本发明专利技术公开了一种盾构隧道突水涌土的自稳定阻挡除险应急装置及实施方法，包括预安装设置在盾构拱顶管片上的固定支座，带有触发响应装置的托板，托板上折叠存放的特制防汛袋，预设在盾构底板管片上的电化学传感器。当施工中的隧道突然出现涌水涌砂灾情时，在底板上涌动的砂水混合物遇到电化学传感器，触发顶拱响应装置，托举支架掉落，骨架顺势滑落，防汛袋迅速张开紧贴包裹住盾构隧道，袋口面朝砂水混合物的来向，截流住突涌砂水，通过尾部滤口将砂截留在防汛袋内，使含砂量较少的水流过。该隧道突水涌土的自稳定阻挡除险应急装置可减缓突涌砂水在盾构隧道内的蔓延速度，为灾害发生时人员的应急逃生提供时间，且结构简单、成本低廉、装卸便捷。装卸便捷。装卸便捷。
【技术实现步骤摘要】
一种盾构隧道突水涌土的自响应阻挡除险应急装置及实施方法
[0001]本专利技术涉及盾构隧道施工及维护
，具体涉及一种盾构隧道突水涌土的自稳定阻挡除险应急装置及实施方法。
技术介绍
[0002]在盾构施工中，时常会遇到富水砂层，或者下穿江河水域的工程情况，由于地质勘察的技术有限，当施工过程中遇到勘察阶段未发现的高承压水层或地下暗河等不良地质时，经常会发生管片破裂，水土突涌入隧道的情况，同时导致水资源枯竭、地表塌陷等次生环境地质灾害，对隧道工程建设安全、人民生命财产安全、生态环境保护等会构成严重威胁。
[0003]对于隧道突水涌土灾害发生时的应急措置，目前现有技术手段是采用气囊联合注浆的方式。中国专利202010034943.1公开了一种水下隧道快速防涌水装置，该专利技术通过在隧道衬砌侧壁上预固定设置一个可膨胀气囊，当隧道发生涌水事故时，及时在地面开启气泵向气囊充气形成挡水墙，阻挡水势蔓延。中国专利202110906863.5公开了一种用于防止盾尾涌水涌沙的方法和应急装置，该专利技术在盾尾间隙中采用高分子耐磨橡塑材料制作气囊，对盾尾间隙进行封堵，避免因盾尾刷失效发生安全事故。中国专利202110788688.4公开了一种基于气囊钢环的盾构管片预加固结构及施工方法，该专利技术沿衬砌管片铺设拼接环形气囊及固定钢圈，并在必要时向气囊层内注浆抑制隧道结构变形发展。但是上述采用气囊的应急装置均存在装置操作不便、气囊一旦破损即装置失效、易阻水而不挡砂等缺点。
[0004]综上所述，现有技术中存在以下问题：突发情况下隧道内涌水涌砂问题，缺少相关可行的应急减灾装置。
技术实现思路
[0005]本专利技术旨在提供一种结构简单、成本低廉、装卸方便的盾构隧道突水涌土的自稳定阻挡除险应急装置，此装置可在隧道内突涌灾害发生时，减缓突涌砂水蔓延速度，为隧道内人员的应急疏散提供时间。
[0006]本专利技术具体技术方案如下：一种盾构隧道突水涌土的自稳定阻挡除险应急装置，包括：通过膨胀螺栓预安装在盾构隧道衬砌管片上的固定支座；与固定支座连接的带有触发响应装置的支撑托板；所述支撑托板上设置有预先分层叠放的防汛袋。
[0007]所述防汛袋分为两个部分，收缩支撑部分和拖尾部分，收缩支撑部分包括7个球形关节铰链、6根钢骨架和2段球链；所述固定支座上不同位置焊接有不可移动的部分球形关节铰链，其余可移动的球形关节铰链搭靠在固定支座上；球形关节铰链两端伸臂上有螺纹，与所述钢骨架4通过螺纹扭紧连接；所述球链与钢骨架之间通过球形关节铰链连接。
[0008]所述触发响应装置包括触发器响应托板、电化学传感器、传感线，所述电化学传感
器与触发器响应托板通过传感线连接，所述触发器响应托板嵌固入固定支座的凹槽。
[0009]所述电化学传感器设置在距应急装置有一定距离的隧道前方盾构底板的缝隙中。
[0010]所述传感线紧贴盾构管片壁设置。
[0011]所述防汛袋的拖尾部分由不透水且耐磨的单层PVC材料制成，末端部分布设置有铁丝网滤水孔。
[0012]所述集水袋后设置有抽水用水泵。
[0013]一种如上述盾构隧道应急装置的实施方法，在盾构管片顶拱上预安装设置固定支座，连接带有触发响应装置的托板，托板上分层折叠存放的带有支撑结构的防汛袋或集水袋，防汛袋间隔200 ~ 300米设置一个，集水袋设置于盾构隧道区间出口处，集水袋的尾部开孔与水泵相连接，触发响应装置具体为在管片底板上安装设置电化学传感器以及与传感器触发器相连接的传感线，传感线走线紧贴盾构管片壁；当正在施工的隧道的盾构管片出现裂缝或者坍塌时，传感器电阻发生变化，信号通过传感线传输给位于一定距离后的触发器响应托板，触发器响应托板立即从固定支座的凹槽处脱落，支撑结构顺势坠落形成贴合盾构底板的弧线，在环形的隧道内展开了一张贴合隧道管片的防汛袋，砂水混合物涌入防汛袋后，通过袋尾端的滤水孔，含砂量较少的水被分离排出继续向后方流动，砂土大部分留在了防汛袋内，自形成一道阻挡结构，在整体装置的末尾部设置的集水袋收集突涌混合物中的水，并通过水泵装置抽离集水袋中的水，回灌至初始发生突涌灾害的地点。
