CN105181253A - 用于管片纵缝抗渗性能试验的管片试件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于管片纵缝抗渗性能试验的管片试件及其制造方法，管片试件包括第一管片与第二管片，第一管片与第二管片相对一端均为密封面，第一管片和第二管片中均设置有用于穿过连接螺栓的螺栓孔道，通过连接螺栓使第一管片与第二管片的密封面相互压紧，在第一管片和第二管片的密封面上均设置有框形沟槽，在框形沟槽内嵌有首尾封闭连接的弹性密封垫，在第一管片上还设置有一注水孔道，该注水孔道的一端位于第一管片的上圆弧表面，注水孔道的另一端位于第一管片上框形沟槽的内框所限定的区域内。与现有技术相比，本发明采用盾构隧道现有管片钢模进行试验构件的制作，保证了试验数据的准确性，缩短了试验时间，具有良好的经济效益。

Description

用于管片纵缝抗渗性能试验的管片试件及其制造方法

技术领域

本发明涉及盾构隧道管片纵缝抗渗性能试验用管片试件，尤其是涉及一种用于盾构隧道管片纵缝抗渗性能试验的管片试件及其制造方法。

背景技术

对于盾构隧道，渗漏水一直是困扰地铁结构安全和正常运营的突出难题。调查发现，绝大多数渗漏水均发生于管片接缝部位，而接缝的防水密封一般采用粘贴在靠近管片外弧面的弹性密封垫来实现。由此可见，隧道接缝的抗渗性能对于盾构隧道的可靠服役至关重要。盾构隧道的接缝可划分为纵向接缝(管片-管片)和环向接缝(衬砌环-衬砌环)。因此，为保证盾构隧道在横向和纵向两个维度上的防水密封，需要分别针对纵向接缝和环向接缝进行抗渗机理研究。鉴于管片纵缝的受力性态、防水密封性能的机制规律十分复杂，难以在理论分析上取得突破，因而需采用试验分析的方法来确定。

申请号为CN101929911A的中国发明专利公布了一种盾构隧道弹性密封垫“一字型”水密性检验装置，该装置包括相贴合的两块矩形盖板，盖板上设置有出气孔和进水孔，两块盖板贴合面中央位置开设有相对应的矩形槽；两块盖板由盖板周缘分布的螺栓紧固贴合，盖板侧向安装有限位板。采用该发明装置可精确验证弹性密封垫在不同管片张开量、不同错台的情况下的防水能力，使得防水能力的评价体系更加精准。公开号为CN104075854A的发明专利公布了一种盾构管片接头抗渗性能试验装置，包括：高压供水系统，用于提供压力水或液体；试验台，用于安装试件、提供压力水(液体)作用空间以及实现管片接头接触状态的模拟；量测系统，用于设置试验工况参数以及测量试验过程数据。所述高压供水系统和所述试验台采用耐高压软管连接；所述量测系统通过电缆将安装在所述试验台上的各类传感器与记录仪、计算机连接读数的方式进行。上述两篇对比专利均是基于小比例尺的室内模型试验，且采用钢模夹具模拟管片，不能反映弹性密封垫橡胶材料和混凝土沟槽的真实接触性态，因而试验结果与工程实际存在较大出入，结果的正确性有待进一步的验证。

综上所述，鉴于盾构隧道管片接缝复杂的受力状态和接触性态，小比例尺的室内模型试验难以准确反映其真实可靠的防水密封机理，因此研发一种可用于足尺管片纵缝抗渗性能试验的管片试件制造方法，对于推动盾构隧道防水技术领域的深入发展至关重要。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于管片纵缝抗渗性能试验的管片试件及其制造方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于管片纵缝抗渗性能试验的管片试件，包括弧形的第一管片与弧形的第二管片，所述的第一管片与第二管片相对一端均为密封面，所述的第一管片和第二管片中均设置有用于穿过连接螺栓的螺栓孔道，通过连接螺栓使第一管片与第二管片的密封面相互压紧，在第一管片和第二管片的密封面上均设置有框形沟槽，在框形沟槽内嵌有首尾封闭连接的弹性密封垫，在第一管片上还设置有一注水孔道，该注水孔道的一端位于第一管片的上圆弧表面，注水孔道的另一端位于第一管片上框形沟槽的内框所限定的区域内。

