CN107700537A - 最终接头的移动止水系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沉管隧道技术领域，具体涉及一种最终接头的移动止水系统及使用方法，所述最终接头和顶推小梁上安装有使环形空腔与外侧水流相对密封的外部止水装置，所述外部止水装置包括柔性止水带，该柔性止水带一端连接最终接头，另一端连接顶推小梁，其伸展长度与顶推小梁向外移动的长度相对应，所述环形空腔的腔体内还安装有内部止水装置，该止水系统的外部止水装置和内部止水装置同时构成移动式止水系统，采用双重止水装置，达到复合止水的作用，当外部止水装置发生渗漏或损坏时，内部止水装置发挥功能，进一步实现止水目的，保证最终接头的顺利安装。

Description

最终接头的移动止水系统及使用方法

技术领域

本发明涉及沉管隧道技术领域，特别涉及一种最终接头的移动止水系统及使用方法。

背景技术

沉管法隧道施工，就是把在半潜驳或者干坞内预制好的隧道沉箱分别浮运到预定位置沉放对接，为使最后一节管段的沉放顺利，必须留有长于该管段的距离空间，该余下距离空间所沉放对接的管段即视为最终接头。沉管隧道最终接头是沉管隧道建设的关键，由于最终接头本身具有体量大、结构复杂的特点，特别是在外海超长沉管隧道施工建设中，最终接头的施工难度非常大，必须对最终接头其自身结构进行精细化设计才能保证施工顺利进行，及后期正常运营。

沉管隧道最终接头的结构如图1所示，最终接头1与相邻管节2连接一侧的端部设有环形空腔，环形空腔内设置有千斤顶3和顶推小梁4，顶推小梁4的端部平行于最终接头的端面，顶推小梁4的端面设置有Gina止水带5，Gina止水带5垂直于顶推小梁4端面，该小梁前端Gina止水带5的材质为天然橡胶，通过压件系统固定在小梁的端部斜面上，止水带和压件系统均垂直于小梁端部斜面。止水带沿小梁端部斜面布置一圈，千斤顶3的活塞杆上连接顶推小梁4，Gina止水带5在顶推小梁4的作用下，与已安装相邻管节2表面接触，Gina止水带5被充分压缩后实现结合腔与外界的止水，便于之后的结合腔排水，形成干燥的施工环境。

上述施工过程中，顶推小梁4与最终接头1之间留有间隙，便于顶推小梁向外移动，在对结合腔排水时，外界海水会通过顶推小梁外壁与最终接头之间的间隙进入到结合腔内，导致无法对结合腔排水，从而影响后续施工，结合腔排水施工时最终接头安装过程中最重要的环节。因此，如何有效防止海水进入到顶推小梁伸出后形成的结合腔体内，成为了最终接头施工过程中最重要的步骤，一旦海水进入到结合腔体内，将无法完成最终接头的安装，其损失是无可估量的。

现有技术中，主要通过密封达到止水的效果，通常采用密封圈或密封塞进行止水，而顶推小梁和最终接头之间由于存在相对移动，二者之间难以实现密封和止水，而且采用单一的止水装置时，很容易在结合部位发生渗漏，从而失去止水功能，最终接头与顶推小梁之间的止水环节，是完成沉管隧道最终接头施工的关键步骤，不允许有任何闪失和纰漏。

发明内容

本发明的目的在于：针对最终接头和顶推小梁在发生相对移动时难以止水，以及采用单一的止水装置存在的止水效果差、使用年限短的问题，提供一种最终接头的移动止水系统及使用方法，该止水系统包括布置在最终接头和顶推小梁之间的外部止水装置和内部止水装置，外部止水装置起主要止水作用，内部止水装置起备用、复合止水的作用，当外部止水装置发生渗漏或损坏时，内部止水装置同时发挥止水作用，进一步实现止水功能，有效避免外部水流进入到最终接头与相邻管节之间的结合腔内，达到复合止水的效果，保障最终接头的顺利安装。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种最终接头的移动止水系统，所述最终接头和顶推小梁上安装有使环形空腔与外侧水流相对密封的外部止水装置，所述外部止水装置包括柔性止水带，该柔性止水带一端连接最终接头，另一端连接顶推小梁，其伸展长度与顶推小梁向外移动的长度相对应，所述环形空腔的腔体内还安装有内部止水装置。

