CN113227537A - 隧道系统 - Google Patents
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Abstract
一种隧道系统包含至少两个相邻的隧道衬砌系统以及密封系统。此外,所述隧道衬砌系统可以包含多个隧道衬砌段。
Description
相关申请的交叉引用
本国际申请要求2018年1月24日提交的第62/621,321号美国临时申请的优先权,所述美国临时申请的公开内容以全文引用的方式明确地并入本文中。
背景技术
可以证明管道建造是困难的。在要求使用管道的应用中需要较长的连续管道长度时,尤其会感到管道建造的局限性。例如,当结构可能跨越更大的距离时,所述结构可能会受到其总体布局的限制。另外,如果管道以各部分或各区段内置,管道可能容易因各部分或各区段的接合而发生泄漏。随着结构跨度增大,这可能尤其具有局限性。
发明内容
本公开涉及一种隧道系统,其可以包含隧道衬砌系统和密封系统。可以确保隧道衬砌系统气密性的密封系统可以在隧道系统内部维持低压环境。
实施例涉及一种隧道系统,其包含至少两个相邻的隧道衬砌系统;以及密封系统。
根据实施例,所述隧道衬砌系统可以是环形的且可以包含外壁、内壁和径向壁,并且所述相邻的隧道衬砌系统被定向为使得相应径向壁彼此面对。所述密封系统可以包含至少在所述彼此面对的相应径向壁上邻近所述外壁形成的至少一个外垫圈,以及至少在所述彼此面对的相应径向壁上邻近所述内壁形成的至少一个内垫圈。
在实施例中,在所述彼此面对的相应径向壁上的所述至少一个外垫圈可以在压缩力下彼此抵接,并且在所述彼此面对的相应径向壁上的所述至少一个内垫圈可以在压缩力下彼此抵接。此外,由抵接的至少一个外垫圈、抵接的至少一个内垫圈以及所述彼此面对的相应径向壁限定的通道可以填充有灌浆。所述灌浆可以是可注入的合成灌浆,并且所述至少一个外垫圈和内垫圈可以包含弹性体橡胶材料。
根据其他实施例,所述隧道系统可以包含施加到所述相邻的隧道衬砌系统的所述内壁的膜。所述膜可以包含喷涂的聚合物涂层或热塑性膜衬层之一。
在实施例中,所述隧道衬砌系统可以包含多个隧道衬砌段。
根据其他实施例,所述隧道衬砌段可以包含外壁、内壁和轴向壁,并且所述隧道衬砌段可以在其轴向壁处串联连接在一起。所述密封系统可以包含至少在所述轴向壁上邻近所述外壁形成的至少一个外垫圈,以及至少在所述轴向壁上邻近所述内壁形成的至少一个内垫圈。在所述轴向壁上的所述至少一个外垫圈可以在压缩力下彼此抵接,并且在所述轴向壁上的所述至少一个内垫圈可以在压缩力下彼此抵接。更进一步地,所述密封系统还可以包含在所述轴向壁上延伸于所述至少一个外垫圈与所述至少一个内垫圈之间的径向垫圈。连续的隧道衬砌段中的所述径向垫圈可以在压缩力下彼此抵接。此外,由抵接的至少一个外垫圈、抵接的至少一个内垫圈、抵接的径向垫圈以及所述轴向壁限定的通道可以填充有灌浆。
根据其他实施例,所述隧道衬砌段可以包含外壁、内壁、径向壁和轴向壁。所述隧道衬砌段可以在其轴向壁处串联连接在一起以形成隧道衬砌系统,并且所述隧道衬砌系统可以在其径向壁处串联连接在一起。所述密封系统可以包含:邻近所述外壁包围所述隧道衬砌段的外围的至少一个外垫圈;邻近所述内壁包围所述隧道衬砌段的外围的至少一个内垫圈;以及在轴向端部形成于所述至少一个外垫圈与所述至少一个内垫圈之间的径向垫圈。当所述隧道衬砌段在其轴向壁处串联连接在一起以形成隧道衬砌系统时,连续的轴向壁上的所述至少一个外垫圈可以在压缩力下彼此抵接,连续的轴向壁上的所述至少一个内垫圈可以在压缩力下彼此抵接,并且连续的轴向壁上的所述径向垫圈可以在压缩力下彼此抵接。当所述隧道衬砌系统在其径向壁处串联连接在一起时,连续的径向壁上的所述至少一个外垫圈可以在压缩力下彼此抵接,并且连续的径向壁上的所述至少一个内垫圈可以在压缩力下彼此抵接。
