阅读说明：本技术 盾构密封装置及盾构密封方法 (Shield sealing device and shield sealing method ) 是由 陈健 李树忱 支斌 王承震 历朋林 刘红军 于 2020-03-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种盾构密封装置及盾构密封方法,盾构接收洞口处设置有围护桩,盾构密封装置安装于围护桩上,盾构密封装置包括：弹性内圈,弹性内圈的内壁与盾构机的刀盘外壁相适配；多个控制部,多个控制部安装在围护桩上；多个控制部沿弹性内圈的周向间隔设置,控制部的驱动端压靠在弹性内圈的外侧,以挤压或释放弹性内圈。当盾构机行进的过程中,盾构机经过洞口时的内径逐渐减小,通过控制部对弹性内圈进行挤压,从而使得弹性内圈贴靠在盾构机的侧壁上,达到良好的密封洞口的效果,避免了漏水、漏浆问题,无需人工插板,安全系数高,操作方便。(The invention provides a shield sealing device and a shield sealing method, wherein a fender post is arranged at a shield receiving hole, the shield sealing device is arranged on the fender post, and the shield sealing device comprises: the inner wall of the elastic inner ring is matched with the outer wall of a cutter head of the shield tunneling machine; the control parts are mounted on the guard piles; the plurality of control parts are arranged at intervals along the circumferential direction of the elastic inner ring, and the driving ends of the control parts are pressed against the outer side of the elastic inner ring to press or release the elastic inner ring. When the shield constructs the in-process that the machine marchd, the internal diameter when the shield constructs the machine through the entrance to a cave reduces gradually, extrudees the elasticity inner circle through the control division to make the elasticity inner circle paste and lean on the lateral wall of shield structure machine, reach the effect of good sealed entrance to a cave, avoided leaking, leak thick liquid problem, need not artifical picture peg, factor of safety is high, convenient operation.)

盾构密封装置及盾构密封方法

技术领域

本发明涉及盾构设备技术领域，具体而言，涉及一种盾构密封装置及盾构密封方法。

背景技术

近几年，隧道的发展逐渐引入了盾构法施工，它是一种新型的暗挖施工方法，已经成为国内外各大城市交通发展的重要组成部分。它具有运量大、速度快、噪音小、污染轻等优点，有很好的生态环境、经济和社会效益，越来越受人们的青睐。

盾构施工主要分为三个阶段，始发、正常掘进、接收。其中盾构机接收是指盾构机自掘进中的隧道施工至盾构施工工作井的过程，刀盘切割封堵墙进入工作井即盾构接收工作的开始。在接收洞口需要安装洞门帘布及压板，起到洞门渗漏通道封堵的作用。受刀盘直径大于盾构机其他部分的影响，盾构施工刀盘切口直径大于盾构直径，盾构再往前接收，仍然会形成漏水及漏浆通道。易造成盾构机卡壳而延误工期的问题以及接收洞口塌方、地表沉降等重大灾害。

专利201820986172.4，一种盾构接收施工用密封橡胶帘布。该实用新型公开了一种盾构接收施工用密封帘布，包括钢环板A板、钢环板B板、折叶压板、吊环、钢丝绳和帘布橡胶板。当盾构前体盾壳被推出洞门时通过压板卡环上的钢丝绳调整折叶压板使其尽量压紧帘布橡胶板，以防止洞门泥土及浆液漏出，在管片拖出盾尾时再次拉紧钢丝绳，使压板能压紧橡胶帘布，让帘布一直发挥密封作用，密封效果好。该专利所述装置没有考虑盾构机本身尺寸的变化，不同部位的直径差异，而且属于人工机械式的去改变密封帘布与盾构机的接触性，无法保证盾构机接收整个过程的密封性，而且施工效率低，耗时长，另外，当随着刀盘出洞，由于盾构机本身刀盘直径大于盾构机其他部分，因此在转接处很容易由于密封性不好二导致漏水、漏浆现象的发生。

为了解决这种问题，目前一般都是在盾构机接收洞口周围布置一圈帘布及压板的作为密封装置，但是由于盾构机本身刀盘直径大于盾构机其他部分，此方法只能在一定程度上起到密封的作用，随着盾构机逐步出洞，整体的直径呈越来越小的趋势，那么密封效果会越来越差，因此，需要人工逐步插板，但是这种方法耗时长、风险大，影响隧道的施工效率，甚至于造成洞口塌方、地表沉降等重大灾害。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种盾构密封装置及盾构密封方法，以解决现有技术中的盾构机出洞过程中密封性不佳的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种盾构密封装置，盾构接收洞口处设置有围护桩，盾构密封装置安装于围护桩上，盾构密封装置包括：弹性内圈，弹性内圈的内壁与盾构机的刀盘外壁相适配；多个控制部，多个控制部安装在围护桩上；多个控制部沿弹性内圈的周向间隔设置，控制部的驱动端压靠在弹性内圈的外侧，以挤压或释放弹性内圈。