在最终接头和顶推小梁之间形成环形空腔，为了达到止水密封的目的，通过在最终接头和顶推小梁上设置封闭环状的柔性止水带，使柔性止水带一侧的环形空腔与外侧海水形成相互独立的两个空间，通过外部止水装置实现密封、止水。

外部止水装置使用柔性止水带，柔性止水带的两端分别与最终接头和顶推小梁连接，从而完成密封，当顶推小梁在相对移动时，柔性止水带随顶推小梁向相邻管节移动，并保持密封状态，由于柔性止水带的伸长长度与顶推小梁的移动长度相对应，在最终接头和顶推小梁相对移动的长度范围内，柔性止水带都能实现较好的密封，达到移动止水的目的。

为进一步加强密封效果，在外部止水装置密封形成的腔体空间内，还设置内部止水装置，从而形成双重复合止水系统，当外部止水装置发生意外失去止水功能时，内部止水装置发挥止水功能。同时，为实现最终接头与顶推小梁之间长时间止水，避免外部止水装置在长时间水流浸泡下发生老化、损坏从而导致渗漏或失效时，通过内部止水装置来实现密封止水，从而大大延长了止水时间，保障止水、密封效果。

优选的，所述柔性止水带包括伸缩部和布置在伸缩部两端的固定部，所述固定部与伸缩部为一体式结构。

优选的，所述柔性止水带为M形止水带或Ω形止水带。

所述M形止水带或Ω形止水带的两个端部分别密封连接在最终接头和顶推小梁上，两个端部之间的中间部位为伸缩部，伸缩部为柔性结构，能随顶推小梁的移动而伸缩。

当使用M形止水带时，其M形状态不特指某一固定状态，而是受外力作用下的不固定状态，即指止水带在分别与最终接头和顶推小梁连接的条件下，受到挤压发生褶皱，形成一个或多个M形的结构形状，当最终接头和顶推小梁发生相对移动，形成的整体长度变长时，止水带受到的挤压力减小，止水带伸长，褶皱变得平缓，M形状态可能变得不明显甚至消失。

同理，柔性止水带使用Ω形止水带时，其Ω形状态和M形状态的变化过程相同。

优选的，所述柔性止水带通过安装组件安装在最终接头和顶推小梁的端部，所述安装组件包括压条和连接件。

设置安装组件，通过安装组件将柔性止水带牢固连接在两个可相互移动的结构件上，避免柔性止水带在止水过程中，由于受压发生滑落、剥离的问题，保证柔性止水带长期有效的止水效果。

通过安装组件的压条将柔性止水带压合在最终接头和顶推小梁的安装平面上，再使用连接件进行紧固连接，采用压条的方式，使柔性止水带在其长度范围内受压，保证密封止水效果，同时，使用压条安装柔性止水带，能保证止水带不被破坏。

由于最终接头和顶推小梁之间形成的环形空腔比较狭窄时，将柔性止水带安装在最终接头和顶推小梁的端部，便于外部止水装置的安装，同时避免柔性止水带影响顶推小梁的正常移动时。

优选的，所述内部止水装置包括封闭环状的内部止水带，以及将内部止水带固定在顶推小梁上的固定件，所述内部止水带为弹性材质，贴合于环形空腔的两侧壁面上。

采取上述方式，使内部止水带依靠自身的弹性与顶推小梁的内壁贴合，同时与最终接头的内壁贴合，完成密封、止水。

优选的，所述内部止水带包括两条分别与最终接头和顶推小梁两个圆弧壁面接触的翼状条，两条所述翼状条为一体式连接，二者形成钝角夹角结构，且钝角开口一侧背向外部止水装置。

所述翼状条为具有一定厚度的条形板，两条翼状条连接后类似于翼状，具有钝角夹角。

翼状条与最终接头和顶推小梁的接触方式为面接触，从而保证密封、止水效果，将钝角开口设置在背对外部止水装置一侧，当外部止水装置发生渗漏或失效时，从该侧进入的水流压力会推动内部止水带，使内部止水带同时与最终接头和顶推小梁贴合更加紧密，保证止水效果。

对应地，本发明还提供了一种使用如上述所述的最终接头的移动止水系统的使用方法，包括以下步骤：

a、安装内部止水装置，在顶推小梁的设计位置上安装好内部止水装置；

b、将顶推小梁推入最终接头的内部腔体，使顶推小梁位于顶推前的初始位置；

c、安装顶推装置，使用顶推装置连接顶推小梁和最终接头；

d、安装外部止水装置，将柔性止水带的两端分别连接在顶推小梁和最终接头上，使外部止水装置与内部止水装置之间形成独立封闭空间。

通过上述方式，使顶推小梁和最终接头之间形成移动止水结构，达到在相对移动条件下密封止水的效果，采取上述安装顺序，保证整个移动止水系统顺利完成安装，用于顶推小梁在顶推时止水。

