一种基于高压橡胶气囊的新型盾构进出洞防水装置的制作方法

本实用新型涉及盾构进出洞防水技术领域，具体涉及一种基于高压橡胶气囊的新型盾构进出洞防水装置。

背景技术：

地铁盾构进出洞防水装置的性能对盾构进出洞的安全有着重要意义。如图1所示，常规地铁进出洞装置包括帘布橡胶板、圆环板、扇形压板、双头螺栓、螺母、垫圈、销轴。如图2所示，盾构出洞始发时，盾构掘进方向、帘布橡胶板和扇形压板的外翻方向与水土压力方向相反，在外界水土压力的作用下，帘布橡胶板和扇形压板可以较好地贴合盾构机壳和衬砌，防水性能较好；但是，如图3所示，在盾构进洞接收时，盾构掘进方向、帘布橡胶板和扇形压板的外翻方向与水土压力方向相同，均造成帘布橡胶板和扇形压板脱离盾构机壳和衬砌，防水性能较差。

根据不同项目的实际工况和防水要求，业内对盾构进出洞防水装置进行过不同程度的改进和加强。出洞始发方面，有双道铰链式出洞防水装置等；进洞接收方面，有月亮板法二次进洞、环状密封、钢套筒接收装置等。

双道铰链式出洞防水装置在盾构出洞始发时，防水效果较好，进洞接收时，洞口下半部仍无法避免帘布橡胶板与盾构机壳、衬砌间不密封的情况。密封钢丝刷、油脂加注、注浆等均使本装置的投入成本较高。另外，双道铰链式密封压件和密封钢丝刷的回收利用不便。

月亮板法二次进洞装置结构简单，投入成本低，但是防水性能主要依赖一次进洞注浆封堵的效果。二次进洞时，如若水土流失较大，月亮板施做困难。另外，盾心和洞心的偏差，也会使月亮板的定位安装、封闭成环存在偏差，从而影响二次封堵效果。

环状密封采用两道钢板在洞圈内焊接成环，在两环状钢板间填充高密海绵形成环状密封。同时，在盾构到达洞门以及通过洞门的过程中，根据渗漏水情况适时注浆封堵。本装置结构简单，投入成本低，有两次封堵机会，但是填充海绵受盾构机壳的摩擦容易脱落，环状钢板缺乏弹性易变形，渗漏严重时密封环形插板与盾构机壳的焊接作业困难或焊接效果不好。

钢套筒接收装置主要由密封舱体、注浆系统、反力系统、监测系统等组成，仅用于进洞接收。盾构到达洞门前，将密封舱体安装在洞门上，同时舱体内注入泥浆使之具有一定压强以模拟地层中的土压工况，盾构正常掘进并对管片外注浆封堵。盾构通过洞门后，待监测系统显示无渗漏情况时，再减压拆除钢套筒接收装置。本装置在进洞接收时，防水效果好，可重复利用，但投入成本高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种结构设计合理、防水效果好、经济通用、可重复利用、可调节的基于高压橡胶气囊的新型盾构进出洞防水装置。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现：

一种基于高压橡胶气囊的新型盾构进出洞防水装置，包括止水箱、可移动气囊槽、高压橡胶气囊和帘布橡胶板，止水箱固定于洞门内筋板，止水箱朝下箱口安装可移动气囊槽，可移动气囊槽的下槽口安装高压橡胶气囊；止水箱顶板中部设有充气孔，可移动气囊槽腰部对应位置设有充气孔，止水箱的充气孔、可移动气囊槽的上槽口及其充气孔形成充气通道，充气通道连接高压橡胶气囊；帘布橡胶板的一端固定于止水箱朝外箱壁与可移动气囊槽朝外槽壁之间，充气膨胀的高压橡胶气囊挤压帘布橡胶板使其与盾构机壳及衬砌间紧密贴合。

进一步地，所述止水箱通过螺栓螺母固定于筋板上，所述可移动气囊槽通过螺栓螺母安装在止水箱箱体上，所述帘布橡胶板一端通过螺栓螺母固定于止水箱朝外箱壁与可移动气囊槽朝外槽壁之间。

进一步地，所述螺母旋紧螺栓处设有垫片。

进一步地，所述止水箱与可移动气囊槽的连接部位分别开设可移动螺栓孔位。

进一步地，所述高压橡胶气囊的初始状态为收缩层叠状，盾构进出洞时通过充气通道充气膨胀。

进一步地，所述帘布橡胶板设有环向和径向的锦纶线。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

本实用新型一种基于高压橡胶气囊的新型盾构进出洞防水装置结构设计合理，投入成本低，经济适用，可重复利用；相较于常规地铁进出洞装置，克服了其在盾构进洞接收时防水性能上的不足，同时加强了其在盾构出洞始发时的防水性能。本装置优化了盾构机械的施工环境，降低了盾构进出洞施工对周边环境（房屋、管线、交通等）及工程本身（车站、工作井）的影响。

