CN114525813A - 一种曲线沉管隧道管段连接结构 - Google Patents

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刘宝权
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胡晶
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王婷
魏盼
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Abstract

本发明提供了一种曲线沉管隧道管段连接结构，包括多个管段单元，每相邻两个管段单元之间通过管节接头连接，管节接头的前端与第一个管段单元的后端固定，管节接头的后端与第二个管段单元的前端固定，使相邻两个管段单元拼接固定；每个管段单元包括：第一直线段、曲线段和第二直线段；所述第一直线段和第二直线段分别位于管段单元的两端部位置，所述曲线段位于管段单元的中部位置。应用本发明可以解决大曲率沉管隧道结构设计的问题。

Description

一种曲线沉管隧道管段连接结构
技术领域
本申请涉及隧道及地下工程技术领域，尤其涉及一种曲线沉管隧道管段连接结构。
背景技术
沉管法隧道近年来取得了较大的发展，其施工顺序为：先在船台上或干坞中制作隧道管段，管段两端用临时封墙密封后滑移下水或在坞内放水，使其浮在水中，再逐节管段拖运到隧道设计位置，定位后，向管段内注水加载，使其下沉至预先挖好的水底基槽内，并用水力压接法将相邻管段连接；最后拆除封墙，使各节管段连通成为整体的隧道；向其顶部和外侧回填覆盖，以保安全。
沉管隧道建成的实例到目前为止已有100多座，仅1990年～1995年就高达二十座，沉管隧道的发展举世瞩目。最长的沉管隧道是1970年完成的美国加利福尼亚、旧金山海湾地区快速交通隧道，总沉埋长度5825m，到结构底部的深度为40.5m。我国沉管隧道的发展，自广州珠江隧道伊始，历经约30年的发展，取得了不俗的成果，已具备了大断面，长距离沉管隧道的设计和施工能力。
但是，在现有技术中，国内外大部分沉管隧道在平面布置上都采用直线或者小曲率的圆弧曲线，大曲率圆弧曲线沉管隧道目前还是空白。管段结构设计是大曲率沉管隧道的关键技术难题。此外，曲线沉管隧道在地层压力和水压力作用下，将在接头处产生较大的弯矩，曲线曲率越大，弯矩越大，因此大曲率沉管隧道在接头处需要具有抵抗弯矩的能力。
综上可知，为了解决上述问题，如何提出一种曲线沉管隧道管段连接结构，从而可以解决大曲率沉管隧道结构设计问题，是本领域中亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种曲线沉管隧道管段连接结构，从而可以解决大曲率沉管隧道结构设计问题。
本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种曲线沉管隧道管段连接结构，包括多个管段单元，每相邻两个管段单元之间通过管节接头连接，管节接头的前端与第一个管段单元的后端固定，管节接头的后端与第二个管段单元的前端固定，使相邻两个管段单元拼接固定；
每个管段单元包括：第一直线段、曲线段和第二直线段；所述第一直线段和第二直线段分别位于管段单元的两端部位置，所述曲线段位于管段单元的中部位置。
较佳的，所述管节接头包括：内侧连接板、外侧连接板和多个连接螺栓；所述内侧连接板设置于相邻两个管段单元连接处的管壁的内侧，外侧连接板设置于相邻两个管段单元连接处的管壁的外侧，且与内侧连接板的位置相对应；多个连接螺栓将内侧连接板、相邻两个管段单元的管壁和外侧连接板固定连接，使相邻两个管段单元拼接固定。
较佳的，内侧连接板的前端设置于第一个管段单元的第二直线段后部的管壁的内侧，内侧连接板的后端设置于第二个管段单元的第一直线段前部的管壁的内侧；外侧连接板的前端设置于第一个管段单元的第二直线段后部的管壁的外侧，外侧连接板的后端设置于第二个管段单元的第一直线段前部的管壁的外侧；多个连接螺栓依次穿过外侧连接板的前端、第一个管段单元的第二直线段后部的管壁和内侧连接板的前端并固定；多个连接螺栓依次穿过外侧连接板的后端、第二个管段单元的第一直线段前部的管壁和内侧连接板的后端并固定。
