CN110778344A - 一种盾构隧道管片接缝防水结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种盾构隧道管片接缝防水结构，包括管片，所述管片接缝面上的第一防水沟槽和第二防水沟槽，所述第一防水沟槽靠近管片迎水面侧，所述第二防水沟槽紧靠第一防水沟槽布置，所述第一防水沟槽和第二防水沟槽内分别安装第一防水密封垫和第二防水密封垫，所述第一防水密封垫和第二防水密封垫之间夹设有遇水膨胀橡胶密封垫。该防水结构采用集中在管片外侧布置两道防水密封垫，各自分别适应张开量及防水水压，两者之间设置一层遇水膨胀橡胶密封垫，对外侧进入的渗漏水及时补缺，与第二道防水密封垫协同作用，抵抗水压，有效提高了管片接缝止水能力，减少渗漏水，保证结构施工和运营安全。

Description

一种盾构隧道管片接缝防水结构
技术领域
本发明属于隧道防水技术领域，具体涉及一种盾构隧道管片接缝防水结构。
背景技术
盾构隧道的结构安全是其正常运行的重要保障，近年来我国城市盾构隧道不断受到渗漏水病害困扰。渗漏水不仅会影响隧道结构及内部电气设备的耐久性，在地下水补给不充分时还会引起隧道不均匀沉降、变形等其他病害。
盾构隧道漏水主要表现为管片接缝处的渗漏水，盾构隧道接缝防水常用的形式为三元乙丙弹性密封垫和遇水膨胀橡胶密封垫、外侧海绵条以及内侧嵌缝材料。对于高水压、强透水砂层中条件下的盾构隧道，防水效果更为重要。现有的管片接缝防水有以下几种形式，均存在不足。
（1）第一种管片防水体系，如图1、图2和图3所示，管片外侧（即迎水面侧）设置三元乙丙弹性密封垫，内侧（即背水面侧）设置遇水膨胀防水条或三元乙丙弹性密封垫。密封垫若分别设置于管片内外侧时，一旦外侧弹性密封垫发生渗漏水，由第一道密封垫渗漏点进入的渗漏水会在两道防水密封垫之间的空隙窜流，最终会在防水薄弱处（螺栓孔、破损的内侧密封垫位置）渗入隧道，并且由于盾构管片接缝的连通性，此类渗水引发的后果很难排查与整治。
（2）第二种管片防水体系，如图4和图5所示，管片外侧布置三元乙丙弹性密封垫和遇水膨胀防水条。由于两道防水密封垫在接缝处所处的位置较近，它们的张开量相差不大，但由于遇水膨胀防水条为实心体，无法适应较大的张开量；当外侧密封垫达到最大允许张开量时，内侧密封垫张开量已超过最大允许值。因此，一旦外侧密封垫发生渗漏水，内侧密封垫无法防止地下水的渗入。
综上，现有技术虽在管片接缝处设置多道防水密封垫，但均存在一道失效，其余道无法发挥作用的情况，无法起到协同防水的作用。
发明内容
本发明的目的是克服现有管片接缝处存在一道防水密封垫失效，其余道无法发挥作用，无法起到协同防水作用的问题。
为此，本发明提供了一种盾构隧道管片接缝防水结构，包括管片，所述管片接缝面上的第一防水沟槽和第二防水沟槽，所述第一防水沟槽靠近管片迎水面侧，所述第二防水沟槽紧靠第一防水沟槽布置，所述第一防水沟槽和第二防水沟槽内分别安装第一防水密封垫和第二防水密封垫，所述第一防水密封垫和第二防水密封垫之间夹设有遇水膨胀橡胶密封垫。
进一步的，所述第一防水沟槽的深度大于第二防水沟槽的深度。
进一步的，所述第一防水密封垫和第二防水密封垫的各厚度与各自位置上的张开量满足(H1+H1’)/(2W1)≈(H2+H2’)/(2W2）；其中，H1为第一防水沟槽深度，H1’为第一防水密封垫位置张开量，W1为第一防水密封垫单块的厚度，H2为第二防水沟槽深度，H2’为第二防水密封垫位置张开量，W2为第二防水密封垫单块的厚度。
进一步的，所述第一防水沟槽和第二防水沟槽的截面积之和为第一防水密封垫和第二防水密封垫的截面积之和的1~1.15倍。
进一步的，所述第一防水密封垫和第二防水密封垫为三元乙丙弹性密封垫，且为多孔结构；所述遇水膨胀橡胶密封垫为实体结构。
进一步的，所述第一防水密封垫和第二防水密封垫上均粘贴遇水膨胀橡胶密封垫，所述第一防水密封垫上的遇水膨胀橡胶密封垫位于第一防水密封垫的背水面侧，所述第二防水密封垫上的遇水膨胀橡胶密封垫位于第二防水密封垫的迎水面侧。
