CN215804720U - 一种拼装式洞门止水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种拼装式洞门止水装置，涉及顶管施工止水技术领域。包括组合钢环、洞门预埋钢环和辅助装置，辅助装置包括注浆装置、油脂装置、充气装置和液压测控装置；组合钢环固定设置于洞门预埋钢环上；组合钢环由若干特制钢环拼装而成；辅助装置均连接于组合钢环上，注浆装置用于向洞门预埋钢环与管节的间隙中压注浓泥浆，油脂装置用于向组合钢环与管节的间隙中压注油脂，充气装置用于为充气式止水橡胶环充气，液压测控装置用于监测浓泥浆和油脂的液压信息。本实用新型采用拼装式的组合钢环，并设有多道止水措施，结合辅助装置能够有效确保装置的止水密封效果，提高顶管始发和接收的安全性，确保施工质量。

Description

一种拼装式洞门止水装置

技术领域

本实用新型涉及顶管施工止水技术领域，具体涉及一种拼装式洞门止水装置。

背景技术

顶管技术因具有避免地面交通导改和地下管线拆迁，施工对土体扰动小、对城市地面环境影响很小，可有效控制地表沉降，机械化程度高等特点，逐渐在城市地下空间开发中得到广泛应用。顶管工法在推广应用时不可避免会遇到越来越多的富水条件，尤其在高水压条件下，顶管施工容易发生涌水、涌砂或地面沉陷等事故，容易威胁周边建筑物、构筑物、管线和道路的安全。因此，顶管施工对洞门止水装置的要求较高。

顶管施工传统洞门止水装置主要由橡胶帘布、环板、压板、翻板、固定螺栓等结构组成。橡胶帘布由固定螺栓和压板固定于洞门预埋钢环上，通过翻板防止橡胶帘布外翻，橡胶帘布可设置一道或两道。在顶管机和管节顶进的过程中，橡胶帘布易被管节磨损甚至撕裂，橡胶帘布与管节间不可避免会产生间隙，地下水可能会通过间隙渗漏。周边土质越差，地下水压力越大，则涌水、涌砂风险越大。因此，有必要针对现有技术进行改进。

实用新型内容

本实用新型目的在于，提供一种拼装式洞门止水装置，适用于高水压条件顶管施工，能够有效解决高水压条件顶管施工时可能会遇到的涌水、涌砂等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种拼装式洞门止水装置，包括组合钢环、洞门预埋钢环和辅助装置，辅助装置包括注浆装置、油脂装置、充气装置和液压测控装置：组合钢环固定设置于所述洞门预埋钢环上；组合钢环由若干特制钢环拼装而成，内侧安装有若干充气式止水橡胶环；辅助装置均连接于组合钢环上，注浆装置用于向洞门预埋钢环与管节的间隙中压注浓泥浆，油脂装置用于向组合钢环与管节的间隙中压注油脂，充气装置用于为充气式止水橡胶环充气，液压测控装置用于监测浓泥浆和油脂的液压信息。

优选地，所述洞门预埋钢环固定设置于内衬墙上。

优选地，所述特制钢环由若干内侧钢板、若干槽形钢板、前侧钢板、后侧钢板、若干梯形钢板和若干连接件拼接而成；内侧钢板用于连接槽形钢板、前侧钢板和后侧钢板；前侧钢板的高度小于后侧钢板的高度；梯形钢板、连接件分别同槽形钢板、前侧钢板、后侧钢板垂直拼接。

优选地，所述槽形钢板用于安装充气式止水橡胶环；充气式止水橡胶环的内侧设置有耐磨尼龙垫层。

优选地，所述充气装置包括导气管、气压阀、充气泵和气压保持与预警模块；气压保持与预警模块用于实时监测充气式止水橡胶环内的气压，当充气式止水橡胶环内的气压超过预设范围时会发出警报。

