新型盾构接收自适应密封装置研究与应用

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1、第4期(总第160期)2012年8月中国彳丛工靠CHINAMUNICIPALENGlNEERINGNo．4(SerialNo．160)Aug．2012DOI：10．3969／j．issn．1004—4655．2012．04．024新型盾构接收自适应密封装置研究与应用段创峰[上海城建(集团)公司，上海200122]摘要：针对现有盾构法隧道接收施工风险大、难度高等突出问题，通过设计创新，研制了新型盾构接收自适应密封装置，并完成相关工程应用。这项研究结果，成功解决了传统反袜套密封装置被动密封、包裹力弱、无法防止大范围渗漏等问题，并有效降低了盾构接收施工风险。关键词：盾构隧道；盾构接收；密封装置中

2、图分类号：U455．43文献标志码：A文章编号：1004-4655(2012)04-0069—031新型盾构接收自适应密封装置作用机制新型盾构接收自适应密封装置主要由橡胶帘布、铰链板、压力施加装置组成，通过螺栓与洞门预留钢环连接。在盾构接收过程中，由于自适应密封装置内径要比盾构机外径小，当盾构机刀盘周边碰到密封装置并继续向前推进时，密封装置在铰链板和压力施加装置的共同作用下，可以自动适应并调节橡胶帘布与盾构机外壳的贴合度，在压力施加装置主动压紧力的作用下，以确保盾构与洞圈间隙密封止水。新型盾构接收自适应密封装置结构组成示意图见图1。图1新型盾构接收自适应密封装置结构组成示意图新型盾构接收自

3、适应密封装置可根据需要密封的水土压力工况、盾构与洞圈的相对关系等进行针对性设计和优化，以满足不同工况条件下最佳的盾构密封止水装置使用要求。收稿日期：2012—05—18作者简介：段创峰(198l一)，男，工程师，硕士，主要从事市政工程、隧道及城市各类型地下工程施工技术攻关及研究工作。2工程概况本工程为郑州市轨道交通1号线04合同段，其中七里河站～新郑州站站区间隧道是本标段的一个组成部分，采用2台新制土压平衡盾构机(拍140mm铰接式土压平衡盾构机)施工。盾构机外径拍140mm，隧道内径4,5400mm，管片环宽1．5ITI，厚度0．30m。区间工程示意图见图2。此次新型盾构接收自适应密封装

4、置应用于右线隧道，即2号盾构机接收施工。进洞2010．10图2郑州市轨道交通1号线工程应用区间示意图盾构进洞处隧道断面位于④粉土、⑤粉土、⑥一，粉土、⑥粉质黏土、⑦细砂层中，隧道顶覆土约lO．3113。由于地下水位较低，此工况密封压力要求为0．05MPa，考虑安全系数，密封压力按照0．06MPa考虑。2．1设计加工1)设计要求。由于隧道顶覆土约lO．3m，地下水位约为地下11nl。静止水压约为0．05MPa，设计密封水压取0．06MPa；盾构进洞轴线控制偏差约．t-50mill，考虑富余量为±20mm，即设计允许盾构进洞中心偏差约4-70mm；实际盾构预留洞圈直径为6720rnln，盾构机

5、直径为6140mm，要求装置可实现密封间隙量为290mm+70mm(允许轴线偏差)。2)结构及密封验算。69中国彳放工存段创峰：新型盾构接收自适应密封装置研究与应用2012年第4期(1)结构验算。根据新型盾构接收自适应密封装置的设计要求和初步设计尺寸，对其进行数值建模，模型见图3。考虑到建模简化以及装置实际卜由8块构件拼接而成，选取实际装置的1／8圆周进行建模验算。焊接图3密封装置计算模型示意图根据验算结果(见图4)，可以看出，在盾构进洞过程中，密封装置肋板与竖板连接处、竖板焊接位置、压紧力作用位置会产生一定的应力集中，最大应力为72MPa，远低于钢的屈服极限，密封装置结构受力偏安全。图4

6、密封装置计算结构应力云图(2)密封验算。图5为单片铰链板受力情况，取铰链板在最不利情况下(盾构机下偏50mm)的受力情况(不考虑橡胶帘布的握箍力)进行密封验算。图5单片铰链板受力示意图由力矩平衡，可得Po×S×L1=F×L2(1)式中：凡为铰链板受到的均布压力，MPa；S为铰链板面积；￡。、￡：分别为动力臂和阻力臂；F为压紧力。计算结果表明：铰链板可承受的最大水压力为Po=0．065MPa>0．060MPa(实际水压)，当盾构机按设计轴线中心进洞时，此时密封装置可承受的最大水压力为P。=0．080MPa。3)密封装置加工。经过以上分析验算，最终确定了密封装置设计方案，并进行了加工和场内试拼

7、装。70新型盾构接收自适应密封装置场内总装图见图6图6密封装置场内总装图2．2现场安装根据现场实际情况和设计方案，对采用新型盾构接收自适应密封装置实施盾构接收工程应用制订了相应的专项方案，密封装置共分为8块，安装时自下而上进行吊装。新型盾构接收自适应密封装置的安装流程见图7，现场安装图片见图8。图7密封装置的安装流程a)安装帘布h)安装密封堤置图8现场安装图片中圄彳鹾z靠段创峰：新型盾构接收自适应密封装置研究与应用201