TBM盾尾封堵系统及其安装方法、施工方法技术方案

本发明专利技术涉及TBM盾尾封堵系统及其安装方法、施工方法。TBM盾尾封堵系统包括：耐磨密封板结构，整体呈与TBM盾尾一致的环形连接固定至TBM盾尾，包括内侧密封板和外侧密封板，密封板具有连接端和封堵端，连接端闭合并连接固定至TBM盾尾，封堵端朝向掘进后方开口，并且内侧密封板抵接管片，外侧密封板抵接围岩；气囊结构，整体呈与TBM盾尾一致的环形布置在所述内侧密封板与外侧密封板之间，在充气膨胀状态下，气囊结构内侧区域与管片紧密接触，外侧区域与围岩紧密接触。采用本发明专利技术的封堵系统，安装在TBM盾尾，能够对管片与围岩之间产生的间隙进行及时封堵，使得施工过程中能够超前吹填豆砾石，并实现同步灌浆。并实现同步灌浆。并实现同步灌浆。

【技术实现步骤摘要】
TBM盾尾封堵系统及其安装方法、施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，尤其涉及开挖间隙回填技术，具体涉及TBM盾尾封堵系统及其安装方法、施工方法。

技术介绍

[0002]TBM即(全断面)隧道掘进机(Tunnel Boring Machine)，分为敞开式隧道掘进机和护盾式隧道掘进机两种。护盾式隧道掘进机区别于敞开式掘进施工法，其自带护盾，不需要进行锚喷、二衬等繁琐的支护手段，只需要在开挖完成后进行管片衬砌拼装和壁后间隙回填两道工序即可，是集开挖、支护、出渣于一体，可以实现隧道的一次成型。
[0003]常规条件下护盾式TBM的管片拼装及回填施工过程如下：
[0004](1)护盾式TBM的盾尾结构
[0005]与盾构的盾尾结构最大的差别是，TBM盾尾没有盾尾刷，因此与管片间不能构成封闭体系。常规的TBM盾尾情况如图1所示，盾尾内外两侧不设有封堵装置，这就导致在吹填豆砾石或灌浆时不能太靠近盾尾，否则极易导致豆砾石或浆液渗漏进入隧道内部，影响隧道内的正常施工。但如果远离盾尾吹填豆砾石的话，这就会导致刚脱出盾尾那几环的管片处于腾空状态，即仅靠千斤顶推力和螺栓维持管片的受力平衡，极易造成管片结构失稳。因此，常规的TBM施工采用将盾尾底部两侧(7点位和4点位位置)开两个槽，以保证能及时将垫块(有的采用木质垫块、有的用预制混凝土垫块、有的甚至采用工字钢垫块等)垫到盾尾刚脱出的那一环，不至于其处于腾空的危险状态。
[0006](2)护盾式TBM管片拼装及回填过程
[0007]护盾式TBM管片的拼装及豆砾石灌浆回填过程如图2所示，具体过程如下：
[0008](1)首先，在第n环管片拼装前，通过盾尾预留槽放入垫块，一般为四块，分别垫在即将拼装的最底部管片的四个角；
[0009](2)当管片即将脱出盾尾时(n
‑
1环)，开始与底部的垫块接触；当管片完全脱离盾壳后(n
‑
2环)，整环管片在径向仅靠底部的几个垫块支撑，以维持竖直方向的稳定；
[0010](3)一般情况下TBM的施工是在第n
‑
7环左右开始吹填豆砾石，吹填的点位一般在顶部11点至1点的位置，此时第n～(n
‑
5)环这6环在径向仅靠垫块来维持稳定不下沉，而第n
‑
6环底部才刚刚吹入少量的豆砾石，直到第n
‑
8环才能保证管片壁后一半的间隙填满；
[0011](4)在豆砾石吹填20环以后，即n
‑
27环时才考虑进行灌浆回填，此时浆液能渗入前方很大一部分范围，如n
‑
10环断面位置可能被充填了一半的浆液，更有可能的是，现场实际情况的灌浆时间可能要比这个时间更靠后。
[0012]现有的护盾式TBM的管片拼装及回填存在如下问题：
[0013](1)豆砾石无法做到同步充填。即由于TBM盾尾的不封闭结构，过早吹填豆砾石必定会导致漏入隧道内，甚至引起大量灰尘导致无法正常施工。因此豆砾石的吹填不得不滞后，同时灌浆过程也不得不在此基础上更加滞后。
[0014](2)至少脱出盾尾的3～5环管片不能受到充填的豆砾石的保护，仅靠底部垫块的
支撑难以保证整环管片结构的稳定。
[0015](3)由于底部垫块的阻挡，导致豆砾石吹填过程中难以将管片底部位置吹填“饱满”。这就导致灌浆后出现许多豆砾石分布不均匀、甚至纯水泥灌浆体的情况，如图3所示。
[0016](4)TBM盾尾处的开挖间隙无法密封，因此常规施工只能通过吹填豆砾石的方式完成初步填充，再通过注入水泥浆完成二次填充。而相比于盾构的同步注浆的一次填充来说，这种分两次填充的效果往往较差。
[0017]因此，有必要提出一种新的TBM盾尾封堵方案，以保证对管片与围岩之间产生的间隙进行及时封堵，避免以上问题的发生。