根据其他实施例,所述隧道衬砌段可以包含连通在所述径向壁与所述内壁之间的灌浆孔。
根据再其他实施例,所述密封系统还可以包含合成灌浆,所述合成灌浆填充形成于连续的轴向壁之间且形成于连续的径向壁之间的灌浆通道。此外,所述隧道系统还可以包含覆盖隧道衬砌段的所述内壁和所述外壁中的至少一个的膜。
通过阅读本公开和附图,可以确定本发明的其他示例性实施例和优点。
附图说明
在下面的详细描述中,通过本发明的示例性实施例的非限制性示例,参考所提到的多个附图,进一步详细描述本发明,其中,相同的附图标记在全部几个附图中表示相似的部分,其中:
图1示出了隧道系统的示例性实施例;
图2示出了隧道系统的剖视图;
图3示出了隧道衬砌段的示例性实施例;
图4示出了在隧道系统中形成的灌浆通道中的灌浆流动;
图5示出了灌浆通道的示例性形成;以及
图6A和6B示出了产生笔直和/或弯曲路径的替代性隧道衬砌系统。
具体实施方式
下面的详细描述以示例的方式而不是通过限制性的方式来说明本公开的原理。本说明书将清楚地使本领域技术人员能够制作和使用本公开,并且描述了本公开实施例的若干实施例、改编、变化、替代和使用,包含目前被认为是实施本公开实施例的最佳模式。应当理解,附图是本发明的示例性实施例的图解和示意性表示,并且不限制本公开,也不一定按比例绘制。
如本文所使用和下文详述,对于任何数值、范围、形状、距离、相对关系等,术语“约”、“基本上”、“显著”或“近似”表示合适的尺寸公差,其允许部件的一部分或集合为本文所述的预期目的起作用。
从结合附图考虑的以下描述中,将理解就结构和操作方法而言作为本公开特性的新颖特征,以及其进一步的目的和优点,在附图中,通过示例的方式说明了本公开的实施例。然而,应该清楚地理解,附图仅用于说明和描述的目的,并且它们不旨在作为本公开的限制的定义。
本公开的实施例可以在运输系统中使用,例如,如在标题为《运输系统(Transportation System)》的共同转让的第15/007,783号申请中描述的运输系统,所述申请的内容以全文引用的方式明确地并入本文中。
在以下描述中,将关于附图描述本公开的各种实施例。根据需要,在此讨论本公开的详细实施例;然而,应该理解,所公开的实施例仅仅是可以以各种替代形式来体现的本公开实施例的示例。附图不一定按比例绘制,并且一些特征可能被放大或最小化以显示特定部件的细节。因此,本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的,而仅仅作为教导本领域技术人员以各种方式使用本公开的代表性基础。
本文所示的细节仅是示例性的且仅是为了说明性地讨论本公开的实施例,并且细节的呈现是为了提供被认为是对本公开的原理和概念方面最有用且最易理解的描述。就这一点而言,没有尝试比对本公开的基本理解所必需的更详细地示出本公开的结构细节,使得结合附图进行的描述可以让本领域技术人员显而易见如何在实践中体现本公开的形式。
如本文所使用,单数形式“一”和“所述”包含复数引用,除非上下文另有明确规定。例如,提及“磁性材料”还指的是可以存在一种或多种磁性材料的混合物,除非特别排除。如本文所使用,不定冠词“一”表示一个以及多于一个,并且不一定将其指示名词限制为单数。
