CN111997660B - 振动环境下隧道变形缝防水保固结构及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种.振动环境下隧道变形缝防水保固结构，变形缝内填充有填料，变形缝的纵向中部设有中埋式止水带，变形缝处隧道侧壁内沿变形缝的长度方向均匀间隔设有若干对锚杆，每对锚杆中左锚杆和右锚杆分别位于变形缝两侧并均伸入隧道围岩中；每对锚杆之间连接有防振压筒，防振压筒内设有用于与弯曲的隧道内壁相贴合实现紧压防振的气囊。本发明还公开了相应的安装方法。本发明能够对弯曲的隧道侧壁进行均匀压紧，并且不会因隧道结构变形而损坏，通过压紧大幅降低变形缝处隧道侧壁结构的振动幅度，使得变形缝处的防水结构不会因长期处于振动环境中而很快损坏，大幅延长隧道变形缝处防水结构的使用寿命，增强隧道变形缝的防水性能。

Description

振动环境下隧道变形缝防水保固结构及其安装方法

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域。

背景技术

隧道漏水不仅会降低隧道混凝土结构的耐久性，而且对隧道内各种设施的正常使用也带来了威胁，并且会恶化隧道内的环境。在寒冷地区，隧道漏水还会造成隧道路面结冰，顶部形成冰柱，给隧道的安全使用带来危险。因此，人们不断研究发展隧道防水技术，防水、截水和排水等技术手段相结合，使隧道防水技术在近年来得到了长足的发展，隧道渗漏水现象大幅减少。

现有的隧道防水技术仍有其不足之处。变形缝是伸缩缝、沉降缝和防震缝的总称，是针对外界因素预留的构造缝。变形缝处均设有各种防水结构，变形缝内填充有用于防水密封的填料，变形缝两侧的隧道侧壁（混凝土结构）内通常设有中埋式止水带，中埋式止水带穿过变形缝。对于多数情况下的变形缝，现有的防水结构已能够满足防水要求。

对于处于振动环境下的隧道（如铁路隧道或临近铁路的隧道）来说，由于长期处于振动环境中，因而变形缝处更容易出现渗漏水的现象。目前，变形缝渗漏水的研究方向，仍然集中在设置更多的防水结构（如在变形缝围岩一侧也设置防水层、增设止水带）、增强现有密封结构的密封性能（如研发更耐久的填料等等）以及与排水技术相结合等方向，这些方向的研究难以继续明显提高振动环境下隧道变形缝的防水性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种振动环境下隧道变形缝防水保固结构，延长隧道变形缝处防水结构的使用寿命，增强隧道变形缝的防水性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种振动环境下隧道变形缝防水保固结构，变形缝内填充有用于防水密封的填料，垂直于隧道侧壁的方向为变形缝的纵向方向，变形缝沿隧道侧壁表面的延伸方向为变形缝的长度方向；变形缝的纵向中部设有中埋式止水带，中埋式止水带的两端延伸至变形缝两侧的隧道侧壁内；

变形缝处隧道侧壁内沿变形缝的长度方向均匀间隔设有若干对锚杆，每对锚杆中的两个锚杆分别为左锚杆和右锚杆，左锚杆和右锚杆分别位于变形缝两侧，各锚杆均伸入隧道围岩中；

每对锚杆之间连接有防振压筒，防振压筒的敞口端压接在隧道侧壁上，敞口端的相对端为防振压筒的封闭端；

防振压筒内设有用于与弯曲的隧道内壁相贴合实现紧压防振的气囊，气囊连接有充气管，充气管伸出防振压筒的侧壁并连接有充气阀，气囊压紧变形缝处的隧道侧壁。

所述防振压筒包括相互滑动插接配合在一起的左筒体和右筒体，左筒体右部沿左筒体的周向方向凹陷形成插接配合部，插接配合部伸入右筒体并与右筒体的内壁滑动插接配合；

左筒体左端中部连接有左铰接轴套，右筒体右端中部连接有右铰接轴套；左铰接轴套套设在左锚杆上，右铰接轴套套设在右锚杆上；左锚杆的自由端伸出左铰接轴套，右锚杆的自由端伸出右铰接轴套；防振压筒压筒的封闭端压接有压紧杆，