本装置的组件通用于盾构进出洞两种工况，只在拼装方式上有所区分。其中，可移动气囊槽可以沿洞圈径向调整，对盾构掘进偏差的容错性强，特别有利于盾构接收工况。

附图说明

图1是现有技术常规盾构进出洞防水装置的结构示意图。

图2是现有技术常规盾构进出洞防水装置的盾构出洞始发示意图。

图3是现有技术常规盾构进出洞防水装置的盾构进洞接收示意图。

图4是本实用新型一种基于高压橡胶气囊的新型盾构进出洞防水装置的盾构出洞始发示意图。

图5是本实用新型一种基于高压橡胶气囊的新型盾构进出洞防水装置的盾构进洞接收示意图。

图6是本实用新型一种基于高压橡胶气囊的新型盾构进出洞防水装置的可移动气囊槽结构示意图。

图7是本实用新型一种基于高压橡胶气囊的新型盾构进出洞防水装置的可移动螺栓孔位结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的实施例作进一步详细的描述。

盾构进出洞防水装置应用于城市轨道交通、管廊或顶管法工程进出洞防水，盾构进出洞包括围护61、洞门62的围岩设施和盾构机壳/衬砌63。

如图1所示为现有技术常规盾构进出洞防水装置的结构示意图，如图2、3所示分别为盾构出洞始发、盾构进洞接收示意图。现有技术中，盾构出洞始发时，盾构掘进方向、帘布橡胶板51和扇形压板52的外翻方向与水土压力方向相反，在外界水土压力的作用下，帘布橡胶板51和扇形压板52可以较好地贴合盾构机壳和衬砌，防水性能较好；但是，在盾构进洞接收时，盾构掘进方向、帘布橡胶板51和扇形压板52的外翻方向与水土压力方向相同，均造成帘布橡胶板51和扇形压板52脱离盾构机壳和衬砌，防水性能较差。

如图4、5所示，一种基于高压橡胶气囊的新型盾构进出洞防水装置，包括止水箱1、可移动气囊槽2、高压橡胶气囊3和帘布橡胶板4，止水箱1固定于洞门内筋板，止水箱1朝下箱口安装可移动气囊槽2，可移动气囊槽2的下槽口安装高压橡胶气囊3，下槽口具有充气膨胀的高压橡胶气囊3的空间；止水箱1顶板中部设有充气孔11，如图6所示，可移动气囊槽2腰部对应位置设有充气孔21，止水箱1的充气孔11、可移动气囊槽2的上槽口及其充气孔21形成充气通道，充气通道连接高压橡胶气囊3；所述高压橡胶气囊3的初始状态为收缩层叠状，暗藏在可移动气囊槽2内，盾构进出洞时通过充气通道充气膨胀；帘布橡胶板4的一端固定于止水箱1朝外箱壁与可移动气囊槽2朝外槽壁之间，充气膨胀的高压橡胶气囊3挤压帘布橡胶板4使其与盾构机壳及衬砌间紧密贴合。

所述帘布橡胶板4在生产过程中加入环向和径向的锦纶线用以保证橡胶板的完整性，防止随着盾体和衬砌外翻而受损。帘布橡胶板4与盾构机壳、衬砌直接接触，保护了高压橡胶气囊3，防止其破坏。

所述筋板、止水箱1、可移动气囊槽2、帘布橡胶板4的相应位置布设螺栓孔。所述止水箱1通过螺栓螺母固定于筋板上，所述可移动气囊槽2通过螺栓螺母安装在止水箱1箱体上，所述帘布橡胶板4一端通过螺栓螺母固定于止水箱1朝外箱壁与可移动气囊槽朝2外槽壁之间；所述螺母旋紧螺栓处设有垫片。

如图7所示，所述止水箱1与可移动气囊槽2的连接部位分别开设可移动螺栓孔位22，连接止水箱1与可移动气囊槽2的螺栓螺母可沿可移动螺栓孔位22滑动，根据盾构掘进误差沿洞圈径向调整可移动气囊槽2的位置，以使洞心和盾心重合。

本实用新型一种基于高压橡胶气囊的新型盾构进出洞防水装置的工作过程如下：

如图4所示，在盾构出洞始发时，盾构掘进方向、帘布橡胶板4的外翻方向与水土压力方向相反，本身在外界水土压力的作用下，帘布橡胶板4就可以较好地贴合盾构机壳和衬砌，再加上洞门腰部形成的充气通道使得高压橡胶气囊3充气膨胀，有利于帘布橡胶板4更加紧密贴合盾构机壳，加强了盾构出洞始发时的防水性能。

如图5所示，在盾构进洞接收时，盾构掘进方向、帘布橡胶板4的外翻方向与水土压力方向相同，洞门腰部形成的充气通道使得高压橡胶气囊3充气膨胀，使得帘布橡胶板4紧密贴合盾构机壳，不会造成帘布橡胶板4脱离盾构机壳和衬砌，克服了常规防水装置在盾构进洞接收时防水性能上的不足。

以上所述仅是本实用新型优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型保护范围内。