除非另有说明,否则在说明书和权利要求书中使用的所有表示数量的数字应理解为在所有示例中均由术语“约”修饰。因此,除非有相反的指示,否则说明书和权利要求中所阐述的数字参数是近似值,所述近似值可以根据寻求通过本公开的实施例获得的期望特性而变化。至少,并且不应被视为试图将等同原则的应用限制在权利要求的范围内,每个数值参数应根据有效数字的数量和普通的四舍五入惯例来解释。
另外,数字范围在本说明书中的叙述被认为是所述范围内的所有数值和范围的公开(除非另有明确指示)。例如,如果范围为约1至约50,则认为所述范围包含例如1、7、34、46.1、23.7或所述范围内的任何其他值或范围。
如本文所使用,术语“约”和“近似”指示所讨论的量或值可以是指定的特定值或在其附近的某个其他值。通常,表示某个值的术语“约”和“近似”旨在表示该值的±5%范围内的范围。作为一个实施例,短语“约100”表示100±5的范围,即95至105的范围。通常,当使用术语“约”和“近似”时,可以考虑可以在指示值的±5%的范围内获得根据本公开的类似结果或效果。
如本文所使用,术语“和/或”表示可以存在所述组的全部或仅一个元素。例如,“A和/或B”应表示“仅A,或仅B,或A和B两者”。在“仅A”的情况下,该术语还包括B不存在的可能性,即“仅A,但没有B”。
术语“基本上平行”是指偏离平行对齐小于20°,并且术语“基本上垂直”是指偏离垂直对齐小于20°。术语“平行”是指偏离数学上精确的平行对齐小于5°。类似地,“垂直”是指偏离数学上精确的垂直对齐小于5°。
术语“至少部分地”旨在表示以下属性在一定程度上或完全实现。
术语“基本上”和“大体上”用来表示下列特征、属性或参数被完全(完整地)实现或满足,或在很大程度上不会对预期结果产生不利影响。
如本文所使用的术语“包括”旨在非排他性和开放式的。因此,例如,包含组合物A的组合物可以包括除A以外的其他组合物。然而,术语“包含”还涵盖“大致上由......组成”和“由......组成”的更具限制性的含义,使得例如“包含组合物A的组合物”也可(大致上)由组合物A组成。
除非具体指出相反,否则本文公开的各种实施例可以单独使用并且以各种组合使用。
图1示出了根据本公开的方面的隧道系统的示例性实施例。
如图1所示,隧道系统10可包含至少两个隧道衬砌系统11和密封系统12。隧道衬砌系统11可包含两个或更多个隧道衬砌段13,例如六个隧道衬砌段,并且密封系统12可包含两个或更多个垫圈16。隧道衬砌段13可包含外壁14和内壁15。隧道衬砌段13可以结合在一起以形成环形隧道衬砌系统11。隧道衬砌段13可以由例如预制混凝土或其他合适的材料形成。
由密封系统12插入的按顺序组装的隧道衬砌系统11可以被纵向定位以限定隧道系统10。相邻的隧道衬砌段可以在纵向终端处连接,使得可以沿着两个或更多个隧道衬砌环的长度保持减压或低压环境,并且优选地基本上气密的环境。此外,隧道系统可以有利地用于促进在运输系统中使用的低压环境。
图2示出了构造成便于在运输系统中使用的低压环境的隧道系统21的剖视图。在此示例性图示中,将膜22施加到隧道系统21的内壁。然而,应当理解,在不脱离实施例的精神和范围的情况下,可以将膜22施加到隧道系统21的内壁和/或外壁,以提供连续的和/或分段的膜。可以通过(i)用例如环氧树脂、聚尿素等喷涂的聚合物涂层涂覆壁,或(ii)用例如HDPE、PP、PVDF、ECTFE等生产的热塑性膜衬砌壁将膜22施加到隧道系统21的内壁和/或外壁。
此外,虽然在图2中未示出,但完成的隧道系统可以设置有两个或更多个轨道,运输吊舱可以通过所述两个或更多个轨道而被引导通过隧道系统。轨道可以基本上横向地布置,但是应当理解,轨道可以弯曲以适应变化。轨道可以位于隧道系统的底部或隧道系统的顶部。此外,轨道可位于管道段的相对侧上,使得每一侧具有至少一个轨道。轨道可以沿着隧道系统的长度彼此近似平行地延伸。
