[实用新型]用于泥水式盾构机的泥浆门及其填充系统

说明书

技术领域

本实用新型属于盾构掘进机技术领域，特别涉及一种用于泥水式盾构机的泥浆门。本实用新型还涉及一种用于上述泥浆门的填充系统。 

背景技术

盾构法施工具有快速、安全、对地面建筑物影响小等诸多优点，目前已经成为城市地铁隧道、跨江跨海隧道等对施工安全和地面沉降控制严格的地下工程施工的首选方法。按照盾构施工平衡掌子面的方式不同，可分为土压平衡盾构、泥水平衡盾构和敞开式盾构。其中，泥水平衡盾构采用泥浆来平衡来自掌子面的水土压力，它通过一承压隔板将泥浆舱室分为土舱（前舱室）和气垫舱（后舱室）。承压隔板下部有一泥浆进口，它既是泥浆排出流经的通道，也是土舱内泥浆和气垫舱内泥浆连通通道。在泥浆进口的上部，一般均配置一道泥浆门，用于将泥浆进出口关闭。 

在正常掘进过程中，土舱内充满具有一定压力的泥浆，而气垫舱内上部充满压缩空气，下部充满泥浆。泥浆门由提升油缸提起，并固定在泥浆进口上方。泥浆进口处于敞开状态，此时气垫舱是一个承受气压和泥浆压力的封闭空间。当需要进入气垫舱进行检查或维修作业时，由于带压进舱成本大、单次作业时间短，特别是对进舱人员要求严格，一般均是选择常压进舱方式。而泥浆门操作的灵活性和关闭后密封的可靠性至关重要，直接影响常压进舱作业的顺利实施和进舱人员的生命安全，是泥水盾构重要的安全设施。 

图1显示了一种现有的泥水式盾构机的泥浆门。如图1所示，该现有技术的泥浆门包括门板7A、承压隔板11A、通过紧固件将门板7A安装在承压隔板11A上的组合式导向块，以及设置在门板7A的朝向承压隔板11A的一侧表面上的凹槽202A内的密封气囊407A。密封气囊407A通过紧固件409A和挡块408A固定在凹槽202A内。组合式导向块包括上导向块9A和焊接在承压隔板11A上的下导向块10A。在上导向块9A和下导向块10A之间形成了导向槽12A，门板7A的侧边保持在该导向 槽12A中。 

这种泥水盾构的泥浆门的工作原理是：泥浆门下放到位后，通过充气气嘴往密封气囊内充气，使得气囊膨胀，气囊外表面在气压作用下贴紧承压隔板，从而实现密封效果。充气压力越大，气囊外表面的密封比压也越大，密封效果也越好。由于气囊一般为橡胶材料，具备一定的弹性。当密封面存留少量细小固体颗粒时，气囊在充气压紧密封面后，也能够通过弹性变形压紧密封面，从而实现密封。充气压力越大，气囊压紧力也越大，橡胶压缩变形量也越大，抵抗密封面之间固体颗粒影响的能力也越大。在隧道埋深不大、土舱泥浆压力比较低、在密封面进入的杂质颗粒较少且较细的情况下，这种密封结构是合适的，一般能够实现密封。 

但是，在隧道大埋深条件下，此种气囊结构存在突出的缺点：充气压力不能过大，当密封间隙进入了较多粗大固体颗粒时，由于充气压力不够，气囊外表面不能有效贴紧承压隔板，从而降低了效果。当前气囊密封承压能力低的原因如下：1）泥浆门门板与承压隔板之间，一般留有约5mm的活动间隙，以方便泥浆门运动和减小摩擦，气囊充气压力较大时，容易将橡胶挤入间隙而被破坏；2）气囊的充气气嘴的安装孔和气嘴螺杆之间存在环向间隙，当气囊充气压力较大时，同样会将橡胶挤入气嘴下面的环向间隙而被破坏。 

目前隧道建设，特别是城市地铁、隐蔽地下工程，逐步向着大埋深方向发展，而大埋深条件下的泥水盾构土舱泥浆压力必然加大。另外从提高密封可靠性方面考虑，也有提高泥浆门充气压力的现实需求。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于泥水式盾构机的泥浆门，以解决当前使用的泥浆门充气压力低、密封效果不稳定的问题。只有解决了上述两个问题，泥浆门才能够应用于大埋深条件下泥水盾构的常压进舱作业。 

根据本实用新型的第一方面，提供了一种用于泥水式盾构机的泥浆门。该泥浆门包括门板、承压隔板，以及用于将门板安装在承压隔板上的导向单元。在门板的朝向承压隔板的第一表面上形成有其中容纳了密封件的凹槽。其中，密封件包括中心体、至少两个外侧体，以及将各外侧体和中心体相连的至少两个径向连接臂。外侧体通过固定在门板的第一表面上的压紧件而固定于凹槽内，从而在密封件和凹槽之间形成密封腔。中心体能在密封腔内的压力介质的压力作用下朝向 承压隔板运动，直到中心体的密封表面贴靠在承压隔板上。 

在一个实施例中，中心体的长度和横截面面积均大于外侧体的长度和横截面面积。优选地，中心体的密封表面是光滑的表面、带有起伏形状的表面，或者开有间隔凹槽的表面。 

在一个实施例中，在密封腔内未注入压力介质前，密封表面低于压紧件的摩擦面。