[0014]本专利技术所述隧道突水涌土的自稳定阻挡除险应急装置可大大缓减隧道施工中遭遇突涌砂水时砂水混合物在盾构隧道内的蔓延速度，并在砂袋充砂过程中达到稳定状态，减少隧道内的涌砂体量，为灾害发生时人员的应急逃生提供时间，有效防止和减少隧道施工中发生事故人员伤亡和财产损失，且本专利技术装置结构简单、成本低廉、装卸方便快捷。
附图说明
[0015]图1为本专利技术装置展开时的隧道横剖面示意图；图2为本专利技术装置展开时另一方向的隧道横剖面示意图；图3为本专利技术装置收纳时的隧道横剖面示意图；图4为本专利技术装置展开时的隧道纵剖面示意图；图5为本专利技术装置收纳时的隧道纵剖面示意图；图6为本专利技术装置中球链的结构示意图；图7为本专利技术装置中钢骨架与球形关节铰链、球链与球形关节铰链的连接示意图。
[0016]图中盾构管片1、固定支座2、球形关节铰链3、钢骨架4、球链5、触发器响应托板6、电化学传感器7、传感线8、防汛袋9、集水袋10、滤水孔11、水泵12、第一球形关节铰链31、 第二球形关节铰链32、第三球形关节铰链33。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0018]如图1
‑
5所示，本专利技术所述的一种盾构隧道突水涌土的自稳定阻挡除险应急装置，包括盾构管片1、固定支座2、球形关节铰链3、钢骨架4、球链5、触发器响应托板6、电化学传
感器7、传感线8、防汛袋9、集水袋10、滤水孔11、水泵12。
[0019]本专利技术所述的一种盾构隧道突水涌土的自稳定阻挡除险应急装置，包括预安装设置在盾构管片顶拱上的所述固定支座，所述支座上连接带有触发响应装置的托板，所述托板上折叠存放收纳状态的带骨架/球链作为支撑结构的防汛袋（或集水袋），所述骨架采用球形关节铰链依次连接，所述安置在管片底板上的电化学传感器，以及将传感器触发器相连接的传感线，所述防汛袋主要由PVC材料制成，局部布设铁丝网滤水孔，防汛袋收集涌入的砂土，将水向外排出，所述集水袋整体由PVC材料制成，尾部开孔与所述水泵相连接，水泵抽取集水袋收集的水，同时将其回灌至初始发生突涌灾害的地点。
[0020]优选地，固定支座的螺栓采用膨胀螺栓，优选地，骨架材料采用冷弯薄壁型轻质钢管，优选地，球形关节铰链具有限制开合角度的功能，优选地，电化学传感器拥有遇水电阻改变并输出信号的功能，优选地，电化学传感器与触发响应装置通过光电信号传感线连接。
[0021]所述固定支座2通过螺栓连接的方式与盾构管片1连接，固定支座垂直插入盾构管片的一端，其插入深度不少于5cm，三个预先安设在顶拱位置的固定支座的插入点连线形成135
°
夹角。
[0022]本专利技术所述支撑结构共设计七个球形关节铰链3、六根钢骨架4以及两段球链。第一球形关节铰链31、 第二球形关节铰链32本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道突水涌土的自稳定阻挡除险应急装置，其特征在于，包括：通过膨胀螺栓预安装在盾构隧道衬砌管片（1）上的固定支座（2）；与固定支座（2）连接的带有触发响应装置的支撑托板（6）；所述支撑托板上设置有预先分层叠放的防汛袋（9）。2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道应急装置，其特征在于，所述防汛袋（9）分为两个部分，收缩支撑部分和拖尾部分，收缩支撑部分包括7个球形关节铰链（3）、6根钢骨架（4）和2段球链（5）；所述固定支座（2）上不同位置焊接有不可移动的部分球形关节铰链，其余可移动的球形关节铰链搭靠在固定支座（2）上；球形关节铰链（3）两端伸臂上有螺纹，与所述钢骨架4通过螺纹扭紧连接；所述球链（5）与钢骨架（4）之间通过球形关节铰链（3）连接。3.根据权利要求2所述的一种盾构隧道应急装置，其特征在于，所述触发响应装置包括触发器响应托板（6）、电化学传感器（7）、传感线（8），所述电化学传感器（7）与触发器响应托板（6）通过传感线（8）连接，所述触发器响应托板（6）嵌固入固定支座（2）的凹槽。4.根据权利要求3所述的一种盾构隧道应急装置，其特征在于，所述电化学传感器（7）设置在距应急装置有一定距离的隧道前方盾构底板的缝隙中。5.根据权利要求4所述的一种盾构隧道应急装置，其特征在于，所述传感线（8）紧贴盾构管片壁设置。6.根据权利要求5所述的一种盾构隧道应...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯义，张海，高志宏，王俊，王洪波，王海祥，王天明，邵文，张碧文，胡双平，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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