一种适应大坡度盾构始发洞门变径密封装置的制作方法

1.本实用新型涉及盾构施工技术领域，具体为一种适应大坡度盾构始发洞门变径密封装置。


背景技术：

2.近年来随着我国基础建设的大力发展，盾构法施工在地下工程建设中得到广泛应用，盾构机在地下始发掘进时，面对可能会遇到富水、含砂和断裂破碎带等复杂地层，因此盾体密封工作就显得尤为重要，大坡度盾构始发掘进时，盾构机刀盘与设计洞门较难贴合，密封工作较难开展，容易造成始发掘进时地层涌水涌砂等地质灾害。
3.针对大坡度盾构隧道，盾构机在始发时，始发中线与隧道中心线存在一定夹角造成盾体在掘进时上倾，特别是在富水含砂地层中若采用一般始发密封装置，易造成涌水涌砂等灾害，水和砂容易进入围护结构及盾构机盾体内，更严重的会造成洞门漏水、变形和坍塌，带来极大的安全隐患，因此，为适应大坡度盾构隧道始发，需要改善现有洞门密封装置。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种适应大坡度盾构始发洞门变径密封装置，具备防止洞门漏水等优点，解决了易造成涌水涌砂等灾害，水和砂容易进入围护结构及盾构机盾体内，更严重的会造成洞门漏水、变形和坍塌，带来极大的安全隐患的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种适应大坡度盾构始发洞门变径密封装置，包括变径外沿钢环、反力架、负环管片、盾尾刷、折页式翻板、圆环板、橡胶帘布板、第一双头螺栓、固定卡槽、密封钢丝刷、第二双头螺栓、螺母、弹性垫圈、销套、洞门预埋钢环板和注油脂管，所述洞门预埋钢环板预先埋置于洞门内衬墙上，其断面为l形，所述变径外沿钢环通过第二双头螺栓与洞门预埋钢环板连接，所述密封钢丝刷通过焊接在变径外沿钢环内侧的固定卡槽与变径外沿钢环连接，共设置两层，所述橡胶帘布板安装在变径外沿钢环外侧钢圈表面，所述圆环板安装在橡胶帘布板之上，所述折页式翻板固定于圆环板之上，所述变径外沿钢环采用螺栓与洞门预埋钢环板连接，所述橡胶帘布板、圆环板、折页式翻板通过第二双头螺栓与变径外沿钢环连接。
6.进一步，所述洞门预埋钢环板径向侧预设螺栓孔道，通过螺栓固定后续密封装置。
7.进一步，所述变径外沿钢环顶部位置内径随前进进尺增加，逐渐变小，底部位置内径不变，大坡度盾构始发中线与水平面有一定夹角，盾构机始发掘进呈上升姿态。
8.进一步，所述变径外沿钢环环面需与盾构机设计割线垂直，靠近结构墙一端采用螺栓与洞门预留钢环连接。
9.进一步，所述密封钢丝刷在变径外沿钢环内侧需要安装的位置焊接固定卡槽，且卡槽尺寸略大于密封钢丝刷端头钢板厚度，方便密封钢丝刷钢板卡入，密封钢丝刷钢板与变径外沿钢环内弧面通过焊接固定。
10.进一步，所述橡胶帘布板帘布尺寸需贴合变径外沿钢环，上部尺寸宽于下部尺寸，
橡胶帘布板端头的凸起方向与盾构掘进方向相同。
11.进一步，所述折页式翻板通过第二双头螺栓，将圆环板、橡胶帘布板连接在变径外沿钢环外侧，所述折页式翻板与圆环板连接位置设置防水垫圈。
12.进一步，所述密封钢丝刷共设置两道，两道钢刷之间预留十六根直径为二十五毫米的注油脂管用于盾尾刷间注油脂。
13.与现有技术相比，本技术的技术方案具备以下有益效果：
14.该适应大坡度盾构始发洞门变径密封装置，通过变径外沿钢环、反力架、负环管片、盾尾刷、折页式翻板、圆环板、橡胶帘布板、第一双头螺栓、固定卡槽、密封钢丝刷、圆环板、第二双头螺栓、螺母、弹性垫圈、折页式翻板、销套、橡胶帘布板、洞门预埋钢环板和注油脂管之间的配合作用，可以提高洞门密封的效果，通过在始发洞门前安装外沿变径钢环，延长了洞门位置，针对大坡度盾构施工给予了盾构姿态调整空间和时间，使得盾构机在接触洞门前已经具备一定上升的倾角，有利于后续盾构机纠偏工作并提高了施工安全性，同时作为一种改良密封装置，将橡胶帘布板、圆环板和折页式翻板等常见洞门密封装置安装在变径外沿钢环外侧，提高了洞门密封效果，保证盾构机顺利始发。
附图说明
15.图1为本实用新型结构示意图；
16.图2为本实用新型实施例外沿变径钢环示意图；