左锚杆的自由端螺纹连接有左螺帽，右锚杆的自由端螺纹连接有右螺帽；左螺帽紧压有左垫片，左垫片套在左锚杆上；右螺帽紧压有右垫片，右垫片套在右锚杆上；左垫片和右垫片分别紧压所述压紧杆。

变形缝纵向中部的一侧隧道侧壁内预埋设有钢筒，钢筒与中埋式止水带间隔设置；

钢筒的敞口端与变形缝相接；变形缝另一侧的隧道侧壁内预埋设有用于增强隧道侧壁抗剪切力的钢制长杆，长杆垂直于变形缝并伸入所述钢筒，长杆与钢筒内壁之间具有用于适应隧道侧壁结构变形的间隙。

隧道侧壁与隧道内部空间相接的一侧表面为内表面，隧道侧壁与围岩相接的一侧表面为外表面；隧道侧壁内表面于变形缝处设有导水槽，导水槽沿变形缝的长度方向设置；隧道地面下方预埋设有收水槽，收水槽位于隧道宽度方向的中部位置，收水槽沿隧道长度方向延伸；收水槽两侧分别连接有沿隧道宽度方向设置的引水槽，两道引水槽与导水槽两侧底部分别对应连通；收水槽通向隧道外部。

本发明的目的还在于提供上述振动环境下隧道变形缝防水保固结构的安装方法，按以下步骤进行：

在隧道侧壁施工前预先在变形缝设计位置两侧的围岩处钻孔并安装若干组左锚杆和右锚杆，左锚杆和右锚杆的自由端部均设有螺纹；

然后进行隧道侧壁的施工，并留出变形缝，在变形缝处的隧道侧壁内预埋中埋式止水带、长杆和钢筒，并使长杆插入钢筒中并与钢筒内壁之间具有间隙；在隧道侧壁内表面的变形缝处安装导水槽，在隧道地面下方预埋收水槽和引水槽，使导水槽与引水槽相连通；

待隧道侧壁施工完毕后，在每对锚杆处分别对应安装一个防振压筒，安装防振压筒的操作是：

使左筒体的插接配合部滑动插入右筒体，将左筒体的左铰接轴套套在一对锚杆中的左锚杆上，将右筒体的右铰接轴套套在一对锚杆中的右锚杆上，在左筒体和右筒体的封闭端放置压紧杆；在左锚杆上套设左垫片并螺接左螺帽，在右锚杆上套设右垫片并螺接右螺帽，拧紧左螺帽，使左垫片和右垫片将压紧杆紧压在左筒体和右筒体上；然后使用高压充气装置连接充气管，打开充气阀向气囊内充入气体直到气囊内的充气气压达到预定值或预定范围。

本发明具有如下的优点：

如果不使用气囊，则在隧道内壁弯曲的情况下，很难实现紧压结构与隧道内壁紧密贴合，即使能够实现也会带来过高的成本。通过调节气囊的气压，可以方便地调节对变形缝处隧道侧壁的压紧力。

采用本发明的结构，通过气囊紧压变形缝处的隧道侧壁，能够保证对弯曲的隧道侧壁也进行均匀压紧，通过压紧大幅降低变形缝处隧道侧壁结构的振动幅度，使得变形缝处的防水结构不会因长期处于振动环境中而很快损坏，大幅延长隧道变形缝处防水结构的使用寿命，增强隧道变形缝的防水性能。

防振压筒如果不能适应变形缝处隧道结构的形变，则在使用中很容易因隧道结构的形变而损坏，无法起到应有的防振效果。

如果不采用本发明的防振压筒的结构，则紧压防振机构就不具备适应变形缝处隧道侧壁结构变形的能力，在变形缝处隧道侧壁结构发生变形时，会损坏紧压防振机构。这与弯曲的隧道内壁不易均匀受压一起，使得无法在变形缝处的隧道内壁运用紧压防振技术。