所述的弹性密封垫的内圈与第一管片、第二管片的密封面所限定的空间构成水压腔，压紧第一管片和第二管片的连接螺栓从水压腔中穿过。

所述的连接螺栓为弧形弯螺栓，其两个连接端设有螺栓密封垫圈。

所述的螺栓孔道为圆弧形状的管状通道，螺栓孔道的一端贯通至第一管片或第二管片内圆弧面，另一端位于框形沟槽的内框所限定的区域内，在第一管片和第二管片的密封面对接时，第一管片和第二管片的螺栓孔道连通。

所述的第一管片和第二管片中各有两个螺栓孔道，第一管片和第二管片的螺栓孔道配对设置。

用于管片纵缝抗渗性能试验的管片试件的制作方法，包括以下步骤：

制作第一管片和第二管片的钢筋笼，在钢筋笼纵缝接触面位置处预留框形沟槽预埋件的安装位，将框形沟槽预埋件安装在钢筋笼结构的纵缝接触面；在第一管片的外弧面和纵缝接触面之间的某区域内预留注水孔道的安装位，将注水孔道预埋件安装在钢筋笼结构的该区域内，注水孔道预埋件靠外弧面侧通过螺纹与水压加载系统连接；之后将钢筋笼结构、框形沟槽预埋件和注水孔道预埋件放入现有钢模中固定并进行试件的混凝土浇筑。

所述的第一管片和第二管片均由钢筋混凝土制成。

所述的第一管片和第二管片利用盾构隧道现有管片钢模进行制作。

与现有技术相比，本发明采用盾构隧道现有管片钢模进行试验构件的制作，充分利用了既有钢模的使用价值，保证了试验构件与实际管片制作精度的一致性，进而保证了试验数据的准确性，而且减少了试件的钢模加工成本和造价，缩短了试验时间，具有良好的经济效益。

附图说明

图1为第一管片和第二管片连接结构示意图；

图2为第一管片密封连接面结构示意图；

图3为第一管片A-A剖视图；

图4为第二管片密封连接面结构示意图；

图5为第二管片B-B剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种用于管片纵缝抗渗性能试验的管片试件，如图1～图5所示，包括弧形的第一管片1与弧形的第二管片2，第一管片1与第二管片2相对一端均为密封面，第一管片1和第二管片2中均设置有用于穿过连接螺栓6的螺栓孔道9，通过连接螺栓6使第一管片1与第二管片2的密封面相互压紧，在第一管片1和第二管片2的密封面上均设置有框形沟槽3，在框形沟槽3内嵌有首尾封闭连接的弹性密封垫4，在第一管片1上还设置有一注水孔道5，该注水孔道5的一端位于第一管片1的上圆弧表面，注水孔道5的另一端位于第一管片1上框形沟槽3的内框所限定的区域内。弹性密封垫4的内圈与第一管片1、第二管片2的密封面所限定的空间构成水压腔7，压紧第一管片1和第二管片2的连接螺栓6从水压腔7中穿过。连接螺栓6为弧形弯螺栓，其两个连接端设有螺栓密封垫圈8。第一管片1和第二管片2中各有两个螺栓孔道9，第一管片1和第二管片2的螺栓孔道9配对设置。螺栓孔道9为圆弧形状的管状通道，螺栓孔道9的一端贯通至第一管片1或第二管片2内圆弧面，另一端位于框形沟槽3的内框所限定的区域内，在第一管片1和第二管片2的密封面对接时，第一管片1和第二管片2的螺栓孔道9连通。

用于管片纵缝抗渗性能试验的管片试件的制作方法，包括以下步骤：

首先，制作第一管片1和第二管片2的钢筋笼。

对于第一管片：按照纵缝接触面位置在钢筋笼的相对应位置处预留框形沟槽预埋件的安装位，按照纵缝接触面和外弧面之间区域位置在钢筋笼的相对应位置处预留注水孔道预埋件的安装位；将框形沟槽预埋件拼接在钢筋笼的纵缝接触面位置，将注水孔道预埋件拼接在钢筋笼的纵缝接触面和外弧面之间位置；之后将钢筋笼、框形沟槽预埋件和注水孔道预埋件放入现有钢模中固定，并进行试件的混凝土浇筑，进行相应的养护工作。