相较于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型提供的拼装式洞门止水装置，包括组合钢环、洞门预埋钢环和辅助装置，辅助装置包括注浆装置、油脂装置、充气装置和液压测控装置。其中，注浆装置向洞门预埋钢环和管节的间隙中压注泥浆，在管节周边形成的泥浆套，构成第一道止水措施；充气装置为充气式止水橡胶环充气，油脂装置为若干充气式止水橡胶环的间隙注入油脂，充气装置和油脂装置共同构成第二道止水措施。多道止水措施协同作用，能够有效提高拼装式洞门止水装置的止水性，再配合液压测控装置，能够有效、及时且灵活地保障该装置的止水密封效果，显著提高顶管始发和接收的安全性，确保施工质量，尤其适用于高水压条件顶管施工。

2、本实用新型提供的拼装式洞门止水装置，采用拼装式的组合钢环，有利于安装、拆卸及再利用。所述组合钢环的外形尺寸与管节外形尺寸相匹配，可应用于矩形、圆形等多种断面顶管隧道洞门的止水密封。

附图说明

为更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需使用的附图作简要介绍。显而易见，下述附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域内的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。

图1是本实用新型的某一实施例提供的拼装式洞门止水装置的剖面结构示意图；

图2是本实用新型的某一实施例提供的拼装式洞门止水装置中组合钢环的结构示意图；

图3是本实用新型的某一实施例提供的拼装式洞门止水装置中特制钢环的结构示意图；

图4是本实用新型的某一实施例提供的拼装式洞门止水装置中注浆装置的结构示意图；

图5是本实用新型的某一实施例提供的拼装式洞门止水装置中油脂装置的结构示意图；

图6是本实用新型的某一实施例提供的拼装式洞门止水装置中充气装置的结构示意图；

图7是本实用新型的某一实施例提供的拼装式洞门止水装置中液压测控装置的结构示意图。

附图标记说明：

(1)组合钢环；(1-1)特制钢环；(1-1a)内侧钢板；(1-1b)槽形钢板；(1-1c)前侧钢板；(1-1d)后侧钢板；(1-1e)梯形钢板；(1-1f)连接件；(1-2)充气式止水橡胶环；(1-2a)耐磨尼龙垫层；(1-3)止水橡胶垫；(1-4)止水橡胶圈；(1-5)固定螺栓；(1-6)螺栓孔；(2)洞门预埋钢环；(2-1)锚筋；(2-2)螺母；(3)注浆装置；(3-1)浓泥浆；(3-2)注浆管；(3-3)注浆泵；(3-4)注浆阀；(4)油脂装置；(4-1)油脂；(4-2)油脂管；(4-3)油脂泵；(4-4)阀门；(5)充气装置；(5-1)导气管；(5-2)气压保持与预警模块；(5-3)充气泵；(5-4)气压阀；(6)液压测控装置；(6-1)数据采集模块；(6-2)数据传输模块；(6-3)数据接收模块；(6-4)控制模块；(7)传统止水装置；(8)管节；(9)内衬墙。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域内的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，在本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1，在本实用新型的某一实施例中，拼装式洞门止水装置，包括组合钢环1、洞门预埋钢环2和辅助装置；洞门预埋钢环2固定设置于内衬墙9上，在内衬墙9混凝土浇筑前预先埋设于洞门位置，其外形与管节8的外形相匹配。

进一步地，组合钢环1固定设置于所述洞门预埋钢环2上；组合钢环1的内侧安装有若干充气式止水橡胶环1-2；辅助装置均连接于组合钢环1上，包括注浆装置3、油脂装置4、充气装置5和液压测控装置6；注浆装置3用于向洞门预埋钢环2和管节8的间隙中压注浓泥浆3-1，顶进完成后可通过注浆装置3向间隙中注入水泥浆置换浓泥浆3-1，从而实现洞门封堵；油脂装置4用于向组合钢环1与管节8的间隙中压注油脂4-1；充气装置5用于为充气式止水橡胶环1-2充气；液压测控装置6用于监测浓泥浆3-1和油脂4-1的液压。此外，为了进一步确保止水效果，还可以在组合钢环1的前侧安装传统止水装置7。