17.图3为本实用新型实施例注油脂管示意图；
18.图4为本实用新型实施例密封钢丝刷示意图
19.图5为本实用新型实施例固定卡槽示意图
20.图6为本实用新型实施例变径外沿钢环外侧洞门密封装置位置示意图。
21.图中：1变径外沿钢环、2反力架、3负环管片、4盾尾刷、5折页式翻板、6圆环板、7橡胶帘布板、8第一双头螺栓、9固定卡槽、10密封钢丝刷、11第二双头螺栓、12螺母、13弹性垫圈、14销套、15洞门预埋钢环板、16注油脂管。
具体实施方式
22.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。
23.请参阅图1-6，本实施例中的一种适应大坡度盾构始发洞门变径密封装置，包括变径外沿钢环1、反力架2、负环管片3、盾尾刷4、折页式翻板5、圆环板6、橡胶帘布板7、第一双头螺栓8、固定卡槽9、密封钢丝刷10、第二双头螺栓11、螺母12、弹性垫圈13、销套14、洞门预埋钢环板15和注油脂管16，洞门预埋钢环板15预先埋置于洞门内衬墙上，其断面为l形，变径外沿钢环1通过第二双头螺栓11与洞门预埋钢环板15连接，密封钢丝刷10通过焊接在变径外沿钢环1内侧的固定卡槽9与变径外沿钢环1连接，共设置两层，橡胶帘布板7安装在变径外沿钢环1外侧钢圈表面，圆环板6安装在橡胶帘布板7之上，折页式翻板5固定于圆环板6之上，变径外沿钢环1采用螺栓与洞门预埋钢环板15连接，橡胶帘布板7、圆环板6、折页式翻
板5通过第二双头螺栓11与变径外沿钢环1连接。
24.洞门预埋钢环板15径向侧预设螺栓孔道，通过螺栓固定后续密封装置。
25.变径外沿钢环1顶部位置内径随前进进尺增加，逐渐变小，底部位置内径不变，大坡度盾构始发中线与水平面有一定夹角，盾构机始发掘进呈上升姿态。
26.变径外沿钢环1环面需与盾构机设计割线垂直，靠近结构墙一端采用螺栓与洞门预留钢环连接。
27.密封钢丝刷10在变径外沿钢环1内侧需要安装的位置焊接固定卡槽9，且卡槽尺寸略大于密封钢丝刷10端头钢板厚度，方便密封钢丝刷10钢板卡入，密封钢丝刷10钢板与变径外沿钢环1内弧面通过焊接固定。
28.橡胶帘布板7帘布尺寸需贴合变径外沿钢环1，上部尺寸宽于下部尺寸，橡胶帘布板7端头的凸起方向与盾构掘进方向相同。
29.折页式翻板5通过第二双头螺栓11，将圆环板6、橡胶帘布板7连接在变径外沿钢环1外侧，折页式翻板5与圆环板6连接位置设置防水垫圈。
30.密封钢丝刷10共设置两道，两道钢刷之间预留十六根直径为二十五毫米的注油脂管16用于盾尾刷4间注油脂，靠近结构侧墙一侧留有十六个注浆口，用于封堵堵门应急注浆。
31.橡胶帘布板7安装在变径外沿钢环1外侧钢圈层面，该帘布强度高，耐疲劳，伸长率较低，可以抵抗较大张力，盾构通过洞口时，洞口环形钢板和盾构外壳及衬砌管片外壁之间存在环形间隙，洞门密封效果差，外侧土体和水容易从间隙流入工作井内，长时间会使得洞外土体流失严重，导致土体沉降，盾构推进过程中，橡胶帘布板7随盾构外壁，构成密封止水装置。
32.圆环板6通过衔接螺栓迫使橡胶帘布板7紧贴洞口。
33.洞门预埋钢环板15径向侧预设螺栓孔道，通过螺母12固定后续密封装置。
34.变径外沿钢环1，底部位置内径不变，顶部位置内径随前进进尺增加而逐渐变小，变径外沿钢环1与结构墙接触位置所形成的圆形截面直径与设计洞门直径相同，变径外沿钢环1设计一般不超过一环标准环宽度，大坡度盾构始发中线与水平面有一定夹角，盾构机始发掘进成上升姿态，目的在于使盾构机盾体在接触洞门面之前已经具有微小倾角，通过所拼装的负环管片3也可观察到管片整体与水平面具有微小倾角，进一步的有利于盾构机正常掘进的纠偏工作，针对盾构割线始发工程要求环面需与盾构机设计割线垂直，靠近结构墙一端采用螺栓与洞门预留钢环连接，该设计同时提高了盾构始发的安全性。
35.密封钢丝刷10通过焊接在外沿钢环内侧的固定卡槽9与变径外沿钢环1连接，共设置两层，要求所焊接的固定卡槽9的尺寸略大于密封钢丝刷10端头钢板厚度，方便钢丝刷钢板卡入，此工作需要在盾构机下井前完成，密封钢丝刷10弹性好，防撕裂能力强，能充分适应盾尾与管片间的空隙，密封钢丝刷10层间要充满油脂，保证其既富有弹性又有塑性。