较佳的，所述外侧连接板的内表面与管段单元的管壁的外表面之间设置有橡胶止水带。
较佳的，所述管段单元的两侧壁的顶端位置处分别设置有护边块。
较佳的，所述管段单元的两端部分别设置有钢端封门。
较佳的，所述钢端封门的内侧设置有钢牛腿和枕梁，其中，钢牛腿设置于钢端封门内侧的上端部，枕梁设置于钢端封门内侧的下端部，用于固定钢端封门。
较佳的，所述管段单元的两端部的钢端封门的外侧分别设置有端钢壳。
较佳的，所述管段单元的两端的端钢壳的外侧分别设置有止水带。
较佳的，所述内侧连接板、外侧连接板和多个连接螺栓均经过抗锈和抗腐预处理。
如上可见，在本发明中的曲线沉管隧道管段连接结构中，通过将曲线沉管的拼接处转化为直线段拼接，并设置管节接头，从而可以解决大曲率沉管隧道结构设计问题，进一步地，改善了接头处的受力状态，提高了连接的可靠性；有利于工厂化预制，提高预制构件的质量；有利于水下拼装，提高了拼装施工的可操作性。
附图说明
图1为本发明实施例中的相邻两个管段单元的拼接示意图。
图2为本发明实施例中的管段单元的示意图。
图3为本发明实施例中的管节接头的示意图。
图4为图2中的A-A剖面图。
图5为图2中的B-B剖面图。
图6为图4中的C-C剖面图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图6所示，本发明提供了一种曲线沉管隧道管段连接结构，包括多个管段单元1，每相邻两个管段单元1之间通过管节接头2连接，管节接头2的前端与第一个管段单元1的后端固定，管节接头2的后端与第二个管段单元1的前端固定，使相邻两个管段单元1拼接固定；
每个管段单元1包括：第一直线段11、曲线段13和第二直线段12；所述第一直线段11和第二直线段12分别位于管段单元1的两端部位置，所述曲线段13位于管段单元1的中部位置。
通过将曲线管段的两端设置成直线段，将有曲率的曲线管段之间的连接问题转化成直线段与直线段之间的连接，从而实现了大曲率沉管隧道结构的设计，进一步地，还可以有效提高拼装施工的可操作性和安装的效率；另外，由于设置了直线段，减小了管段连接处的曲率，从而减小了连接处所受的弯矩，改善了连接处的受力状态，提高了连接的可靠性。
在本发明的技术方案中，可以使用多种实现方法来实现上述的曲线沉管隧道管段连接结构。以下将以其中的一种实现方式为例对本发明的技术方案进行详细的介绍。
例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，如图3所示，所述管节接头2可以包括：内侧连接板21、外侧连接板22和多个连接螺栓23；所述内侧连接板设置于相邻两个管段单元1连接处的管壁的内侧，外侧连接板22设置于相邻两个管段单元1连接处的管壁的外侧，且与内侧连接板的位置相对应；多个连接螺栓23将内侧连接板、相邻两个管段单元1的管壁和外侧连接板固定连接，使相邻两个管段单元1拼接固定。
较佳的，内侧连接板21的前端设置于第一个管段单元1的第二直线段12后部的管壁的内侧，内侧连接板21的后端设置于第二个管段单元1的第一直线段11前部的管壁的内侧；外侧连接板22的前端设置于第一个管段单元1的第二直线段12后部的管壁的外侧，外侧连接板22的后端设置于第二个管段单元1的第一直线段11前部的管壁的外侧；多个(比如，2个)连接螺栓23依次穿过外侧连接板的前端、第一个管段单元1的第二直线段12后部的管壁和内侧连接板的前端并固定；多个(比如，2个)连接螺栓23依次穿过外侧连接板的后端、第二个管段单元1的第一直线段11前部的管壁和内侧连接板的后端并固定。
较佳的，所述外侧连接板22的内表面与管段单元1的管壁的外表面之间设置有橡胶止水带，用于防止管节接头2与管段单元1之间渗漏水。
较佳的，所述内侧连接板21、外侧连接板22和多个连接螺栓23均可以经过抗锈和抗腐预处理。
较佳的，所述第一直线段11和第二直线段12的长度可以是1～3m。
较佳的，所述内侧连接板21和外侧连接板22的长度可以是3～6m，高度可以是1～3m，厚度可以是2～10cm，可以采用CRB600以上的钢材制成。
通过在管段单元的连接处设置管节接头2，实现了相邻两个管段单元直线段与直线段之间的固定连接，由于减小了管段在拼接处的曲率，降低了拼装难度，从而能有效提高管段接头处的抗弯强度。
