CN106437755A - 管片柔性接头及管片柔性接头的安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管片柔性接头及管片柔性接头的安装方法。管片柔性接头包括：第一管片，第一管片上开设有第一连接槽；连接杆的第一端连接有限位凸起，限位凸起位于第一连接槽内，限位凸起的外径大于第一连接槽槽口的口径；第二管片上开设有第二连接槽，第一连接槽与第二连接槽相对设置，连接杆的第二端可旋转地连接在第二连接槽内。管片柔性接头的安装方法将管片柔性接头稳固安装。本发明提供的管片柔性接头及管片柔性接头的安装方法，管片柔性接头可以实现拉伸、压缩、剪切、以及旋转等任意方向的较大运动，允许管片产生一定的张开和错动以适应大的地层变形，保护管片不受损伤，提高管片支护的稳定性，又具有安装便捷的优点。
Description
技术领域
本发明涉及盾构技术领域，尤其涉及一种管片柔性接头及管片柔性接头的安装方法。
背景技术
目前，盾构法在城市地铁、市政管道、铁路、公路等隧道建设中广泛应用，具有高效、安全、对周围环境影响小等优点，盾构法在煤矿斜井的掘进中也具有初步的应用。
现有技术中，盾构隧道一般采用装配式管片衬砌结构。安装时，首先利用环向螺栓将预制管片连接成环，然后利用纵向螺栓将衬砌环纵向连接。对于一些煤矿斜井，其长度较大，会穿过多个岩性、厚度、强度、含水量不同的地层。由于煤层开采引起地层的疏排水会导致地层较大的不均匀沉降，这种螺栓连接的接头可适应的预制管片中环与环的连接缝处允许两侧错开的距离较小，难以适应这种地层大变形的要求，容易引起应力集中和管片的破损，严重影响斜井的稳定性。此外，即使使用其它形式的接头，例如无连接件接头、销插式接头与插入式接头等，这些接头的柔性等力学特点与螺栓连接的接头差别不大，同样无法适应地层大变形的状况。
因此，有必要解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种管片柔性接头及管片柔性接头的安装方法，以解决现有技术中存在的问题，管片柔性接头可以实现拉伸、压缩、剪切、以及旋转等任意方向的较大运动，允许管片产生一定的张开和错动以适应大的地层变形，保护管片不受损伤，提高管片支护的稳定性，又具有安装便捷的优点。
本发明提供了一种管片柔性接头，包括：第一管片，所述第一管片上开设有第一连接槽；连接杆，所述连接杆的第一端连接有限位凸起，所述限位凸起位于所述第一连接槽内，所述限位凸起的外径大于所述第一连接槽槽口的口径；第二管片，所述第二管片上开设有第二连接槽，所述第一连接槽与所述第二连接槽相对设置，所述连接杆的第二端可旋转地连接在所述第二连接槽内。
如上所述的管片柔性接头，优选地：所述第一连接槽的内侧壁面覆盖有橡胶层。
如上所述的管片柔性接头，优选地：所述第一管片内还嵌设有支撑筋，所述支撑筋的第一端延伸至所述第一管片中远离所述第一连接槽的一端，所述支撑筋的第二端与所述第一连接槽的槽底的外侧通过灌浆材料相连接。
如上所述的管片柔性接头，优选地：所述第二连接槽的内部设置有定位杆，所述连接杆的第二端开设有定位孔，所述定位孔的中心轴垂直于所述连接杆的中心轴，所述定位杆穿设进所述定位孔内。
如上所述的管片柔性接头，优选地：所述定位孔的内壁上设置有内螺纹，所述定位杆的轴面上设置有外螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹螺接。
如上所述的管片柔性接头，优选地：所述限位凸起远离所述连接杆的第二端的表面为外凸的球面。
如上所述的管片柔性接头，优选地：所述第一管片和第二管片之间还连接有止水带，所述止水带的中部的水平高度小于所述止水带两端的水平高度。
如上所述的管片柔性接头，优选地：所述第一管片上嵌设有第一密封圈，所述第二管片上嵌设有第二密封圈，所述第一密封圈与所述第二密封圈抵接设置，所述第一密封圈与所述连接杆的距离大于所述止水带与所述连接杆的距离。