进一步地，控制部为六个，六个控制部沿弹性内圈的周向等间隔的设置。

进一步地，控制部包括驱动装置及安装在驱动装置输出端的推板，推板抵靠在弹性内圈的外部。

进一步地，推板内壁设置有凹部，凹部沿推板的长度方向延伸，凹部与弹性内圈的外壁相适配。

进一步地，相邻两个控制部之间具有预留间隙，弹性内圈上设置有凸起，凸起与预留间隙相适配，凸起安装在预留间隙中。

进一步地，弹性内圈由橡胶制成，弹性内圈内部充气。

进一步地，驱动装置包括液压动力装置。

进一步地，盾构密封装置还包括检测装置，检测装置安装在弹性内圈上，用于检测盾构机的侧壁与弹性内圈之间的距离。

根据本发明的另一个方面，提供了一种盾构密封方法，盾构密封方法采用上述盾构密封装置，方法包括：在刀盘位于弹性内圈中时，控制部处于初始位置；在盾构机的前盾位于弹性内圈中时，控制部挤压弹性内圈至第一状态；在盾构机的中盾位于弹性内圈中时，控制部挤压弹性内圈至第二状态；在盾构机的后盾位于弹性内圈中时，控制部挤压弹性内圈至第三状态。

进一步地，在第一状态下，被控制部挤压的弹性内圈抵接在盾构机前盾的侧壁上；在第二状态下，被控制部挤压的弹性内圈抵接在盾构机中盾的侧壁上；在第三状态下，被控制部挤压的弹性内圈抵接在盾构机后盾的侧壁上。

应用本发明的技术方案，当盾构机行进的过程中，盾构机经过洞口时的内径逐渐减小，通过控制部对弹性内圈进行挤压，从而使得弹性内圈贴靠在盾构机的侧壁上，达到良好的密封洞口的效果，避免了漏水、漏浆问题，无需人工插板，安全系数高，操作方便。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明的盾构密封装置的实施例的径向截面简图；以及

图2示意性示出了本发明的盾构密封装置的控制部区域的结构图；

图3示意性示出了本发明的盾构密封装置安装在洞口的实施例的结构图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、围护桩；20、控制部；30、弹性内圈；40、推板；50、刀盘；60、前盾；70、中盾；80、后盾。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

正如背景技术中所记载的，目前一般都是在盾构机接收洞口周围布置一圈帘布及压板的作为密封装置，但是由于盾构机本身刀盘直径大于盾构机其他部分，此方法只能在一定程度上起到密封的作用，随着盾构机逐步出洞，整体的直径呈越来越小的趋势，那么密封效果会越来越差，因此，需要人工逐步插板，但是这种方法耗时长、风险大，影响隧道的施工效率，甚至于造成洞口塌方、地表沉降等重大灾害。

当盾构机出洞时，刀盘首先破洞而出，而盾构机本身刀盘直径大于盾构机其他部分。因此，在盾构机出洞的过程中，接收洞口的密封性会越来越差。就像图3中所示，刀盘直径＞前盾直径＞中盾直径＞盾尾直径，因此如果密封处是固定的话，必然会在后面出现漏水、漏浆的问题。而传统的方法是采用人工插板的方法，耗时长、风险大。

为了解决上述问题，参见图1至图3所示，本发明的实施例提供了一种盾构密封装置，盾构接收洞口处设置有围护桩10，盾构密封装置安装于围护桩10上，盾构密封装置包括弹性内圈30、多个控制部20，其中，弹性内圈30的内壁与盾构机的刀盘50外壁相适配；多个控制部20安装在围护桩10上；多个控制部20沿弹性内圈30的周向间隔设置，控制部20的驱动端压靠在弹性内圈30的外侧，以挤压或释放弹性内圈30。当盾构机行进的过程中，盾构机经过洞口时的内径逐渐减小，通过控制部对弹性内圈进行挤压，从而使得弹性内圈贴靠在盾构机的侧壁上，达到良好的密封洞口的效果，避免了漏水、漏浆问题，无需人工插板，安全系数高，操作方便。

