專利名稱：自握裹氣囊密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑隧道工程施工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種隧道工作井始發(fā)和到達(dá)施工的密封裝置。
背景技術(shù)：
隧道工作井始發(fā)和到達(dá)施工是地下工程的主要風(fēng)險(xiǎn)之一。為了保證隧道工作井始發(fā)和到達(dá)施工的順利、安全，必須針對(duì)隧道工作井內(nèi)始發(fā)和到達(dá)洞圈與隧道掘進(jìn)設(shè)備及隧道結(jié)構(gòu)之間存在的間隙進(jìn)行密封處理，防止隧道工作井洞圈外土體和地下水涌入工作井內(nèi)，造成工作井外土體和地下水流失，引起周圍地層變形沉降和環(huán)境破壞。現(xiàn)有的隧道工作井始發(fā)和到達(dá)施工一般包括三部分內(nèi)容一、工作井外適當(dāng)范圍進(jìn)行土體加固改良；二是采用適當(dāng)?shù)牡貙咏邓绞綄?duì)工作井外部影響區(qū)域的地下水位進(jìn)行水位降低；三、隧道掘進(jìn)設(shè)備工作井始發(fā)一般是采用“單向鉸鏈板+橡膠簾布板”組合裝置防止洞圈外土體和地下水涌入工作井內(nèi)，工作井到達(dá)一般是采用“花紋鋼板+吸水膨脹材料(海綿、海帶等)”組合裝置防止洞圈外土體及水流入工作井內(nèi)。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》2004年7月中的《盾構(gòu)法隧道軟土地層盾構(gòu)進(jìn)出洞施工技術(shù)》一文中提到了一種盾尾出洞時(shí)洞圈間隙氣囊密封方案氣囊用橡膠澆制，一塊圈板上可設(shè)多道環(huán)形氣囊，以提高密封效果。氣體的壓力應(yīng)根據(jù)洞圈外土體側(cè)向壓力進(jìn)行計(jì)算設(shè)定。當(dāng)盾構(gòu)脫出氣囊環(huán)，則氣囊環(huán)嵌于襯砌與洞圈間，成為施工間隙的臨時(shí)密封設(shè)施。這種工作井洞圈氣囊密封裝置在實(shí)際工程應(yīng)用中的不足之處是隧道掘進(jìn)設(shè)備殼體表面平整光滑度難以保證，在工作井始發(fā)和到達(dá)施工時(shí)橡膠氣囊極容易刮擦破壞，一旦氣囊裝置損壞或失效，極易出現(xiàn)工作井洞圈漏水、漏泥等問題，現(xiàn)場(chǎng)處理非常困難，容易引發(fā)工程事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種有效防止壓力氣囊刮擦破壞的自握裹氣囊密封裝置。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種隧道工作井洞圈的自握裹氣囊密封裝置，包括一鋼套環(huán)，該鋼套環(huán)具有一環(huán)形底板，該環(huán)形底板固設(shè)于隧道工作井始發(fā)或到達(dá)洞門一側(cè)的內(nèi)側(cè)壁上，該環(huán)形底板外緣設(shè)置有一套管，該套管的內(nèi)環(huán)面的直徑大于隧道掘進(jìn)設(shè)備及隧道管片結(jié)構(gòu)的外周面直徑；一壓力內(nèi)氣囊，為一環(huán)形氣囊，設(shè)于所述套管的內(nèi)環(huán)面內(nèi)；一護(hù)板，為一環(huán)形板，具有一外環(huán)面和一內(nèi)環(huán)面，固設(shè)于所述套管的內(nèi)環(huán)面上，其截面呈U型，所述壓力內(nèi)氣囊夾設(shè)于所述護(hù)板的外環(huán)面與所述套管的內(nèi)環(huán)面之間，該護(hù)板的內(nèi)環(huán)面直徑小于所述隧道掘進(jìn)設(shè)備及隧道管片結(jié)構(gòu)的外周面直徑。所述護(hù)板是復(fù)合簾布橡膠護(hù)板。所述護(hù)板包括位于截面端部的兩段加強(qiáng)橡膠部和截面中間的彈性橡膠部。
