用于水下管廊气体泄漏的带压快速永久封堵装置的制作方法

1.本实用新型涉及水下管廊泄漏封堵技术领域，尤其涉及一种用于水下管廊气体泄漏的带压快速永久封堵装置。


背景技术：

2.随着地面交通压力的不断增加，以及水下施工技术的不断发展，过海/过江等水下隧道由于能解决跨江交通困难、缓解城市间交通压力、促进城市间经济和文化交流、且施工影响小、有利于环境保护等优点，在我国城市、区域交通网的发展中得到了较大的应用。
3.在水下隧道施工中，水下地质条件复杂多变，很多隧道工程需要跨越江河湖泊底部富含高压有害气体的软土层。地层中的高压有害气体会在隧道结构周围分布大小不一且压力较高的气囊，气囊的破裂以及软土体变形，会导致地层不均匀沉降，而且对隧道内部环境及安全构成威胁。
4.同时高压气体可能会通过盾构管片接缝处的密封间隙进行泄露和释放，导致甲烷等有害气体涌入隧道，不仅会影响隧道结构安全，更可能会引发爆炸等重大安全事故。
5.水下隧道内部虽然设有有害气体智能监测报警和排气等安全装置，但甲烷等易燃易爆、有毒高压气体的泄露必须采用降温排气的方式进行快速带压封堵。
6.由于盾构管片接缝处的泄漏处气体压力一般都在1mpa以上，无法快速对其进行封堵，封堵措施有限。如授权公告号cn209557039u公开的一种隧道堵漏装置，其方案通过气囊充气兼注浆封堵的方式对隧道漏点进行堵漏，通过注浆保证气囊与泄漏点的贴合效果。
7.上述气囊封堵时，气体通常是通过管廊接缝或者裂缝等泄漏，无法通过气囊置入泄漏处进行封堵，同时在面对高压气体泄漏的状况，高压气体所产生的冲击力极易影响上述堵漏结构的稳定性，造成堵漏失效，难以进行堵漏施工。
8.市面上常规的液体类修补材料即使固化较快，也会在注入泄漏位置时被高压气体冲散，无法进行封堵施工。部分封堵装置仅可作为临时封堵措施，若需长时封堵，还需将封堵装置留置在气体泄露处。一定体积的封堵装置长时安装管廊内部，不仅会影响管廊正常运营，并且高压气体长时间作用于封堵装置会逐渐造成封堵失效，泄露处的裂缝也会随之扩大。
9.除此以外，高压气体的不断释放会导致盾构管片的变形，破坏管片的防水能力，进而导致地下水涌入管廊中，造成地层扰动、管片断裂等严重后果，因此必须永久对气体泄露处进行封堵。基于以上原因，提出一种用于水下管廊气体泄漏的带压快速永久封堵装置。


技术实现要素：

10.本实用新型为了解决现有封堵装置封堵不稳定，难以对高压气体有效及时、永久封堵的问题，提供一种用于水下管廊气体泄漏的带压快速永久封堵装置，针对高压气体的泄漏，可实现有效、及时且永久的封堵，同时保证封堵结构的稳定及良好的封堵效果。
11.为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
12.用于水下管廊气体泄漏的带压快速永久封堵装置，包括若干盾构管片拼接而成的圆环状水下管廊和渗漏通道，所述盾构管片接缝处分布所述渗漏通道，所述渗漏通道对角位置的水下管廊内布设有底座；
13.所述底座上设置有顶举设备，所述顶举设备上设置有套筒，所述套筒螺纹连接有长压杆，所述长压杆为多根短压杆拼接而成的直杆状，长压杆穿过水下管廊中心；
14.所述长压杆顶端的短压杆为空心压杆，所述空心压杆径向连通有注浆管，所述注浆管上依次设置有单向阀、阀门和压力表；
15.所述空心压杆上端螺纹连接有弧形撑板和柔性封堵板，所述撑板上方粘接所述封堵板，封堵板截面为“]”字形，所述封堵板罩设在渗漏通道周侧以封堵，封堵板紧贴水下管廊内壁，所述封堵板与水下管廊内壁之间存在封堵腔，所述封堵腔与渗漏通道对应连通；
16.所述空心压杆顶端依次穿过撑板与封堵板伸入封堵腔内以连通；所述撑板周侧与水下管廊螺栓连接。
17.进一步地，所述渗漏通道位置处的盾构管片为上管片，所述底座位置处的盾构管片为下管片，所述上管片和下管片之间连线穿过水下管廊中心。
18.进一步地，所述底座紧抵在所述下管片上，底座包括座板和布设在座板两侧的支板，所述座板与顶举设备螺栓连接，所述顶举设备为千斤顶，顶举设备的活塞杆上布设所述套筒；
