本發(fā)明涉及盾構隧道工程技術領域，具體涉及一種大直徑泥水盾構隧道始發(fā)洞門密封裝置。

背景技術：

我國城市人口密集，地面交通狀況口益緊張。為改善緩解城市地面交通壓力，我國人口密集的繁華大城市大力開展地下工程，盾構法施工是城市地鐵隧道、公路隧道等建設的主流施工方法。我國目前在地下工程中使用的盾構主要分為土壓平衡盾構和泥水平衡盾構，其中泥水平衡盾構在盾構切削前方土體推進時通過可調節(jié)壓力的泥漿穩(wěn)定前方土體，又因泥水平衡盾構在整個掘進過程中完全處于密封狀態(tài)，其對地層的穩(wěn)定性好于土壓盾構，所以泥水平衡盾構憑借其更好的穩(wěn)定性及更可靠的安全性，也越來約受歡迎，已成為大型穿江越海隧道和城市地鐵建設不可或缺的關鍵技術。隨著我國城市地鐵、引水隧洞尤其是大型過江過河隧道工程的大規(guī)模興建，泥水盾構隧道技術的應用越來越廣泛。已建成的上海、南京、武漢穿越長江隧道，南水北調中線穿黃隧道，杭州錢江隧道、廣深港客運專線獅子洋隧道等工程都采用泥水盾構施工，正在建設中的多個城市的地鐵、城市公路隧道的越江河隧道工程中，都準備或正在采用泥水盾構工法。泥水盾構隧道技術已成為我國重大地下工程建設領域不可或缺的關鍵技術之一。

泥水盾構施工中，盾構始發(fā)進洞是盾構法施工的重大風險源之一，尤其是在地下水豐富，地下水位高的地質狀況中施工時，對盾構始發(fā)洞門的密封性能要求極高。為保障盾構始發(fā)進洞安全快速，目前盾構始發(fā)洞門密封通常采用延伸洞門密封裝置，防止盾構始發(fā)掘進過程(盾體未完全進入地層之前)出現(xiàn)突泥、涌水、泥漿泄漏，以保障盾構始發(fā)掘進安全。而上述延伸洞門密封裝置，對于較大直徑的泥水盾構始發(fā)掘進來說，由于泥水盾構掘進時采用泥水環(huán)流的出渣方式，利用特制的泥漿通過加壓維持開挖面穩(wěn)定。泥水盾構泥倉開始始發(fā)掘進過程，由于泥倉需要建壓，導致在盾構始發(fā)掘進過程中，洞門密封經(jīng)常出現(xiàn)較為嚴重的漏漿現(xiàn)象，使得盾構泥倉無法正常建壓，開挖面穩(wěn)定、地表沉降、盾構始發(fā)掘進姿態(tài)難以控制，加大了掌子面坍塌、地表較大沉降、突泥涌砂、涌水的施工風險。

另外，在一些盾構機始發(fā)與洞門位置關系較為特殊工程中，比如盾構機在軸向和縱向上都與洞門存在一定的夾角。如采用常規(guī)的洞門密封方式，不可保證洞門的密封效果，泥水盾構泥倉開始始發(fā)掘進過程，由于泥倉需要建壓，導致在盾構始發(fā)掘進過程中，洞門密封經(jīng)常出現(xiàn)較為嚴重的漏漿現(xiàn)象，使得盾構泥倉無法正常建壓，開挖面穩(wěn)定、地表沉降、盾構始發(fā)掘進姿態(tài)難以控制，加大了掌子面坍塌、地表較大沉降、突泥涌砂、涌水的施工風險。

技術實現(xiàn)要素：

為了更好解決上述現(xiàn)有技術中所存在的問題，本使用新型提供一種大直徑泥水盾構隧道始發(fā)洞門密封裝置。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案是：一種大直徑泥水盾構隧道始發(fā)洞門密封裝置，其中，包括主體結構、埋設在所述主體結構中的預埋鋼環(huán)、所述預埋鋼環(huán)上固定有延伸洞門鋼環(huán)，所述延伸洞門鋼環(huán)上設有防水結構，所述防水結構為沿延伸洞門鋼環(huán)軸向間隔設置并沿延伸洞門鋼環(huán)徑向布置的第一道簾布橡膠板和第二道簾布橡膠板，其特征在于：所述第一道簾布橡膠板背面固定有彈性止水層，所述第一道簾布橡膠板和第二道簾布橡膠板之間的延伸洞門鋼環(huán)上設有注漿孔。

