CN110593324A - 一种沉管隧道用止水带及其用于限制沉管拉合晃动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉管隧道用止水带，包括具有基部体和顶部体的压胀主体、与压胀主体的基部体连接的底座、以及设在压胀主的顶部体顶部具有压胀弹性的止水棱，在顶部体顶部的止水棱两侧有对称设置的具有压胀弹性的晃控边；止水棱与两侧晃控边之间均有槽。本发明的优点是：有效限制了沉管在水底拉合过程中相邻两节沉管的端部在结合部的晃动幅度和晃动频率，提高了两节沉管之间的衔接精度；同时，还能适应强烈度地震导致的两沉管在结合部之间的大位移错位，且能够延长止水带的使用寿命。

Description

一种沉管隧道用止水带及其用于限制沉管拉合晃动的方法

技术领域

本发明涉及一种沉管隧道用止水带，属于地下工程技术领域。

背景技术

众所周知，地震的破坏力极强，作为生命线工程的水底沉管隧道，其自身面对地震是非常脆弱的，尤其是止水效果的失效将会引发灾难性的后果。

目前，在沉管隧道领域中，大压缩量橡胶止水带用于相邻两节沉管结合部之间，起到密封止水作用。止水带为整体条形，其大压缩量必须保证抗震设防烈度在Ⅶ以上，确保强烈度地震过程中沉管结合部之间密封止水；同时，起到沉管与沉管之间缓冲撞击和转化释放地震能量的作用，以确保整体隧道的安全。

但是，止水带在实际应用中的作用还不止如此。在大型沉管隧道管节拉合（合拢）过程中，因为水流影响以及吊装设备受风力影响等非控因素引起管节晃动，进而引起管节对接精度不高。为了使管节在拉合过程中减少晃动对对接精度的影响，需要在管节安装面采用一种特殊的减隔震装置来减少管节的晃动。因而大型沉管隧道所用大压缩量橡胶止水带在使用过程中并不局限于承载，还应赋予其在安装对接过程具有在两节管结合部之间阻滞两节管产生横向垂面上的相对位移，以降低两节管之间的晃动幅度和晃动频率，从而提高两节管之间对接精度。

现有技术中，在止水带的设计及应用中都把止水带安装完成后如何具有更好地止水、防震效果及使用寿命作为追求目标，却忽略了止水带在安装过程中对于如何提高安装精度能够起到的重大作用。因而，现有止水带没有在阻滞晃动方面作进一步地扩展设计。

现有技术中，止水带的缩胀主体截面为矩形，这种设计使得缩胀主体显得僵硬且偏向缩胀量相对有限，在遭遇强烈度地震，使两节管结合部之间产生大的错位时，瞬间增大的两节管之间的间隙将难以填充而发生漏水。

现有技术中，沉管隧道项目中所使用的橡胶止水带都是天然橡胶，且全部裸露浸泡于水中，影响止水带的使用寿命。

针对以上不足，需要一种能够减少管节晃动与减少地震对沉管隧道破坏性影响的且具有较好减隔震性能的大压缩量减隔震橡胶止水带就越来越紧迫。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是：针对目前沉管隧道用止水带存在的拉合晃动问题。其次是现有技术中止水带偏向缩胀量相对有限的问题以及使用寿命问题。

针对以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种沉管隧道用止水带，包括具有基部体和顶部体的压胀主体、与压胀主体的基部体连接的底座、以及设在压胀主体的顶部体顶部具有压胀弹性的止水棱，在顶部体顶部的止水棱的一侧或两侧设置具有压胀弹性的晃控边；止水棱与两侧晃控边之间均有槽。

