盾构机大夹角斜向始发密封装置及方法与流程

1.本发明涉及盾构机始发密封技术领域，具体涉及一种盾构机大夹角斜向始发密封装置及方法。


背景技术：

2.随着中国人口的增多，地面交通不能完全满足人民的日常出行需求，地铁建设的进程日益加快，在城市地铁建设过程中，一般采用盾构机进行掘进，盾构始发施工过程中，为保证端头安全，需对始发洞门进行密封，尤其是在地下水位较高，地下水资源丰富的盾构掘进区间，对洞门密封性能要求极高。
3.泥水盾构施工中，盾构始发进洞是盾构法施工的重大风险源之一，尤其是在地下水丰富，地下水位高的地质状况中施工时，对盾构始发洞门的密封性能要求极高。为保障盾构始发进洞安全快速，目前盾构始发洞门密封通常采用延伸洞门密封装置，防止盾构始发掘进过程（盾体未完全进入地层之前）出现突泥、涌水、泥浆泄漏，以保障盾构始发掘进安全。而上述延伸洞门密封装置，对于较大直径的泥水盾构始发掘进来说，由于泥水盾构掘进时采用泥水环流的出渣方式，利用特制的泥浆通过加压维持开挖面稳定。泥水盾构泥仓开始始发掘进过程，由于泥仓需要建压，导致在盾构始发掘进过程中，洞门密封经常出现较为严重的漏浆现象，使得盾构泥仓无法正常建压，开挖面稳定、地表沉降、盾构始发掘进姿态难以控制，加大了掌子面坍塌、地表较大沉降、突泥涌砂、涌水的施工风险。
4.但现有的盾构机始发密封装置无法适应大夹角斜向始发的状况，因此盾构机通过时常发生盾体挤压密封导致密封损坏，高水压作用下洞门极易发生渗漏，导致始发建压困难，长期渗漏还可能导致端头水土流失，甚至造成管线破坏、端头塌陷等严重后果，存在很大的安全风险；常规封堵渗漏是使用棉纱或快干水泥进行封堵，封堵困难且极易串流；严重时会发生涌沙、涌水、盾构建仓困难、盾构掘进姿态难以控制、掌子面失稳等危险情况，进而导致地面形变、沉降、坍塌，周边建筑物失稳倾倒，威胁人民生命财产安全。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种盾构机大夹角斜向始发密封装置及方法，以解决现有密封装置密封效果差且无法进行盾构机大夹角斜向始发密封的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：设计一种盾构机大夹角斜向始发密封装置，主要包括基坑砼主体结构，所述基坑砼主体结构内部设置有钢环基体，所述钢环基体连接对应的延长钢环的前端部，所述延长钢环呈倾斜状布置，并使其中心轴线与盾构机始发方向相一致；且所述延长钢环的后端部设置有密封结构。
7.优选的，所述密封结构包括密封橡胶板，所述密封橡胶板包裹盾构机壳体，以防止地下水外涌。
8.优选的，所述密封橡胶板的外侧设置有防翻转压板，以防止盾构始发过程中所述
密封橡胶板发生翻转。
9.优选的，所述密封橡胶板与防翻转压板之间设置有用以连接固定的连接板，且所述连接板为圆形连接板。
10.优选的，所述钢环基体与所述延长钢环的前端部通过带有多个钢环刷的连接钢环固定连接，所述钢环刷沿所述连接钢环均匀分布。
11.设计一种盾构机大夹角斜向始发密封方法，基于上述盾构机大夹角斜向始发密封装置而实施，主要包括如下步骤：（1）根据始发洞门的需要定制所需部件并按照延长钢环、密封橡胶板、圆形连接板、防翻转压板的顺序依次安装所述密封装置；（2）盾构机向前推进，盾构机开挖刀片抵拢围护结构，所述密封装置将盾构机外壳完全包裹；（3）盾构机继续向前推进，所述密封装置紧贴盾构机壳体，形成密闭止水结构，以防止地下的高压空气向工作井喷涌。
12.优选的，在所述步骤（1）中，所述防翻转压板和圆形连接环之间采用销轴连接，其余构件之间均采用高强度螺栓相互连接。
13.优选的，所述密封装置的直径比盾构机壳体的直径大250mm～300mm。
14.本发明具有积极有益的技术效果：1.本发明通过设置斜向延长钢环并将所述延长钢环与盾构机轴心平行，使所述延长钢环与盾构机的姿态保持一致，从而满足盾构机斜向始发的条件，无需进行凿除夹角部分的结构混凝土，消除了结构混凝土被凿除后对结构稳定性带来的风险，并降低了施工成本，缩短了施工工期，减少了因施工组织交叉而造成的影响。