本发明还提供了一种管片柔性接头的安装方法，包括以下步骤：a.在第一管片上开设有第一连接槽；b.将连接杆第一端连接的限位凸起卡接在所述第一连接槽内，使所述限位凸起的外径大于所述第一连接槽槽口的口径；c.将所述连接杆的第二端旋转连接在第一管片上，在第二管片上开设第二连接槽，使所述第一连接槽与所述第二连接槽相对设置，并将所述连接杆的第二端旋转连接在所述第二连接槽内。
如上所述的管片柔性接头的安装方法，优选地：所述步骤a还包括：在所述第二连接槽的内部设置定位杆，并在所述连接杆的第二端开设有定位孔，使所述定位孔的中心轴垂直于所述连接杆的中心轴，所述定位杆穿设进所述定位孔内。
采用本发明提供的管片柔性接头及管片柔性接头的安装方法，可产生以下有益效果：连接杆的第二端旋转连接在第一管片内，连接杆的第一端通过限位凸起限定在第二管片内，保证了连接杆的第一端位于第二管片的槽口的部分可以实现拉伸、压缩、剪切、以及旋转等任意方向的较大运动，允许第一管片和第二管片之间产生一定的张开和错动以适应大的地层变形，保护了管片不受损伤，提高管片支护的稳定性，又具有安装便捷的优点。
附图说明
下面将通过附图详细描述本发明中优选实施例，将有助于理解本发明的目的和优点，其中:
图1为本发明优选实施例提供的结构示意图。
图2为本发明优选实施例提供的手孔的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
图1为本发明优选实施例提供的结构示意图。如图1所示，本发明提供了一种管片柔性接头，包括第一管片1、连接杆3、以及第二管片2。
请参照图1，所述第一管片1上开设有第一连接槽11；所述连接杆3的第一端连接有限位凸起31，所述限位凸起31位于所述第一连接槽11内，所述限位凸起31的外径大于所述第一连接槽11槽口的口径，如第一连接槽11的槽口连接有限位板13，限位板13上开设有限位孔，限位孔的孔径即为第一连接槽11槽口的口径。其中限位孔的孔径大于连接杆3的轴径而小于限位凸起31的外径，以保证连接杆3的第一端可以从限位孔中穿设进第一连接槽11内，而限位凸起31时刻被限定在第一连接槽11内。所述第二管片2上开设有第二连接槽21，所述第一连接槽11与所述第二连接槽21相对设置，所述连接杆3的第二端可旋转地连接在所述第二连接槽21内，其中可旋转指连接杆3的第二端绕特定的支点进行旋转，以使连接杆3的第二端位于第一连接槽11槽口的部分可以在限位孔内进行转动。
作为一个优选的实施例，第一连接槽11的槽口位于所述第一管片1的端面，所述第二连接槽21的槽口位于所述第二管片2的端面，限位凸起31卡接在第一连接槽11内，所述第一连接槽11的槽口的口径大于连接杆3的外径，连接杆3可以在第一连接槽11的槽口处发生轴向移动和周向旋转。
当第一管片1和第二管片2因受到拉伸作用而产生相互远离的运动时，连接杆3的限位凸起31朝靠近第一连接槽11槽口方向移动。当第一管片1和第二管片2相互远离到一定的距离后，限位凸起31卡接在第一连接槽11的槽口处，限制第一管片1和第二管片2进一步地朝相互远离的方向运动，防止第一管片2和第二管片2脱离。此时连接杆3受到一定程度的拉伸后保持稳定的状态，保证了第一管片1和第二管片2在拉伸作用下，仍保持稳定的状态，需要说明的是，限位凸起31与所述连接杆3在轴向上的长度之和小于所述第一连接槽11的深度，以起到保证限位凸起31在第一连接槽11内沿轴向运动不受限制的作用。
当第一管片1和第二管片2因受到挤压作用而产生相互靠近的运动时，连接杆3随之进行运动，限位凸起31沿靠近第一连接槽11的槽底的方向移动，由于限位凸起31与第一连接槽11的槽底之间留有充足的长度，保证连接杆3处于自由无挤压状态。