优选地，本实施例中的控制部20为六个，六个控制部20沿弹性内圈30的周向等间隔的设置。当然，在其他实施例中，控制部也可为其他数量，能够达到良好的密封效果均可。将整个装置分为六个大块区域，而且当施加压力时，有利于整个弹性内圈的变形，进而适应盾构机出洞过程中直径的变化，保证整个出洞过程中的密封性。

为了对弹性内圈的施力更加均匀，避免弹性内圈损坏，本实施例中的控制部20包括驱动装置及安装在驱动装置输出端的推板40，推板40抵靠在弹性内圈30的外部。通过推板增加弹性内圈的受力面积，进而防止弹性内圈损坏。

优选地，本实施例中的推板40内壁设置有凹部，凹部与弹性内圈30的外壁相适配。凹部沿推板40的长度方向延伸，即凹部的延伸方向与推板的延伸方向相同，通过凹部可以进一步地增加弹性内圈与推板之间的受力面积，同时，凹部也可以起到对弹性内圈的限位作用，进而防止弹性内圈被挤压或被释放的过程中发生偏移。其中，凹部内部设置有多个凸部，以增大弹性内圈与推板之间的摩擦力，防止弹性内圈移动。

为了避免相邻的控制部挤压运动过程中彼此干涉，本实施例中的相邻两个控制部20之间具有预留间隙，弹性内圈30上设置有凸起，凸起与预留间隙相适配，凸起安装在预留间隙中，通过设置凸起，使凸起与预留间隙配合，可以起到一定的限位作用，进一步地防止弹性内圈偏移，保障整体口径减小时的密封性。

优选地，为了保证弹性内圈的弹性，本实施例中的弹性内圈30由橡胶制成，弹性内圈30内部充气。

本实施例中的驱动装置包括液压动力装置，液压动力装置包括液压泵伸缩油缸，当然驱动装置也可采用其他动力装置完成，如气动装置。

本实施例中的盾构密封装置还包括检测装置，检测装置安装在弹性内圈30上，用于检测盾构机的侧壁与弹性内圈30之间的距离，该检测装置可以为红外距离传感器，也可为其他距离传感器。

根据本发明的另一方面，提供了一种盾构密封方法，盾构密封方法采用上述盾构密封装置，方法包括：在刀盘50位于弹性内圈30中时，控制部20处于初始位置；在盾构机的前盾60位于弹性内圈30中时，控制部20挤压弹性内圈30至第一状态；在盾构机的中盾70位于弹性内圈30中时，控制部20挤压弹性内圈30至第二状态；在盾构机的后盾80位于弹性内圈30中时，控制部20挤压弹性内圈30至第三状态。通过检测装置判断经过弹性内圈的是盾构机的哪一部分。

在第一状态下，被控制部20挤压的弹性内圈30抵接在盾构机前盾60的侧壁上；在第二状态下，被控制部20挤压的弹性内圈30抵接在盾构机中盾70的侧壁上；在第三状态下，被控制部20挤压的弹性内圈30抵接在盾构机后盾80的侧壁上。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

当盾构机行进的过程中，盾构机经过洞口时的内径逐渐减小，通过控制部对弹性内圈进行挤压，从而使得弹性内圈贴靠在盾构机的侧壁上，达到良好的密封洞口的效果，避免了漏水、漏浆问题，无需人工插板，安全系数高，操作方便。整个密封装置属于自动化装置，无须人工逐步插板等工作来保障盾构机出洞过程的密封性，安全可靠，效率高。密封装置中的密封帘布采用双种材质，钢片和橡胶。既保证了整个盾构接收洞口的强度，也保证了整个密封装置的可变形性。

应该指出，上述详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。将容易理解的是，如本文一般所描述的及附图所图示说明的，本公开的方面可以在广泛种类的不同的配置中被编排、代替、组合、分开以及设计，所有这些在本文被明确地考虑。

根据本申请所描述的特定实施方案的本公开将不受限制，其被意图作为各种方面的图示说明。如对本领域技术人员将是清晰的那样，在不脱离本公开的精神和范围下可以作许多修改和变更。在本公开范围内，功能上等同的方法和设备，除了本文所列举的那些之外，从前述说明书来看对本领域技术人员将是清晰的。这样的修改和变更意图落入所附权利要求书的范围内。本公开将仅由所附权利要求书的条款以及这样的权利要求所给予权利的等同物的全部范围限制。将理解的是，本公开不限于特定的方法、试剂、化合物、组成或生物系统，其当然可以变化。也将理解的是，本文所使用的术语仅是出于描述特定的实施方案的目的，而并非意图是限制性的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。