请参阅图2和图3，在本实用新型的某一实施例中，所述组合钢环1由若干特制钢环1-1通过若干固定螺栓1-5和螺母拼装而成，其间设有止水橡胶垫1-3进行止水；拼装完成后的组合钢环1再通过若干固定螺栓1-5和螺母2-2固定设置于洞门预埋钢环2上，其间设有止水橡胶圈1-4进行止水，确保组合钢环1具有足够的止水密封性和结构安全性。

更进一步地，特制钢环1-1由若干内侧钢板1-1a、若干槽形钢板1-1b、前侧钢板1-1c、后侧钢板1-1d、若干梯形钢板1-1e和若干连接件1-1f拼接而成；内侧钢板1-1a与槽形钢板1-1b交替拼接，其轴线相互平行，形成组合钢环1的内侧结构；前侧钢板1-1c和后侧钢板1-1d同内侧钢板1-1a垂直拼接，但其轴线相互平行；且前侧钢板1-1c的高度小于后侧钢板1-1d的高度；梯形钢板1-1e、连接件1-1f同槽形钢板1-1b、内侧钢板1-1a垂直拼接，且与前侧钢板1-1c、后侧钢板1-1d垂直。

在本实用新型的某一实施例中，充气式止水橡胶环1-2安装于由槽形钢板1-1b形成的安装槽内，在安装槽内涂抹油脂可减小充气式止水橡胶环1-2在安装槽内的磨损；充气式止水橡胶环1-2具有足够的强度、柔性和耐久性，在气压作用下能产生一定程度的变形；充气式止水橡胶环1-2的形状与槽形钢板1-1b的内轮廓和管节8的外轮廓相匹配；充气式止水橡胶环1-2的内环尺寸略小于管节8的外尺寸，其外直径略大于槽形钢板1-1b和管节8的最大间隙；充气式止水橡胶环1-2与管节8接触的内侧表面设置有耐磨尼龙垫层1-2a，用于减小充气式止水橡胶环1-2与管节8的磨损从而提高使用寿命。

请参阅图4，在本实用新型的某一实施例中，注浆装置3包括注浆管3-2、注浆泵3-3和注浆阀3-4，注浆管3-2一端安装于所述内侧钢板1-1a上，且沿组合钢环1的环向设有若干个支管，另一端连接注浆泵3-3，中间设有注浆阀3-4，注浆泵3-3的泵送压力大于地下水压力。

请参阅图5，在本实用新型的某一实施例中，油脂装置4包括油脂管4-2、油脂泵4-3和阀门4-4，油脂管4-2一端安装于内侧钢板1-1a上，且沿组合钢环1的环向设有若干个支管，另一端连接油脂泵4-3，中间设有阀门4-4，油脂泵4-3的泵送压力大于地下水压力。

请参阅图6，在本实用新型的某一实施例中，充气装置5包括导气管5-1、充气泵5-2、气压保持与预警模块5-3和气压阀5-4；导气管5-1一端安装于槽形钢板1-1b上，且与充气式止水橡胶环1-2连接，另一端连接充气泵5-2，中间设有气压阀5-4和气压保持与预警模块5-3；气压保持与预警模块5-3可实时监测充气式止水橡胶环1-2内的气压，当充气式止水橡胶环1-2内的气压超过预设范围时发出警报；充气装置5的数量与充气式止水橡胶环1-2的数量相匹配。

请参阅图7，在本实用新型的某一实施例中，所述液压测控装置6主要包括数据采集模块6-1、数据传输模块6-2、数据接收模块6-3和控制模块6-4；配合注浆装置3使用可有效控制浓泥浆3-1的压注，配合油脂装置4使用可有效控制油脂4-1的压注。

其中，浓泥浆3-1由膨润土、清水、添加剂搅拌而成，具备良好的塑性流动性、保水性和低渗透性，浓泥浆3-1的浓度根据最大地下水压力确定。

更进一步地，在本实用新型的某一具体实施例中，针对穿越某运河的矩形顶管项目，设计洞门止水装置方案；据悉，顶管断面尺寸为9.8×5.9m，顶管顶部埋深约4.6～11.3m，河床覆土厚度约4.6～5.0m，地下水埋深约0.7m～1.7m，穿越地层主要为粉砂和粉质土，最大地下水压力约0.16MPa。