优选的，所述步骤a中，将内部止水装置固定在顶推小梁上。

采取上述方式，当两顶推小梁相对最终接头发生相对移动时，能保证内部止水装置的安装位置不会改变，对内部止水装置形成固定，防止其随着顶推小梁的移动而移动，从而减弱止水效果。

优选的，所述步骤a后还包括步骤a′：在内部止水装置与最终接头移动接触的部位涂抹有用于减少移动摩擦力的润滑剂。

由于顶推小梁沿最终接头内部腔体发生移动，安装在顶推小梁上的内部止水装置与最终接头之间发生接触并相对移动，为避免内部止水装置损坏，通过涂抹润滑剂的方式，达到减小摩擦的效果，从而形成对内部止水装置的保护。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、封闭环状的顶推小梁安装在封闭环状的最终接头内部腔体中，二者之间形成环形空腔，为了对该环形空腔实现密封、止水，通过在最终接头和顶推小梁上设置外部止水装置，使环形空腔与外侧的水流环境形成相互独立的两个空间，通过外部止水装置实现密封、止水，外部止水装置采用柔性止水带，能实现顶推小梁在移动过程中的止水；

2、在外部止水装置密封形成的腔体空间内，还设置内部止水装置，从而形成双重止水系统，使外部止水装置和内部止水装置能同时发生止水功能，加强止水效果，当需要长时间实现止水时，为避免外部止水装置在长时间水流浸泡下发生老化、损坏从而导致渗漏或失效时，通过内部止水装置来实现密封止水，从而大大延长了止水时间，保障止水、密封效果；

3、内部止水带采用具有弹性的翼状条止水带，使其与最终接头的内壁面和顶推小梁的外壁面贴合，从而保证密封、止水效果，止水带的两条翼状条为具有钝角夹角的一体式接头，且将钝角开口设置在背对外部止水装置一侧，当外部止水装置发生渗漏或失效时，从该侧进入的水流压力会推动内部止水带，使内部止水带与结构件贴合更加紧密，保证止水效果。

附图说明

图1为沉管隧道最终接头的结构示意图。

图2为最终接头的移动止水系统中顶推小梁顶推前的结构示意图。

图3为最终接头的移动止水系统中顶推小梁顶推后的结构示意图。

图4为M形止水带的结构示意图。

图5为Ω形止水带的结构示意图。

图6为内部止水带的结构示意图。

图7为图3中A处局部放大图。

图中标记：1-最终接头，2-相邻管节，3-千斤顶，4-顶推小梁，5-Gina止水带，6-外盖板，9-外部止水装置，91-M形止水带，91A-M形止水带固定部，91B-M形止水带伸缩部，92-安装组件，92-安装组件，921-压条，922-连接件，923-压板，924-垫条，93-Ω形止水带，93A-Ω形止水带固定部，93B-Ω形止水带伸缩部，10-内部止水装置，101-内部止水带，101A-翼状条。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图2和图3所示，最终接头的移动止水系统，所述最终接头1和顶推小梁4上安装有使环形空腔与外侧水流相对密封的外部止水装置9，所述外部止水装置9包括柔性止水带，该柔性止水带一端连接最终接头1，另一端连接顶推小梁4，所述柔性止水带的伸展长度与顶推小梁4向外移动的长度相对应，所述环形空腔的腔体内还安装有内部止水装置10。

外部止水装置使用柔性止水带，柔性止水带的两端分别与最终接头1和顶推小梁4连接，从而完成密封，当顶推小梁4在相对移动时，柔性止水带随顶推小梁4向相邻管节2移动，并保持密封状态，由于柔性止水带的伸长长度与顶推小梁4的移动长度相对应，在最终接头1和顶推小梁4相对移动的长度范围内，柔性止水带都能实现较好的密封，达到移动止水的目的。

为进一步加强密封效果，在外部止水装置9密封形成的腔体空间内，还设置内部止水装置10，从而形成双重复合止水系统，当外部止水装置9发生意外失去止水功能时，内部止水装置10发挥止水功能。同时，为实现最终接头1与顶推小梁4之间长时间止水，避免外部止水装置9在长时间水流浸泡下发生老化、损坏从而导致渗漏或失效时，通过内部止水装置10来实现密封止水，从而大大延长了止水时间，保障止水、密封效果。