所述壓力內(nèi)氣囊上設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)進(jìn)/排氣孔。所述套管上設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)預(yù)留注漿孔。所述套管與所述環(huán)形底板相焊接。所述壓力內(nèi)氣囊是橡膠壓力內(nèi)氣囊。隧道工作井始發(fā)或到達(dá)自握裹氣囊密封裝置的鋼套環(huán)通過焊接形成一個(gè)整體，具有較大的剛度，配合簾布橡膠護(hù)板，在隧道掘進(jìn)設(shè)備或管片穿越簾布橡膠護(hù)板時(shí)，由于簾布橡膠護(hù)板的內(nèi)直徑小于隧道掘進(jìn)設(shè)備及隧道管片結(jié)構(gòu)的外直徑，因此，穿越過程中，簾布橡膠護(hù)板會(huì)被沿徑向向外拉伸撐開，進(jìn)而使簾布橡膠護(hù)板緊緊壓住隧道掘進(jìn)設(shè)備殼體與隧道管片結(jié)構(gòu)產(chǎn)生密封效果。在隧道工作井始發(fā)和到達(dá)過程中，整個(gè)裝置能夠抵擋巨大的水土壓力，從而防止洞圈發(fā)生漏水、漏泥的現(xiàn)象，降低隧道工作井始發(fā)和到達(dá)風(fēng)險(xiǎn)。若簾布橡膠護(hù)板在隧道工作井始發(fā)和到達(dá)過程中，整個(gè)裝置難以抵擋洞圈外巨大的水土壓力，可啟動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)向橡膠壓力內(nèi)氣囊充氣加壓，增強(qiáng)簾布橡膠護(hù)板對(duì)隧道掘進(jìn)設(shè)備殼體或隧道管片結(jié)構(gòu)密封效果，從而抵抗洞圈外部水土壓力，保證隧道工作井始發(fā)和到達(dá)的安全、順利進(jìn)行。本發(fā)明是“以積極控制為主，以應(yīng)急預(yù)防為輔”。


圖1是本發(fā)明的自握裹氣囊密封裝置的主視圖。圖2是本發(fā)明的自握裹氣囊密封裝置的側(cè)面剖視圖。圖3是本發(fā)明的自握裹氣囊密封裝置中橡膠壓力內(nèi)氣囊正視圖。圖4是本發(fā)明的自握裹氣囊密封裝置中橡膠壓力內(nèi)氣囊側(cè)視圖。圖5是本發(fā)明的自握裹氣囊密封裝置在隧道掘進(jìn)設(shè)備到達(dá)前示意圖。圖6是本發(fā)明的自握裹氣囊密封裝置在隧道掘進(jìn)設(shè)備通過時(shí)示意圖。圖7是本發(fā)明的自握裹氣囊密封裝置在隧道掘進(jìn)設(shè)備脫出后示意圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1、圖2所示，本發(fā)明的自握裹氣囊密封裝置1為一環(huán)形裝置，設(shè)置于隧道工作井靠近隧道始發(fā)或到達(dá)洞門一側(cè)的內(nèi)側(cè)井壁上，其軸線與所述洞門的軸線相重合，其主要包括一鋼套環(huán)10、一U型復(fù)合簾布橡膠護(hù)板20，和一橡膠壓力內(nèi)氣囊30，該橡膠壓力內(nèi)氣囊30夾設(shè)于鋼套環(huán)10與U型復(fù)合簾布橡膠護(hù)板20之間。配合圖3、圖4所示，橡膠壓力內(nèi)氣囊30為一環(huán)形橡膠氣囊，設(shè)置若干進(jìn)/排氣孔 31。配合圖2、圖5所示，鋼套環(huán)10包括一環(huán)形底板11，環(huán)形底板11固設(shè)于隧道工作井靠近隧道始發(fā)或到達(dá)洞門一側(cè)的內(nèi)側(cè)壁上，環(huán)形底板11的外緣設(shè)置有一套管13，套管13 上設(shè)有若干預(yù)留注漿孔12。為保證盾構(gòu)機(jī)的順利通過，環(huán)形底板11和套管13的內(nèi)環(huán)面直徑大于隧道掘進(jìn)設(shè)備的外周面的直徑。配合圖6所示，U型復(fù)合簾布橡膠護(hù)板20為一環(huán)形橡膠板，具有一外環(huán)面212和一內(nèi)環(huán)面211，包括位于橫截面端部的兩段加強(qiáng)橡膠21和橫截面中間的彈性橡膠22。該U 型復(fù)合簾布橡膠護(hù)板20的內(nèi)環(huán)面211直徑小于所述隧道掘進(jìn)設(shè)備及隧道管片結(jié)構(gòu)的外周
