本发明专利技术属于城市轨道盾构施工领域，涉及一种盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型。本发明专利技术包括内筒和外筒，所述内筒内固定有内支架，内支架固定在可转向移动伸缩车上，内筒位于外筒内，尾部封闭；外筒体上固定一次性内壁板，内壁板上焊接盾尾刷，在外筒尾部安装外筒后盖，外筒后盖内安装有密封垫。本发明专利技术能模拟实际施工过程中盾构机的掘进状态，测试装置可试验不同盾尾间隙下不同油脂与不同盾尾刷相互，作用下的防水效果，一次性内壁板的使用增大了试验的速度和简便性，可测试不同水压、不同盾尾间隙条件下不同种类油脂和不同盾尾刷组成的密封系统的密封效果，同时，模型的可缩尺化为实际工程提供了更加准确的数据支撑。工程提供了更加准确的数据支撑。工程提供了更加准确的数据支撑。
【技术实现步骤摘要】
一种盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型及其试验方法
[0001]本专利技术属于城市轨道盾构施工领域，涉及一种盾构机尾部防水系统，具体而言，涉及一种盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型。本专利技术还包括该动态缩尺模型的试验方法和应用。
技术介绍
[0002]随着城市轨道交通的快速发展，大直径、大埋深的建设趋势对盾构法施工技术提出了更高的要求，尤其是盾构机尾部的防水性能。因此，急需设计一种可准确模拟盾构实际掘进状态的动态试验装置，准确模拟盾构机掘进状态下盾尾刷与隧道管片的动态变化，以及外界水土荷载作用下，盾尾刷及油脂腔等尾部防水系统各部位的密封数据，为盾尾防水的改进及应急处理提供数据支撑。
[0003]目前现有的盾尾防水装置多为静态装置，管片与尾刷的间隙是固定的，且密封防水性能多有纰漏。公开号为CN111720131A的专利技术公开了一种盾构破除钢筋混凝土洞门方法及施工装置，施工装置包括密封套筒，密封套筒由若干段组成，每段密封套筒包括上半环套筒和下半环套筒；盾构本体套设在密封套筒内部，密封套筒尾端连接有密封装置，密封套筒前端套设有密封环，密封环外圈壁的一端套设在密封套筒内，另一端与洞门钢环内圈壁贴合；驱动装置，驱动装置连接于密封套筒内壁，用于驱动盾构本体进退；支撑装置，支撑装置包括横向支撑和斜向支撑，横向支撑设置于密封套筒底部，斜向支撑安装于密封套筒尾端位置；以及顶紧装置，顶紧装置设置于斜向支撑和密封装置之间。
[0004]盾构机在实际工作过程中，盾尾刷与管片是相互贴合、相对运动的，并且伴随着盾构机掘进姿态的变化，隧道管片与盾尾刷的盾尾间隙也在不断变化，所以静态条件下测出的盾尾防水性能与实际工作状态，其实是存在较大误差的。为了能够测出更加接近实际掘进状态下的的盾尾防水性能，有必要研制一种盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提出一种盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型及其试验方法，解决了现有技术中盾尾防水的动态测试装置精度不高的问题。
[0006]本专利技术提供了一种盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型，包括内支架。所述的盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型包括牵引装置、内筒8和外筒9，内筒8和外筒9内部中空，内筒8的外径小于外筒9的内径；牵引装置和内支架固定连接，内支架外接内筒8并与内筒8固定连接，内支架包括长杆内支架5、竖杆内支架6、横杆内支架7；内筒8包含在外筒9内，尾部密封，内筒8和外筒9之间设置油脂腔，油脂腔部位上下各设置一个注脂孔14，左右各设置一个平膜压力传感器16，内筒8外壁和盾尾刷15接触；所述盾尾刷15固定连接在外筒9内壁板上，与油脂13组成密封防水系统；所述内壁板固定连接在外筒9内；所述外筒9下部安装定向轮II(11)，尾部通过外筒旋转后盖17密封；所述外筒旋转后盖17内底板上安装密封垫18、水压传感器19和注水孔20。
[0007]优选地，所述的牵引装置是动力牵引车，动力牵引车包括U形螺栓1、高度方向上的升降支架2、xy平面上旋转的旋转圆盘3、水平地面移动的定向轮I4；长杆内支架5通过与U形螺栓1固定安装在动力牵引车上，U形螺栓1固定于升降支架2上盖板，升降支架2下接旋转圆盘3，旋转圆盘下接定向轮I4。
[0008]优选地，所述内筒活动杆包括长度方向上的长杆内支架5、宽度方向上的横杆内支架7、高度方向上的竖杆内支架6；竖杆内支架6和横杆内支架7构成的平面与长杆内支架5垂直设置；横杆内支架7、竖杆内支架6的两端端点固定在内筒8内壁。
[0009]优选地，所述内壁板是一次性内壁板12，所述盾尾是一次性盾尾；或者固定连接是使用螺栓固定或者焊接固定。
[0010]优选地，所述外筒9包括盾尾；盾尾包括一次性内壁板12、两侧圆周的固定螺栓孔10、固定在内壁板上的盾尾刷15；盾尾刷15接触内筒8外壁并且与一次性内壁板12的内板固定连接。
[0011]优选地，盾尾刷15焊接在一次性内壁板12的内板上，围成圆圈，相互搭接，隔离液体；内筒8和外筒9之间设置一道或者多道盾尾刷15，一道或者多道盾尾刷15均位于内筒8两端之间、内筒8外壁与一次性内壁板12的内板之间的空隙内。
[0012]优选地，所述密封后盖包括外筒旋转后盖17、密封垫18、水压传感器19、注水孔20；密封垫18安置在外筒后盖17内，外筒后盖17旋转固定在外筒9上。
[0013]本专利技术提供了所述的盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型的制备方法，包括：
[0014]S1：组装牵引车，将U形螺栓1、升降支架2、旋转圆盘3、定向轮I4按照由上到下的顺序组装；
[0015]S2：组装一次性盾尾，将盾尾刷15焊接在一次性内壁板12的内板上，围成圆圈，相互搭接；将组装好的一次性内壁板12置入外筒9内，并通过螺栓孔10固定在外筒9上；
