泥水平衡盾构进洞伺服控制密封装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种泥水平衡盾构进洞伺服控制密封装置及方法，包括柔性封堵板(1)、防水封堵垫(2)、伺服控制系统(3)和洞圈(9)；洞圈(9)固定在泥水平衡盾构机进洞洞口处，伺服控制系统设在洞圈内壁上，防水封堵垫的一端密封连接洞圈并罩盖伺服控制系统，防水封堵垫的另一端与柔性封堵板连接，防水封堵垫能随若干组伺服控制系统的柱塞伸展而形变，柔性封堵板位于洞圈的内侧，使柔性封堵板能随防水封堵垫同步形变并密封贴合在泥水平衡盾构机身和隧道管片上。本发明专利技术能解决现有技术中泥水平衡盾构进洞施工时，盾构进洞封堵可靠性差、加固费时费资、密封效果不乐观、装置安全性弱、环境安全隐患多、容易诱发洞口失稳、漏水漏浆等问题。漏水漏浆等问题。漏水漏浆等问题。

【技术实现步骤摘要】
泥水平衡盾构进洞伺服控制密封装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种盾构隧道及地下建筑施工装置及方法，尤其涉及一种泥水平衡盾构进洞伺服控制密封装置及方法。

技术介绍

[0002]目前，越江隧道建设采用泥水平衡盾构法施工的应用越来越多，但在高承压水位和砂岩复合地层遍布的水下复杂地质环境下开展泥水平衡盾构进洞施工的过程中，相关风险的评估不足及安全控制方案的欠缺仍是隧道施工措施的改进所亟待解决的问题之一。
[0003]深埋泥水平衡盾构进洞过程所面临的主要不利因素主要表现为：环形洞口间隙导致土体坍塌造成洞口内的流水和流砂、对洞口间隙的不及时填充支护所造成的盾构机栽头、洞周形成的附加土压力造成的管片压碎及环缝和接缝的张开等，这些不利因素的出现将直接造成隧道结构周围土体的过度沉降，严重影响周边地层的稳定性，甚至会诱发大面积管线的断裂破坏和施工区域地面的塌陷等重大事故的出现。
[0004]现有技术的进洞施工控制技术则主要分为两大类：(1)加固接收工作井的外侧土体；(2)对洞口的环形间隙进行密封处理。然而各工程地质条件复杂程度不一、盾构直径和埋深差异显著、以及施工加固质量和效果的难以控制，泥水平衡盾构进洞施工安全性保证仍然存在很大的隐患和不确定性。
[0005]通常情况下，泥水平衡盾构进洞施工技术所面临的技术问题有：(1)盾构进洞施工不确定影响因素多，概率大，险情的控制难度大；(2)接收工作井的外部须进行较广范围的地层加固，成本过高；(3)洞内的漏泥喷浆现象，导致地层的过大沉降和结构稳定性隐患；(4)工作井的部分区域须开展降水作业，耗时长，降水效果大多不理想；(5)需要开展大量的复杂的前期铺垫工作。
[0006]在泥水平衡盾构通过接收的洞口的过程中，洞口与盾构、洞口与隧道管片之间总有一个横截面呈现圆环形状的间隙存在，若不采取封堵措施，洞口外的泥浆、水、土体就会由此间隙流入至隧道工作井内，造成洞口处土体坍塌，引发洞周附近地层的被动失稳和变形、破坏地层的稳定性，负面影响相当巨大，因此洞口间隙的密封技术研究一直是泥水平衡盾构进洞施工技术研究的重点内容。
