盾构机到达接收用短套筒装置的制作方法

本实用新型涉及盾构隧道施工领域，具体是一种盾构机到达接收用短套筒装置。

背景技术：

盾构机的到达接收在盾构施工中比盾构始发、盾构掘进的风险要大。早期在地质条件差、地层不稳定的地段，盾构机到达接收井的端头都必须采取各种加固手段来改变地层的稳定，以保证盾构机到达时。但很多地层条件无论采用什么加固手段都难以保证其加固质量，使盾构机在达到过程中存在很大风险。所以，近几年人们在地质差的盾构接收井采用了带水接收和钢套筒接收的形式接收盾构机，在盾构机到达洞门瞬间平衡接收井端头地层压力，防止地层的水土流失造成地表下沉或坍塌。

其中盾构机到达带水接收是需要把接收井与车站隔离封堵，然后根据地层情况回填部分砂土，再在接收井内灌水。由于砂土回填多少和水位灌入高度视地层性质和地下水位确定，隔离封堵挡墙一般采用钢筋混凝土结构，要求一定的抗压强度和密封性，再加上盾构机接收洞门封堵完后，封堵墙还要拆除，所以该方法比较费工、费时、费材料。盾构机到达钢套筒接收，是预先制作一个钢套筒，盾构机到达前把钢套筒和洞门预埋钢环焊接安装在一起，并在钢套筒封头端用反力架支撑牢固，安装好后试压检漏，然后在钢套筒内灌入砂土或泥浆(视土压盾构和泥水盾构)。该方法对于钢套筒制作要求强度和精度较高，拼装起来要无渗漏，盾构机进入套筒时不得变形，其安装难度较大。

综上两种盾构接收方式，虽然都能较好的控制盾构机到达时的风险，但各有其优缺点，总的来说实施起来都比较繁琐。

现有盾构机接收存在风险成因主要有两个：第一，盾构机到达时，在破除洞门的瞬间，刀盘周边和切口环周边地层完全敞开，地层中的渣土在地下水的压力冲刷作用下被瞬间带出，造成地表下沉或坍塌，严重的会淹没接收井；第二，当盾构机切口环通过洞门钢环后，如不及时封闭盾构机与开挖地层之间的空隙，在地下水的压力作用下也会带走地层中的渣土，造成地表下沉或坍塌。只要控制住上述两点成因，就能控制住地层中的渣土流失，从而保证了地表的下沉和坍塌，要控制住上述两点，就要做到刀盘破除洞门瞬间对盾构机刀盘前端的端头封堵；当盾构机切口环通过预埋洞门钢环后，盾构机外径与开挖地层之间的空隙密封封堵；而现有的盾构接收装置都没办法解决这两个问题。

技术实现要素：

本实用新型根据现有技术的不足提供一种盾构机到达接收用短套筒装置，该装置可以通过缩短套筒长度，并增加特殊的密封结构，既可以解决洞门端头的封堵，又能确保开挖间隙的密封，解决了因为洞门端头和开挖间隙的密封不好造成地表下沉或坍塌的问题。

本实用新型提供的技术方案：所述一种盾构机到达接收用短套筒装置，包括盾构机对应的钢套筒本体和与钢套筒固定连接后端盖，所述钢套筒本体的敞口端与预埋钢套筒连接，其特征在于：在钢套筒本体靠近敞口端的位置设有环形密封钢刷和环形柔性密封构件，且环形密封钢刷靠近预埋钢套筒，所述环形柔性密封构件是由环形橡胶帘布和多块帘布压板组成，环形橡胶帘布外环边缘紧贴在钢套筒本体的内壁，多块帘布压板呈环形分布在环形橡胶帘布外，并通过连接构件将帘布压板和环形橡胶帘布固定在钢套筒本体的内壁上；在钢套筒本体上设有注浆管接头和注脂管接头。

本实用新型较优的技术方案：所述钢套筒本体的长度为3-4m，是由上半套筒和下半套筒通过法兰盘螺栓连接而成，所述后端盖与钢套筒本体连接端设有反力环，并通过反力环与钢套筒本体连接，在上半套筒上设有带法兰盖的泄压口，在后端盖上设有带法兰盖的检查投料口。

本实用新型较优的技术方案：所述钢套筒本体的筒壁为凹凸结构，所述环形柔性密封构件的每块帘布压板是由固定压板和活动压板铰链连接而成，环形橡胶帘布通过帘布压板的固定压板与连接螺栓固定压接在钢套筒本体的凹凸面。

本实用新型较优的技术方案：所述环形柔性密封构件的环形橡胶帘布采用双层橡胶帘布，两层橡胶密封组装时错缝安装。

本实用新型较优的技术方案：所述环形密封钢刷采用长度260mm，角度：45°的盾构机盾尾刷。

本实用新型较优的技术方案：所述注浆管接头和注脂管接头均有四个，分散设置在上半套筒上，每个接头均由连接管和球阀组成。

本实用新型较优的技术方案：在上半套筒和下半套筒对接面以及钢套筒本体与端盖连接面均涂抹密封胶或设置有密封垫。

本实用新型缩短了套筒的长度，其制作工艺更加简便，制作要求及制作成本大大降低，井口空间受限的情况下，比全套筒更容易安装，工艺与成本得到优化；并在套筒内增加了密封钢刷和帘布密封结构，确保盾体与洞门之间的密封效果，既解决了洞门端头的封堵问题，又确保了开挖间隙的密封，避免了因为洞门端头和开挖间隙的密封不好造成地表下沉或坍塌的问题。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的A向视图；

