一种可拆卸盾构隧道洞门防水装置及施工方法

技术领域

本发明属于盾构隧道工程技术领域，更具体地说，是涉及一种可拆卸盾构隧道洞门防水装置及施工方法。

背景技术

我国目前是世界上隧道建设与运营里程最多的国家，盾构法因其低扰动、强适应性和高质量等优势广泛应用于隧道工程中。盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。目前在盾构隧道施工时，需要在盾构机始发及到达位置预埋洞门钢环，为确保盾构机的正常推进，预埋钢环直径比盾构机大，导致两者之间存在空隙，洞门密封失效是施工的重要风险源之一，最主要的表现形式为洞门处涌水涌砂，导致盾构机被埋，甚至结构失稳等严重后果。因此需要一种密封效果好且便于安装和拆卸的盾构隧道洞门防水装置来避免洞门密封失效造成施工事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可拆卸盾构隧道洞门防水装置，结构简单，安装拆卸方便，可重复使用，密封效果好。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种可拆卸盾构隧道洞门防水装置，包括预埋钢环、延伸钢环、帘布橡胶板、折页压板，所述预埋钢环为环形钢结构，预埋设在洞口处的内衬墙上，延伸钢环为环形钢结构，分成若干块，相邻两块之间通过螺栓连接，延伸钢环的一侧通过螺栓与预埋钢环连接定位后再焊接连接固定，另一侧通过螺栓与帘布橡胶板和折页压板连接；相邻两块延伸钢环之间的对接缝隙采用焊接方法填补避免漏浆；帘布橡胶板为圆环结构，沿延伸钢环圆周分布；折页压板分为圆环板和翻板，圆环板布置在翻板的外围，圆环板为圆环结构，分为若干块，通过螺栓与帘布橡胶板和延伸钢环连接；翻板有若干块，沿圆环板环绕一周布置并通过销轴与圆环板转动连接。

优选地，所述帘布橡胶板包括顶部和下部，顶部由环向棉纱绳稀疏排列，下部由径向尼龙绳密集排列。

优选地，在翻板的下部设有钢套环，盾构机接收时，在钢套环内穿钢缆绳对帘布橡胶板进行约束。

一种可拆卸盾构隧道洞门防水装置的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、首先完成内衬墙施工，在洞门位置按照盾构始发尺寸要求，预埋设置整环预埋钢环；

步骤二、清理洞门预埋钢环上的渣土保证延伸钢环紧密连接，利用汽车吊将加工好的延伸钢环分块吊运至安装工作区，利用倒链将延伸钢环进行调整，使预埋钢环与延伸钢环对齐，通过双头螺栓从下至上依次按照顺序安装延伸钢环并焊接牢固；

步骤三、延伸钢环安装好后，将预埋钢环与延伸钢环之间的对接缝进行焊接，避免存在缝隙造成漏液；

步骤四、完成洞门人工预凿除工作后，清理延伸钢环上的渣土，利用汽车吊将加工好的帘布橡胶板吊运至安装工作区处，利用倒链将帘布橡胶板进行调整，使延伸钢环与帘布橡胶板对齐，采用双头螺栓将帘布橡胶板和折页压板固定在延伸钢环另一侧；所有工作完成后，进行洞门二次凿除，凿除过程中对帘布橡胶板和折页压板进行保护；

步骤五、盾构机始发前，在机头外壳表面涂抹黄油，在帘布橡胶板和折页压板之间注入密封油脂，保证盾构机通过洞门之后帘布橡胶板和折页压板搭接在管片上，形成密封防水系统；盾构机接收时，在翻板的下端增加钢套环，通过钢套环穿钢缆绳对帘布橡胶板进行约束，保证防水效果。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明提供的装置通过预埋钢环、延伸钢环之间焊接固定，以及采用帘布橡胶板与翻板加涂防水油脂密封方法，可有效高盾构隧道的密封性，防止外部泥砂流入，密封效果良好。