进一步地，所述晃控边的顶端面具有黏滞面，所述黏滞面上具有防滑纹。

进一步地，所述晃控边上开有供槽排水排气的通孔，所述的通孔具有位于槽底部的入气口和位于晃控边外侧上部的出气口。

进一步地，所述供槽排水排气的通孔为单向孔，其入气口的孔径大于出气口的孔径，出气口的最终状态是被压缩封闭。

进一步地，所述单向孔的截面呈月牙形，其内表面的一面为弧形凹面，另一面为弧形凸面。

进一步地，所述压胀主体还具有位于基部体与顶部体之间的支撑体；所述压胀主体的截面呈乳头形，其基部体与顶部体的截面宽度均大于支撑体的截面宽度。

进一步地，所述顶部体的上顶面设有能够容纳止水棱和晃控边膨胀体的容胀槽，所述止水棱和晃控边受压的膨胀体填充在容胀槽内。

进一步地，止水棱与两侧晃控边以及压胀主体是一体成型的且止水棱与两侧晃控边以及压胀主体的材料是一样的；或

止水棱与两侧晃控边是一体成型的，止水棱与两侧晃控边形成共基体，共基体与压胀主体是分体结构的， 所述共基体硫化粘接在容胀槽底部；所述述压胀主体外表具有耐浸蚀高弹力的包覆层，所述包覆层与压胀主体硫化粘接，共基体、压胀主体和包覆层的材料各不相同。

一种利用止水带提高沉管对接精度的方法，是在所述止水带的一面设置与止水带固接的弹性晃控部件；将止水带的一面固定在一节沉管的端部，将另一面加设的弹性晃控部件与另一节沉管的端部接触，利用弹性晃控部件的阻尼作用来限制两节沉管在横向垂面的往复摆动。

上述方法中：在所述晃控部件与沉管接触的接触面加设防滑纹，以增强晃控部件与沉管端部的黏着力。

本发明的优点是：

1.有效限制了沉管在水底拉合过程中相邻两节沉管的端部在结合部的晃动幅度和晃动频率，提高了两节沉管之间的衔接精度。

2.适应强烈度地震导致的两沉管在结合部之间的大位移错位。

3.延长了止水带的使用寿命。

附图说明

图1为实施例一中一种沉管隧道用止水带的主视方向示意图；

图2为图1局部放大示意图；

图3为实施例一黏滞面俯视方向局部放大图；

图4为实施例一一种沉管隧道用止水带的立体示意图；

图5为图1截面示意图；

图6为实施例一中单向孔的截面示意图；

图7为实施例一中单向孔闭合时截面示意图；

图8为实施例一中止水带在两节沉管结合部之间拉合前的位置关系截面示意图；

图9为实施例一中止水带在两节沉管结合部之间拉合过程中受压状态（发挥止水、限制沉管晃动）截面示意图；

图10为实施例二中一种沉管隧道用止水带截面示意图。

图中：1、底座；2、压胀主体；21、基部体；22、支撑体；23、顶部体；3、止水棱；4、晃控边；41、黏滞面；42、防滑纹；5、共基体；6、槽；7、单向孔；71、入气口；72、出气口；73、弧形凹面；74、弧形凸面；8、沉管一；81、端面一；9、沉管二；91、端面二；10、容胀槽；11、包覆层。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步的描述：

实施例一

如图 1、4 所示，一种沉管隧道用止水带，是在水底沉管隧道的两节沉管之间的结合部阻止沉管外的水向沉管内渗漏用的装置，其包括压胀主体2、底座1和具有压胀弹性的止水棱3；压胀主体2具有基部体21、顶部体23和位于基部体21与顶部体23之间的支撑体22；压胀主体2的基部体21与底座1连接；在压胀主体2的顶部体23的顶部设有一条止水棱3和两条晃控边4，两条晃控边4对称设置在止水棱3的两侧；止水棱3与两侧晃控边4之间均有槽6。

如图8、9所示，我们用沉管一8和沉管二9代表两节相邻的沉管来说明止水带的结构特征在两节沉管结合部所起的作用。

止水带的压胀主体2及止水棱3和晃控边4一般采用特种橡胶，均具有很大的压胀和回复特性；在沉管一8和沉管二9的结合部，通过底座1将止水带密接固定在沉管一8的端面一81上，止水棱3和晃控边4与沉管二9的端面二91接触；压缩状态下，止水棱3与沉管二9的端面二91高度密接，用于止水；晃控边4因其具有橡胶类的阻尼特性，用于在安装过程中限制沉管一8和沉管二9的相邻两端在横向垂面上的晃动，能够显著降低晃动幅度和晃动频率 提高沉管一8和沉管二9之间的对接精度。