[0007]中国专利技术专利ZL202010613668.9公开了一种深埋土压平衡盾构进洞双气囊密封装置及其密封方法，并具体公开了一种分步充气式双高压橡胶气囊洞口间隙密封装置，虽然该密封装置对气囊充压密封方式进行了一些改进，采取针对洞圈和盾构、洞圈和管片之间空隙大小不均的特征先后对双橡胶气囊分步进行充压的方式进行了密封，但该装置无法控制气囊内压力荷载的大小，针对盾构及管片四周侧向土压力荷载分布不一的设计工况，这种方式无法及时有效地对气囊压力荷载做出调整，继而显著影响到对洞圈环向的总体空隙做出较为精确地“堵土堵水”封堵和填充，影响盾构进洞安全。此外，当施工环境处于深覆土，高承压水并且地层以砂质粉土居多的复杂环境时，由于洞口处于自持力弱、流动性大的砂性土层之中，强大的应力水平很容易造成高压橡胶气囊发生爆炸，因而常规的高压充气
式橡胶气囊所能提供的压力幅值早已不足以确保其自身的安全性，稳定的洞口密封效果也就无法保证。
[0008]就目前通行的技术方法而言，复杂工况条件下的大直径盾构的接收过程通常采取环箍注浆、气囊、反向单向铰链板和帘布橡胶板(又称“袜套”)加拉紧装置、钢封板相结合的方式进行洞口的密封止水。但现有技术的盾构进洞间隙封堵技术仍然存在封堵可靠性差、加固费时费资、密封效果不乐观、装置安全性弱、环境安全隐患多、容易诱发洞口失稳、漏水漏浆等问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种泥水平衡盾构进洞伺服控制密封装置及方法，能解决现有技术中泥水平衡盾构进洞施工时，盾构进洞封堵可靠性差、加固费时费资、密封效果不乐观、装置安全性弱、环境安全隐患多、容易诱发洞口失稳、漏水漏浆等问题。
[0010]本专利技术是这样实现的：
[0011]一种泥水平衡盾构进洞伺服控制密封装置，包括柔性封堵板、防水封堵垫、伺服控制系统和洞圈；洞圈固定在泥水平衡盾构机进洞洞口处，伺服控制系统设置在洞圈的内壁上，若干组伺服控制系统沿洞圈的周向间隔布置；防水封堵垫的一端密封连接在洞圈上并罩盖在若干组伺服控制系统的外部，防水封堵垫的另一端与柔性封堵板连接，且防水封堵垫能随若干组伺服控制系统的柱塞伸展而形变，柔性封堵板位于洞圈的内侧，使柔性封堵板能随防水封堵垫同步形变并密封贴合在泥水平衡盾构机身和隧道管片上。
[0012]每组所述的伺服控制系统均包括两台伺服千斤顶，即沿泥水平衡盾构机推进方向依次设置的第一千斤顶和第二千斤顶，每台伺服千斤顶的柱塞均面向泥水平衡盾构机身和隧道管片设置。
[0013]每台所述的伺服千斤顶上均安装有信号收发器，信号收发器外接控制设备。
[0014]所述的防水封堵垫的两侧均设有侧挡板，侧挡板为圆环形结构并同轴设置在洞圈与柔性封堵板之间，使柔性封堵板、两块侧挡板和洞圈之间能形成密封空间，若干组伺服控制系统及防水封堵垫设置在该密封空间内。
[0015]所述的柔性封堵板与侧挡板粘贴连接，且柔性封堵板与侧挡板的粘结力小于伺服控制系统柱塞的推进力。
[0016]所述的侧挡板的圆环宽度小于洞圈与泥水平衡盾构机身之间的间隙宽度和洞圈与隧道管片之间的间隙宽度。
[0017]每块所述的侧挡板的外侧与洞圈之间设有加劲板。
[0018]所述的洞圈的内壁上贴合安装有基座底板，防水封堵垫、伺服控制系统、侧挡板和加劲板均安装在基座底板上。
[0019]每块所述的侧挡板的外侧均周向安装有吸附层，吸附层位于基座底板与柔性封堵板之间。
[0020]一种泥水平衡盾构进洞伺服控制密封装置的密封方法，包括以下步骤：
[0021]步骤1：在泥水平衡盾构机进入洞圈前，将每组伺服控制系统中的第一千斤顶的柱塞进行第一次伸展，使防水封堵垫的第一侧发生形变，柔性封堵板的第一侧与侧挡板分离并发生形变；