技术实现思路

[0018]鉴于现有技术的不足，本专利技术主要目的是提供一种TBM盾尾封堵系统及其安装方法、施工方法，以解决现有技术中的一个或多个问题。
[0019]本专利技术的技术方案如下：
[0020]本专利技术第一方面提供一种TBM盾尾封堵系统，包括：耐磨密封板结构，整体呈与TBM盾尾一致的环形连接固定至TBM盾尾，所述耐磨密封板结构包括内侧密封板和外侧密封板，内侧密封板与外侧密封板具有连接端和封堵端，连接端闭合并连接固定至TBM盾尾，封堵端朝向掘进后方开口，并且内侧密封板抵接管片，外侧密封板抵接围岩；气囊结构，整体呈与TBM盾尾一致的环形布置在所述内侧密封板与外侧密封板之间，所述气囊结构具有面向掘进后方的封堵面，并且在充气膨胀状态下，所述封堵面的内侧区域与管片紧密接触，外侧区域与围岩紧密接触。
[0021]本专利技术另一方面提供一种根据TBM盾尾封堵系统的的安装方法，包括：S1：螺栓孔开设，在TBM盾尾开设螺栓孔；S2：基座板安装，采用螺栓将基座板安装至TBM盾尾；S3：密封板安装，将内侧密封板与外侧密封板的连接端插入基座板，采用螺栓连接固定，沿圆周方向重复直至整环盾尾的密封板安装完成；S4：密封板张开，拆卸内侧密封板与外侧密封板封堵端的螺丝，密封板张开；S5：气囊安装，将气囊放入张开状态下的内侧密封板与外侧密封板之间；S6：外包耐磨弹性钢丝网安装，在气囊的封堵面铺设外包耐磨弹性钢丝网，两端采用螺丝连接固定至内侧密封板与外侧密封板封；S7：空压机及仪表调试，检查气囊密闭性，检查密封板连接情况、张开度及弹性，安装完成。
[0022]本专利技术再一方面提供一种根据TBM盾尾封堵系统的施工方法，包括：包括：S1：TBM向前掘进，掘进结束后进行管片拼装；S2：设定气压，向气囊充气；S3：检验气囊气压稳定性，若不稳定，检查气囊后重新充气，直至气囊气压稳定；S4：待气囊气压稳定后，通过脱出盾尾第1～2环管片的抓举孔向开挖间隙吹填豆砾石，并在吹填完成后立即在相同位置进行同步灌浆；S5：灌浆后检查隧道内部是否漏浆，若漏浆则增加气压再次进行调整，直至完成整环管片的吹填/灌浆；S6：气囊排气，TBM继续向前掘进，准备下一环管片的拼装和封堵施工。
[0023]本专利技术相对于现有技术的有益效果是：本专利技术设计了一种安装在TBM盾尾的封堵系统，在不影响正常施工的前提下，以保证对管片与围岩之间产生的间隙进行及时封堵。预期能够达到如下效果：
[0024](1)能够完全堵住豆砾石，保证在吹填过程中不会流进隧道内，以达到“盾尾刚脱出即可吹填豆砾石”的效果；
[0025](2)能够完全阻挡无压力的流动浆液，使灌浆时机提前。TBM隧道的灌浆一般从管片抓举孔进行，常规条件下一般在吹填豆砾石20环后才开始灌浆，而使用封堵系统后，可以保证吹填豆砾石1～2环后即可灌浆。
