盾构在全断面硬岩地层掘进的盾尾止浆系统技术方案

本实用新型专利技术涉及盾构在全断面硬岩地层掘进的盾尾止浆系统，包括：耐磨止浆板刷结构，包括内侧止浆板刷和外侧止浆板刷，所述内侧止浆板刷通过第一连接机构连接固定在盾尾的第一部位，外侧止浆板刷通过第二连接机构连接固定在盾尾的第二部位，第一部位与第二部位不同，且内侧止浆板刷和外侧止浆板刷朝向掘进后方开口，内侧止浆板刷抵接管片，外侧止浆板刷抵接围岩；橡胶气囊结构，所述橡胶气囊结构具有面向掘进后方的封堵面，并且在充气膨胀状态下，所述封堵面的内侧区域与管片紧密接触，外侧区域与围岩紧密接触。本实用新型专利技术能够保证管片壁后注浆的封堵，不至于漏浆至盾壳甚至前方土舱内。土舱内。土舱内。

【技术实现步骤摘要】
盾构在全断面硬岩地层掘进的盾尾止浆系统


[0001]本技术涉及隧道施工
，尤其涉及开挖间隙回填技术，具体涉及盾构在全断面硬岩地层掘进的盾尾止浆系统。

技术介绍

[0002]盾构一般包括土压平衡盾构和泥水平衡盾构两种盾构形式，是一种用于软土或松散岩体隧道开挖掘进的施工工艺。其主要特点在于：
[0003](1)为了出渣，刀盘需具有一定开口率；
[0004](2)有封闭的土舱，在进行开挖的过程中能给掌子面施加稳定的压力；
[0005](3)有封闭稳定的出渣系统，例如土压平衡盾构靠螺旋输送机出渣，而泥水平衡盾构靠泥浆压力管道出渣；
[0006](4)有封闭的盾尾刷结构，盾尾刷与管片外壁接触能够完全密封，保证同步注浆浆液不渗漏进入隧道内部。
[0007]盾构在全断面硬岩地层掘进面临如下问题：
[0008]盾构通常用于开挖土体，然而，随着工程建设的逐渐发展，我国一些沿海城市，如青岛、大连、深圳等地区的地层展现出：土岩复合、软硬不均、等非常复杂的特性，存在大量地层破碎带区域，甚至地质勘查的结果也不能完全展现出这些复杂地层的分布。这样就导致盾构原本在软弱地层(土或强风化岩层)掘进时，忽然遭遇一段全断面硬岩地层段。或者尽管地质勘查到了一小段的硬岩地层(距青岛地区的地质情况统计是一般是1000m左右的区间有50～100m的硬岩段)，但由于工期或者成本问题，此时又不可能针对这一小段的硬岩地层更换TBM(或其他硬岩地层施工方法)，因此不得不继续采用盾构来掘进这段硬岩地层。
[0009]盾构(既包括土压平衡盾构也包括泥水平衡盾构)在全断面硬岩地层中的注浆过程中，由于盾尾刷的存在，同步注浆的浆液不会随内侧间隙(盾尾与管片的间隙)而流入隧道内部，但盾尾与围岩之间缺少封堵设备，这就容易浆液从外侧间隙(盾尾与围岩的间隙)而流窜入盾壳、甚至流入土舱中。综合起来，会出现如下问题：
[0010](1)同步注浆的浆液会流入盾壳与围岩之间的间隙，存在凝结后抱死盾壳、导致盾构被困的风险；
[0011](2)更严重的情况是浆液会通过盾壳与围岩的间隙向前窜入土舱中，凝结后造成刀盘和刀具被卡主的风险；
[0012](3)盾构在软土地层中虽然也有开挖间隙，但由于其开挖后会塌落一部分导致间隙减小，且对软土地层注浆后，浆液也会渗入土层中起到加固作用，因此不会大面积流窜入盾壳等区域。但在硬岩地层中既不会塌落也不存在浆液渗透的作用，因此很容易引起窜浆风险；
[0013](4)由于浆液不会渗入硬岩地层中，这就导致管片完全被浆液所包裹，造成比软土地层中更严重的管片上浮现象，继而很容易引起管片错台、破损、密封垫错位等严重的隧道结构质量问题。
[0014](5)由于担心漏浆、窜浆等问题，现场施工有时会放弃同步注浆的工作，改成待管片脱出盾尾3～5环后，在管片的预留孔进行径向灌浆。这样又会出现更多的问题，例如，脱出盾尾的这几环管片此时仅靠千斤顶和相邻管片间的摩擦和螺栓连接作用而支撑，竖直方向上没有受到任何支撑力因此极易造成管片错台、破损、甚至影响隧道安全等隐患，同时由于全断面岩石地层中土舱内不需要建压(空舱掘进)，所以千斤顶作用力很低，增加了管片失稳的隐患。