[0022]步骤2：在泥水平衡盾构机进入洞圈时，将每组伺服控制系统中的第一千斤顶的柱塞进行第二次伸展，使柔性封堵板和防水封堵垫的第一侧进一步发生形变，且柔性封堵板的第一侧密封贴合在泥水平衡盾构机身上，封堵泥水平衡盾构机身与洞圈的间隙；
[0023]步骤3：在泥水平衡盾构机继续推进并露出隧道管片前，将每组伺服控制系统中的第二千斤顶的柱塞进行第一次伸展，使柔性封堵板的第二侧和防水封堵垫的第二侧发生形变；
[0024]步骤4：在泥水平衡盾构机推进并露出隧道管片时，将每组伺服控制系统中的第二千斤顶的柱塞进行第二次伸展，使柔性封堵板的第二侧和防水封堵垫的第二侧进一步发生形变，且柔性封堵板的第二侧密封贴合在隧道管片上，封堵洞圈与隧道管片的间隙。
[0025]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0026]1、本专利技术主要针对现有技术中泥水平衡盾构进洞施工时，盾构进洞密封技术难度高，加固费时费资，密封效果差、施工安全隐患多，容易出现洞口坍塌、漏浆、漏土、漏水等技术难点，对密封装置的密封方式、结构形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泥水平衡盾构进洞伺服控制密封装置，其特征是：包括柔性封堵板(1)、防水封堵垫(2)、伺服控制系统(3)和洞圈(9)；洞圈(9)固定在泥水平衡盾构机进洞洞口处，伺服控制系统(3)设置在洞圈(9)的内壁上，若干组伺服控制系统(3)沿洞圈(9)的周向间隔布置；防水封堵垫(2)的一端密封连接在洞圈(9)上并罩盖在若干组伺服控制系统(3)的外部，防水封堵垫(2)的另一端与柔性封堵板(1)连接，且防水封堵垫(2)能随若干组伺服控制系统(3)的柱塞伸展而形变，柔性封堵板(1)位于洞圈(9)的内侧，使柔性封堵板(1)能随防水封堵垫(2)同步形变并密封贴合在泥水平衡盾构机身和隧道管片上。2.根据权利要求1所述的泥水平衡盾构进洞伺服控制密封装置，其特征是：每组所述的伺服控制系统(3)均包括两台伺服千斤顶，即沿泥水平衡盾构机推进方向依次设置的第一千斤顶(301)和第二千斤顶(302)，每台伺服千斤顶的柱塞均面向泥水平衡盾构机身和隧道管片设置。3.根据权利要求2所述的泥水平衡盾构进洞伺服控制密封装置，其特征是：每台所述的伺服千斤顶上均安装有信号收发器(5)，信号收发器(5)外接控制设备。4.根据权利要求1所述的泥水平衡盾构进洞伺服控制密封装置，其特征是：所述的防水封堵垫(2)的两侧均设有侧挡板(4)，侧挡板(4)为圆环形结构并同轴设置在洞圈(9)与柔性封堵板(1)之间，使柔性封堵板(1)、两块侧挡板(4)和洞圈(9)之间能形成密封空间，若干组伺服控制系统(3)及防水封堵垫(2)设置在该密封空间内。5.根据权利要求4所述的泥水平衡盾构进洞伺服控制密封装置，其特征是：所述的柔性封堵板(1)与侧挡板(4)粘贴连接，且柔性封堵板(1)与侧挡板(4)的粘结力小于伺服控制系统(3)柱塞的推进力。6.根据权利要求1、4或5所述的泥水平衡盾构进洞伺服控制密封装置，其特征是：所述的侧挡板(4)的圆环宽度小于洞圈(9)与泥水...

【专利技术属性】
技术研发人员：李章林，张孟喜，何国军，蒋鹏程，陶育，范杰，杨武，黄凯，赵慧玲，吕锦，寇晓勇，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：