[发明专利]一种盾尾刷-油脂腔密封系统渗漏应急密封装置

说明书

本发明公开了一种盾尾刷‑油脂腔密封系统渗漏应急密封装置，该装置包括盾壳、管片、盾尾刷、气囊、油脂压力传感器、浆液、密封油脂、气囊挡板、电控气阀、压力稳定器、空气压缩机、输气管、警示器等；在盾尾刷、盾壳、管片间所形成的油脂腔中设置有环形气囊，油脂腔密封时气囊保持收缩，当油脂腔发生泄漏油脂压力下降时，通过对气囊进行注气，气囊膨胀填补密封油脂的泄漏体积，短时间内保持油脂腔内密封油脂的压力稳定，维持盾尾密封系统密封；当油脂腔油脂进一步泄露导致管片壁后浆液发生渗漏时，气囊膨胀至混凝土管片外缘阻塞壁后注浆向油脂腔和盾尾内部渗漏，从而实现了快速密封；本发明可以短时间维持密封系统油脂压力的稳定，并在盾尾密封系统失效后，紧急密封盾尾间隙，阻止盾尾密封系统发生渗漏后进一步发展诱发盾构机被埋、隧道垮塌的重大安全工程事故。

技术领域

本发明涉及地下工程隧道盾构施工技术领域，具体涉及一种盾尾刷-油脂腔密封系统渗漏应急密封装置。

背景技术

盾构机在掘进时，未安装管片之前，主要靠盾体支撑，以防止土体的塌落。管片在盾尾位置拼装后由推进千斤顶推动盾体连续向前移动，同时已经拼装完成的管片从盾尾逐渐脱出，此过程中盾尾和拼装完成的管片间存在相对滑动。由于管片外径小于盾体内径，因此管片外缘与盾构机的盾壳内缘之间存在一定的空隙，施工中常称作为盾尾间隙，为了防止盾体外部的地层土体、地下水以及注浆浆液等通过此间隙进入盾构内，须对盾尾间隙部位进行密封处理。目前盾尾密封系统通常是采用环形盾尾钢丝刷+密封油脂的形式，前后两道或三道或四道盾尾刷与盾壳、管片之间形成一至三个环形空腔，再向空腔内泵送油脂并保持设定的压力，从而起到密封止水、止浆的效果。

然而，实际施工中，盾尾密封系统常因盾尾刷弹性性能下降、磨损，油脂腔进入杂物等状况，使得密封性能下降甚至完全失效，发生快速涌水、涌砂现象，引发隧道透水坍塌。因此，在掘进过程中盾尾密封系统中设置应急处理装置，防止渗漏危害进一步发展，具有重要的意义。

当前的已有一些盾尾紧急密封装置专利，如中国专利第“201910703848.3”号，公开“一种盾尾紧急密封装置”，采用机械式的密封挡板进行盾尾密封；又如中国专利第“201420037774.2”号，公开“一种用于盾构涌水事故抢险的紧急密封装置”，采用机械式的弧形楔形块对盾尾进行密封；又如中国专利第“201210070816.2”号，公开“盾构机用盾尾紧急密封装置及其安装结构”，通过盾构机壳体和片间的环形橡胶管对对盾尾进行密封。这些专利存在着简单机械结构密封效果不佳，一次性装置无法回收使用，效果单一、只可用于盾尾完全失效情况下的紧急避险，以及会缩减盾尾间隙挤压刚拼装的管片环，严重时挤坏管片环、带来管片拼装等缺陷。

发明内容

为解决以上问题，防止盾尾密封系统发生渗漏后进一步发展造成工程事故，本发明提供了一种盾尾刷-油脂腔密封系统渗漏应急密封装置，在油脂压力自动监测的基础上，当油脂压力低于设定压力的情况下，气囊快速膨胀挤压油脂腔中的油脂能够短时间保持油脂腔内密封油脂的油脂压力稳定，发出相应的预警，工程技术人员立刻投入检查盾尾密封、油脂泵送系统，多数情况下的问题可以快速解决；即使在盾尾密封系统失效后，该装置能够紧急临时密封盾尾间隙，阻止渗漏危害进一步发展，为人员疏散、停机检修提供时间；最后该装置暗藏于油脂腔中的盾壳内缘的凹槽中，且不会缩减盾尾间隙大小，影响管片的正常拼装。

本发明所采用的技术方案是：

一种盾尾刷-油脂腔密封系统渗漏应急密封装置，其特征在于：所述装置由盾壳、管片、盾尾刷、气囊、油脂压力传感器、浆液、密封油脂、气囊挡板、电控气阀、压力稳定器、空气压缩机、输气管、警示器组成，前后道盾尾刷以及盾壳、管片之间形成油脂腔，油脂腔上部设置有气囊，油脂腔密封时气囊保持收缩状；

当油脂腔发生泄漏时，油脂压力传感器检测到密封油脂的压力值降低，警示器示警，并自动打开电控气阀，对气囊进行注气，气囊迅速膨胀填补密封油脂的泄漏体积，短时间内能够保持油脂腔内密封油脂的油脂压力稳定，从而保证盾尾密封系统不发生泄漏；