反袜套气弹簧抗风险装置在盾构到达工程中的应用

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1、2012年3月第3期城市道桥与防洪成果应用177反袜套气弹簧抗风险装置在盾构到达工程中的应用顾沉颖，段创峰，魏林春，赵艳鹏(1．上海隧道工程股份有限公司，上海200082；2．上海城建(集团)公司，上海200122)摘要：该文介绍了在传统的铰链板密封装置的基础上，针对目前盾构到达施工风险控制的难题，设计出一种全新的反袜套气弹簧抗风险装置，并成功应用于郑卅I地铁某区间盾构进洞工程。气弹簧产生的支撑压力可以与洞口内的渗漏土水压力相平衡，有效地防止土水渗漏，保证盾构安全到达，并节省工期3d。该技术具有原理简单、安装简便、结实耐用等优点，具有广阔的应用前景。关键词：气弹簧；反袜套

2、；盾构到达中图分类号：U455．43文献标识码：B文章编号：l0HD9—7716(2012)03—0177—03度略高于盾构进洞断面，隧道顶覆土约10．321m。O引言盾构进洞采用深层搅拌桩结合旋喷桩进行加固。在盾构隧道工程中，对于盾构到达的安全措2气弹簧反袜套装置设计施，传统工艺主要采用搅拌桩加固处理，也有采用冰冻法、水中到达等方式，但由于地下工程的诸多2．1气弹簧反袜套装置原理不确定性给盾构到达工程带来诸多隐患。而在诸盾构进洞反袜套装置的工作原理如图1所如我国上海等软土地区，地层中含有大量地下水，示，装置主要由气弹簧、铰链板、钢垫块、橡胶帘布土体自立性较差，因此在盾构

3、到达时，极易发生地等组成。下水携带土体颗粒从盾构与洞门之间的空隙中进人工作井，从而引起地面沉降、隧道塌方等重大事故。为了防止此类事故发生，一般在基坑内盾构进洞预留的洞圈位置安装一圈密封止水垫圈来保证盾构进洞的安全，洞圈密封垫圈虽有一定的止水作用，但在盾构机进洞过程中非常容易发生外翻，损坏等问题，从而导致洞圈漏水、漏泥，而且一旦发生破坏造成泄漏，现场处理非常困难。本文在传统的铰链板装置的基础上加装了一种可以提供恒定压力的气弹簧，形成了一种全新的反袜套气弹簧抗风险装置(以下简称反袜套气图1气弹簧反袜套装置简图弹簧装置)，并成功应用于郑州地铁某区间盾构到达工程，为盾构到达工程中

4、的风险控制提供了一气弹簧反袜套密封装置在盾构到达之前现场个新的技术和思路。安装完成。盾构机穿越洞门时挤压橡胶帘布使其外翻，并推动气弹簧产生压缩变形，气弹簧的反作1工程概况用力通过铰链板作用于橡胶帘布，使橡胶帘布能某工程为郑州市城市快速轨道交通1号线04够紧紧压住盾壳，从而形成稳定的密封环境。钢套合同段，其中七里河站—新郑州站站区间隧道是该标环通过焊接并与洞圈通过螺栓连接，形成一个整段的一个组成部分，采用两台直径为6140mm铰体，具有较大的刚度，可以确保整个装置的安全运接式土压平衡盾构机)施工。隧道内径5400mm，行。管片环宽1．5m，厚度0．30m。盾构进洞处隧道断盾

5、构完成最后一环管片拼装后继续推进直至面分布于粉土、粉质粘土、细砂层中，地下水位深盾构脱出气弹簧反袜套装置。此时，橡胶帘布紧紧压住管片。通过管片注浆孔向外注浆，迅速填充洞收稿日期：2012—01-08门与管片之间的间隙，从而封堵洞门。待浆液凝固作者简介：顾沉颖(1983一)，男，江苏南通人，硕士，工程师，实挡住动圈内泥水后，拆除盾构进洞反袜套密封装验室副主任，从事地下工程及隧道工程施工技术研究工作。178成果应用城市道桥与防洪2012年3月第3期置，盾构进洞施工结束。在盾构到达过程中，整个密封装置能够抵挡．’巨大的水土压力，防止洞圈漏泥、漏水，保证盾构，安全、顺利进洞。。整

6、套装置的关键在于气弹簧的使用，气弹簧，一般由缸筒、活塞(杆)、密封件和外部连接件组成(见图2)。高压氮气或惰性气体和油液在缸内自成_回路。活塞上的阻尼使有杆腔和无杆腔相通，使两腔压力相等。利用两腔受力面积差和气体的可压、缩性产生弹力。图3气弹簧反袜套装置设计图图2气弹簧实景差，因此为保证装置顺利安装，需对以下几点内容气弹簧具有结构轻巧，工作行程大；运动平进行复核测量：稳，能起阻尼缓冲作用；在伸缩过程中可以向铰链(1)上下两半部分预埋洞圈螺栓孔中心与洞板提供恒定不变的压力，并且安装操作简便，安全门预制钢板内沿的距离；可靠。(2)预制钢环环板的宽度；2．2反袜套气弹簧装置设计

7、(3)进洞洞圈横向、纵向直径与设计直径之间反袜套气弹簧装置设计时主要考虑以下几个的误差；问题：(4)螺孔的数量和间距；(1)装置设计密封压力：要求装置能够承受盾(5)螺孔的深度和螺纹的长度。构进洞加固失效时，地层中的水压力。3．2盾构姿态复核测量(2)装置直径：要求装置可在盾构以最大轴线盾构贯通前的测量是复核盾构所处的方位、确偏差量进洞时顺利通过装置。认盾构姿态、评估盾构进洞时的姿态和拟定盾构(3)气弹簧选型：根据上述两点确定气弹簧的进洞段的施工轴线、推进坡度的控制值和施工方工作压力和行程。案等的重要依据，以使盾构在此阶段的施