CN109469495A - 一种具有凹凸截面形式的盾构隧道管片接缝密封垫 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有凹凸截面形式的盾构隧道管片接缝密封垫，包括一对不同的截面形式的密封垫，分别为凸型密封垫和凹型密封垫，在凸型密封垫和凹型密封垫的接触表面，分别设置有相互配合的凸块和压槽，在凸块的外表面和压槽内各设置有遇水膨胀橡胶块，凸型密封垫和凹型密封垫相互不接触的另一面称为下端面，下端面包括下部凹槽断面和设置在两侧拱脚的预埋橡胶带。本发明可以加强密封垫与密封槽接触面的连接与防水能力。

Description

一种具有凹凸截面形式的盾构隧道管片接缝密封垫

技术领域

本发明属于盾构隧道工程领域，更具体涉及一种盾构隧道管片接缝复合密封垫。

背景技术

当前盾构隧道采用预制管片进行装配式拼装完成，在盾构管环成型后，管片之间形成横缝与纵缝，为防止盾构隧道外侧水位引起管片接缝发生渗漏，通常管片接缝处主要采用密封槽与密封垫、通过拼装挤压达到防水目的。

工程中一般将三元乙丙材料模压成具有一定截面形式的弹性密封垫，其中复合型密封垫在三元乙丙橡胶密封垫顶部通过硫化嵌入遇水膨胀橡胶，实现密封垫的二次防水性能。但随着新建盾构隧道的埋深不断增大，尤其是越江、跨海等盾构隧道对管片接缝的防水性能要求越来越高，对于密封垫的截面形式有着新的要求。在工程研究与实践中，密封垫渗水主要发生在密封垫与密封垫接触面和密封垫与密封槽接触面处，其中，密封垫间接触面发生渗漏主要是由于管片接缝张开量与错台量过大引起密封垫接触面接触应力小于外界水压而造成的。密封垫与密封槽接触面发生渗漏在于两个方面，首先为管片接缝过大导致张开量和错台量并造成接触面接触应力过小，此外，在管片拼装过程中密封垫与密封槽由于过大的摩擦力可能产生分离，从而造成管片接缝的防水失效。

因此，传统的三元乙丙橡胶密封垫截面形式和防水思路已经无法满足工程需求，针对以上提出的引起密封垫接触面渗漏的原因，需要提供新型的弹性密封垫截面形式，使其能满足精确控制管片接缝错台，提高密封垫接触面间的防水性能，同时加强密封垫与密封槽的连接。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种橡胶密封垫截面形式，，使其防止在施工期与运营期时由于各种原因引起密封垫接触面应力下降，导致不满足设计水压，同时加强密封垫与密封槽接触面的连接与防水能力。技术方案如下：

一种具有凹凸截面形式的盾构隧道管片接缝密封垫，包括一对不同的截面形式的密封垫，分别为凸型密封垫和凹型密封垫，在凸型密封垫和凹型密封垫的接触表面，分别设置有相互配合的凸块和压槽，在凸块的外表面和压槽内各设置有遇水膨胀橡胶块，凸型密封垫和凹型密封垫相互不接触的另一面称为下端面，下端面包括下部凹槽断面和设置在两侧拱脚处的预埋橡胶带。

优选地，在凸型密封垫和凹型密封垫的本体上均开设有多个通孔。在压槽和凸块接触处分别设置有凸肋。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1.本发明密封垫通过密封垫凹凸接触面榫合连接方法，在管片拼装时，防止管片接缝错台，提高密封垫接触面防水性能；

2.本发明密封垫在凹凸接触面上设置遇水膨胀橡胶块，通过密封垫间延长渗水流径，并充分发挥遇水膨胀橡胶二次防水功能，有效的增加管片接缝长期防水性；

3.本发明密封垫底部拱脚处采用橡胶条预埋法，切断了渗水从密封垫与密封槽接触面渗透，同时在管片拼装时防止密封垫与密封槽造成分离脱落，提高密封垫与管片的整体性。

附图说明

图1为本发明凹形截面复合密封垫示意图；

图2为本发明凸形截面复合密封垫示意图；

图3为本发明凹凸型密封垫接缝拼装示意图；

图4为本发明凹凸型密封垫间接触面渗流微观示意图。

在图1～4中包括有：

1-凹形截面密封垫

11-三元乙丙橡胶、12-遇水膨胀橡胶、13-预埋橡胶带、14-下排通孔、15-上排通孔、16凸肋、17-凹槽、18-压槽

2-凸形截面密封垫

21-三元乙丙橡胶、22-遇水膨胀橡胶、23-预埋橡胶带、24-下排通孔、25-上排通孔、26凸肋、27-凹槽、28-凸块

3-渗水

4-上管片

5-下管片

6-下侧密封槽

7-上侧密封槽

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明：

一种具有凹凸截面形式的盾构隧道管片接缝密封垫分为凹形截面密封垫1和凸形截面密封垫2。

如图1所示，所述防水密封垫为凹形截面密封垫1，密封垫由三元乙丙橡胶11和遇水膨胀橡胶12构成，所述三元乙丙橡胶11截面顶面设置带有凸肋16的“凹”型压槽18，遇水膨胀橡胶12设置在压槽18底部。所述三元乙丙橡胶11截面开孔包括两个凹槽17和若干个通孔，所述两个凹槽17沿凹形截面密封垫1中线对称设置于凹形截面密封垫1底段，所述凹槽17呈倒“U”型。所述通孔包括下排通孔14和上排通孔15，下排通孔14与上排通孔15分别设置两个圆孔，圆孔沿所述凹形截面密封垫1中线左右对称布置。所述凹槽17底部连接预埋橡胶带13，预埋橡胶带13与三元乙丙橡胶11为一体设计，所述预埋橡胶带13截面呈类梯形。