19.两侧所述支板呈“八”字形布设，支板抵在下管片上、且与下管片贴合。
20.进一步地，多根所述短压杆之间螺纹依次连接，长压杆底端的短压杆与套筒螺纹连接；所述空心压杆为中空阶梯状，空心压杆抵在撑板上，空心压杆上端为锥形体，空心压杆上端穿设在撑板和封堵板之间、且与其螺纹连接。
21.进一步地，所述空心压杆和撑板的连接处、空心压杆和短压杆的连接处以及空心压杆和注浆管的连接处分别设置有密封垫。
22.进一步地，所述封堵板与撑板贴合，封堵板为可弹性变形的耐压复合材料制成的板状结构，封堵板包括板体以及围设在板体四周边缘处的条体，所述条体凸出于板体，条体与板体之间形成凹槽以构成所述封堵腔；所述条体围设在渗漏通道周侧，条体上平面为褶皱状、且紧密贴合上管片内壁。
23.进一步地，所述封堵板面积小于撑板面积，封堵板四周侧的所述撑板上间隔开设有多个螺栓孔，所述螺栓孔与上管片之间设置有膨胀螺栓以连接。
24.通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
25.本实用新型结构设计合理，设置的底座可良好贴合下管片，保证顶举设备作业的稳定。长压杆由短压杆之间螺纹连接而成，便于拆装，可匹配不同直径的水下管廊。顶举设备配合长压杆支撑撑板，进而使得封堵板紧密贴合在渗漏通道周侧，对其进行有效封堵。
26.本实用新型在封堵施工时，通过顶举设备配合长压杆支撑封堵板，可对渗漏通道进行临时封堵，同时封堵板上的条体上平面为褶皱状，可增加气体渗漏路径，防止气体泄漏，堵漏效果好。
27.膨胀螺栓连接撑板与上管片，同时通过注浆管、空心压杆、封堵腔和渗漏通道依次连通，可通过注浆管向渗漏通道内外注浆，浆液气密性较好、可快速反应膨胀，进而可对渗漏通道进行永久封堵，封堵施工便捷，封堵结构稳固，施工安全性高，可有效对管廊气体泄
漏快速应急处治。
附图说明
28.图1是本实用新型用于水下管廊气体泄漏的带压快速永久封堵装置的整体结构示意图。
29.图2是本实用新型用于水下管廊气体泄漏的带压快速永久封堵装置的图1中a向示意图。
30.图3是本实用新型用于水下管廊气体泄漏的带压快速永久封堵装置的图2中封堵板的剖视图。
31.图4是本实用新型用于水下管廊气体泄漏的带压快速永久封堵装置的封堵板和撑板安装的俯视图。
32.图5是本实用新型用于水下管廊气体泄漏的带压快速永久封堵装置的空心压杆和注浆管连接示意图。
33.图6是本实用新型用于水下管廊气体泄漏的带压快速永久封堵装置的渗漏通道内外注浆效果图。
34.图7是本实用新型用于水下管廊气体泄漏的带压快速永久封堵装置的稳固环一和加强板一安装示意图。
35.图8是本实用新型用于水下管廊气体泄漏的带压快速永久封堵装置的稳固环二和加强板二安装示意图。
36.附图中标号为：1为水下管廊，2为渗漏通道，3为底座，31为座板，32为支板，4为顶举设备，5为套筒，6为长压杆，7为短压杆，8为空心压杆，9为注浆管，10为单向阀，11为阀门，12为压力表，13为撑板，14为封堵板，141为板体，142为条体，15为封堵腔，16为上管片，17为下管片，18为密封垫，19为稳固环一，20为加强板一，21为稳固环二，22为加强板二，23为螺栓孔，24为膨胀螺栓，25为浆液。
具体实施方式
37.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细描述：
38.如图1~图8所示，用于水下管廊气体泄漏的带压快速永久封堵装置，包括若干盾构管片拼接而成的圆环状水下管廊1和渗漏通道2，所述盾构管片接缝处分布所述渗漏通道2，所述渗漏通道2对角位置的水下管廊1内布设有底座3。
39.本实施例中，所述渗漏通道2位置处的盾构管片为上管片16，所述底座3位置处的盾构管片为下管片17，所述上管片16和下管片17之间连线穿过水下管廊1中心。
40.所述底座3紧抵在所述下管片17上，底座3包括座板31和布设在座板31两侧的支板32，所述座板31为平板状，座板31下方焊接所述支板32。两侧所述支板32呈“八”字形布设，支板32底面为弧形面，支板32抵在下管片17上、且与下管片17贴合，保证底座3贴合下管片17状态的稳定。