当第一管片1和第二管片2之间在图1所示的竖直方向上发生相对运动，第一管片1和第二管片2之间发生剪切作用，连接杆3的第二端在竖直方向上发生转动，连接杆3随着第二管片2在第一连接槽11的槽口产生竖直方向(即图1中的上下方向)上的移动。当连接杆3的轴面接触到第一连接槽11的槽口时，第一连接槽11的槽口中与连接杆3的轴面接触的端面阻止连接杆3进一步下降或上升，连接杆3受到阻碍，会产生一定的弯曲变形，起到有效地缓冲作用，使第一管片1和第二管片2之间具有一定的剪切余量，保证了第一管片1和第二管片2充分适应剪切作用下的变形。当第一管片1和第二管片2发生相对旋转时，连接杆3的第二端在第二连接槽21内沿垂直于图1中的纸面方向进行相应的旋转，连接杆3随之旋转，直至连接杆3的轴面与第一连接槽11的槽口相接触，转动受到阻碍，连接杆3继续受力后在第一连接槽11的槽口处发生弯曲，起到有效地缓冲作用，保证了第一管片1和第二管片2对旋转变形的充分适应。
由上可知，管片柔性接头可以实现拉伸、压缩、剪切、以及旋转等任意方向的较大运动，允许第一管片1和第二管片2之间产生一定的张开和错动以适应大的地层变形，保护管片不受损伤，增加了管片支护的稳定性和支护系统的整体柔性，提高了支护系统的对大变形地层的适应能力。同时，管片柔性接头采用上述扣接插入式的接头结构，具有安装便捷的优点。
优选地，所述第一连接槽11的内侧壁面覆盖有橡胶层12。限位板13为橡胶板。橡胶层12具有良好的防水性能，保证了的第一连接槽11内的干燥性。同时，设置的橡胶板可以在阻碍连接杆3进一步地运动时，对连接杆3起到良好的缓冲作用，防止连接杆3出现因应力集中而断裂的问题，保证了连接杆3连接的稳定性。优选地，第二连接槽21的内壁上同样覆盖有橡胶层12，以进一步实现更好的缓冲效果。
进一步地，所述第一管片1内部还设有支撑筋4，所述支撑筋4的第一端延伸至所述第一管片1中远离所述第一连接槽11的一端，所述支撑筋4的第二端与所述第一连接槽11的槽底的外侧通过灌浆材料相连接。通过灌浆材料5对橡胶层12的握紧力，保证了橡胶层12在第一管片1内的稳定性，防止橡胶层12与第一管片1脱离。同时支撑筋4通过灌浆材料5对橡胶层12起到有效地支撑作用，避免了支撑筋4的端部刺破橡胶层12，维护了橡胶层12的完整性。
图2为本发明优选实施例提供的手孔的结构示意图。
请同时参照图1至图2，作为一个优选的实施过程，所述第二连接槽21的内部设置有定位杆22，所述连接杆3的第二端开设有定位孔，所述定位孔的中心轴垂直于所述连接杆3的中心轴，所述定位杆22穿设进所述定位孔内。定位杆22穿设在定位孔内部，在定位杆22的轴面和定位孔的内壁之间设置有一定的间隙，连接杆3可以以定位杆22为旋转轴线进行旋转。当第一管片1和第二管片2发生错位剪切或旋转时，连接杆3以定位杆22为旋转轴线进行旋转进而缓冲第一管片1和第二管片2之间的错位变形。需要说明的是，定位杆22通过设置在第二管片2上的手孔25穿设进第二连接槽21内，其中定位杆22既可以固定在第二连接槽21内，以增加定位杆22对连接杆3的定位作用，也可以旋转连接在第二连接槽21内，使连接杆3在受到旋转作用力时旋转更为灵活。
优选地，所述定位孔的内壁上设置有内螺纹，所述定位杆22的轴面上设置有外螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹螺接。内螺纹与外螺纹相螺接，可以增加定位孔与定位杆22之间的摩擦系数，连接杆3绕着定位杆22进行旋转时，内螺纹与外螺纹滑动摩擦，增加了旋转的阻力，使连接杆3旋转和变形的速度较为平稳，增加了巷道支护体系的稳定性。
作为一个优选的实施例，所述限位凸起31远离所述连接杆3的第二端的表面为外凸的球面。限位凸起31远离连接杆3的表面为球面，球面的外直径沿靠近连接杆3的第二端方向依次增加。在限位凸起31穿设进第一连接槽11内时，限位凸起31外表面直径递增，有利于限位凸起31逐渐越过第一连接槽11的槽口进入第一连接槽11内，限位凸起31与第一连接槽11的槽口相抵接的表面是直径较大的平面，保护了限位凸起31稳定地限定在第一连接槽11内。
优选地，所述第一管片1和第二管片2之间还连接有止水带6，所述止水带6的中部的水平高度小于所述止水带6两端的水平高度。止水带6可以有效地防止第一管片1和第二管片2连接的缝隙处有水和灰尘渗入，保证了第一管片1和第二管片2连接处的干燥和清洁。其中，止水带6优选设计成如图1所示的近似于Ω型，使积水和灰尘聚集在止水带6的中部，进一步地保护了止水带6与第一管片1和第二管片2的连接处的干燥和清洁。