15.2.本发明结构简单、操作方便，通过设置密封结构对盾构机进行进一步地密封，其密封效果好，利于盾构机的斜向始发。
附图说明
16.图1为本发明一种实施例的剖视图。
17.图2为本发明图1中a部放大图。
18.图3为本发明一种实施例延长钢环的正面示意图。
19.以上各图中，1为延长钢环，2为密封橡胶板，3为防翻转压板，4为圆形连接板，5为基坑砼主体结构，6为螺栓。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
21.在本发明技术方案的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本技术如涉及“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而非是限定特定的顺序或先后次序。
22.以下实施例中所涉及的单元零部件或结构等器件，如无特别说明，则均为常规市售产品。
23.实施例1：一种盾构机大夹角斜向始发密封装置，参见图1至图3，包括基坑砼主体结构，所述基坑砼主体结构内部设置有钢环基体，所述钢环基体连接延长钢环的前端部，所述延长钢环呈倾斜状设置，并与盾构机轴心平行，用于与盾构机的姿态相对应，以起到密封的作用；且所述延长钢环的后端部通过高强度螺栓固定连接有密封橡胶板，所述密封橡胶板包裹盾构机壳体，以阻挡地下水外涌，所述密封橡胶板通过圆形连接板连接有防翻转压板，在盾构机始发过程中，由于所述密封橡胶板包裹盾构机壳体，使得盾构机对所述密封橡胶板产生一定的作用力，因此需要所述防翻转压板固定所述密封橡胶板，以防止所述密封橡胶板在盾构始发过程中发生翻转，进而影响盾构机始发工作；所述密封橡胶板与所述圆形连接板之间通过高强度螺栓连接，所述圆形连接板与所述防翻转压板之间进行焊接，以使所述圆形连接板与所述防翻转压板连接更为紧密；所述钢环基体与所述延长钢环的前端部通过带有多个钢环刷的连接钢环固定连接，所述钢环刷沿连接钢环均匀分布，并在所述钢环刷上涂抹油脂以起到密封的效果。
24.实施例2：一种盾构机大夹角斜向始发密封方法，使用上述实施例1中的所述盾构机大夹角斜向始发密封方法，以珠三角城际琶洲支线项目为例，由于结构形式限制，盾构始发工作井轴线与盾构隧道轴线不平行，存在6
°
的夹角；盾构机始发必须按照隧道轴线进行施工，由此造成盾构机和工作井墙面同样形成了一个6
°
的夹角。如果使用常规的“桶型”洞门密封装置，盾构机推进将造成洞门密封装置损坏，无法保证盾构始发安全。
25.主要包括如下步骤：（1）根据珠三角城际琶洲支线项目中盾构机与工作井墙面形成了一个6
°
夹角的情况，进行定制所需要的部件，主要是将延长钢环与盾构机的轴心平行，并按照延长钢环、密封橡胶板、圆形连接板、防翻转压板的顺序依次将所述密封装置安装在预定位置，所述防翻转压板和圆形连接环之间采用销轴连接，其余构件之间均采用高强度螺栓相互连接，加固完成后，对其进行安装精度、连接质量等情况的检验查收。
26.（2）盾构机向前推进，盾构机开挖刀片抵拢围护结构，所述密封装置的直径比盾构机壳体的直径大250mm～300mm，所述密封装置将盾构机外壳完全包裹。
27.（3）盾构机继续向前推进，盾构机开挖刀片将围护结构破除，所述刀片开挖掌子面松软且具有地下水的土层，为保证盾构开挖安全，防止掌子面塌方，盾构机将向掌子面施加气压，所述密封装置紧贴盾构机壳体，形成密闭止水装置，隔离地下和高压空气向工作井喷涌。
28.上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是对相关部件、结构及方法步骤进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。