本实施例提供的拼装式洞门止水装置中，洞门预埋钢环2在内衬墙9施工前预先设置在洞门位置，并通过锚筋2-1锚固于内衬墙9上，且在洞门预埋钢环2的井壁钢板上预留螺母2-2和螺栓孔；洞门预埋钢环2的内环尺寸为10.08m宽×6.18m高。

本实施例中，组合钢环1由八块特制钢环1-1拼装而成，其中四块为直线型，其他四块为曲线型，内环尺寸优选为10.08m宽×6.18m高。

更进一步地，特制钢环1-1由三块内侧钢板1-1a、两块槽形钢板1-1b、两块梯形钢板1-1e、一块前侧钢板1-1c、一块后侧钢板1-1d和若干连接件1-1f焊接而成；内侧钢板1-1a上设有若干预留孔，用于连接注浆装置3、油脂装置4和液压测控装置6。

槽形钢板1-1b包括圆形部分和突出部分，突出部分向管节8一侧突出，用于防止充气式止水橡胶环1-2发生移动，其上还设有若干预留孔，用于连接充气装置5。

前侧钢板1-1c上设有若干螺栓孔，用于安装传统止水装置；前侧钢板1-1c的优选规格为：厚度20mm，高度250mm。

后侧钢板1-1d上设有若干螺栓孔，并与洞门预埋钢环2的螺栓孔对应，共设有两排，用于安装组合钢环1；后侧钢板1-1d的优选规格为：厚度20mm，高度500mm。

梯形钢板1-1e上设有两个槽孔和若干螺栓孔，槽孔形状、大小和位置与槽形钢板1-1b内尺寸相匹配，但没有突出部分；梯形钢板1-1e的优选规格为：厚度10mm，宽度860mm，高度250-500mm。

连接件116形状为梯形，其上设有两个槽孔，槽孔形状、大小和位置与槽形钢板1-1b外尺寸相匹配；连接件116的优选规格为：厚度10mm，宽度820mm，高度240-490mm。

本发明实施例中涉及预留孔的设置应满足相应装置的功能要求。

在本实施例中，充气式止水橡胶环1-2外形为矩形环状，优选规格为：内环尺寸9.79m高×5.89m宽，外环尺寸10.08m高×6.18m宽。断面形状为圆环形，优选规格为：内径205mm，外径245mm，壁厚为20mm；充气式止水橡胶环1-2与管节8接触的内侧表面外包一层的耐磨尼龙垫层1-2a，耐磨尼龙垫层1-2a的厚度为5mm；充气式止水橡胶环1-2内的气压被气压保持与预警模块控制在介于临界气压和极限气压之间，其中，临界气压可以理解为充气式止水橡胶环1-2发生变形时的气压，极限气压可以理解为充气式止水橡胶环1-2发生破坏时的气压。