所述第一道簾布橡膠板前側的預埋鋼環(huán)上設置有一道盾尾止?jié){板，所述盾尾止?jié){板沿預埋洞門鋼環(huán)圓周均勻分布，各盾尾止?jié){板之間密封焊接，所述盾尾止?jié){板上背面固定有彈性止水層。

所述第一道簾布橡膠板前側的預埋鋼環(huán)上設置有至少一道鋼絲刷，所述鋼絲刷沿預埋洞門鋼環(huán)圓周均勻分布，各鋼絲刷之間密封焊接，所述鋼絲刷背面固定有彈性止水層。

本發(fā)明還公開了另外一種大直徑泥水盾構隧道始發(fā)洞門密封裝置，包括主體結構、埋設在所述主體結構中的預埋鋼環(huán)、所述預埋鋼環(huán)上固定有延伸洞門鋼環(huán)，所述延伸洞門鋼環(huán)上設有防水結構，所述防水結構為沿延伸洞門鋼環(huán)軸向間隔設置并沿延伸洞門鋼環(huán)徑向布置的第一道簾布橡膠板和第二道簾布橡膠板，其特征在于：所述預埋鋼環(huán)和延伸洞門鋼環(huán)之間設有洞門鋼環(huán)，所述洞門鋼環(huán)上設有至少一道鋼絲刷，所述鋼絲刷沿洞門鋼環(huán)圓周均勻分布，各鋼絲刷之間密封焊接，所述鋼絲刷背面固定有彈性止水層，所述鋼絲刷和第一道簾布橡膠板之間的洞門鋼環(huán)上設有注脂孔。

所述鋼絲刷為兩道，所述兩道鋼絲刷之間的間距為70-100cm，所述鋼絲刷傾斜地連接在的洞門鋼環(huán)的內壁上，所述鋼絲刷與洞門鋼環(huán)進洞方向的夾角為40度至70度。

所述盾尾止?jié){板傾斜地連接在的預埋洞門鋼環(huán)的內壁上，所述盾尾止?jié){板與預埋洞門鋼環(huán)進洞方向的夾角為40度至70度。

所述第一道簾布橡膠板前側設置有兩道鋼絲刷，所述鋼絲刷傾斜地連接在的預埋洞門鋼環(huán)的內壁上，所述鋼絲刷與預埋洞門鋼環(huán)進洞方向的夾角為40度至70度。

所述彈性止水層為密度大于或等于35kg/m3的高密度海綿。

所述彈性止水層縱向截面的形狀為三角形或梯形。所述彈性止水層縱向截面的形狀及尺寸因盾構機盾殼與洞門的間距不同而有所變化。

所述彈性止水層壓縮前與壓縮后的比例為1.6-2.0，從而防止損壞其所固定的簾布橡膠板、盾尾止?jié){板或鋼絲刷。

所述彈性止水層前側的鋼環(huán)上設有彈性止水層定位件，用來把彈性止水層控制在其所在的壓縮后簾布橡膠板、盾尾止?jié){板或鋼絲刷與鋼環(huán)和止水層定位件所形成的空間內，防止彈性止水層在盾構掘進過程中脫落。

有益效果

1、本發(fā)明大直徑泥水盾構隧道始發(fā)洞門密封裝置具有的封水能力，從而提高了整個洞門的密封性。本發(fā)明中在簾布橡膠板或盾尾止?jié){板或鋼絲刷后方增加彈性止水層，給簾布橡膠板或盾尾止?jié){板或鋼絲刷一個反彈力，使得簾布橡膠板或盾尾止?jié){板或鋼絲刷與盾體面更好的結合，且由高密度海綿組成的彈性防水層本身也具有一定的止水功能，從而使得洞門密封具有很好地封水止?jié){能力，提高了整個洞門的密封性，能有效地防止盾構始發(fā)掘進過程中出現(xiàn)突泥、涌水、泥漿泄漏現(xiàn)象的發(fā)生，以保障盾構始發(fā)掘進安全。