41.所述底座3上设置有顶举设备4，顶举设备4在安装时，所述座板31与顶举设备4螺栓连接，从而将底座3与顶举设备4连接固定。通过底座3可使得顶举设备4有效适应下管片17的环形内壁，同时增大与下管片17的接触面积，保障顶举设备4作业时的稳定，避免作业
时顶举设备4发生晃动。
42.本实施例中，所述顶举设备4用于起重和支撑，所述顶举设备4为千斤顶，所述顶举设备4上设置有套筒5，即千斤顶的活塞杆上布设所述套筒5，通过顶举设备4可实现套筒5的升降。
43.所述套筒5螺纹连接有长压杆6，进而通过顶举设备4也可实现长压杆6的升降。所述长压杆6为多根短压杆7拼接而成的直杆状，短压杆7为实心结构，长压杆6通过其底端的短压杆7与套筒5螺纹连接，长压杆6与套筒5连接后，长压杆6穿过水下管廊1中心。
44.为了便于在水下管廊1内便捷组装一定长度的长压杆6，多根所述短压杆7之间螺纹依次连接，即多根短压杆7通过螺纹拼接的方式实现快捷组装，每根短压杆7长度为0.5~1m，通过螺纹连接的方式进行加长，可匹配不同直径的水下管廊1。
45.所述长压杆6顶端的短压杆7为空心压杆8，即长压杆6最顶端的短压杆7为空心结构，空心压杆8与相邻的短压杆7之间螺纹连接，空心压杆8和短压杆7的连接处设置有密封垫18。
46.所述空心压杆8为中空阶梯状，空心压杆8上端为锥形体，空心压杆8下端为圆柱体。所述空心压杆8径向连通有注浆管9，注浆管9螺纹连接在空心压杆8下端，进而两者安装固定，空心压杆8和注浆管9的连接处设置有密封垫18。所述注浆管9上依次设置有单向阀10、阀门11和压力表12。
47.所述空心压杆8上端螺纹连接有弧形撑板13和柔性封堵板14，即空心压杆8上端穿设在撑板13和封堵板14之间、且与其螺纹连接。所述空心压杆8抵在撑板13上，所述空心压杆8和撑板13的连接处设置有密封垫18。所述撑板13为钢板制成的弧形板状，撑板13弯折弧度与上管片16弯折弧度相同。
48.所述撑板13上方粘接所述封堵板14，具体的，撑板13通过环氧树脂胶粘剂与封堵板14粘接，保证两者连接的紧固。所述封堵板14为柔性可弹性变形的耐压复合橡胶材料制成的板状结构，封堵板14与撑板13贴合。封堵板14具有气密性好、受压时可压缩变形、柔韧性好的特点，可良好与上管片16贴合。
49.本实施例中，所述封堵板14截面为“]”字形，所述封堵板14罩设在渗漏通道2周侧以封堵，封堵板14紧贴水下管廊1内壁，所述封堵板14与水下管廊1内壁之间存在封堵腔15，所述封堵腔15与渗漏通道2对应连通。
50.具体的，所述封堵板14包括板体141以及围设在板体141四周边缘处的条体142，所述条体142凸出于板体141，所述条体142围设在渗漏通道2周侧。为了避免高压气体渗漏，条体142上平面为褶皱状、且紧密贴合上管片16内壁。条体142与板体141之间形成凹槽以构成所述封堵腔15，高压气体受到封堵板14的阻挡不再泄漏，对渗漏通道2进行封堵。
51.所述条体142上平面的褶皱为连续的多个半圆形凸起，通过条体142上平面的褶皱形成多个隔离，增加气体渗漏路径，保证条体142与上管片16贴合的密封性。
52.顶举设备4通过长压杆6支撑封堵板14，进而对渗漏通道2进行堵漏。为了提高对封堵板14支撑的稳定性，所述撑板13周侧与水下管廊1螺栓连接。
53.具体的，所述封堵板14面积小于撑板13面积，封堵板14四周侧的所述撑板13上间隔开设有多个螺栓孔23，所述螺栓孔23与上管片16之间设置有膨胀螺栓24以连接，从而保证了封堵板14与上管片16贴合的紧密。
54.同时通过膨胀螺栓24可将撑板13及封堵板14留置固定在上管片16内壁，对渗漏通道2形成永久封堵，此封堵结构小巧、且沿水下管廊1弧形弯折，紧贴水下管廊1内壁，不影响管廊正常运营。
55.本实施例中，所述空心压杆8顶端依次穿过撑板13与封堵板14伸入封堵腔15内，从而将注浆管9、空心压杆8、封堵腔15、渗漏通道2之间依次连通，进而通过注浆管9可向渗漏通道2内注浆，实现永久的封堵。
