CN103741717B - 一种沉管隧道柔性接头 - Google Patents

Abstract

一种沉管隧道柔性接头，属于土木工程领域，本发明根据柔性沉管隧道接头的基本形式，将接头分为水上拼接和水下拼接两部分，水上拼接部分将刚性钢圈与隧道箱体之间的GINA止水带两端固定，并在内外两个分别安装Ω型橡胶止水带，水下拼接部分将GINA止水带固定在刚性钢圈一端，另一端通过拉合水压力完成止水，并在箱体内部安装Ω型橡胶止水带。本发明具有实质性特点和显著进步，构造合理，受力明确，水下拼接部分施工方便；接头更具柔性，能在较大变形下具有水密，抗震等功能。

Description

一种沉管隧道柔性接头

技术领域

本发明属土木工程技术领域，特别是一种沉管隧道柔性接头构造设计方法。

背景技术

沉管隧道的管段接头是沉管工程的重要环节，它的接头应具有以下的功能和要求：首先是水密性，要求在沉管隧道施工和运营阶段不能出现渗水和漏水现象；第二是接头应具有抵抗各种作用的能力，这些作用包括各种荷载和强迫变形，诸如地震、温度和地基变形等；第三是接头的构造要满足受力明确，方便施工和保证施工质量等方面的要求。

自60年代以来，荷兰等国采用GINA止水带用水力压接法构筑接头，后来继而采用GINA-OMEGA两道止水带构筑防水质量更加可靠的接头，此种接头自问世以来，世界各国相继采用，我国珠江和甬江隧道也采用此种形式。

目前，国内外沉管隧道接头多采用柔性接头形式，该法利用作用在管段后部的强大水压力，通过水平千斤顶拉合，压接GINA止水带初步止水，然后从接头中抽水直至全部压接完成，之后在内侧安装“Ω”型橡胶止水带做第二道止水防线，满足管段接头的止水要求。最后做垂直、水平剪切键及高强接头连接键，完成水下接头施工，所有的工序均在水下完成。但此种接头应对变形能力有限，变形之后受力不明确。

发明内容

本发明的目的是在现有的沉管隧道接头构造技术上，提出一种柔性接头的构造设计方法，使接头可以发生更大的转动和变位，并在承受一定的拉力、剪力和弯矩的同时，仍能保证接头的水密性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种沉管隧道柔性接头，包括隧道箱体、刚性钢圈、GINA止水带、止水带连接板、Ω型橡胶止水带，连接螺栓、挡板、钢拉索、水平剪切键和垂直剪切键。其中，两段隧道箱体之间连接一个刚性钢圈，刚性钢圈一端和端钢壳之间设置一个GINA止水带和Ω型橡胶止水带以及钢拉索，其中GINA止水带通过止水带连接板和连接螺栓固定于刚性钢圈，Ω型橡胶止水带则通过连接螺栓两端都固定，刚性钢圈另一端与端钢壳之间设置一个GINA止水带和两个Ω型橡胶止水带，其中GINA止水带通过止水带连接板和连接螺栓两端都固定，内外侧两个Ω型橡胶止水带通过连接螺栓两端都固定，并且外侧Ω型橡胶止水带内部设置有挡板。其特征在于：刚性钢圈和Ω型橡胶止水带两端都固定的隧道接头在水外船坞内完成拉合，再与隧道的水下部分进行拼装。