较佳地，所述第一管片1上嵌设有第一密封圈14，所述第二管片2上嵌设有第二密封圈24，所述第一密封圈14与所述第二密封圈24抵接设置，所述第一密封圈14与所述连接杆3的距离大于所述止水带6与所述连接杆3的距离。第一密封圈14和第二密封圈24的直径相同，相互抵接，对第一管片1和第二管片2的对接处形成二次防尘和防水保护，有效保护了第一管片1和第二管片2对接处的干燥和清洁。
本发明还提供了一种管片柔性接头的安装方法，包括以下步骤：a.在第一管片1上开设有第一连接槽11；b.将连接杆3第一端连接的限位凸起31卡接在第一连接槽11内，使所述限位凸起31的外径大于所述第一连接槽11槽口的口径；c.将连接杆3的第二端旋转连接在第一管片1上，在第二管片2上开设第二连接槽21，使所述第一连接槽11与所述第二连接槽21相对设置，并将连接杆3的第二端旋转连接在第二连接槽21内。
作为一个优选的实施例，第一连接槽11的槽口位于所述第一管片1的端面，所述第二连接槽21的槽口位于所述第二管片2的端面，限位凸起31卡接在第一连接槽11内，所述第一连接槽11的槽口的口径大于连接杆3的外径，连接杆3可以在第一连接槽11的槽口处发生轴向移动和周向旋转。
当第一管片1和第二管片2因受到拉伸作用而产生相互远离的运动时，连接杆3的限位凸起31朝靠近第一连接槽11槽口方向移动。当第一管片1和第二管片2相互远离一定的距离后，限位凸起31卡接在第一连接槽11的槽口处，限制第一管片1和第二管片2进一步地朝相互远离的方向运动，防止第一管片2和第二管片2脱离。此时连接杆3受到一定程度的拉伸后保持稳定的状态，保证了第一管片1和第二管片2在拉伸作用下，仍保持稳定的状态，需要说明的是，限位凸起31与所述连接杆3在轴向上的长度之和小于所述第一连接槽11的深度，以起到保证限位凸起31在第一连接槽11内沿轴向运动不受限制的作用。
当第一管片1和第二管片2因受到挤压作用而产生相互靠近的运动时，连接杆3随之进行运动，限位凸起31沿靠近第一连接槽11的槽底的方向移动，由于限位凸起31与第一连接槽11的槽底之间留有充足的长度，保证连接杆3处于自由无挤压状态。
当第一管片1和第二管片2之间在图1所示的竖直方向上发生相对运动，第一管片1和第二管片2之间发生剪切作用，连接杆3的第二端在竖直方向上发生转动，连接杆3随着第二管片2在第一连接槽11的槽口产生竖直方向(即图1中的上下方向)上的移动。当连接杆3的轴面接触到第一连接槽11的槽口时，第一连接槽11的槽口中与连接杆3的轴面接触的端面阻止连接杆3进一步下降或上升，连接杆3受到阻碍，会产生一定的弯曲变形，起到有效地缓冲作用，使第一管片1和第二管片2之间具有一定的剪切余量，保证了第一管片1和第二管片2充分适应剪切作用下的变形。当第一管片1和第二管片2发生相对旋转时，连接杆3的第二端在第二连接槽21内沿垂直与图1中的纸面方向进行相应的旋转，连接杆3随之旋转，直至连接杆3的轴面与第一连接槽11的槽口相接触，转动受到阻碍，连接杆3继续受力后在第一连接槽11的槽口处发生弯曲，起到有效地缓冲作用，保证了第一管片1和第二管片2对旋转变形的充分适应。
由上可知，管片柔性接头可以实现拉伸、压缩、剪切、以及旋转等任意方向的较大运动，允许第一管片1和第二管片2之间产生一定的张开和错动以适应大的地层变形，保护管片不受损伤，增加了管片支护的稳定性和支护系统的整体柔性，提高了支护系统的对大变形地层的适应能力。管片柔性接头采用上述扣接插入式的接头结构，具有安装便捷的优点。
优选地，所述步骤a还包括：在所述第二连接槽21的内部设置定位杆22，并在所述连接杆3的第二端开设有定位孔，使所述定位孔的中心轴垂直于所述连接杆3的中心轴，所述定位杆22穿设进所述定位孔内。