作为其中一种优选的实施方式，最终接头1的端部连接有外盖板6，所述外盖板6位于环形空腔外侧，外部止水装置9安装在外盖板6和顶推小梁4的端部。

如图4和图5所示，柔性止水带为M形止水带91或Ω形止水带93，二者均包括伸缩部和布置在伸缩部两端的固定部，所述固定部与伸缩部为一体式结构。

M形止水带91包括伸缩部91B和布置在伸缩部91B两端的固定部91A，M形止水带91的伸缩部91B和固定部91A为一体式结构。

Ω形止水带93包括伸缩部93B和布置在伸缩部93B两端的固定部93A，Ω形止水带93的伸缩部93B和固定部93A为一体式结构。

M形止水带或Ω形止水带的两个固定部分别连接在外盖板6和顶推小梁4上，两个固定部之间的中间部位为伸缩部，伸缩部为柔性结构，能随顶推小梁4的移动而伸展。

当使用M形止水带时，其M形状态不特指某一固定状态，而是受外力作用下的不固定状态，即指止水带在分别与最终接头和顶推小梁连接的条件下，受到挤压发生褶皱，形成一个或多个M形的结构形状，当最终接头和顶推小梁发生相对移动，形成的整体长度变长时，止水带受到的挤压力减小，止水带伸长，褶皱变得平缓，M形状态可能变得不明显甚至消失。

同理，柔性止水带使用Ω形止水带时，其Ω形状态和M形状态的变化过程相同。

作为其中一种优选的实施方式，所述柔性止水带通过安装组件92安装在外盖板6和顶推小梁4的端部。

如图7所示，所述安装组件92包括压条921和连接件922，所述连接件922可以直接穿过压条921，使压条921将柔性止水带压紧，达到止水效果，作为其中一种优选的实施方式，所述安装组件92还包括压板923和垫条924，所述压板923的一侧压紧压条921，另一侧布置有垫条924，在所述压板923上开设安装孔，连接件922穿过安装孔后使压板923产生预紧力，从而将压条921压紧，垫条924用于支撑和平衡压板923，使另一侧的压条921受力均匀，达到压紧目的，连接件922采用螺栓或螺钉等紧固件。

通过安装组件的压条将柔性止水带压合在最终接头和顶推小梁的安装平面上，再使用连接件进行紧固连接，采用压条的方式，使柔性止水带在其长度范围内受压，保证密封止水效果，同时，使用压条安装柔性止水带，能保证止水带不被破坏。

由于外盖板和顶推小梁之间形成的环形空腔比较狭窄时，将柔性止水带安装在外盖板和顶推小梁的端部，便于外部止水装置的安装，同时避免柔性止水带影响顶推小梁的正常移动时。

作为其中的一种实施方式，内部止水装置10包括封闭环状的内部止水带101，以及将内部止水带101固定在顶推小梁4上的固定件，所述内部止水带101为弹性材质，贴合于环形空腔的两侧壁面上。

采取上述方式，使内部止水带101依靠自身的弹性与顶推小梁4的内壁贴合，同时与外盖板6的内壁贴合，完成密封、止水。

所述内部止水带101包括两条分别与外盖板6和顶推小梁4两个圆弧壁面接触的翼状条101A，两条所述翼状条101A为一体式连接，二者形成钝角夹角结构，且钝角开口一侧背向外部止水装置10。

翼状条101A为具有一定厚度的条形板，两条翼状条连接后类似于翼状，具有钝角夹角。

翼状条与最终接头和顶推小梁的接触方式为面接触，从而保证密封、止水效果，将钝角开口设置在背对外部止水装置一侧，当外部止水装置发生渗漏或失效时，从该侧进入的水流压力会推动内部止水带，使内部止水带同时与最终接头和顶推小梁贴合更加紧密，保证止水效果。

本实施例中，通过在最终接头和顶推小梁上设置外部止水装置，使环形空腔与外侧的水流环境形成相互独立的两个空间，通过外部止水装置实现密封、止水，外部止水装置采用柔性止水带，能实现顶推小梁在移动过程中的止水，同时在外部止水装置密封形成的腔体空间内，还设置内部止水装置，从而形成双重止水系统，使外部止水装置和内部止水装置能同时发生止水功能，加强止水效果，当需要长时间实现止水时，为避免外部止水装置在长时间水流浸泡下发生老化、损坏从而导致渗漏或失效时，通过内部止水装置来实现密封止水，从而大大延长了止水时间，保障止水、密封效果。