采用本发明的防振压筒的结构能够适应变形缝处隧道侧壁结构变形（如不均匀沉降）的现象，以及变形缝变宽或变窄（如热胀冷缩时）的现象。在发生上述现象时，左锚杆和右锚杆能够带动左筒体和右筒体相对滑动（相对接近或相对远离），并且左筒体和右筒体分别能够绕左锚杆和右锚杆转动，这样就使得防振压筒等结构能够适应变形缝处隧道结构的变化，能够运用到会发生一定形变的隧道变形缝处，不会因隧道结构的正常形变而损坏。

变形缝两侧隧道侧壁结构错位较小时，长杆由于未与钢筒内壁相压接，因此长杆此时不承受剪切力。当变形缝两侧的隧道侧壁错位较大时，长杆会顶压钢筒内壁从而承受剪切力，提高隧道侧壁的抗剪能力。

变形缝处即便有一些渗漏水，也会经导水槽、引水槽和收水槽排出隧道，从而实现了防水与排水相结合，更好地实现隧道内部防水功能。

附图说明

图1是采用本发明的振动环境下隧道变形缝防水保固结构的隧道的结构示意图；

图2是本发明的振动环境下隧道变形缝防水保固结构的结构示意图；为保持图面清晰，图2中略去气囊；

图3是防振压筒的剖视示意图；

图4是图3的俯视图。

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明提供了一种振动环境下隧道变形缝防水保固结构，变形缝1内填充有用于防水密封的填料2（填料2可以采用密封胶或其他防水材料），垂直于隧道侧壁4的方向为变形缝1的纵向方向，变形缝1沿隧道侧壁4表面的延伸方向为变形缝1的长度方向；变形缝1的纵向中部设有中埋式止水带3，中埋式止水带3的两端延伸至变形缝1两侧的隧道侧壁4内；

变形缝1处隧道侧壁4内沿变形缝1的长度方向均匀间隔设有若干对锚杆，每对锚杆中的两个锚杆分别为左锚杆5和右锚杆6，左锚杆5和右锚杆6分别位于变形缝1的左右两侧，各锚杆均伸入隧道围岩中；

每对锚杆之间连接有防振压筒7，防振压筒7的敞口端压接在隧道侧壁4上，敞口端的相对端为防振压筒7的封闭端；

防振压筒7内设有用于与弯曲的隧道内壁相贴合实现紧压防振的气囊8，气囊8连接有充气管9，充气管9伸出防振压筒7的侧壁并连接有充气阀10，气囊8压紧变形缝1处的隧道侧壁4。

如果不使用气囊8，则在隧道内壁弯曲的情况下，很难实现紧压结构与隧道内壁紧密贴合，即使能够实现也会带来过高的成本。通过调节气囊8的气压，可以方便地调节对变形缝1处隧道侧壁4的压紧力。

采用本发明的结构，通过气囊8紧压变形缝1处的隧道侧壁4，能够保证对弯曲的隧道侧壁4也进行均匀压紧，通过压紧大幅降低变形缝1处隧道侧壁4结构的振动幅度，使得变形缝1处的防水结构不会因长期处于振动环境中而很快损坏，大幅延长隧道变形缝1处防水结构的使用寿命，增强隧道变形缝1的防水性能。

所述防振压筒7包括相互滑动插接配合在一起的左筒体11和右筒体12，左筒体11右部沿左筒体11的周向方向凹陷形成插接配合部13，插接配合部13伸入右筒体12并与右筒体12的内壁滑动插接配合；

左筒体11左端中部连接有左铰接轴套14，右筒体12右端中部连接有右铰接轴套15；左铰接轴套14套设在左锚杆5上，右铰接轴套15套设在右锚杆6上；左锚杆5的自由端伸出左铰接轴套14，右锚杆6的自由端伸出右铰接轴套15；防振压筒7压筒的封闭端压接有压紧杆16。