如图1所示,每个隧道衬砌系统11可以由多个隧道衬砌段13形成。图3示出了示例性隧道衬砌段30。隧道衬砌段30包含外壁31、内壁32、径向壁421和轴向壁43。此外,密封系统14包含布置在径向壁42和轴向壁43上以包围外壁31的至少一个外垫圈33,以及布置在径向壁42和轴向壁43上以包围内壁32的至少一个内垫圈36。因此,至少一个外垫圈33在径向壁42中形成外周向垫圈34且在轴向壁43中形成轴向外垫圈35,并且至少一个内垫圈36在径向壁42中形成内周向垫圈36且在轴向壁43中形成轴向内垫圈37。径向垫圈39在轴向外垫圈38和轴向内垫圈37之间延伸。
内垫圈33和外垫圈36将由弹性橡胶材料制成,例如EPDM,当安装在所示装置中时,所述弹性材料是柔性的、耐用的和气密的。内垫圈33和外垫圈36通常围绕每个隧道衬砌段30的内周界和外周界布置,并且随后在组装时围绕隧道衬砌系统的内周向和外周向布置。此外,内垫圈33和外垫圈36可以直接布置在隧道衬砌段30的径向壁42和轴向壁43上,或者可以在这些径向壁42和轴向壁43中形成凹槽以容纳内垫圈33和外垫圈36。
外周向垫圈34和内周向垫圈36之间的空间被限定用于形成周向灌浆通道的一部分。外轴向垫圈35、内轴向垫圈37和径向垫圈39之间的空间被限定用于形成轴向灌浆通道的一部分。为了便于在已组装的隧道衬砌系统之间加入灌浆,在径向壁42中形成灌浆孔40,这些灌浆出口40通过孔41连接到内壁32中的灌浆入口(未示出)。
此外,可通过以下方式之一将膜(未示出)施加到隧道衬砌段31的内壁和/或外壁:(i)用例如环氧树脂、聚尿素等喷涂的聚合物涂层涂覆壁,或(ii)用例如HDPE、PP、PVDF、ECTFE等生产的热塑性膜衬砌壁。以此方式,当建造隧道衬砌时,如图2所示,可以将膜以连续和/或分段或以其组合的形式设置在内侧壁上,从而与内垫圈33和外垫圈36一起形成系统的主要气密屏障。
隧道衬砌段30被建造成使得当隧道衬砌段30连接到隧道衬砌系统中时,外轴向垫圈和内轴向垫圈以及径向垫圈相互配合并彼此抵接以限定轴向灌浆通道。此外,隧道衬砌系统被建造成使得当将隧道衬砌系统连接在一起以形成隧道系统时,外周向垫圈和内周向垫圈彼此配合以限定周向灌浆通道。
隧道衬砌段和隧道衬砌系统可以例如通过螺栓连接在一起,以便在抵接的内垫圈和外垫圈上施加压缩力以实现气密性。其示例在图5中示出,其中两个隧道衬砌段或两个隧道衬砌系统51、51'例如通过螺栓连接在一起,以在抵接的垫圈52、52'和53、53'上施加压缩力。当然,应当理解,可以以本领域普通技术人员已知的任何方式来实现根据所公开的实施例的隧道衬砌段和隧道衬砌系统,以确保在抵接的垫圈之间施加压缩力。
图5示出了如何在内垫圈和外垫圈之间形成周向或轴向灌浆通道。在将隧道衬砌系统连接在一起并限定灌浆通道后,可以通过内壁上的灌浆入口、灌浆孔和隧道衬砌段径向壁中的灌浆出口将灌浆加入灌浆通道中。这样,灌浆迁移到选定的周向灌浆通道和轴向灌浆通道中并迁移到径向垫圈,如图4所示。灌浆可以是可注入的合成灌浆,其填充灌浆通道以提供系统的额外气密性。由于灌浆通道在隧道系统中的构造,可以防止灌浆流入相邻的接缝中。