2、本發(fā)明大直徑泥水盾構隧道始發(fā)洞門密封裝置安裝方便，經(jīng)濟實惠，便于推廣。本發(fā)明中在簾布橡膠板或盾尾止?jié){板或鋼絲刷增加由高密度海綿彈性止水層的技術方案即可達到始發(fā)洞門密封止水封漿要求，經(jīng)濟實惠，并且安裝方便，便于推廣使用。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術中始發(fā)洞門密封裝置的結構示意圖；

圖2是實施例1始發(fā)洞門密封裝置的結構示意圖；

圖3是實施例1始發(fā)洞門密封裝置使用狀態(tài)結構示意圖；

圖4是實施例1中盾構機與始發(fā)洞門平面位置關系示意圖；

圖5是實施例1中盾構機與始發(fā)洞門縱斷面位置關系示意圖；

圖6是實施例1中盾構機與始發(fā)洞門橫斷面位置關系示意圖；

圖7是實施例1中彈性止水層上部形狀和固定位置示意圖；

圖8是實施例1中彈性止水層中部形狀和固定位置示意圖；

圖9是實施例1中彈性止水層下部形狀和固定位置示意圖；

圖10是實施例2始發(fā)洞門密封裝置的結構示意圖；

圖11是實施例2始發(fā)洞門密封裝置的使用狀態(tài)結構示意圖；

圖12是實施例3始發(fā)洞門密封裝置的結構示意圖；

圖13是實施例3始發(fā)洞門密封裝置的使用狀態(tài)結構示意圖

圖14是實施例4始發(fā)洞門密封裝置的結構示意圖；

圖15是實施例4始發(fā)洞門密封裝置的使用狀態(tài)結構示意圖；

在圖中，主體結構1、預埋鋼環(huán)2、延伸洞門鋼環(huán)3、第一道簾布橡膠板4、第二道簾布橡膠板5、彈性止水層6、注漿孔7、彈性止水層定位件8、盾尾止?jié){板9、鋼絲刷10、洞門鋼環(huán)11、注脂孔12、盾構刀盤13、盾構盾體14。

具體實施方式

下面結合附圖、通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述。以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明中的背面是指第一道簾布橡膠板受壓后所傾斜方向的那一面，前是指盾構進洞推進方向。

實施例1

本實施例中的大直徑泥水盾構隧道始發(fā)洞門密封裝置在衡陽市合江套湘江隧道工程使用，衡陽市合江套湘江隧道工程位于衡陽市城區(qū)北部，東岸是珠暉區(qū)，西岸是石鼓區(qū)，處于湘江、耒水、蒸水三水匯水口位置，距離蒸水匯水口下游約2.4km，距離耒水匯水口上游約0.2km處，盾構隧道采用雙洞型式，采用一臺11710mm的大直徑氣墊式泥水盾構掘進施工。管片內徑10.3m、外徑11.3m，建筑界限8.5×4.5m，分為南北兩線穿越湘江，其中主線單洞合計長約1867.2m。

盾構始發(fā)井位于衡陽市珠暉區(qū)湘江東岸，接收井位于衡陽市石鼓區(qū)湘江西岸。盾構始發(fā)洞門距離湘江僅100m，地下水豐富，地下水位高，且主要為地層裂隙承壓水，對盾構始發(fā)洞門的密封性能要求極高。并且本工程盾構機始發(fā)與洞門位置關系較為特殊，參見圖4、圖5、圖6，盾構機在橫向和縱向上都與洞門存在一定的夾角，如采用常規(guī)的洞門密封方式，參見圖1，不可保證洞門的密封效果。

參見圖2、圖3、圖7-圖9，一種大直徑泥水盾構隧道始發(fā)洞門密封裝置，包括主體結構1、埋設在所述主體結構1中的預埋鋼環(huán)2、所述預埋鋼環(huán)2上固定有延伸洞門鋼環(huán)3，所述延伸洞門鋼環(huán)3上設有防水結構，所述防水結構為沿延伸洞門鋼環(huán)3軸向間隔設置并沿延伸洞門鋼環(huán)3徑向布置的第一道簾布橡膠板4和第二道簾布橡膠板5，其特征在于：所述第一道簾布橡膠板4背面固定有彈性止水層6，所述第一道簾布橡膠板4和第二道簾布橡膠板5之間的延伸洞門鋼環(huán)3上設有注漿孔7。所述彈性止水層6為密度大于或等于35kg/m3的高密度海綿。