左锚杆5的自由端螺纹连接有左螺帽17，右锚杆6的自由端螺纹连接有右螺帽18；左螺帽17紧压有左垫片19，左垫片19套在左锚杆5上；右螺帽18紧压有右垫片20，右垫片20套在右锚杆6上；左垫片19和右垫片20分别紧压所述压紧杆16。

防振压筒7如果不能适应变形缝1处隧道结构的形变，则在使用中很容易因隧道结构的形变而损坏，无法起到应有的防振效果。

如果不采用本发明的防振压筒7的结构，则紧压防振机构就不具备适应变形缝1处隧道侧壁4结构变形的能力，在变形缝1处隧道侧壁4结构发生变形时，会损坏紧压防振机构。这与弯曲的隧道内壁不易均匀受压一起，使得无法在变形缝1处的隧道内壁运用紧压防振技术。

采用本发明的防振压筒7的结构能够适应变形缝1处隧道侧壁4结构变形（如不均匀沉降）的现象，以及变形缝1变宽或变窄（如热胀冷缩时）的现象。在发生上述现象时，左锚杆5和右锚杆6能够带动左筒体11和右筒体12相对滑动（相对接近或相对远离），并且左筒体11和右筒体12分别能够绕左锚杆5和右锚杆6转动，这样就使得防振压筒7等结构能够适应变形缝1处隧道结构的变化，能够运用到会发生一定形变的隧道变形缝1处，不会因隧道结构的正常形变而损坏。

变形缝1纵向中部的一侧隧道侧壁4内预埋设有钢筒21，钢筒21与中埋式止水带3间隔设置；

钢筒21的敞口端与变形缝1相接；变形缝1另一侧的隧道侧壁4内预埋设有用于增强隧道侧壁4抗剪切力的钢制长杆22，长杆22垂直于变形缝1并伸入所述钢筒21，长杆22与钢筒21内壁之间具有用于适应隧道侧壁4结构变形的间隙。

变形缝1两侧隧道侧壁4结构错位较小时，长杆22由于未与钢筒21内壁相压接，因此长杆22此时不承受剪切力。当变形缝1两侧的隧道侧壁4错位较大时，长杆22会顶压钢筒21内壁从而承受剪切力，提高隧道侧壁4的抗剪能力。

隧道侧壁4与隧道内部空间相接的一侧表面为内表面23，隧道侧壁4与围岩24相接的一侧表面为外表面25；隧道侧壁4的内表面23于变形缝1处设有导水槽26，导水槽26沿变形缝1的长度方向设置；隧道地面下方预埋设有收水槽27，收水槽27位于隧道宽度方向的中部位置，收水槽27沿隧道长度方向延伸；收水槽27两侧分别连接有沿隧道宽度方向设置的引水槽28，两道引水槽28与导水槽26两侧底部分别对应连通；收水槽27通向隧道外部。

变形缝1处即便有一些渗漏水，也会经导水槽26、引水槽28和收水槽27排出隧道，从而实现了防水与排水相结合，更好地实现隧道内部防水功能。

本发明还公开了上述隧道变形缝1防水保固结构的安装方法，按以下步骤进行：

在隧道侧壁4施工前预先在变形缝1设计位置两侧的围岩24处钻孔并安装若干组左锚杆5和右锚杆6，左锚杆5和右锚杆6的自由端部均设有螺纹；

然后进行隧道侧壁4的施工（如喷射混凝土形成隧道侧壁4，或者先喷射混凝土形成与围岩24相接的隧道侧壁4外层，再支模浇注隧道侧壁4内层，当然也可以采用其他现有的隧道侧壁4施工方法），并留出变形缝1，在变形缝1处的隧道侧壁4内预埋中埋式止水带3、长杆22和钢筒21，并使长杆22插入钢筒21中并与钢筒21内壁之间具有间隙；在隧道侧壁4内表面23的变形缝1处安装导水槽26，在隧道地面下方预埋收水槽27和引水槽28，使导水槽26与引水槽28相连通；