图3是图1的侧视图；

图4是图1的俯视图；

图5是本实用新型的密封件安装示意图；

图6是本实用新型的帘布压板分布示意图。

图中：1—钢套筒本体，1-1—上半套筒，1-2—下半套筒，2—后端盖，3—预埋钢套筒，4—环形密封钢刷，5—环形柔性密封构件，5-1—环形橡胶帘布，5-2—帘布压板，5-3—螺栓，6—注浆管接头，7—注脂管接头，8—泄压口，9—检查投料口，10—反力环。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。如图1至图4所示，所述一种盾构机到达接收用短套筒装置，包括盾构机对应的钢套筒本体1和与钢套筒固定连接后端盖2，所述钢套筒本体1的敞口端与预埋钢套筒3连接，采用满焊焊接，其特征在于：所述钢套筒本体1的长度为3-4m，是由上半套筒1-1和下半套筒1-2通过法兰盘螺栓连接而成，所述后端盖2与钢套筒本体1连接端设有反力环10，并通过反力环10与钢套筒本体1连接，反力环10与钢套筒本体1之间也通过法兰盘螺栓连接，在上半套筒1-1和下半套筒1-2对接面以及钢套筒本体1与端盖连接面均涂抹密封胶或设置有密封垫，在上半套筒1-1上设有带法兰盖的泄压口8，在后端盖2上设有带法兰盖的检查投料口9，在钢套筒本体的上半套筒1-1上设有注浆管接头6和注脂管接头7，所述注浆管接头6和注脂管接头7均有四个，每个接头均由连接管和球阀组成。

如图3和图5所示，在钢套筒本体1靠近敞口端的位置设有环形密封钢刷4和环形柔性密封构件5，且环形密封钢刷4靠近预埋钢套筒3，环形密封钢刷4采用长度260mm，角度：45°的盾构机盾尾刷，所述环形柔性密封构件5是由环形橡胶帘布5-1和多块帘布压板5-2组成，环形橡胶帘布5-1采用双层橡胶帘布，两层橡胶密封组装时错缝安装，每块帘布压板 5-2是由固定压板和活动压板铰链连接而成；为了方便安装，所述钢套筒本体1的筒壁为凹凸结构，环形橡胶帘布5-1外环边缘紧贴在钢套筒本体1 内壁的凹凸面，如图6所示，多块帘布压板5-2呈环形分布在环形橡胶帘布5-1外，并通过连接螺栓5-3将帘布压板5-2和环形橡胶帘布5-1固定在钢套筒本体1的内壁上，连接螺栓5-3使用8.8级高强度螺栓，螺栓直径M27X100，螺杆长度：100mm，数量：368个。

本实用新型套筒的反力支撑采用盾构机始发反力架支撑在半套筒的反力环上，反力架的基脚应与预埋在接受井底板上的钢板焊接牢固，斜撑支撑到接收井后部的台阶上，确保反力架支撑牢固。套筒安装完后必须进行水压测试，测试压力为3bar，测试中检查套筒有无变形，各接缝和焊缝是否有渗漏；套筒压力测试完无问题后，将测试水排掉，从套筒上部的填充口向套筒内填充含泥为30％～40％的中粗砂，充实率85％～90％，关闭套筒上所有的阀门和盖板，等待盾构机进入。

使用本实用新型接收盾构机到达时，在盾构机到达洞门前8米，掘进速度控制在15mm/min以内，盾构机到达连续墙时，掘进速度控制在3mm/min，尽量磨断纤维筋，以保护钢套筒内的尾刷密封；土压平衡盾构机快破除完连续墙时，尽量保气压，控制好渣土不要挤压到钢套筒的端盖上，当盾构机破完连续墙后，刀盘就禁止转动8，推进和出渣不停；待盾构机切口环通过钢套筒环形密封钢刷4后，刀盘再继续转动，但转速控制在0.4rpm以内，盾构机切口环通过环形密封钢刷4(至少300mm)后，盾构机停止推进，然后尽量清干净钢套筒内的渣土，泥水仓或土仓内的压力继续保持，并从钢套筒注浆管接头6接入注浆管注入惰性浆或横盾泥(克力效)，从钢套筒注脂管接头7接入油脂注入管注入少量盾尾油脂，在盾构机盾尾没有脱出套筒密封盾尾刷时，只能加注单液惰性浆液；惰性浆和油脂注完后，慢慢降低土仓或泥水仓压力，降至原压力的50％左右，停15分钟，观察仓内压力是否回升，如有回升继续注惰性浆，如不回升就把仓内压力降至0bar。稳定1.5小时后，在打开端盖2下部法兰盖板；当仓内稳定后，拆除反力架和端盖，清理渣土，装上盾构接收架，继续推进盾构机，推进过程中仔细观察盾构机环缝有无漏浆漏水，并通过钢套筒注浆管接头6继续加注惰性浆，当盾构机盾尾即将脱出钢套筒尾刷时停止推进，通过注浆管接头6注入口注双液浆，当注到一定压力后，推进盾构机盾尾脱出，在盾构推进期间双液浆不要停止，继续封堵洞门；洞门封堵完后拆除盾构机(在盾构机推进时的适当位置可先拆除刀盘)。