所述彈性止水層6前側的預埋鋼環(huán)2上設有彈性止水層定位件8，用來把彈性止水層6控制在其所在的壓縮后第一道簾布橡膠板4、預埋鋼環(huán)2和止水層定位件8所形成的空間內，防止彈性止水層6在盾構掘進過程受壓后前移并脫落。

所述彈性止水層6壓縮前與壓縮后的比例為1.6-2.0，從而防止損壞其所固定的第一道簾布橡膠板4。本實施例中所述彈性止水層6壓縮前與壓縮后的比例為1.8。

為了滿足盾構斜體始發(fā)填充密封效果需要，所述彈性止水層6縱向截面（隧道軸線方向）的形狀和尺寸根據(jù)始發(fā)洞門與盾構機盾殼的間距得出，本實施例中，因始發(fā)盾構機為斜線始發(fā)，參見圖4、圖5和圖6，盾構機盾殼與始發(fā)洞門的位置關系各位置不盡相同，所以彈性止水層6縱向截面的形狀和尺寸也不相同，在盾構盾體14靠近掌子面采用三角形截面彈性止水層6，在遠離掌子面采用梯形截面彈性止水層6。本實施例中盾構機盾殼與始發(fā)洞門的間距上部為134mm，下部為324mm，左右中部兩側為230mm。為了使彈性止水層6既能有效的發(fā)揮彈性防水性能，又不損壞海綿，彈性止水層6按上下直徑平均分上、中、下部三種不同的形狀和尺寸進行安裝。參見圖7，所述彈性止水層6縱向截面的形狀為三角形，其中與第一道彈性橡膠板4接觸的那一面邊長為507mm，壓縮后與預埋鋼環(huán)2接觸的那一面邊長為424mm，剩余一邊邊長為321mm；參見圖8，所述彈性止水層6縱向截面的形狀為等邊三角形，其中與第一道彈性橡膠板4接觸的那一面邊長為530mm，壓縮后與預埋鋼環(huán)2接觸的那一面邊長為447mm，剩余一邊邊長為447mm；參見圖9，所述彈性止水層6縱向截面的形狀為直角梯形，其中與第一道彈性橡膠板4接觸的那一面邊長為530mm，與第一道彈性橡膠板4接觸的那一面邊長相對的另一邊邊長為260mm，與預埋鋼環(huán)2接觸的那一面邊長為331mm，為防止彈性止水層6在盾構掘進過程中脫落，彈性止水層6形狀控制在簾布橡膠板下，采用海綿膠（或管片密封膠）將彈性止水層6與預埋鋼環(huán)2接觸的那一面粘貼在預埋鋼環(huán)2上。海綿采用海綿膠（管片膠也有用、凝固時間稍長）粘貼海綿時，應海綿表面較粗糙，膠水涂層需厚，不底于3mm。

本發(fā)明實施例大直徑泥水盾構隧道始發(fā)洞門密封裝置密封效果

盾構機空推過海綿區(qū)域時，速度不能太快，且推速均勻（4-5cm/min)。刀盤過防止彈性止水層6全部受力后，檢查未一塊脫落，且簾布橡膠板與刀盤（盾殼）接觸均勻、無明顯間隙，盾構機始發(fā)掘進洞門基本無漏漿現(xiàn)象，始發(fā)洞門密封情況較好，盾構始發(fā)掘進即建立滿倉掘進，盾構掘進5m后，泥倉頂部可建壓0.3-0.6bar,洞門密封后可實現(xiàn)正常建壓。-3環(huán)開始掘進至+3環(huán)，完成洞門封堵，+4環(huán)開始正常建壓開始同步注漿正常掘進，始發(fā)掘進前4環(huán)掘進參數(shù)見下表。