[0026](3)基本能够阻挡低压力的灌浆，使“吹填豆砾石+灌浆”替换为“同步灌浆”的方式实现。因为在一些富水中强风化类岩层TBM的施工时，直接灌浆充填的方式能够使浆液直接渗入围岩中，既起到加固作用，又能够保证填充，同时还能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TBM盾尾封堵系统，其特征在于，包括：耐磨密封板结构，整体呈与TBM盾尾一致的环形连接固定至TBM盾尾，所述耐磨密封板结构包括内侧密封板和外侧密封板，内侧密封板与外侧密封板具有连接端和封堵端，连接端闭合并连接固定至TBM盾尾，封堵端朝向掘进后方开口，并且内侧密封板抵接管片，外侧密封板抵接围岩；气囊结构，整体呈与TBM盾尾一致的环形布置在所述内侧密封板与外侧密封板之间，所述气囊结构具有面向掘进后方的封堵面，并且在充气膨胀状态下，所述封堵面的内侧区域与管片紧密接触，外侧区域与围岩紧密接触。2.根据权利要求1所述的TBM盾尾封堵系统，其特征在于：所述TBM盾尾边缘临时开设螺栓孔，耐磨密封板结构通过基座板和螺栓固定至TBM盾尾。3.根据权利要求2所述的TBM盾尾封堵系统，其特征在于：所述耐磨密封板结构由多组密封板组成，多组密封板整体呈与TBM盾尾一致的环形连接固定至TBM盾尾，并且每组密封板均由内侧密封板和外侧密封板构成；优选的，所述内侧密封板与外侧密封板在连接端开设有多个螺栓孔，用于通过螺栓连接固定至所述基座板；优选的，所述内侧密封板与外侧密封板在非使用状态下在封堵端连接固定形成闭合，使用状态下能够弹开朝向掘进后方开口；优选的，所述内侧密封板与外侧密封板在封堵端开设有多个螺丝孔，非使用状态下采用一条形连接板和螺丝连接固定形成闭合，使用状态下通过拧开螺丝拆卸条形连接板后能够自动弹开。4.根据权利要求3所述的TBM盾尾封堵系统，其特征在于：所述内侧密封板在封堵端作向外弯折处理，所述外侧密封板在封堵端作向内弯折处理，弯折处理形成弯折段，并在弯折处作倒圆角；优选的，所述封堵端的螺丝孔开设在所述弯折段上；优选的，所述弯折处理为90
°
弯折。5.根据权利要求3所述的TBM盾尾封堵系统，其特征在于：所述内侧密封板与外侧密封板均由三片板片横向局部重叠交错搭接构成；优选的，所述板片采用65Mn弹簧钢制作；优选的，每片板片长350～370mm，宽100mm，厚1mm。6.根据权利要求1所述的TBM盾尾封堵系统，其特征在于：所述气囊结构为一整环形气囊，呈与TBM盾尾一致的环形布置在所述内侧密封板与外侧密封板之间，在充气膨胀后环形内圈与管片紧密贴合，环形外圈与围岩紧密贴合；优选的，所述气囊结构材质为橡胶，采用三层丁腈橡胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王守慧，江玉生，赵继增，杨星，叶守杰，邵小康，刘泉维，杨志勇，宗超，刘利，张连庆，齐子豪，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京青岛市地铁六号线有限公司廊坊辰兴机械有限公司，
类型：发明
国别省市：