面直徑。
本發(fā)明新型氣囊密封裝置1的實(shí)施過程參見圖5所示，在隧道掘進(jìn)設(shè)備40到達(dá)自握裹氣囊密封裝置1前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行軸線復(fù)測(cè)，確保隧道掘進(jìn)設(shè)備40偏心在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。隧道掘進(jìn)設(shè)備40軸線復(fù)測(cè)完成之后，在隧道工作井靠近始發(fā)或到達(dá)洞門一側(cè)的內(nèi)側(cè)壁上安裝本發(fā)明新型氣囊密封裝置1。安裝完成后，隧道掘進(jìn)設(shè)備40進(jìn)行始發(fā)或到達(dá)掘進(jìn)施工。進(jìn)一步配合圖6所示，由于隧道掘進(jìn)設(shè)備40的殼體外周面411直徑大于U型復(fù)合簾布橡膠護(hù)板20內(nèi)環(huán)面211直徑，在掘進(jìn)過程中，殼體外周面411擠壓U型復(fù)合簾布橡膠護(hù)板20，U型復(fù)合簾布橡膠護(hù)板20的加強(qiáng)橡膠 21抵抗隧道掘進(jìn)設(shè)備40的摩擦拖帶力，保持自握裹氣囊密封裝置1的使用安全，而U型復(fù)合簾布橡膠護(hù)板20的彈性橡膠22受到隧道掘進(jìn)設(shè)備40的擠壓使其撐開，彈性橡膠22緊緊握裹住隧道掘進(jìn)設(shè)備40的殼體外周面411，防止洞圈漏水、漏泥。若彈性橡膠22對(duì)隧道掘進(jìn)設(shè)備40殼體外周面411的握裹力不足，可啟動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)通過橡膠壓力內(nèi)氣囊30的充/ 排氣孔31對(duì)橡膠壓力內(nèi)氣囊30中充氣增加氣壓，提高彈性橡膠22對(duì)隧道掘進(jìn)設(shè)備40殼體外周面411的握裹力。若隧道掘進(jìn)設(shè)備40在通過自握裹氣囊密封裝置1時(shí)，受到彈性橡膠22的摩擦力過大，可以通過鋼套環(huán)10預(yù)留注漿孔12注入油脂等材料，減小隧道掘進(jìn)設(shè)備40通過時(shí)的摩擦力。進(jìn)一步配合圖7所示，隧道掘進(jìn)設(shè)備40脫出自握裹氣囊密封裝置 1后，同理，由于隧道管片50外周面511直徑大于U型復(fù)合簾布橡膠護(hù)板20的內(nèi)環(huán)面211 的直徑，U型復(fù)合簾布橡膠護(hù)板20的彈性橡膠22仍被管片50撐開，彈性橡膠22緊緊握裹住隧道管片50外周面511，防止洞圈漏水、漏泥。對(duì)于橡膠壓力內(nèi)氣囊30的充/排氣孔31 和鋼套環(huán)10預(yù)留注漿孔12的使用參照隧道掘進(jìn)設(shè)備40通過的情形。當(dāng)隧道掘進(jìn)設(shè)備40 完全脫出本發(fā)明的自握裹氣囊密封裝置1后，U型復(fù)合簾布橡膠護(hù)板20的彈性橡膠22緊緊的壓住管片50，通過鋼套環(huán)10預(yù)留注漿孔12向里注漿，形成注漿帷幕60，填充工作井始發(fā)和到達(dá)洞圈與管片50之間的間隙，從而封堵洞門，待漿液凝固擋住洞圈外泥水后，拆除本發(fā)明自握裹氣囊密封裝置1，整個(gè)隧道工作井始發(fā)或到達(dá)施工結(jié)束。本發(fā)明采用預(yù)制結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便，施工過程中不易損壞，適用于隧道工作井始發(fā)、到達(dá)施工，且可回收再利用。