实施例2

如图2和图3所示，最终接头的移动止水系统的使用方法，包括以下步骤：

a、安装内部止水装置10，在顶推小梁4的设计位置上安装好内部止水装置10；

b、将顶推小梁4推入最终接头1的内部腔体，使顶推小梁4位于顶推前的初始位置；

c、安装千斤顶3，使用千斤顶3连接顶推小梁4和最终接头1；

d、安装外部止水装置9，将柔性止水带的两端分别连接在顶推小梁4和最终接头1上，使外部止水装置9与内部止水装置10之间形成独立封闭空间。

通过上述方式，使顶推小梁和最终接头之间形成移动止水结构，达到在相对移动条件下密封止水的效果，采取上述安装顺序，保证整个移动止水系统顺利完成安装，用于顶推小梁在顶推时止水。

作为其中一种优选的实施方式，将内部止水装置10固定在顶推小梁4上。

采取上述方式，当两顶推小梁相对最终接头发生相对移动时，能保证内部止水装置的安装位置不会改变，对内部止水装置形成固定，防止其随着顶推小梁的移动而移动，从而减弱止水效果。

在安装好内部止水装置10后，将顶推小梁4推入环形空腔前，在内部止水装置10与最终接头1移动接触的部位涂抹有用于减少移动摩擦力的润滑剂。

由于顶推小梁沿最终接头内部腔体发生移动，安装在顶推小梁上的内部止水装置与最终接头之间发生接触并相对移动，为避免内部止水装置损坏，通过涂抹润滑剂的方式，达到减小摩擦的效果，从而形成对内部止水装置的保护。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种最终接头的移动止水系统，其特征在于，所述最终接头（1）和顶推小梁（4）上安装有使环形空腔与外侧水流相对密封的外部止水装置（9），所述外部止水装置（9）包括柔性止水带，该柔性止水带一端连接最终接头（1），另一端连接顶推小梁（4），其伸展长度与顶推小梁（4）向外移动的长度相对应，所述环形空腔的腔体内还安装有内部止水装置（10）。

2.根据权利要求1所述的最终接头的移动止水系统，其特征在于，所述柔性止水带包括伸缩部和布置在伸缩部两端的固定部，所述固定部与伸缩部为一体式结构。

3.根据权利要求2所述的最终接头的移动止水系统，其特征在于，所述柔性止水带为M形止水带（91）或Ω形止水带（93）。

4.根据权利要求1-3之一所述的最终接头的移动止水系统，其特征在于，所述柔性止水带通过安装组件（92）安装在最终接头（1）和顶推小梁（4）的端部，所述安装组件（92）包括压条和连接件。

5.根据权利要求1-3之一所述的最终接头的移动止水系统，其特征在于，所述内部止水装置（10）包括封闭环状的内部止水带（101），以及将内部止水带（101）固定在顶推小梁（4）上的固定件，所述内部止水带（101）为弹性材质，贴合于环形空腔的两侧壁面上。

6.根据权利要求5所述的最终接头的移动止水系统，其特征在于，所述内部止水带（101）包括两条分别与最终接头（1）和顶推小梁（4）两个圆弧壁面接触的翼状条（101A），两条所述翼状条（101A）为一体式连接，二者形成钝角夹角结构，且钝角开口一侧背向外部止水装置（10）。

7.一种使用如权利要求1-6之一所述的最终接头的移动止水系统的使用方法，包括以下步骤：

a、安装内部止水装置（10），在顶推小梁（4）的设计位置上安装好内部止水装置（10）；

b、将顶推小梁（4）推入最终接头（1）的内部腔体，使顶推小梁（4）位于顶推前的初始位置；

c、安装顶推装置，使用顶推装置连接顶推小梁（4）和最终接头（1）；

d、安装外部止水装置（9），将柔性止水带的两端分别连接在顶推小梁（4）和最终接头（1）上，使外部止水装置（9）与内部止水装置（10）之间形成独立封闭空间。

8.根据权利要求7所述的最终接头的移动止水系统的使用方法，其特征在于，所述步骤a中，将内部止水装置（10）固定在顶推小梁（4）上。

9.根据权利要求7所述的最终接头的移动止水系统的使用方法，其特征在于，所述步骤a后还包括步骤a′：在内部止水装置（10）与最终接头（1）移动接触的部位涂抹有用于减少移动摩擦力的润滑剂。