[0016]S3：组装活动内筒，将长杆内支架5、横杆内支架7、竖杆内支架6按照长、宽、高方向进行搭接，横杆内支架7、竖杆内支架6的两端端点固定在内筒8内壁；同时，在油脂腔上下对应的位置设置两个注脂孔14以及在左右对应的设置两个平膜压力传感器16，长杆的露出端通过U形螺栓1固定在牵引车上；
[0017]S4：将密封垫18装入外筒后盖17内，并将外筒后盖17旋转固定在外筒9上，同时，在外筒后盖17上安装水压传感器19和注水管20。
[0018]本专利技术的盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型可以用于模拟盾构机的掘进，具体方法包括：
[0019]a启动动力牵引车的牵引装置，将内筒8从外筒9的开口处慢慢送入，直到内筒8到达第一道盾尾刷15的位置；
[0020]b启动油脂泵，通过注脂孔14向内筒8和外筒9之间的油脂腔注入油脂，观察平膜压力传感器16的油压大小，注满油脂腔后保持稳定油压，同时，启动水泵，设置固定水压通过注水孔20将水或者泥水注入外筒9内部，观察水压传感器19的压力大小，实时控制输入压力；
[0021]c启动牵引装置，进行盾构机掘进行为的模拟，观察平膜压力传感器16、水压传感器19的压力变化，并观测外筒9开口处的水流击穿情况，及时记录数据，分析指导工程施工。
[0022]优选地，牵引车的匀速前进模拟盾构机的掘进；根据实际盾构机对盾构机尾部防
水系统的动态缩尺模型进行按比例缩小，便于多次试验得出相应的数据，根据实验数据调整盾构机尾部防水系统。
[0023]本专利技术还可以使用控制系统预设牵引装置，如牵引车的运动方向和速度，以便更好的模拟盾构机掘进的情形。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，还提供了一种盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型的试验方法，包括盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型的构建和应用方法，具体含有以下步骤：
[0025]S1：组装牵引车，将U形螺栓、升降支架、旋转圆盘、定向轮I按照由上到下的顺序组装。
[0026]S2：组装一次性盾尾，将盾尾刷焊接在一次性内壁板的内板上，围成圆圈，相互搭接，将组装好的一次性内壁板送入外筒内，并通过螺栓孔牢牢固定在外筒上。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型，包括内支架，其特征在于：所述的盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型包括牵引装置、内筒(8)和外筒(9)，内筒(8)和外筒(9)内部中空，内筒(8)的外径小于外筒(9)的内径；牵引装置和内支架固定连接，内支架外接内筒(8)并与内筒(8)固定连接，内支架包括长杆内支架(5)、竖杆内支架(6)、横杆内支架(7)；内筒(8)包含在外筒(9)内，尾部密封，内筒(8)和外筒(9)之间设置油脂腔，油脂腔部位上下各设置一个注脂孔(14)，左右各设置一个平膜压力传感器(16)，内筒(8)外壁和盾尾刷(15)接触；所述盾尾刷(15)固定连接在外筒(9)内壁板上，与油脂(13)组成密封防水系统；所述内壁板固定连接在外筒(9)内；所述外筒(9)下部安装定向轮II(11)，尾部通过外筒旋转后盖(17)密封；所述外筒旋转后盖(17)内底板上安装密封垫(18)、水压传感器(19)和注水孔(20)。2.根据权利要求1所述盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型，其特征在于：所述的牵引装置是动力牵引车，动力牵引车包括U形螺栓(1)、高度方向上的升降支架(2)、xy平面上旋转的旋转圆盘(3)、水平地面移动的定向轮I(4)；长杆内支架(5)通过与U形螺栓(1)固定安装在动力牵引车上，U形螺栓(1)固定于升降支架(2)上盖板，升降支架(2)下接旋转圆盘(3)，旋转圆盘下接定向轮I(4)。3.根据权利要求1所述盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型，其特征在于：所述内筒活动杆包括长度方向上的长杆内支架(5)、宽度方向上的横杆内支架(7)、高度方向上的竖杆内支架(6)；竖杆内支架(6)和横杆内支架(7)构成的平面与长杆内支架(5)垂直设置；横杆内支架(7)、竖杆内支架(6)的两端端点固定在内筒(8)内壁。4.根据权利要求1所述盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型，其特征在于：所述内壁板是一次性内壁板(12)，所述盾尾是一次性盾尾；或者固定连接是使用螺栓固定。5.根据权利要求1所述盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型，其特征在于：所述外筒(9)包括盾尾；盾尾包括一次性内壁板(12)、两侧圆周的固定螺栓孔(10)、固定在内壁板上的盾尾刷(15)；盾尾刷(15)接触内筒(8)外壁并且与一次性内壁板(12)的内板固定连接。6.根据权利要求1所述盾构机尾部防水系统的动态缩尺模型，其特征在于：盾尾刷(15)焊接在一次性内壁板(12)的内板上，围成圆圈，相互搭接，隔离液体；内筒(8)和外筒(9)之间设置一道或者多道盾尾刷(15)，一道或者多道盾尾...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹占林，周顺华，刘建国，狄宏规，许平保，张小会，何超，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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