与后部盾体4连接，中盾法兰13.1与后盾法兰13.2之间设有第二密封条13.3，第二密封条13.3设在后盾法兰13.2的第二密封槽13.4内。

所述的前中密封装置12和中后密封装置13均三面环绕设置。

所述的后部密封装置包括钢板密封刷6，钢板密封刷6设在后部盾体4的后部。

所述的后部密封装置均设有三层并四面环绕设置，上部的后部密封装置设在后部盾体4内部的横撑上，左、右和下部的后部密封装置焊接在后部盾体的三侧面上。

所述的动力单元包括泵站10，控制单元包括控制室9，控制室9和泵站10位于前部盾体2的横撑上。

所述的铰接系统包括铰接油缸15，铰接油缸15的一端与前部盾体2连接，铰接油缸15的另一端与中部盾体3连接。

所述的顶推系统包括顶推油缸16，顶推油缸16的缸筒固定在中部盾体3上，顶推油缸16的活塞杆的端头设有撑靴。

本实用新型包括支护盾体、铰接系统、顶推系统、隔水密封系统、动力单元和控制单元。支护盾体包括前部盾体、中部盾体和后部盾体，每部分盾体都设置有横撑结构，起提升整体刚度作用。前部盾体和中部盾体连接部位通过铰接油缸连接。预制管片5可从后部盾体横撑前方吊入，通过顶推油缸顶推预制管片，便于其与已铺设的管片进行连接。隔水密封系统包括排水系统以及前中、中后和后部密封装置。排水系统位于前部盾体内，包括排水泵和管道，排水泵与管道相连，将管道放在盾前和盾体内底部，用于排除前盾前方积水和盾体内底部积水。前中密封装置是通过拧紧顶紧螺栓，将密封压盖与密封隔环之间的第一密封条压紧，起到防止盾体下方水进入盾体内的作用。中后密封装置是后盾两侧及底部连接法兰上都开有第二密封槽，用于填充第二密封条，通过螺栓连接来增强中部盾体与后部盾体的密封性，起到防水作用。钢板密封刷位于后盾尾部与管片接触处，四面环绕，共三层钢板密封刷，与后部盾体焊接在一起，以此阻止盾体后部积水进入盾体。前部盾体的横撑上安装泵站和操控室，泵站为各执行机构提供动力，操控室内检测各工作参数，并控制各执行机构进行工作。

本实用新型的工作原理，结合附图所示进行说明。

1.密封装置的安装：组装明挖管廊设备时，前中密封装置通过拧紧顶紧螺栓，将密封压盖与密封隔环之间的第一密封条压紧，并通过注油口向密封腔内注入润滑油脂；中后密封装置通过将第二密封条安装在后部盾体两侧及底部连接法兰上的第二密封槽内，用拧紧螺栓的方式来增强中部盾体与后部盾体的密封性；后部密封装置是将钢板密封刷焊接在四面环绕的后盾尾部与管片接触处。

2.开挖与排渣：开挖面原状土1由挖掘机完成，开挖面前部形成自然放坡，开挖面前侧部在盾体的支护下与前部自然放坡面形成圆弧过渡，侧部土体由盾体形成支护，挖掘机开挖处的渣土由货车运走。

3.设备推进：盾体上安装的顶推油缸为盾体前进提供动力，顶推油缸前部设置撑靴，撑靴顶在预制管片5上，拼装完成的管片为盾体前行提供反力支撑。首次推进通过始发后靠8提供反力支撑。

4.垫层铺设：每完成一环推进，在底部原状土上铺设垫层14，铺设同时可以重新测量和调节标高，根据实际勘测和规划，在底层承载力较好的区域，垫层铺设环节可以取消。

5.预制管片吊装：单块的预制管片由后部盾体横撑前方吊入盾体，在盾体侧部的辅助调整装置的调整下，由顶推油缸16压紧在已拼装管片上，然后将其与已拼装完成管片进行涨拉，完成管节吊装。

6.回填：每完成一节管节的铺设，在推进的同时对管节与后部盾体之间的间隙进行回填，并且利用回填土7对管片上部进行土体回填。

7.姿态调整：前部盾体与中部盾体之间设置浮动铰接，由铰接油缸进行连接，控制不同位置铰接油缸的伸出长度，可以使前部盾体和中部盾体之间出现中折夹角，有利于盾体姿态的调整。顶推油缸上下左右分组控制，控制不同部位的推力和行程量，可以控制盾体的前行方向。

8.防水：将位于前盾上与排水泵相连的管道放在盾前和盾体内底部，利用排水泵抽取盾前基坑和盾体内底部积水，将积水排除盾体外。其他区域的积水可通过盾体内设置的密封装置能够较好地阻止在盾体外部。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。