如图2、3、8、9所述晃控边4的顶端面具有黏滞面41，所述黏滞面41上具有防滑纹42。黏滞面41的作用是要增强晃控边4在沉管二9的端面二91上的黏着力，其作用形式有二：一、沉管一8和沉管二9的相邻两端在横向垂面上晃动时，晃控边4的黏滞面41在沉管二9的端面二91不滑移，晃控边4因晃动受力产生形变，依靠晃控边4所具有的橡胶阻尼特性限制晃动幅度和晃动频率。二、沉管一8和沉管二9的相邻两端在横向垂面上晃动时，晃控边4的黏滞面41在沉管二9的端面二91发生有阻力的滑移，一方面，晃控边4依然因晃动受力产生形变，晃控边4所具有的橡胶阻尼特性限制晃动幅度和晃动频率；另一方面，晃控边4的黏滞面41在沉管二9的端面二91发生有阻力的滑移是一个消耗能量的过程，本身就是对晃动幅度和晃动频率的有效限制。

防滑纹42有多种设置形式，曲线形防滑纹只是其中的一种。

如图5、6、7所示，所述晃控边4上开有供槽6排水排气的通孔，所述的通孔具有位于槽6底部的入气口71和位于晃控边4外侧上部的出气口72（按附图5所示的方位）。入气口71设在槽6底部是要在必要时能够彻底排尽槽6的水、气，出气口72设在晃控边4外侧上部是避免晃控边4被压入顶部体23时被提前封闭。

所述供槽6排水排气的通孔为单向孔7，其入气口71的孔径大于出气口72的孔径，出气口72的最终状态是被压缩封闭。这样设置是为了让晃控边4在沉管安装完毕后也起到止水作用，使止水带实现多重止水。

所述单向孔7的截面呈月牙形，其内表面的一面为弧形凹面73，另一面为弧形凸面74。这样设置有利于单向孔7最终被压实封闭，因为弧形凸面74离弧形凹面73较近，最终状态时单向孔7靠出气口72一端的弧形凸面74受压膨胀正好填充弧形凸面74与弧形凹面73之间的月牙形间隙。

如图1所示，所述压胀主体2还具有位于基部体21与顶部体23之间的支撑体22；所述压胀主体2的截面呈乳头形，其基部体21与顶部体23的截面宽度大于支撑体22的截面宽度。这种截面呈乳头形的设置，与截面为矩形的的设置相比，截面呈乳头形的压胀主体2的两侧内凹，其截面线显著增长，使得压胀主体2的偏向行程显著加大；同时，这种两侧的内凹结构，为压胀主体提供了压胀空间。这样，在遭遇强烈度地震时两节沉管在结合部即使发生大的错位，止水带的偏向伸张量和压缩量依然能够适应这种错位实现止水功能。

所述顶部体23的上顶面设有能够容纳止水棱3和晃控边4膨胀体的容胀槽10，所述止水棱3和晃控边4受压的膨胀体填充在容胀槽10内。

安装完毕后，止水棱3与两侧晃控边4的大部分甚至全部被压缩在容胀槽10内；压胀主体2也将有一定量的预压行程。

一种利用止水带提高沉管对接精度的方法，是在所述止水带的一面设置与止水带固接的弹性晃控部件；将止水带的一面固定在一节沉管的端部，将另一面加设的弹性晃控部件与另一节沉管的端部接触，利用弹性晃控部件的阻尼作用来限制两节沉管在横向垂面的往复摆动。所述弹性晃控部件可采用晃控边4。

上述利用止水带提高沉管对接精度的方法中，在所述晃控部件与沉管接触的接触面加设防滑纹，同时使用特制防滑材料，以增强晃控部件与沉管端部的黏着力。

实施例二

实施例一中的止水棱3与两侧晃控边4以及压胀主体2是一体成型的且止水棱3与两侧晃控边4以及压胀主体2的材料是一样的，而本实施例中，止水棱3与两侧晃控边4是一体成型的，止水棱3与两侧晃控边4形成共基体5，共基体5与压胀主体2是分体结构的，共基体5与压胀主体2硫化粘接在一起且共基体5与压胀主体2的材料是不相同的。

如图10所示，一种沉管隧道用止水带，其与实施例一的不同之处在于：所述止水棱3与两侧晃控边4合为共基体5，所述共基体5硫化粘接在在容胀槽10底部；所述述压胀主体2外表具有耐浸蚀高弹力的包覆层11，所述包覆层11与压胀主体2硫化粘接。共基体5、压胀主体2和包覆层11使用的材料各不相同。