定位杆22穿设在定位孔内部，在定位杆22的轴面和定位孔的内壁之间设置有一定的间隙，连接杆3可以以定位杆22为旋转轴线进行旋转。当第一管片1和第二管片2发生错位剪切或旋转时，连接杆3以定位杆22为旋转轴线进行旋转进而缓冲第一管片1和第二管片2之间的错位变形。需要说明的是，定位杆22通过设置在第二管片2上的手孔25中穿设进第二连接槽21内，其中定位杆22既可以固定在第二连接槽21内，以增加定位杆22对连接杆3的定位作用，也可以旋转连接在第二连接槽21内，使连接杆3在受到旋转作用力时旋转更为灵活。
由上可知，管片柔性接头可以实现拉伸、压缩、剪切、以及旋转等任意方向的较大运动，允许第一管片1和第二管片2之间产生一定的张开和错动以适应大的地层变形，保护管片不受损伤。增加了管片支护的稳定性和支护系统的整体柔性，提高了支护系统的对大变形地层的适应能力。同时管片柔性接头采用锁扣式插入接头，具有安装便捷的优点。
本发明提供的管片柔性接头及管片柔性接头的安装方法，管片柔性接头既可以实现拉伸、压缩、剪切、以及旋转等任意方向的较大运动，允许第一管片1和第二管片2之间产生一定的张开和错动以适应大的地层变形，保护管片不受损伤，提高管片支护的稳定性，又具有安装便捷的优点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种管片柔性接头，其特征在于，包括：
第一管片，所述第一管片上开设有第一连接槽；
连接杆，所述连接杆的第一端连接有限位凸起，所述限位凸起位于所述第一连接槽内，所述限位凸起的外径大于所述第一连接槽槽口的口径；
第二管片，所述第二管片上开设有第二连接槽，所述第一连接槽与所述第二连接槽相对设置，所述连接杆的第二端可旋转地连接在所述第二连接槽内。
2.根据权利要求1所述的管片柔性接头，其特征在于：所述第一连接槽的内侧壁面覆盖有橡胶层。
3.根据权利要求1所述的管片柔性接头，其特征在于：所述第一管片内还嵌设有支撑筋，所述支撑筋的第一端延伸至所述第一管片中远离所述第一连接槽的一端，所述支撑筋的第二端与所述第一连接槽的槽底的外侧通过灌浆材料相连接。
4.根据权利要求1所述的管片柔性接头，其特征在于：所述第二连接槽的内部设置有定位杆，所述连接杆的第二端开设有定位孔，所述定位孔的中心轴垂直于所述连接杆的中心轴，所述定位杆穿设进所述定位孔内。
5.根据权利要求4所述的管片柔性接头，其特征在于：所述定位孔的内壁上设置有内螺纹，所述定位杆的轴面上设置有外螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹螺接。
6.根据权利要求1所述的管片柔性接头，其特征在于：所述限位凸起远离所述连接杆的第二端的表面为外凸的球面。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的管片柔性接头，其特征在于：所述第一管片和第二管片之间还连接有止水带，所述止水带的中部的水平高度小于所述止水带两端的水平高度。
8.根据权利要求7所述的管片柔性接头，其特征在于：所述第一管片上嵌设有第一密封圈，所述第二管片上嵌设有第二密封圈，所述第一密封圈与所述第二密封圈抵接设置，所述第一密封圈与所述连接杆的距离大于所述止水带与所述连接杆的距离。
9.一种管片柔性接头的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.在第一管片上开设有第一连接槽；
b.将连接杆第一端连接的限位凸起卡接在所述第一连接槽内，使所述限位凸起的外径大于所述第一连接槽槽口的口径；
c.将所述连接杆的第二端旋转连接在第一管片上，在第二管片上开设第二连接槽，使所述第一连接槽与所述第二连接槽相对设置，并将所述连接杆的第二端旋转连接在所述第二连接槽内。
10.根据权利要求9所述的管片柔性接头的安装方法，其特征在于：所述步骤a还包括：在所述第二连接槽的内部设置定位杆，并在所述连接杆的第二端开设有定位孔，使所述定位孔的中心轴垂直于所述连接杆的中心轴，所述定位杆穿设进所述定位孔内。
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