56.为了优化产品结构，保证空心压杆8支撑撑板13的稳定，所述空心压杆8上同轴布设有两组截面呈“]”稳固环一19，所述稳固环一19内设置所述密封垫18，密封垫18厚度大于稳固环一19厚度。
57.一组所述稳固环一19抵在撑板13上，进而增加了空心压杆8与撑板13的接触面积，保证对撑板13的良好支撑，通过稳固环一19可紧压密封垫18，密封垫18发生变形、紧密贴合撑板13来保证空心压杆8与撑板13连接的密封性。另一组所述稳固环一19布设在空心压杆8底端。稳固环一19和空心压杆8之间还环向均设有多个加强板一20，加强板一20起到连接稳固环一19和空心压杆8的作用，保证两者连接强度。
58.为了提高多根短压杆7连接的稳定性，每根所述短压杆7两端同轴布设有稳固环二21，相邻两根短压杆7的稳固环二21之间紧密贴合，进而扩大了相邻两根短压杆7的接触面积，也保证了长压杆6支撑的稳固。
59.所述稳固环二21与短压杆7之间还环向均设有多个加强板二22，所述加强板二22与加强板一20结构相同，加强板二22可提高稳固环二21与短压杆7的连接强度。在空心压杆8与其中一根短压杆7螺纹连接时，所述稳固环二21紧抵在稳固环一19上，也保证了两者连接的稳定。
60.采用本带压快速永久封堵装置进行封堵施工时，施工步骤如下：
61.步骤1：水下管廊1内部排风系统迅速启动，对水下管廊1内已泄漏的气体进行抽排。抽排期间对渗漏通道2附近的上管片16内壁进行清理，除去浮浆、油污，擦拭洁净。
62.步骤2：根据渗漏通道2大小制作相匹配的封堵板14和撑板13，使得封堵板14能将渗漏通道2罩设在内，同时将制作后的封堵板14与撑板13粘接紧固。根据水下管廊1直径组装相应长度的长压杆6，将底座3连同顶举设备4放置在渗漏通道2对角位置的下管片17上。
63.步骤3：将空心压杆8连接撑板13和封堵板14，空心压杆8连接注浆管9，此时压力表12可监测泄漏气体的压力，用于指导注浆时所用压力；单向阀10只能用于浆液25注入，同时可用于防止气体从注浆管9处泄漏；阀门11用于控制注浆管9的通断。
64.人力通过撑板13将封堵板14覆盖在渗漏通道2上，再将长压杆6连接空心压杆8和套筒5，使用顶举设备4对封堵板14施加压力使其压缩变形、紧密贴合上管片16内壁，阻隔高压气体的泄漏。同时底座3作为反力支撑紧抵在下管片17内壁，可作为临时的封堵措施，迅速封堵气体泄漏。
65.步骤4：持续抽排已泄漏的气体。在螺栓孔23所对位置的上管片16上钻孔，采用膨胀螺栓24将撑板13固定于上管片16，而后采用注浆设备与注浆管9连通。根据压力表12读数确定气体泄漏压力，进而调整注浆压力，使注浆压力大于泄漏压力1倍以上，然后打开阀门11通过注浆设备将浆液25注入渗漏通道2进行封堵。
66.浆液25采用高聚物注浆材料，其具有气密性较好、可快速反应膨胀的特点。浆液25
在压力作用下扩散至封堵腔15、渗漏通道2内部及上管片16外壁与土体交界处，进而实现永久封堵。
67.步骤5：待压力表12不再有读数、停止注浆，即完成封堵，最后拆除空心压杆8、长压杆6和顶举设备4。此时浆液25置于渗漏通道2内外，撑板13和封堵板14则留置在上管片16内壁，可作为永久的封堵措施，高压气体不再冲击封堵板14，可永久封堵气体泄漏。
68.本实用新型的封堵板14覆盖在渗漏通道2上，从而对渗漏通道2进行针对性的密封，同时条体142上平面的褶皱增加气体渗漏路径，有效对气体进行隔断。渗漏通道2修复时，先通过顶举设备4和压杆件支撑长压杆6对渗漏通道2进行临时封堵，进而可对水下管廊气体泄漏快速应急处治、施工快速、安全性高。后续可采用膨胀螺栓24将封堵板14永久固定在上管片16内壁，同时对渗漏通道2内外注浆，避免气体冲击封堵板14，保证封堵结构的稳定牢固，从而实现永久封堵效果。
69.以上所述之实施例，只是本实用新型的较佳实施例而已，并非限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。