盾构机盾壳外包止浆装置及止浆方法与流程

1.本发明涉及盾构机组件技术领域，具体涉及一种盾构机盾壳外包止浆装置及止浆方法。


背景技术：

2.盾构机，是一种隧道掘进的专用工程机械。现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。在掘进过程中，通常采用壁后同步注浆的方式对管片进行加固处理以防止地表沉降，但是在注浆的过程中由于注入的浆液需要一定的流动性和凝结时间，一旦盾尾处止浆效果差或盾构开挖仓压力波动时，所以会造成一些浆液流失并影响施工效率和地层沉降控制。
3.目前，多采用在盾尾焊接止浆板的方式实现止浆的效果。这种止浆方式密封压力低、止浆效果差，盾构机应用在开挖直径大、埋深大、水压、距离长的工况下，止浆板易磨损失效，导致盾壳后方地下水及浆液串通至开挖面。并且目前超大直径盾构的一般采用常压换刀刀盘掘进，常压刀盘渣土流通路径较长、泥浆冲洗系统很难保证不留死角来改善泥浆循环的畅通，导致积渣堵仓现象经常发生。渣土流通不畅降低了掘进效率，增加了工程的施工投入。因此，亟需提高盾构机外壳的封浆效果，有效阻止衬砌侧的地下水、同步注浆浆液和二次注浆浆液向盾构机开挖仓渗入和串通。从而在地层较为稳定时，开挖仓可以适当降压而不会引起盾尾浆液向开挖仓串流以实现半仓泥浆掘进，提高掘进渣土的流通性，降低刀盘掘进阻力，提升掘进效率并增加掘进速度。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种盾构机盾壳外包止浆装置及止浆方法，以解决现有技术止浆效果差且开挖仓泥浆会向相反方向串通的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：设计一种盾构机盾壳外包止浆装置，包括橡胶带、耐磨板、压板及螺栓、弧形凹槽、空气注入口、空气抽出口和注脂口；所述弧形凹槽设置在盾尾前方的盾壳外侧，所述橡胶带和所述耐磨板采用胶粘剂进行粘合，并通过所述压板及螺栓固定在盾壳凹槽四周，所述空气注入口、所述空气抽出口和所述注脂口位于所述凹槽底部，使用时，通过所述空气注入口向所述弧形凹槽内注入空气并调节压力使所述橡胶带张开，从而使所述耐磨板伸出并贴紧岩面，并且随着盾构机的掘进不断向前滑行。
6.优选的，所述橡胶带和所述耐磨板都具有弹性伸长量，以改善密封接触面积。
7.优选的，所述压板的倾角和所述橡胶带的宽度及充气状态下的膨胀截面从上至下是渐变的，实现与岩面的贴合，以保证密封装置的密封效果和接触摩擦力受控。
8.优选的，所述橡胶带在工作状态下需要缩回凹槽内时，通过抽气使凹槽形成负压将所述橡胶带吸回，以便于始发或出洞时过洞门时不影响盾构机顺利通过。
9.优选的，所述凹槽内部设置有备用气囊，在橡胶带密封气密性达不到要求时等紧
急情况下使用。
10.优选的，所述弧形凹槽内侧用劲板进行加强，保证盾壳的结构强度和刚度。
11.优选的，所述弧形凹槽在掘进方向的宽度随具体盾构机的结构变化。
12.优选的，所述弧形凹槽底部设置有检修口，用以后期检修。
13.优选的，所述弧形凹槽底部设置有排水口，有利于排出空气中的水汽。
14.优选的，所述橡胶带在安装时可以灵活的在现场进行打孔穿螺栓。
15.优选的，所述橡胶带采用高强度纤维橡胶，以保证装置良好的密封性能。
16.优选的，所述耐磨板采用改良的超高分子聚合材料制成，以适应盾构机恶劣的工作环境。
17.一种盾构机盾壳外包止浆方法，包括如下步骤：1）安装止浆装置（1）将橡胶带和耐磨板粘合在一起并打螺栓孔；（2）清理凹槽及凹槽四周法兰面，刷界面胶；（3）将橡胶带从凹槽顶部向两侧展开，并进行位置调整，对橡胶带结合面进行界面胶补刷；（4）安装凹槽底部两侧的压板及螺栓，使橡胶带张紧；（5）将橡胶带从凹槽底部向两侧铺展到位并补刷界面胶；（6）安装凹槽掘进方向前后两排压板和螺栓；2）检验止浆装置的气密性（1）通过空气注入口向凹槽内注入空气并检查装置的充气效果和气密性；（2）检验完成后，通过抽气将橡胶带和耐磨板吸回凹槽内。