在本实施例中，固定螺栓有两种用途，一种用于特制钢环1-1的拼装，另一种用于组合钢环1的安装，固定螺栓的数量和间距均应满足止水密封和结构安全的要求。

在本实施例中，在安装拼装式洞门止水装置前，需在洞门位置预先搭设安装平台，并采取临时支护措施，以确保安全施工。

本实施例的特制钢环1-1的制作过程如下：

(1)按照规定尺寸切割出特制钢环1-1的所有钢板1-1a～1-1e和连接件1-1f；

(2)按照要求加工钢板的螺栓孔和槽孔；

(3)将所有钢板1-1a～1-1e按照要求焊接成整体，并焊接连接件1-1f。

本实施例组合钢环1的拼装过程如下：

(1)将所有特制钢环1-1水平放置于空旷地带，并按照顺序堆放(后侧钢板1-1d朝下、前侧钢板1-1c朝上)；

(2)为止水橡胶垫1-3设置螺栓孔和槽孔；

(3)将止水橡胶垫1-3放置于梯形钢板1-1e间，与螺栓孔和槽孔对准；

(4)将固定螺栓1-5***梯形钢板1-1e和止水橡胶垫1-3的螺栓孔并固定。

本实施例洞门止水密封装置的安装过程如下：

(1)向组合钢环1的安装槽内涂抹少量胶水；

(2)将充气式止水橡胶环1-2粘在安装槽内；

(3)利用充气装置5向充气式止水橡胶环1-2内充入0.5～0.7个大气压使其张开；

(4)在前侧钢板1-1c上安装传统止水密封装置7；

(5)用吊装机械将组合钢环1翻转；

(6)在后侧钢板1-1d上涂抹少量胶水，使止水橡胶圈1-4粘在后侧钢板1-1d上；

(7)在洞门外预设组合钢环1的安装平台；

(8)将组合钢环1吊装至安装平台上并简易固定；

(9)拧紧固定螺栓使组合钢环1安装在洞门预埋钢环2上；

(10)连接注浆装置3、油脂装置4、充气装置5和液压测控装置6。

本实施例提供的拼装式洞门止水装置的工作原理如下：

先将顶管机推入始发洞门内，当刀盘开始切削加固区土体时，由充气装置5为充气式止水橡胶环1-2加压至超过临界气压，使充气式止水橡胶环1-2产生一定量的变形并贴紧管节8的外表面，再通过注浆装置3向洞门预埋钢环与顶管机(或管节8)的间隙中注满浓泥浆，同时通过油脂装置4向两道充气式止水橡胶环1-2之间、充气式止水橡胶环1-2与传统止水装置7之间注满油脂；在顶管掘进过程中，充气泵的控制气压介于临界气压和极限气压之间，浓泥浆和油脂的控制液压均大于最大地下水压力；在顶管掘进过程中，通过液压测控装置6，对浓泥浆和油脂的液压进行实时监测和调控，从而有效确保本实施例所述拼装式洞门止水装置的止水性和密封性。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域内的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型工作原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种拼装式洞门止水装置，其特征在于，包括组合钢环、洞门预埋钢环和辅助装置；所述辅助装置包括注浆装置、油脂装置、充气装置和液压测控装置；

所述组合钢环固定设置于所述洞门预埋钢环上；

所述组合钢环的内侧安装有若干充气式止水橡胶环；

所述辅助装置连接于所述组合钢环上，所述注浆装置用于向所述洞门预埋钢环与管节的间隙中压注浓泥浆，所述油脂装置用于向所述组合钢环与管节的间隙中压注油脂，所述充气装置用于为充气式止水橡胶环充气，所述液压测控装置用于监测所述浓泥浆和所述油脂的液压信息。

2.根据权利要求1所述的拼装式洞门止水装置，其特征在于，所述洞门预埋钢环固定设置于内衬墙上。

3.根据权利要求1所述的拼装式洞门止水装置，其特征在于，所述组合钢环由若干特制钢环拼装而成，所述特制钢环由若干内侧钢板、若干槽形钢板、前侧钢板、后侧钢板、若干梯形钢板和若干连接件拼接而成；所述内侧钢板用于连接所述槽形钢板、所述前侧钢板和所述后侧钢板；所述前侧钢板的高度小于所述后侧钢板的高度；所述梯形钢板、所述连接件分别与所述槽形钢板、所述前侧钢板、所述后侧钢板垂直拼接。

4.根据权利要求3所述的拼装式洞门止水装置，其特征在于，所述槽形钢板用于安装所述充气式止水橡胶环；所述充气式止水橡胶环内侧设置有耐磨尼龙垫层。

5.根据权利要求1所述的拼装式洞门止水装置，其特征在于，所述充气装置包括导气管、气压阀、充气泵和气压保持与预警模块；所述气压保持与预警模块用于实时监测充气式止水橡胶环内的气压，当充气式止水橡胶环内的气压超过预设范围时会发出警报。

Images