进一步的，所述第一防水密封垫上的遇水膨胀橡胶密封垫与第二防水密封垫上的遇水膨胀橡胶密封垫采用内嵌型式或面贴型式复合。
进一步的，所述第一防水密封垫、第二防水密封垫与遇水膨胀橡胶密封垫同步硫化、一次成形。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提供的这种盾构隧道管片接缝防水结构采用集中在管片外侧布置两道防水密封垫，各自分别适应张开量及防水水压，两者之间设置一层遇水膨胀橡胶密封垫，对外侧进入的渗漏水及时补缺，与第二道防水密封垫协同作用，抵抗水压，有效提高了管片接缝止水能力，减少渗漏水，保证结构施工和运营安全。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是现有第一种管片防水体系的渗漏水路径示意图；
图2是现有第一种管片防水体系中管片内侧为遇水膨胀橡胶的密封垫布置示意图；
图3是现有第一种管片防水体系中管片内侧为弹性密封垫的密封垫布置示意图；
图4是现有第二种管片防水体系的渗漏水路径示意图；
图5是现有第二种管片防水体系中螺栓孔外侧的密封垫布置示意图；
图6是本发明中管片结构示意图；
图7是本发明中盾构隧道管片接缝防水结构的第一种实施方式结构示意图；
图8是图7中第一防水密封垫和第二防水密封垫的布置示意图；
图9是本发明中盾构隧道管片接缝防水结构的第二种实施方式结构示意图；
图10是图9中第一防水密封垫和第二防水密封垫的布置示意图。
附图标记说明：1、管片；2、第一防水沟槽；3、第二防水沟槽；4、第一防水密封垫；5、遇水膨胀橡胶密封垫；6、第二防水密封垫。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图6、图7、图8、图9和图10所示，本实施例提供了一种盾构隧道管片接缝防水结构，包括管片1，所述管片1接缝面上的第一防水沟槽2和第二防水沟槽3，所述第一防水沟槽2靠近管片1迎水面侧，所述第二防水沟槽3紧靠第一防水沟槽2布置，且第一防水沟槽2和第二防水沟槽3均位于管片1上螺栓孔外侧，所述第一防水沟槽2和第二防水沟槽3内分别安装第一防水密封垫4和第二防水密封垫6，所述第一防水密封垫4和第二防水密封垫6之间夹设有遇水膨胀橡胶密封垫5。具体的，所述第一防水密封垫4和第二防水密封垫6均为三元乙丙弹性密封垫，且为多孔结构；所述遇水膨胀橡胶密封垫5为实体结构。本实施例中，将第一防水密封垫4、第二防水密封垫6、遇水膨胀橡胶密封垫5集中式布设在螺栓孔外侧形成多道防水体系，有效避免渗漏水在多道防水密封垫之间的空隙窜流，从而避免地下水在防水薄弱处（螺栓孔、破损的内侧密封垫位置）渗入隧道；同时在管片1拼装过程中，若防水沟槽处的防水密封垫密封缺陷或未达到设防水压的要求，地下水在压力作用下从防水密封垫底部与防水沟槽之间渗入，此时遇水膨胀橡胶密封垫5能及时补缺前道防水密封垫的防水缺陷，起到补充防水功能，而且遇水膨胀橡胶密封垫5夹设在第一防水密封垫4和第二防水密封垫6之间的设计，能有效降低第二防水密封垫6所承受的水压，实现分级、协同防水的效果。
细化的实施方式，如图6和图8所示，所述第一防水沟槽2的深度大于第二防水沟槽3的深度，这样可在管片1拼装的螺栓孔外侧（即螺栓孔靠近迎水面侧）布置“外大内小”的两道防水密封垫。而所述第一防水密封垫4和第二防水密封垫6应按设防水压设计防水能力，且各厚度应与各自位置上的张开量与压缩量耦合设计，即应满足(H1+H1’)/(2W1)≈(H2+H2’)/(2W2），其中，H1为第一防水沟槽深度，H1’为第一防水密封垫位置张开量，W1为第一防水密封垫单块的厚度，H2为第二防水沟槽深度，H2’为第二防水密封垫位置张开量，W2为第二防水密封垫单块的厚度；通过两道防水密封垫的防水能力与各自位置上的张开量相耦合设计，有效避免了现有外侧密封垫达到最大允许张开量时，内侧密封垫张开量已超过最大允许值，而无法防止地下水渗入的问题。