如图2所示，所述防水密封垫为凸形截面密封垫2，密封垫由三元乙丙橡胶21和遇水膨胀橡胶22构成，所述三元乙丙橡胶21截面顶面设置带有凸肋26的“凸”型凸块28，遇水膨胀橡胶22设置在凸块28顶部。所述三元乙丙橡胶21截面开孔包括两个凹槽27和若干个通孔，两个凹槽27沿凹形截面密封垫2中线对称设置底段，凹槽27呈倒“U”型。所述通孔包括下排通孔24和上排通孔25，下排通孔24与上排通孔25分别设置两个圆孔，圆孔沿所述凹形截面密封垫2中线左右对称布置。所述凹槽27底部连接预埋橡胶带23，预埋橡胶带23与三元乙丙橡胶21为一体设计，所述预埋橡胶带23截面呈类梯形。

所述的具有凹凸截面的密封垫设置在管片下侧密封槽6和上侧密封槽7内，如图3所示，在管片制作过程中分别将凹凸型密封垫的预埋橡胶带13和预埋橡胶带23浇筑在管片内，实现密封垫与管片的一体化制作。在盾构管片拼装过程中，所述上管片4和下管片5在拼装力作用下将凸形截面密封垫2的凸块28压入凹形截面密封垫1的压槽18内，凹凸形截面密封垫的凸肋16和凸肋26相互扣合，一方面使凹形截面密封垫1与凸形截面密封垫2完成无错缝拼装，提高管片拼装的精度，另一方面，在密封垫压缩至允许张开量范围内时所述凸形截面密封垫2的遇水膨胀橡胶22与凹形截面密封垫1的遇水膨胀橡胶12紧密压合，如图4所示为密封垫间接触面渗流微观示意图，管片外侧渗水3沿着凹形截面密封垫1与凸形截面密封垫2接触面渗流，所述渗水3流经遇水膨胀橡胶块22，通过延长渗水流径充分发挥遇水膨胀橡胶块12和遇水膨胀橡胶块22的二次防水作用，提高凹凸型截面密封垫的防水性能。

根据设计凹凸截面密封垫利用数值模拟进行压缩模拟，通过不断优化所述凹形截面密封垫1和凸形截面密封垫2的尺寸，要求凹凸截面密封垫在允许张开量为6mm条件下满足设计防水能力0.8MPa。

所述凹形截面密封垫1和凸形截面密封垫2的设计高度为16mm，则密封垫压缩量为16mm，密封垫接触宽度为24mm。在密封垫不断压缩过程中为达到凹凸接触面紧密闭合的目的，所述凸形截面密封垫2的凸块28截面尺寸略大于凹形截面密封垫1的对应压槽18尺寸。为使凹凸截面密封垫锚固连接在密封槽内，所述凹形截面密封垫1和凸形截面密封垫2的预埋橡胶带13和预埋橡胶带23的设计高度为16mm，预埋橡胶带13和预埋橡胶带23底端部做圆角处理。

本发明在不改变管片结构形式的前提下，通过对接缝密封垫接触面设置凹凸接触面，一方面降低管片拼装接缝错台误差，提高接缝防水能力，另一方面灵活增大了遇水膨胀橡胶接触面尺寸，提高凹凸截面密封垫的二次防水能力。同时，在密封垫拱脚处设置预埋橡胶条，阻断密封垫与密封槽接触面渗水路径，另一方面将预埋橡胶条锚固在管片内，防止管片在拼装过程中由于拼装失误造成密封垫脱落密封槽。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、同等替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有凹凸截面形式的盾构隧道管片接缝密封垫，包括一对不同的截面形式的密封垫，分别为凸型密封垫和凹型密封垫，在凸型密封垫和凹型密封垫的接触表面，分别设置有相互配合的凸块和压槽，在凸块的外表面和压槽内各设置有遇水膨胀橡胶块，凸型密封垫和凹型密封垫相互不接触的另一面称为下端面。下端面包括下部凹槽断面和设置在两侧拱脚的预埋橡胶带。

2.根据权利要求1所述的盾构隧道管片接缝密封垫，其特征在于，在凸型密封垫和凹型密封垫的本体上均开设有多个通孔。

3.根据权利要求1所述的盾构隧道管片接缝密封垫，其特征在于，在压槽和凸块接触处分别设置有凸肋。