虽然上述隧道衬砌系统已示为产生笔直的隧道系统,但是应当理解,隧道衬砌系统也可以被形成为有助于在隧道系统中形成弯曲和转弯。在图6A中,示出了包括隧道衬砌系统111和密封系统112的隧道系统100的俯视图。此外,与图1中的恒定长度的环形隧道衬砌系统11相反,隧道衬砌系统111从一侧到另一侧具有变化的长度。尽管未在图中示出,但是可以理解,隧道衬砌系统111可以由多个隧道衬砌段形成,当所述多个隧道衬砌段一起布置在环形隧道衬砌系统中时,呈现出所需的长度变化以实现隧道系统的所需弯曲和转弯。当相邻的隧道衬砌系统111沿相反的方向定向时,所得的隧道系统产生笔直的路径。然而,如图6B所示,相邻的隧道衬砌系统111以相同的方向定向,所得到的隧道系统产生弯曲的路径。此外,通过改变长度变化的几何形状,可以使曲线和转弯更急剧或更平缓。因此,尽管这些长度变化的隧道衬砌系统不仅可以用于促进转弯或弯曲,而且还可以用于产生隧道系统的笔直路径。
尽管已经参考附图充分描述了本公开的实施例,但是应注意,各种改变和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。这样的改变和修改应被理解为权利要求。具体地,本文描述了示例性部件。这些部件的任何组合可以以任何组合使用。例如,任何部件、特征、步骤或零件均可以以任何组合被整合、分离、细分、移除、复制、添加或使用,并且仍然在本公开的范围内。实施例仅是示例性的,并且提供特征的说明性组合,但不限于此。
只要以上描述和附图公开了不在以下单项权利要求范围内的任何附加主题,公开的这些实施例就不专用于公众,并且保留提交一个或多个申请以主张公开的这些附加实施例的权利。
本公开的一个或多个实施例可以在本文中单独地和/或共同地通过术语“发明”来指示,所述术语“发明”仅是为了方便,而无意自动地将本申请的范围限制为任何特定的发明或发明构思。此外,尽管本文已经图示和描述了特定实施例,但是应理解,被设计为实现相同或相似目的的任何后续布置可以代替所示的特定实施例。本公开旨在涵盖各种实施例的任何和所有后续修改或变化。在阅读本说明书之后,上述实施例的组合以及本文未具体描述的其他实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
上述公开的主题应被认为是说明性的,而不是限制性的,并且所附权利要求旨在覆盖所有这些修改、增加和其他落在本公开的真实精神和范围内的实施例。因此,在法律允许的最大范围内,本公开的范围将由所附权利要求及其等同物的最宽泛的可允许解释来确定,并且不应受前述详细描述的限定或限制。
因此,新颖结构旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和范围内的所有此类更改、修改和变化。此外,就详细描述或权利要求中使用术语“包含”而言,该术语旨在以类似于术语“包括”的方式包括在内,因为当用作权利要求中的过渡术语时,“包含”被解释为“包括”。
虽然已经参考特定实施例描述了本公开,但是本领域技术人员将理解,在不脱离本公开的真实精神和范围的情况下,可以进行各种改变并且可以用等同物代替其要素。虽然上文描述了示例性实施例,但并不意味着这些实施例描述了本公开的实施例的所有可能形式。相反,说明书中使用的措辞是描述性词语而不是限制性词语,并且应理解,在不脱离本公开的精神和范围的情况下,可以进行各种改变。另外,在不脱离本公开的基本教导的情况下,可以进行修改。此外,可以组合各种实现实施例的特征以形成本公开的其他实施例。
只要以上描述和附图公开了不在以下权利要求书范围内的任何附加主题,这些实施例就不专用于公众,并且保留提交一个或多个申请以主张这些附加实施例的权利。
Claims (20)
1.一种隧道系统,包括:
至少两个相邻的隧道衬砌系统;以及
密封系统。
2.根据权利要求1所述的隧道系统,其中所述隧道衬砌系统是环形的且包括外壁、内壁和径向壁,并且所述相邻的隧道衬砌系统被定向为使得相应径向壁彼此面对,并且