而对于第一防水密封垫4和第二防水密封垫6的形状，可根据各自所在防水沟槽的形状及面积比例采用对称或非对称形式，如可以采用对称梳型，也可采用不对称梳型，但需保证所述第一防水沟槽2和第二防水沟槽3的截面积之和为第一防水密封垫4和第二防水密封垫6的截面积之和的1~1.15倍。
作为一种实施方式，所述第一防水密封垫4和第二防水密封垫6上均粘贴遇水膨胀橡胶密封垫5，所述第一防水密封垫4上的遇水膨胀橡胶密封垫5位于第一防水密封垫4的背水面侧，所述第二防水密封垫6上的遇水膨胀橡胶密封垫5位于第二防水密封垫6的迎水面侧，两道防水密封垫上的遇水膨胀橡胶密封垫5可根据防水密封垫的结构型式，可采用内嵌型式或面贴型式复合，以保证遇水膨胀橡胶密封垫5的补充防水效果，实现密封垫的协同作用；具体的，如图7和图8所示，第一防水密封垫4的背水面和第二防水密封垫6的迎水面为两个不同方向倾斜的倾斜面，此时第一防水密封垫4和第二防水密封垫6上的遇水膨胀橡胶密封垫5采用内嵌型式复合；如图9和图10所示，第一防水密封垫4的背水面和第二防水密封垫6的迎水面均为竖直面，此时第一防水密封垫4和第二防水密封垫6上的遇水膨胀橡胶密封垫5采用面贴型式复合。优化的，所述第一防水密封垫4、第二防水密封垫6与遇水膨胀橡胶密封垫5同步硫化、一次成形，避免防水密封垫与遇水膨胀橡胶密封垫5之间的连接空隙，进一步提高了该接缝防水结构的止水能力，减少渗漏水。
综上所述，本发明提供的这种盾构隧道管片接缝防水结构采用集中在管片外侧布置两道防水密封垫，各自分别适应张开量及防水水压，两者之间设置一层遇水膨胀橡胶密封垫，对外侧进入的渗漏水及时补缺，与第二道防水密封垫协同作用，抵抗水压，有效提高了管片接缝止水能力，减少渗漏水，保证结构施工和运营安全。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种盾构隧道管片接缝防水结构，包括管片，其特征在于：所述管片接缝面上的第一防水沟槽和第二防水沟槽，所述第一防水沟槽靠近管片迎水面侧，所述第二防水沟槽紧靠第一防水沟槽布置，所述第一防水沟槽和第二防水沟槽内分别安装第一防水密封垫和第二防水密封垫，所述第一防水密封垫和第二防水密封垫之间夹设有遇水膨胀橡胶密封垫。
2.如权利要求1所述的一种盾构隧道管片接缝防水结构，其特征在于：所述第一防水沟槽的深度大于第二防水沟槽的深度。
3.如权利要求2所述的一种盾构隧道管片接缝防水结构，其特征在于：所述第一防水密封垫和第二防水密封垫的各厚度与各自位置上的张开量满足(H1+H1’)/(2W1)≈(H2+H2’)/(2W2）；其中，H1为第一防水沟槽深度，H1’为第一防水密封垫位置张开量，W1为第一防水密封垫单块的厚度，H2为第二防水沟槽深度，H2’为第二防水密封垫位置张开量，W2为第二防水密封垫单块的厚度。
4.如权利要求1所述的一种盾构隧道管片接缝防水结构，其特征在于：所述第一防水沟槽和第二防水沟槽的截面积之和为第一防水密封垫和第二防水密封垫的截面积之和的1~1.15倍。
5.如权利要求1所述的一种盾构隧道管片接缝防水结构，其特征在于：所述第一防水密封垫和第二防水密封垫为三元乙丙弹性密封垫，且为多孔结构；所述遇水膨胀橡胶密封垫为实体结构。
6.如权利要求1所述的一种盾构隧道管片接缝防水结构，其特征在于：所述第一防水密封垫和第二防水密封垫上均粘贴遇水膨胀橡胶密封垫，所述第一防水密封垫上的遇水膨胀橡胶密封垫位于第一防水密封垫的背水面侧，所述第二防水密封垫上的遇水膨胀橡胶密封垫位于第二防水密封垫的迎水面侧。
7.如权利要求6所述的一种盾构隧道管片接缝防水结构，其特征在于：所述第一防水密封垫上的遇水膨胀橡胶密封垫与第二防水密封垫上的遇水膨胀橡胶密封垫采用内嵌型式或面贴型式复合。
8.如权利要求6所述的一种盾构隧道管片接缝防水结构，其特征在于：所述第一防水密封垫、第二防水密封垫与遇水膨胀橡胶密封垫同步硫化、一次成形。
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