18.优选的，所述凹槽刷界面胶时应避开螺栓孔。
19.优选的，所述装置进行气密性检验时应紧闭注脂口和备用气囊进气口，以防止影响检验效果。
20.与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：本发明通过橡胶带和耐磨板的复合弹性密封的使用，辅以充气加压和吸气缩回功能，其具备较强的密封效果、较好的操作性和较长的使用寿命，提高了装置的止浆效果，同时本发明也具备封堵开挖仓泥浆向相反方向串通的功能，密封压力和密封效果的大幅提升有利于盾构机在稳定地层、急转弯、大纵坡工况下进行欠压掘进。
附图说明
21.图1为本发明结构剖面图。
22.图2为本发明结构总图。
23.图3为本发明机构总图a部放大图。
24.图4为本发明结构总图z部放大图。
25.以上各图中，1为橡胶带，2为耐磨板，3为压板及螺栓，4为备用气囊，5为弧形凹槽结构，6为空气注入系统，7为空气抽出系统，8为注脂系统，9为劲板，10为盾壳，101为盾壳内壁，102为盾壳外壁，51为弧形凹槽底，11为橡胶带内壁，12为橡胶带外壁，21为耐磨板外沿。
具体实施方式
26.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。
27.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。
28.实施例1：一种盾构机盾壳外包止浆装置，参见图1至图4，包括橡胶带1、耐磨板2、压板及螺栓3、备用气囊4、弧形凹槽5、空气注入口6、空气抽出口7、注脂口8、劲板9和盾壳10。如图2为本发明结构总图；图3为本发明结构总图a部放大图；图4为本发明结构总图z部放大图；包括盾壳内壁101、弧形凹槽底51、盾壳外壁102、橡胶带内壁11、橡胶带外壁12和耐磨板外沿21。所述弧形凹槽5设置在盾尾前方的盾壳10外侧，所述橡胶带1和所述耐磨板2采用胶粘剂进行粘合，并通过所述压板及螺栓3固定在盾壳凹槽5四周，所述空气注入系统6、所述空气抽出系统7和所述注脂系统8位于所述凹槽5底部。
29.一种盾构机盾壳外包止浆方法，其主要步骤包括：1）安装止浆装置（1）将橡胶带和耐磨板粘合在一起并打螺栓孔；（2）清理凹槽及凹槽四周法兰面，刷界面胶；（3）将橡胶带从凹槽顶部向两侧展开，并进行位置调整，对橡胶带结合面进行界面胶补刷；（4）安装凹槽底部两侧的压板及螺栓，使橡胶带张紧；（5）将橡胶带从凹槽底部向两侧铺展到位并补刷界面胶；（6）安装凹槽掘进方向前后两排压板和螺栓；（7）完成安装；2）检验止浆装置的气密性（1）通过空气注入口向凹槽内注入空气并检查装置的充气效果和气密性；（2）检验完成后，通过抽气将橡胶带和耐磨板吸回凹槽内。
30.上述盾构机盾壳外包止浆装置及止浆方法的操作使用方法如下：使用时，通过所述空气注入系统6向所述弧形凹槽5内注入空气并调节压力使所述橡胶带1张开，从而使所述耐磨板2伸出并贴紧岩面，并且随着盾构机的掘进不断向前滑行。通过所述空气注入系统6向所述弧形凹槽5内注入空气并调节压力使所述橡胶带1张开，从而使所述耐磨板2伸出并贴紧岩面，并且随着盾构机的掘进不断向前滑行，可以达到封堵盾尾浆液的作用，同时也具备封堵开挖仓泥浆向相反方向串通的功能。从而使盾构机开挖仓在稳定地层可以适当降低泥土压实现半仓掘进，以提高工作效率并降低施工消耗。
31.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、结构及材料进行等同替代，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。