實施例2

參見圖10、圖11，一種大直徑泥水盾構隧道始發(fā)洞門密封裝置，包括主體結構1、埋設在所述主體結構1中的預埋鋼環(huán)2、所述預埋鋼環(huán)2上固定有延伸洞門鋼環(huán)3，所述延伸洞門鋼環(huán)3上設有防水結構，所述防水結構為沿延伸洞門鋼環(huán)3軸向間隔設置并沿延伸洞門鋼環(huán)3徑向布置的第一道簾布橡膠板4和第二道簾布橡膠板5，所述第一道簾布橡膠板4背面固定有彈性止水層6，所述第一道簾布橡膠板4和第二道簾布橡膠板5之間的延伸洞門鋼環(huán)3上設有注漿孔7。所述第一道簾布橡膠板4前側的預埋鋼環(huán)2上設置有一道盾尾止?jié){板9，所述盾尾止?jié){板9和第一道簾布橡膠板4之間的軸向距離需滿足第一道簾布橡膠板4在盾構盾體14擠壓翻轉后端部不得超出所述盾尾止?jié){板9端部(防止止?jié){板將簾布橡膠板割破)，軸向距離確定依據(jù)為所述第一道簾布橡膠板4、盾尾止?jié){板9受壓翻轉后第一道簾布橡膠板4與盾尾止?jié){板9搭接重疊長度不得大余止?jié){板長度的50%，且保證盾尾止?jié){板9受壓翻轉后不影響刀盤頂攏開挖面后旋轉。所述盾尾止?jié){板9沿預埋鋼環(huán)2圓周均勻分布，各盾尾止?jié){板9之間密封焊接，所述盾尾止?jié){板9上背面固定有彈性止水層6。所述彈性止水層6為密度大于或等于35kg/m3的高密度海綿。所述盾尾止?jié){板9傾斜地連接在的預埋鋼環(huán)2的內壁上，所述盾尾止?jié){板9與預埋鋼環(huán)2進洞方向的夾角為40-70度，本實施例中所述盾尾止?jié){板9與預埋鋼環(huán)2進洞方向的夾角為70度。

所述彈性止水層6前側的預埋鋼環(huán)上設有彈性止水層定位件8，用來把彈性止水層6控制在其所在的壓縮后第一道簾布橡膠板4/盾尾止?jié){板9、預埋鋼環(huán)2和止水層定位件8所形成的空間內，防止彈性止水層6在盾構掘進過程受壓后前移并脫落。

所述彈性止水層6壓縮前與壓縮后的比例為1.6-2.0，從而防止損壞其所固定的第一道簾布橡膠板4或盾尾止?jié){板9。本實施例中所述彈性止水層6壓縮前與壓縮后的比例為1.6。

所述彈性止水層6縱向截面的形狀和尺寸根據(jù)始發(fā)洞門與盾構機盾殼的間距得出，本實施例中，始發(fā)洞門與盾構機盾殼的間距大致相同，所述彈性止水層6縱向截面的形狀和尺寸相同，所述彈性止水層6縱向截面的形狀為三角形。

實施例3

參見圖12、圖13，一種大直徑泥水盾構隧道始發(fā)洞門密封裝置，包括主體結構1、埋設在所述主體結構1中的預埋鋼環(huán)2、所述預埋鋼環(huán)2上固定有延伸洞門鋼環(huán)3，所述延伸洞門鋼環(huán)3上設有防水結構，所述防水結構為沿延伸洞門鋼環(huán)3軸向間隔設置并沿延伸洞門鋼環(huán)3徑向布置的第一道簾布橡膠板4和第二道簾布橡膠板5，其特征在于：所述第一道簾布橡膠板4背面固定有彈性止水層6，所述第一道簾布橡膠板4和第二道簾布橡膠板5之間的延伸洞門鋼環(huán)3上設有注漿孔7。所述第一道簾布橡膠板4前側的預埋鋼環(huán)2上設置有至少一道鋼絲刷10，所述鋼絲刷10沿預埋鋼環(huán)2圓周均勻分布，各鋼絲刷10之間密封焊接，所述鋼絲刷10背面固定有彈性止水層6。所述彈性止水層6為密度大于或等于35kg/m3的高密度海綿。本實施例中，所述第一道簾布橡膠板4前側設置有一道鋼絲刷10，所述鋼絲刷10傾斜地連接在的預埋鋼環(huán)2的內壁上，所述鋼絲刷10與預埋鋼環(huán)2進洞方向的夾角為40-70度，本實施例中所述鋼絲刷10與預埋鋼環(huán)2進洞方向的夾角為70度。所述鋼絲刷10和第一道簾布橡膠板4之間的軸向距離確定依據(jù)為所述第一道簾布橡膠板4、鋼絲刷10受壓翻轉后第一道簾布橡膠板4與鋼絲刷10搭接重疊長度不得大于鋼絲刷10長度的50%，且保證鋼絲刷10受壓翻轉后不影響刀盤頂攏開挖面后旋轉。