待隧道侧壁4施工完毕后，在每对锚杆处分别对应安装一个防振压筒7，安装防振压筒7的操作是：

使左筒体11的插接配合部13滑动插入右筒体12，将左筒体11的左铰接轴套14套在一对锚杆中的左锚杆5上，将右筒体12的右铰接轴套15套在一对锚杆中的右锚杆6上，在左筒体11和右筒体12的封闭端放置压紧杆16；在左锚杆5上套设左垫片19并螺接左螺帽17，在右锚杆6上套设右垫片20并螺接右螺帽18，拧紧左螺帽17，使左垫片19和右垫片20将压紧杆16紧压在左筒体11和右筒体12上；然后使用高压充气装置（如高压气瓶或空气压缩机）连接充气管9，打开充气阀10向气囊8内充入气体直到气囊8内的充气气压达到预定值或预定范围。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种振动环境下隧道变形缝防水保固结构的安装方法，振动环境下隧道变形缝防水保固结构的变形缝内填充有用于防水密封的填料，垂直于隧道侧壁的方向为变形缝的纵向方向，变形缝沿隧道侧壁表面的延伸方向为变形缝的长度方向；变形缝的纵向中部设有中埋式止水带，中埋式止水带的两端延伸至变形缝两侧的隧道侧壁内；

变形缝处隧道侧壁内沿变形缝的长度方向均匀间隔设有若干对锚杆，每对锚杆中的两个锚杆分别为左锚杆和右锚杆，左锚杆和右锚杆分别位于变形缝两侧，各锚杆均伸入隧道围岩中；

每对锚杆之间连接有防振压筒，防振压筒的敞口端压接在隧道侧壁上，敞口端的相对端为防振压筒的封闭端；

防振压筒内设有用于与弯曲的隧道内壁相贴合实现紧压防振的气囊，气囊连接有充气管，充气管伸出防振压筒的侧壁并连接有充气阀，气囊压紧变形缝处的隧道侧壁；

所述防振压筒包括相互滑动插接配合在一起的左筒体和右筒体，左筒体右部沿左筒体的周向方向凹陷形成插接配合部，插接配合部伸入右筒体并与右筒体的内壁滑动插接配合；

左筒体左端中部连接有左铰接轴套，右筒体右端中部连接有右铰接轴套；左铰接轴套套设在左锚杆上，右铰接轴套套设在右锚杆上；左锚杆的自由端伸出左铰接轴套，右锚杆的自由端伸出右铰接轴套；防振压筒的封闭端压接有压紧杆，

左锚杆的自由端螺纹连接有左螺帽，右锚杆的自由端螺纹连接有右螺帽；左螺帽紧压有左垫片，左垫片套在左锚杆上；右螺帽紧压有右垫片，右垫片套在右锚杆上；左垫片和右垫片分别紧压所述压紧杆；

其特征在于按以下步骤进行：

在隧道侧壁施工前预先在变形缝设计位置两侧的围岩处钻孔并安装若干组左锚杆和右锚杆，左锚杆和右锚杆的自由端部均设有螺纹；

然后进行隧道侧壁的施工，并留出变形缝，在变形缝处的隧道侧壁内预埋中埋式止水带、长杆和钢筒，并使长杆插入钢筒中并与钢筒内壁之间具有间隙；在隧道侧壁内表面的变形缝处安装导水槽，在隧道地面下方预埋收水槽和引水槽，使导水槽与引水槽相连通；

待隧道侧壁施工完毕后，在每对锚杆处分别对应安装一个防振压筒，安装防振压筒的操作是：

使左筒体的插接配合部滑动插入右筒体，将左筒体的左铰接轴套套在一对锚杆中的左锚杆上，将右筒体的右铰接轴套套在一对锚杆中的右锚杆上，在左筒体和右筒体的封闭端放置压紧杆；在左锚杆上套设左垫片并螺接左螺帽，在右锚杆上套设右垫片并螺接右螺帽，拧紧左螺帽，使左垫片和右垫片将压紧杆紧压在左筒体和右筒体上；然后使用高压充气装置连接充气管，打开充气阀向气囊内充入气体直到气囊内的充气气压达到预定值或预定范围。

Images