显然，这样的设置主要是为了延长止水带的使用寿命。

优选的，共基体5采用丁腈橡胶, 压胀主体2采用天然橡胶, 包覆层11采用氯丁橡胶。

申请人采用瑞士W+B电液伺服疲劳试验机对上述材料制成的止水带进行疲劳测试结果数据如下：

	拉伸强度	硬度	疲劳寿命
				试样1	较强	高	时间长
试样2	强	高	时间长
				试样3	强	高	时间长

通过上述试验，我们可以得知，本实施例能大大提高止水带的使用寿命。

很显然，上述实施例只用于更清楚的描述本发明，而不能视为限制本发明涵盖的保护范围，任何等价形式的修改都应视为落入本发明涵盖的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种沉管隧道用止水带，包括具有基部体（21）和顶部体（23）的压胀主体（2）、与压胀主体（2）的基部体（21）连接的底座（1）、以及设在压胀主体（2）的顶部体（23）顶部具有压胀弹性的止水棱（3），其特征在于：在顶部体（23）顶部的止水棱（3）的一侧或两侧有设置的具有压胀弹性的晃控边（4）；止水棱（3）与两侧晃控边（4）之间均有槽（6）。

2.根据权利要求1所述的沉管隧道用止水带，其特征在于：所述晃控边（4）的顶端面具有黏滞面（41），所述黏滞面（41）上具有防滑纹（42）。

3.根据权利要求1所述的沉管隧道用止水带，其特征在于：所述晃控边（4）上开有供槽（6）排水排气的通孔，所述的通孔具有位于槽（6）底部的入气口（71）和位于晃控边（4）外侧上部的出气口（72）。

4.根据权利要求3所述的沉管隧道用止水带，其特征在于：所述供槽（6）排水排气的通孔为单向孔（7），其入气口（71）的孔径大于出气口（72）的孔径，出气口（72）的最终状态是被压缩封闭。

5.根据权利要求3所述的沉管隧道用止水带，其特征在于：所述单向孔（7）的截面呈月牙形，其内表面的一面为弧形凹面（73），另一面为弧形凸面（74）。

6.根据权利要求1—5任意一项所述的沉管隧道用止水带，其特征在于：所述压胀主体（2）还具有位于基部体（21）与顶部体（23）之间的支撑体（22）；所述压胀主体（2）的截面呈乳头形，其基部体（21）与顶部体（23）的截面宽度均大于支撑体（22）的截面宽度。

7.根据权利要求6所述的沉管隧道用止水带，其特征在于：所述顶部体（23）的上顶面设有能够容纳止水棱（3）和晃控边（4）膨胀体的容胀槽（10），所述止水棱（3）和晃控边（4）受压的膨胀体填充在容胀槽（10）内。

8.根据权利要求7所述的沉管隧道用止水带，其特征在于：止水棱（3）与两侧晃控边（4）以及压胀主体（2）是一体成型的且止水棱（3）与两侧晃控边（4）以及压胀主体（2）的材料是一样的，或

止水棱（3）与两侧晃控边（4）是一体成型的，止水棱（3）与两侧晃控边（4）形成共基体（5），共基体（50与压胀主体(2)是分体结构的， 所述共基体（5）硫化粘接在容胀槽（10）底部；所述述压胀主体（2）外表具有耐浸蚀高弹力的包覆层（11），所述包覆层（11）与压胀主体（2）硫化粘接，共基体（5）、压胀主体（2）和包覆层（11）的材料各不相同。

9.一种利用止水带提高沉管对接精度的方法，其特征在于：在所述止水带的一面设置与止水带固接的弹性晃控部件；将止水带的一面固定在一节沉管的端部，将另一面加设的弹性晃控部件与另一节沉管的端部接触，利用弹性晃控部件的阻尼作用来限制两节沉管在横向垂面的往复摆动。

10.根据权利要求9所述利用止水带提高沉管对接精度的方法，其特征在于：在所述晃控部件与沉管接触的接触面加设防滑纹，以增强晃控部件与沉管端部的黏着力。