所述彈性止水層6前側的預埋鋼環(huán)2上設有彈性止水層定位件8，用來把彈性止水層6控制在其所在的壓縮后第一道簾布橡膠板4或鋼絲刷10、預埋鋼環(huán)2和止水層定位件8所形成的空間內，防止彈性止水層6在盾構掘進過程受壓后前移并脫落。

所述彈性止水層6壓縮前與壓縮后的比例為1.6-2.0，從而防止損壞其所固定的第一道簾布橡膠板4或鋼絲刷10。本實施例中所述彈性止水層6壓縮前與壓縮后的比例為2.0。

所述彈性止水層6縱向截面的形狀和尺寸根據(jù)始發(fā)洞門與盾構機盾殼的間距得出，本實施例中，始發(fā)洞門與盾構機盾殼的間距大致相同，所述彈性止水層6縱向截面的形狀和尺寸相同，所述彈性止水層6縱向截面的形狀為梯形。

實施例4

參見圖14、圖15，一種大直徑泥水盾構隧道始發(fā)洞門密封裝置，包括主體結構1、埋設在所述主體結構1中的預埋鋼環(huán)2、所述預埋鋼環(huán)2上固定有延伸洞門鋼環(huán)3，所述延伸洞門鋼環(huán)3上設有防水結構，所述防水結構為沿延伸洞門鋼環(huán)3軸向間隔設置并沿延伸洞門鋼環(huán)3徑向布置的第一道簾布橡膠板4和第二道簾布橡膠板5，所述預埋鋼環(huán)2和延伸洞門鋼環(huán)3之間設有洞門鋼環(huán)11，所述洞門鋼環(huán)11上設有至少一道鋼絲刷10，所述鋼絲刷10沿洞門鋼環(huán)圓周均勻分布，各鋼絲刷10之間密封焊接，所述鋼絲刷10背面固定有彈性止水層6，所述鋼絲刷10和第一道簾布橡膠板4之間的洞門鋼環(huán)上設有注脂孔12。

所述鋼絲刷10為兩道，所述兩道鋼絲刷10之間的間距為70-100cm，本實施例中的距離為83cm，所述鋼絲刷10傾斜地連接在的洞門鋼環(huán)11的內壁上，所述鋼絲刷10與洞門鋼環(huán)11進洞方向的夾角為40度至70度，本實施例中的夾角為50度。

所述彈性止水層6前側的洞門鋼環(huán)11上設有彈性止水層定位件8，用來把彈性止水層6控制在其所在的壓縮后鋼絲刷10、預埋鋼環(huán)2和止水層定位件8所形成的空間內，防止彈性止水層6在盾構掘進過程受壓后前移并脫落。

所述彈性止水層6壓縮前與壓縮后的比例為1.6-2.0，從而防止損壞其所固定的鋼絲刷10。本實施例中所述彈性止水層6壓縮前與壓縮后的比例為1.8。

所述彈性止水層6縱向截面的形狀和尺寸根據(jù)始發(fā)洞門與盾構機盾殼的間距得出，本實施例中，始發(fā)洞門與盾構機盾殼的間距大致相同，所述彈性止水層6縱向截面的形狀和尺寸相同，所述彈性止水層6縱向截面的形狀為三角形。

實施例5

在盾構始發(fā)洞門縱向空間允許的情況下，即盾構刀盤13頂攏洞門開挖面后，刀盤到第一道簾布橡膠板4之間有足夠的空間，可直接在預埋鋼環(huán)2上增加兩道鋼絲刷10，鋼尾刷10背面固定彈性止水層6，本實施例中除上述不同之外，其他同實施例4相同（圖未畫出）。