權(quán)利要求
1.一種自握裹氣囊密封裝置，包括一鋼套環(huán)，該鋼套環(huán)具有一環(huán)形底板，該環(huán)形底板固設(shè)于隧道工作井始發(fā)或到達(dá)洞門一側(cè)的內(nèi)側(cè)壁上，該環(huán)形底板外緣設(shè)置有一套管，該套管的內(nèi)環(huán)面的直徑大于隧道掘進(jìn)設(shè)備及隧道管片結(jié)構(gòu)的外周面直徑；一壓力內(nèi)氣囊，為一環(huán)形氣囊，設(shè)于所述套管的內(nèi)環(huán)面內(nèi)；其特征在于還包括一護(hù)板，為一環(huán)形板，具有一外環(huán)面和一內(nèi)環(huán)面，固設(shè)于所述套管的內(nèi)環(huán)面上，其截面呈U型，所述壓力內(nèi)氣囊夾設(shè)于所述護(hù)板的外環(huán)面與所述套管的內(nèi)環(huán)面之間，該護(hù)板的內(nèi)環(huán)面直徑小于所述隧道掘進(jìn)設(shè)備及隧道管片結(jié)構(gòu)的外周面直徑。
2.如權(quán)利要求1所述的自握裹氣囊密封裝置，其特征是所述護(hù)板是復(fù)合簾布橡膠護(hù)板。
3.如權(quán)利要求2所述的自握裹氣囊密封裝置，其特征是所述護(hù)板包括位于截面端部的兩段加強(qiáng)橡膠部和截面中間的彈性橡膠部。
4.如權(quán)利要求1所述的自握裹氣囊密封裝置，其特征是所述壓力內(nèi)氣囊上設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)進(jìn)/排氣孔。
5.如權(quán)利要求1所述的自握裹氣囊密封裝置，其特征是所述套管上設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)預(yù)留注漿孔。
6.如權(quán)利要求1所述的自握裹氣囊密封裝置，其特征是所述套管與所述環(huán)形底板相焊接。
7.如權(quán)利要求1所述的自握裹氣囊密封裝置，其特征是所述壓力內(nèi)氣囊是橡膠壓力內(nèi)飛^ ο
全文摘要
本發(fā)明是一種自握裹氣囊密封裝置，包括一鋼套環(huán)，該鋼套環(huán)具有一環(huán)形底板，該環(huán)形底板外緣設(shè)置有一套管，該套管的內(nèi)環(huán)面的直徑大于隧道掘進(jìn)設(shè)備及隧道管片結(jié)構(gòu)的外周面直徑；一壓力內(nèi)氣囊，為一環(huán)形氣囊，設(shè)于所述套管的內(nèi)環(huán)面內(nèi)；一護(hù)板，為一環(huán)形板，具有一外環(huán)面和一內(nèi)環(huán)面，固設(shè)于所述套管的內(nèi)環(huán)面上，其截面呈U型，所述壓力內(nèi)氣囊夾設(shè)于所述護(hù)板的外環(huán)面與所述套管的內(nèi)環(huán)面之間，該護(hù)板的內(nèi)環(huán)面直徑小于所述外周面直徑。本發(fā)明的自握裹氣囊密封裝置通過所述護(hù)板，同時(shí)輔以壓力內(nèi)氣囊，在隧道掘進(jìn)設(shè)備通過以及脫出的過程中緊緊壓住隧道掘進(jìn)設(shè)備殼體與管片產(chǎn)生密封效果從而防止洞圈發(fā)生漏水、漏泥的現(xiàn)象。
文檔編號(hào)E21D9/06GK102345464SQ201110169079
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者侯永茂, 巴雅吉乎, 張冠軍, 段創(chuàng)峰, 鄭宜楓, 魏林春 申請(qǐng)人:上海隧道工程股份有限公司