其中所述密封系统包括至少在所述彼此面对的相应径向壁上邻近所述外壁形成的至少一个外垫圈,以及至少在所述彼此面对的相应径向壁上邻近所述内壁形成的至少一个内垫圈。
3.根据权利要求2所述的隧道系统,其中在所述彼此面对的相应径向壁上的所述至少一个外垫圈在压缩力下彼此抵接,并且在所述彼此面对的相应径向壁上的所述至少一个内垫圈在压缩力下彼此抵接。
4.根据权利要求3所述的隧道系统,其中由抵接的至少一个外垫圈、抵接的至少一个内垫圈以及所述彼此面对的相应径向壁限定的通道填充有灌浆。
5.根据权利要求4所述的隧道系统,其中所述灌浆是可注入的合成灌浆,并且所述至少一个外垫圈和内垫圈包括弹性体橡胶材料。
6.根据权利要求2所述的隧道系统,还包括施加到所述相邻的隧道衬砌系统的所述内壁的膜。
7.根据权利要求6所述的隧道系统,其中所述膜包括喷涂的聚合物涂层或热塑性膜衬层之一。
8.根据权利要求1所述的隧道系统,其中所述隧道衬砌系统包括多个隧道衬砌段。
9.根据权利要求8所述的隧道系统,其中所述隧道衬砌段包括外壁、内壁和轴向壁,并且
其中所述隧道衬砌段在其轴向壁处串联连接在一起。
10.根据权利要求9所述的隧道系统,其中所述密封系统包括至少在所述轴向壁上邻近所述外壁形成的至少一个外垫圈,以及至少在所述轴向壁上邻近所述内壁形成的至少一个内垫圈。
11.根据权利要求10所述的隧道系统,其中在所述轴向壁上的所述至少一个外垫圈在压缩力下彼此抵接,并且在所述轴向壁上的所述至少一个内垫圈在压缩力下彼此抵接。
12.根据权利要求10所述的隧道系统,其中所述密封系统还包括在所述轴向壁上延伸于所述至少一个外垫圈与所述至少一个内垫圈之间的径向垫圈,并且
其中连续的隧道衬砌段中的所述径向垫圈在压缩力下彼此抵接。
13.根据权利要求12所述的隧道系统,其中由抵接的至少一个外垫圈、抵接的至少一个内垫圈、抵接的径向垫圈以及所述轴向壁限定的通道填充有灌浆。
14.根据权利要求8所述的隧道系统,其中所述隧道衬砌段包括外壁、内壁、径向壁和轴向壁,并且
其中所述隧道衬砌段在其轴向壁处串联连接在一起以形成隧道衬砌系统,并且所述隧道衬砌系统在其径向壁处串联连接在一起。
15.根据权利要求14所述的隧道系统,其中所述密封系统包括:邻近所述外壁包围所述隧道衬砌段的外围的至少一个外垫圈;邻近所述内壁包围所述隧道衬砌段的外围的至少一个内垫圈;以及在轴向端部形成于所述至少一个外垫圈与所述至少一个内垫圈之间的径向垫圈。
16.根据权利要求15所述的隧道系统,其中当所述隧道衬砌段在其轴向壁处串联连接在一起以形成隧道衬砌系统时,连续的轴向壁上的所述至少一个外垫圈在压缩力下彼此抵接,连续的轴向壁上的所述至少一个内垫圈在压缩力下彼此抵接,并且连续的轴向壁上的所述径向垫圈在压缩力下彼此抵接。
17.根据权利要求15所述的隧道系统,其中当所述隧道衬砌系统在其径向壁处串联连接在一起时,连续的径向壁上的所述至少一个外垫圈在压缩力下彼此抵接,并且连续的径向壁上的所述至少一个内垫圈在压缩力下彼此抵接。
18.根据权利要求12所述的隧道系统,其中所述隧道衬砌段还包括连通在所述径向壁与所述内壁之间的灌浆孔。
19.根据权利要求15所述的隧道系统,其中所述密封系统还包括合成灌浆,所述合成灌浆填充形成于连续的轴向壁之间且形成于连续的径向壁之间的灌浆通道。
20.根据权利要求19所述的隧道系统,还包括覆盖所述隧道衬砌段的所述内壁和所述外壁中的至少一个的膜。
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