所述的柔性接头，在水下拼接部分，GINA止水带只有一端与刚性钢圈通过止水带连接板固定，另一端通过千斤顶拉合和水压力完成接头止水。

本发明的优点是：构造简单，施工方便，接头受力更加合理，结构更具柔性，接头允许承受一定的转动和变位，并在承受一定拉力、剪力和弯矩的同时，仍能保证接头的水密性。

附图说明

图1柔性接头横断面示意图；

图2本发明接头在地震作用下的轴力图；

图3普通接头在地震作用下的轴力图；

图4本发明接头在地震作用下的相对位移；

图5普通接头在地震作用下的相对位移。

图中：1、隧道箱体，2、刚性钢圈，3、GINA止水带，4、止水带连接板，5、Ω型橡胶止水带，6、连接螺栓，7、挡板，8、钢拉索。

具体实施方法

以下结合附图及实例对本发明做进一步说明：

一种沉管隧道柔性接头，包括隧道箱体1、刚性钢圈2、GINA止水带3、止水带连接板4、Ω型橡胶止水带5、连接螺栓6、挡板7、钢拉索8、水平剪切键和垂直剪切键，其特征在于：两段隧道箱体1中间连接一个刚性钢圈2，刚性钢圈2一端与隧道箱体1之间设置一个GINA止水带3和Ω型橡胶止水带5以及钢拉索8，其中GINA止水带3通过止水带连接板4和连接螺栓6固定于刚性钢圈2，Ω型橡胶止水带5则通过连接螺栓6两端都固定；刚性钢圈2另一端与隧道箱体1之间设置一个GINA止水带3和两个Ω型橡胶止水带5，其中GINA止水带3通过止水带连接板4和连接螺栓6两端都固定，内外侧两个Ω型橡胶止水带5通过连接螺栓6两端都固定，并且外侧Ω型橡胶止水带5内部设置有挡板7。

隧道箱体1为混凝土箱体或钢箱体，其截面形状为单箱或多箱。

刚性钢圈2的截面形状与隧道箱体1的截面相同，并且长度取为1到2米或者隧道壁厚度的2倍。

本发明的一种沉管隧道柔性接头的具体施工方法如下：

首先，在水外船坞中预制隧道箱体1及刚性钢圈2，预制完成后，将GINA止水带3通过安装在隧道箱体1和刚性钢圈2端部的止水带连接板4固定在隧道箱体1和刚性钢圈2之间，并完成水密性测试。然后安装挡板7，并安装隧道箱体1和刚性钢圈2内外两侧的的Ω型橡胶止水带5，完成水上拼接工作。

隧道箱体1在干坞内起浮，出坞，浮云，进行沉放，沉放精确就位后，吊装或安装拉合千斤顶，对GINA止水带3进行预压，拉合到初步止水工况，检查初步止水没问题后，打开管节内排水阀及进气阀，开动排水泵，抽调两管节间隔舱中的水，形成负压，进行水压压接，压接完成后，打开对接舱门，安装Ω型橡胶止水带5，张拉钢拉索8，完成垂直、水平剪切键的施工。

利用有限元软件对本发明接头和普通接头建模进行数值分析。其中，本发明接头K₁和普通接头K₂的大小关系为K₁<K₂,输入相同地震波，图2给出了本发明接头的轴力反应图，图3给出了普通接头的轴力反应图，图4给出了本发明接头处的相对位移，图5给出了普通接头的相对位移，由图可以看出，在相同地震作用下，本发明的接头所受的轴力和发生的位移是相对比较小的。因此，本发明所述的接头构造是非常合理的。

Claims (2)

1.一种沉管隧道柔性接头，包括隧道箱体(1)、刚性钢圈(2)、GINA止水带(3)、止水带连接板(4)、Ω型橡胶止水带(5)、连接螺栓(6)、挡板(7)、钢拉索(8)、水平剪切键和垂直剪切键，其特征在于：两段隧道箱体(1)中间连接一个刚性钢圈(2)，刚性钢圈(2)一端与隧道箱体(1)之间设置一个GINA止水带(3)和一个Ω型橡胶止水带(5)以及钢拉索(8)，其中GINA止水带(3)通过止水带连接板(4)和连接螺栓(6)固定于刚性钢圈(2)，Ω型橡胶止水带(5)则通过连接螺栓(6)两端都固定；刚性钢圈(2)另一端与隧道箱体(1)之间设置一个GINA止水带(3)和两个Ω型橡胶止水带(5)，其中GINA止水带(3)通过止水带连接板(4)和连接螺栓(6)两端都固定，内外侧两个Ω型橡胶止水带(5)通过连接螺栓(6)两端都固定，并且外侧Ω型橡胶止水带(5)内部设置有挡板(7)；隧道箱体(1)为混凝土箱体或钢箱体，其截面形状为单箱或多箱；刚性钢圈(2)和Ω型橡胶止水带(5)两端都固定的隧道接头在水外船坞内完成拉合，再与隧道的水下部分进行拼装。

2.根据权利要求1所述的一种沉管隧道柔性接头，其特征在于：刚性钢圈(2)的截面形状与隧道箱体(1)的截面相同，并且长度取为1到2米或者隧道壁厚度的2倍。