2、本发明的延伸钢环采用分块拼装方式，可在有限空间内完成防水装置的组装与拆卸，适用性强，操作更加简便，解决了在狭小空间中的装配问题。

3、本发明各组成部分均为分块安装，在一处隧道洞门使用完成后，可拆卸安装至其余等直径隧道洞门，实现多次利用。

4、盾构接收时，在翻板下侧增加钢套环，通过钢缆绳连接各块折页压板，对帘布橡胶板起到约束作用，可有效保证橡胶板与盾构管片之间的贴合程度，最大程度达到防水防砂效果。

附图说明

图1是本发明的局部剖面结构示意图；

图2是翻板与圆环板的连接结构示意图；

图3是帘布橡胶板的结构示意图；

图4是延伸钢环的平面结构示意图；

图中：1、预埋钢环；2、延伸钢环；3、帘布橡胶板；31、顶部；32、下部；4、翻板；5、销轴；6、圆环板；7、垫圈；8、螺母；9、双头螺柱；10、螺帽；11、钢套环；12、内衬墙。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，可拆卸盾构隧道洞门防水装置包括预埋钢环1、延伸钢环2、帘布橡胶板3、折页压板，预埋钢环1为环形钢结构，预埋设在洞口处的内衬墙上。如图1和4所示，延伸钢环2为环形钢结构，分成若干块，相邻两块之间通过螺栓连接，延伸钢环2的一侧通过双头螺柱9与预埋钢环1连接定位后再焊接连接固定，另一侧通过双头螺柱9与帘布橡胶板3和折页压板连接。相邻两块延伸钢环2之间的对接缝隙采用焊接方法填补避免漏浆。帘布橡胶板3为圆环结构，沿延伸钢环2圆周分布。如图2所示，折页压板分为圆环板6和翻板4，圆环板6布置在翻板4的外围，圆环板6为圆环结构，分为若干块，通过双头螺柱9与帘布橡胶板3和延伸钢环2连接；翻板4有若干块，沿圆环板6环绕一周布置并通过销轴5与圆环板6转动连接。

如图1和3所示，帘布橡胶板3包括顶部31和下部32，顶部31由环向棉纱绳稀疏排列，下部32由径向尼龙绳密集排列。

在翻板4的下部设有钢套环11，盾构机接收时，在钢套环11内穿钢缆绳对帘布橡胶板3进行约束。

本发明应用在某工地上，设计延伸钢环2内径为9600mm，外径9960mm，环宽532mm，分为12块。帘布橡胶板3由模具分块压制然后连成一整环，帘布橡胶板3上需开孔

安装时，应根据预埋钢环1的安装位置精确定位，安装完成后水平及垂直偏差小于10mm，垂直度偏差小于直径D的l‰，延伸钢环2的中心应位于盾构实际始发中心线上，误差不大于10mm，与始发洞门井壁紧密接触，螺母紧固有效。

具体地施工方法包括以下步骤：

步骤一、首先完成内衬墙12施工，在洞门位置按照盾构始发尺寸要求，预埋设置整环预埋钢环1；

步骤二、清理洞门预埋钢环1上的渣土保证延伸钢环2紧密连接，利用汽车吊将加工好的延伸钢环2分块吊运至安装工作区，利用倒链将延伸钢环2进行调整，使预埋钢环1与延伸钢环2对齐，通过双头螺栓从下至上依次按照顺序安装延伸钢环2并焊接牢固；

步骤三、延伸钢环2安装好后，将预埋钢环1与延伸钢环2之间的对接缝进行焊接，避免存在缝隙造成漏液；

步骤四、完成洞门人工预凿除工作后，清理延伸钢环2上的渣土，利用汽车吊将加工好的帘布橡胶板3吊运至安装工作区处，利用倒链将帘布橡胶板3进行调整，使延伸钢环2与帘布橡胶板3对齐，采用双头螺栓将帘布橡胶板3和折页压板固定在延伸钢环2另一侧；所有工作完成后，进行洞门二次凿除，凿除过程中对帘布橡胶板3和折页压板进行保护；

步骤五、盾构机始发前，在机头外壳表面涂抹黄油，在帘布橡胶板3和折页压板之间注入密封油脂，因为帘布橡胶板3为柔性材料，而翻板4可以绕销轴5转动，因此，盾构机通过洞门之后帘布橡胶板3和翻板4搭接在管片上，形成密封防水系统；盾构机接收时，在翻板4的下端增加钢套环11，通过钢套环11穿钢缆绳对帘布橡胶板3进行约束，保证防水效果。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。