对于第二管片：按照纵缝接触面位置在钢筋笼的相对应位置处预留框形沟槽预埋件的安装位；将框形沟槽预埋件拼接在钢筋笼的纵缝接触面位置；之后将钢筋笼和框形沟槽预埋件放入现有钢模中固定，并进行试件的混凝土浇筑，进行相应的养护工作。

制作第一管片和第二管片的钢筋笼的钢筋材料选用通用管片材料，试件钢筋笼的尺寸规格与通用管片的钢筋笼基本相同，区别在于对第一管片：钢筋笼的纵缝接触面上预留框形沟槽预埋件的安装位，为框形沟槽预埋件安装就位，钢筋笼的纵缝接触面和外弧面之间区域预留注水孔道预埋件的安装位，为注水孔道预埋件安装就位；对第二管片：钢筋笼的纵缝接触面上预留框形沟槽预埋件的安装位，为框形沟槽预埋件安装就位。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于管片纵缝抗渗性能试验的管片试件，其特征在于，包括弧形的第一管片(1)与弧形的第二管片(2)，所述的第一管片(1)与第二管片(2)相对一端均为密封面，所述的第一管片(1)和第二管片(2)中均设置有用于穿过连接螺栓(6)的螺栓孔道(9)，通过连接螺栓(6)使第一管片(1)与第二管片(2)的密封面相互压紧，在第一管片(1)和第二管片(2)的密封面上均设置有框形沟槽(3)，在框形沟槽(3)内嵌有首尾封闭连接的弹性密封垫(4)，在第一管片(1)上还设置有一注水孔道(5)，该注水孔道(5)的一端位于第一管片(1)的上圆弧表面，注水孔道(5)的另一端位于第一管片(1)上框形沟槽(3)的内框所限定的区域内。

2.根据权利要求1所述的一种用于管片纵缝抗渗性能试验的管片试件，其特征在于，所述的弹性密封垫(4)的内圈与第一管片(1)、第二管片(2)的密封面所限定的空间构成水压腔(7)，压紧第一管片(1)和第二管片(2)的连接螺栓(6)从水压腔(7)中穿过。

3.根据权利要求1所述的一种用于管片纵缝抗渗性能试验的管片试件，其特征在于，所述的连接螺栓(6)为弧形弯螺栓，其两个连接端设有螺栓密封垫圈(8)。

4.根据权利要求1所述的一种用于管片纵缝抗渗性能试验的管片试件，其特征在于，所述的螺栓孔道(9)为圆弧形状的管状通道，螺栓孔道(9)的一端贯通至第一管片(1)或第二管片(2)内圆弧面，另一端位于框形沟槽(3)的内框所限定的区域内，在第一管片(1)和第二管片(2)的密封面对接时，第一管片(1)和第二管片(2)的螺栓孔道(9)连通。

5.根据权利要求1所述的一种用于管片纵缝抗渗性能试验的管片试件，其特征在于，所述的第一管片(1)和第二管片(2)中各有两个螺栓孔道(9)，第一管片(1)和第二管片(2)的螺栓孔道(9)配对设置。

6.一种如权利要求1所述的用于管片纵缝抗渗性能试验的管片试件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

制作第一管片(1)和第二管片(2)的钢筋笼，在钢筋笼纵缝接触面位置处预留框形沟槽预埋件的安装位，将框形沟槽预埋件安装在钢筋笼结构的纵缝接触面；在第一管片(1)的外弧面和纵缝接触面之间的某区域内预留注水孔道(5)的安装位，将注水孔道预埋件安装在钢筋笼结构的该区域内，注水孔道预埋件靠外弧面侧通过螺纹与水压加载系统连接；之后将钢筋笼结构、框形沟槽预埋件和注水孔道预埋件放入现有钢模中固定并进行试件的混凝土浇筑。

7.根据权利要求6所述的一种用于管片纵缝抗渗性能试验的管片试件的制作方法，其特征在于，所述的第一管片(1)和第二管片(2)均由钢筋混凝土制成。

8.根据权利要求6所述的一种用于管片纵缝抗渗性能试验的管片试件的制作方法，其特征在于，所述的第一管片(1)和第二管片(2)利用盾构隧道现有管片钢模进行制作。