技术实现思路

[0015]鉴于现有技术的不足，本技术主要目的是提供一种盾构在全断面硬岩地层掘进的盾尾止浆系统，以解决现有技术中的一个或多个问题。
[0016]本技术的技术方案如下：
[0017]本技术首先提供一种盾构在全断面硬岩地层掘进的盾尾止浆系统，包括：耐磨止浆板刷结构，整体呈与盾尾一致的环形，并连接固定至盾尾，包括内侧止浆板刷和外侧止浆板刷，所述内侧止浆板刷通过第一连接机构连接固定在盾尾的第一部位，外侧止浆板刷通过第二连接机构连接固定在盾尾的第二部位，第一部位与第二部位不同，且内侧止浆板刷和外侧止浆板刷朝向掘进后方开口，内侧止浆板刷抵接管片，外侧止浆板刷抵接围岩；橡胶气囊结构，整体呈与盾尾一致的环形，并布置在所述内侧止浆板刷与外侧止浆板刷之间，所述橡胶气囊结构具有面向掘进后方的封堵面，并且在充气膨胀状态下，所述封堵面的内侧区域与管片紧密接触，外侧区域与围岩紧密接触。
[0018]较佳的，所述盾尾边缘临时开设螺栓孔，耐磨止浆板刷结构通过基座板连接固定至盾尾，所述基座板具有朝向掘进前方的连接段，连接段上开设有第一螺栓孔，连接段通过固定螺栓穿过第一螺栓孔连接固定至盾尾。
[0019]较佳的，所述连接段上还开设有第二螺栓孔，并且所述第一部位为所述连接段上相对靠近盾尾的位置，所述第一连接机构为箍紧螺栓，内侧止浆板刷通过箍紧螺栓穿过第二螺栓孔连接固定至连接段。
[0020]较佳的，所述基座板具有朝向掘进后方的延伸段，延伸段上开设有第三螺栓孔，所述第二部位为所述延伸段上相对远离盾尾的位置，所述第二连接机构为连接螺栓，外侧止浆板刷通过连接螺栓穿过第三螺栓孔连接固定至延伸段。
[0021]较佳的，所述内侧止浆板刷有多组，呈与盾尾一致的环形布置，由钢丝板刷、内侧保护板和外侧保护板组成，钢丝板刷、内侧保护板和外侧保护板上均对应开设有箍紧螺栓孔。
[0022]较佳的，所述外侧止浆板刷有多组，呈与盾尾一致的环形布置，其一端开设有双排螺栓孔，与所述延伸段采用双排螺栓连接，另一端作向内弯折处理，并在弯折处作倒圆角。
[0023]较佳的，所述外侧止浆板刷采用65Mn弹簧钢制作。
[0024]较佳的，所述外侧止浆板刷包括常规止浆板刷和过浆止浆板刷，所述过浆止浆板刷布置在同步注浆管位置，单块过浆止浆板刷的宽度大于常规止浆板刷，并且在对应同步注浆管位置开设至少一个与同步注浆管孔径相同的注浆管通道，所述注浆管通道用于穿设延长的同步注浆管。
[0025]较佳的，该盾尾止浆系统还包括气囊保护结构，所述气囊保护结构包括外包耐磨
弹性钢丝网，外包耐磨弹性钢丝网包覆在所述封堵面，绕过所述封堵面的内侧区域和外侧区域连接固定于所述基座板上。
[0026]较佳的，所述气囊保护结构还包括内嵌耐磨弹性钢丝网，内嵌耐磨弹性钢丝网嵌入气囊表层或内部。
[0027]本技术相对于现有技术的有益效果是：本技术设计了一种盾构在全断面硬岩地层掘进的盾尾止浆系统，以保证管片壁后注浆的封堵，不至于漏浆至盾壳甚至前方土舱内。预期能够达到如下具体效果：
[0028]不更改原盾尾刷结构的基础上，直接在盾尾的末端增加了钢丝板刷结构，且钢丝板刷内部充满密封油脂，既可以起到密封的作用又可以起到保护原有盾尾刷的效果。内外两侧保护板重叠搭接布置，可以密封整个钢丝板刷结构，保证油脂不易漏出，同时还能起到稳定整个结构的目的。
[0029]特殊设计的基座板，与盾尾完全螺栓连接，不需要对既有盾尾做任何特殊的处理，连接方式简单便捷，也方便了其可更换性。
[0030]外侧止浆板刷与内侧止浆板刷各自独立安装在不同的位置，便于独立更换外侧板刷时只需要打开连接螺栓即可。
[0031]外侧止浆板刷在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构在全断面硬岩地层掘进的盾尾止浆系统，其特征在于，包括：耐磨止浆板刷结构，整体呈与盾尾一致的环形，并连接固定至盾尾，包括内侧止浆板刷和外侧止浆板刷，所述内侧止浆板刷通过第一连接机构连接固定在盾尾的第一部位，外侧止浆板刷通过第二连接机构连接固定在盾尾的第二部位，第一部位与第二部位不同，且内侧止浆板刷和外侧止浆板刷朝向掘进后方开口，内侧止浆板刷抵接管片，外侧止浆板刷抵接围岩；橡胶气囊结构，整体呈与盾尾一致的环形，并布置在所述内侧止浆板刷与外侧止浆板刷之间，所述橡胶气囊结构具有面向掘进后方的封堵面，并且在充气膨胀状态下，所述封堵面的内侧区域与管片紧密接触，外侧区域与围岩紧密接触。2.根据权利要求1所述的盾尾止浆系统，其特征在于：所述盾尾边缘临时开设螺栓孔，耐磨止浆板刷结构通过基座板连接固定至盾尾，所述基座板具有朝向掘进前方的连接段，连接段上开设有第一螺栓孔，连接段通过固定螺栓穿过第一螺栓孔连接固定至盾尾。3.根据权利要求2所述的盾尾止浆系统，其特征在于：所述连接段上还开设有第二螺栓孔，并且所述第一部位为所述连接段上相对靠近盾尾的位置，所述第一连接机构为箍紧螺栓，内侧止浆板刷通过箍紧螺栓穿过第二螺栓孔连接固定至连接段。4.根据权利要求3所述的盾尾止浆系统，其特征在于：所述基座板具有朝向掘进后方的延伸段，延伸段上开设有第三螺栓孔，所述第二部位为所述延伸段上相对远离盾尾的位置，所述第二连接机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志勇，杨星，江玉生，刘泉维，王守慧，齐子豪，赵继增，邵小康，叶守杰，宗超，张连庆，刘利，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：新型
国别省市：