36.折页式翻板5通过销栓安装在圆环板6上，在盾构推进过程中，翻板翻转后会顶橡胶帘布板7，避免出现前方因水土压力过大而导致橡胶帘布板7逆向翻转的状况出现，橡胶帘布板7在前方水土压力的作用下还会依靠扇形翻板，提高装置的密封效果。
37.两道密封钢丝刷10的内侧填充有密封油脂层，主要起到润滑、密封和防水作用，盾构掘进时，压力将盾尾密封油脂注满密封钢丝刷10间的空隙，从而增强了密封钢丝刷10的
密封性能，防止土砂和泥水的渗入，密封油脂层在完成密封钢丝刷10刷焊接定位后在密封钢丝刷10每层及两道密封钢丝刷10空腔人工填满密封油脂，确保油脂填充充盈。
38.圆环板6贴合在橡胶帘布板7外侧。
39.通常情况下橡胶帘布板7安装在洞门外侧并通过薄螺母12固定在井壁上，橡胶帘布板7安装在变径外沿钢环1外侧钢圈层面，洞口，盾构推进过程中，变径外沿钢环1随盾构外壁，形成密封止水。
40.圆环板6通过相应衔接螺栓和垫圈固定在橡胶帘布板7之上，盾构通过变径外沿钢环1正式始发掘进时圆环板6通过衔接螺栓迫使橡胶帘布板7紧贴洞门，防水性强，起到较好维护作用。
41.折页式翻板5通过相应衔接螺栓和垫圈固定在圆环板6上，洞口盾构推进过程中，扇形翻板翻转后会顶住橡胶帘布板7，防止出现前方因水土压力过大而导致橡胶帘布板7逆向翻转的情况出现。
42.始发轴线与水平地面有一定角度，负环管片3及盾构机盾体在反力架提供的反力作用下沿着向上倾斜的方向向前移动，因此设计中要求外沿钢环顶部位置内径随轴向方向而逐渐减小，靠近洞门结构墙位置钢环内径需要与设计开挖洞门直径一致，采用变径的外沿钢环目的在于节省部分钢材及当盾构机进入土体中时盾构中心线更加靠近盾构隧道的设计轴线，同时由于提前设计好变化的内径尺寸使得盾构的纠偏难度大大降低，在盾构进入土体后能够更加贴合设计开挖路径，易于盾构姿态调整及后续大坡度开挖掘进。
43.该洞门密封装置由洞门预埋钢板，变径外沿钢环1、橡胶帘布板7、圆环板6、折页式翻板5、第二双头螺栓11和弹性垫圈13等组成，其中洞门预埋钢环板15提前埋设于始发洞门内部并通过第二双头螺栓11与变径外沿钢环1连接，连接处采用混凝土砂浆密封堵漏，防止开挖掘进时漏水漏砂，橡胶帘布板板7、圆环板6和折页式翻板5通过第二双头螺栓11连接在第二双头螺栓11外侧，装置完成后，圆环板6通过第二双头螺栓11迫使橡胶帘布板7紧贴洞口，盾构推动过程中橡胶帘布板7随盾构外壁形成密封止水，同时，折页式翻板5翻转后会紧贴橡胶帘布板7，避免其出现逆向翻转的情况，在水土压力作用下，橡胶帘布板7会紧贴扇形翻板，在上述设施的同时作用下，该装备可形成良好密封效果。
44.密封钢丝刷10安装在变径外沿钢环1内侧壁，密封钢丝刷10为防止周围地层的土砂、地下水、背后注入浆液、掘削面上的泥水、泥土从盾尾与管片之间的间隙流向盾构内而设置的封装措施，起到有效的密封效果。
45.针对大坡度盾构隧道始发掘进时为盾构机提供良好的密封性和安全性，并利于正式开挖掘进时的纠偏工作，其主要工作原理在于始发前提供给盾构机一定上升坡度，正式开挖后已经具备微小倾角，盾构机只需要在设计轴线上前进即可。
46.上述实施例的工作原理为：
47.通过在始发洞门前安装外沿变径钢环1，延长了洞门位置，针对大坡度盾构施工给予了盾构姿态调整空间和时间，使得盾构机在接触洞门前已经具备一定上升的倾角，有利于后续盾构机纠偏工作并提高了施工安全性，同时作为一种改良密封装置，将橡胶帘布板7、圆环板6和折页式翻板5等常见洞门密封装置安装在变径外沿钢环1外侧，提高了洞门密封效果，保证盾构机顺利始发。
48.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实
体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
49.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。