再例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，如图4所示，所述管段单元1的两侧壁的顶端位置处分别设置有护边块9，从而可以保护管段边角部位不会因运输和吊装而发生碰损。
此外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，如图5和图6所示，所述管段单元1的两端部分别设置有钢端封门6，用于临时封堵管段的管口。
较佳的，所述钢端封门6的内侧设置有钢牛腿7和枕梁8，其中，钢牛腿7设置于钢端封门6内侧的上端部，枕梁8设置于钢端封门6内侧的下端部，用于固定钢端封门6。
另外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，如图5和图6所示，所述管段单元1的两端部的钢端封门6的外侧分别设置有端钢壳，从而可以防止沉管管段在沉放过程中地下水渗入到管段内。
较佳的，所述管段单元1的一端可以设置有A型端钢壳4，另一端可以设置有B型端钢壳5。
另外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，如图5和图6所示，所述管段单元1的两端的端钢壳的外侧分别设置有止水带3，用于防止相邻两个管段单元的对接处渗漏水。
较佳的，所述止水带3可以使用GINA止水带。
较佳的，所述每个管段单元1可以采用C40混凝土制成，其抗渗等级为P10。
综上所述，在本发明的技术方案中，由于在曲线沉管的拼接处设置直线段，并通过管节接头将管段单元进行拼装，从而可以解决大曲率沉管隧道结构设计问题，进一步地，改善了接头处的受力状态，提高了连接的可靠性；由于管段单元和管节接头均可以在工厂预制，提高了预制构件的质量；有利于水下拼装，提高了拼装施工的可操作性和水下安装的效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种曲线沉管隧道管段连接结构，其特征在于，包括多个管段单元，每相邻两个管段单元之间通过管节接头连接，管节接头的前端与第一个管段单元的后端固定，管节接头的后端与第二个管段单元的前端固定，使相邻两个管段单元拼接固定；
每个管段单元包括：第一直线段、曲线段和第二直线段；所述第一直线段和第二直线段分别位于管段单元的两端部位置，所述曲线段位于管段单元的中部位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管节接头包括：内侧连接板、外侧连接板和多个连接螺栓；所述内侧连接板设置于相邻两个管段单元连接处的管壁的内侧，外侧连接板设置于相邻两个管段单元连接处的管壁的外侧，且与内侧连接板的位置相对应；多个连接螺栓将内侧连接板、相邻两个管段单元的管壁和外侧连接板固定连接，使相邻两个管段单元拼接固定。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，内侧连接板的前端设置于第一个管段单元的第二直线段后部的管壁的内侧，内侧连接板的后端设置于第二个管段单元的第一直线段前部的管壁的内侧；外侧连接板的前端设置于第一个管段单元的第二直线段后部的管壁的外侧，外侧连接板的后端设置于第二个管段单元的第一直线段前部的管壁的外侧；多个连接螺栓依次穿过外侧连接板的前端、第一个管段单元的第二直线段后部的管壁和内侧连接板的前端并固定；多个连接螺栓依次穿过外侧连接板的后端、第二个管段单元的第一直线段前部的管壁和内侧连接板的后端并固定。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述外侧连接板的内表面与管段单元的管壁的外表面之间设置有橡胶止水带。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管段单元的两侧壁的顶端位置处分别设置有护边块。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管段单元的两端部分别设置有钢端封门。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述钢端封门的内侧设置有钢牛腿和枕梁，其中，钢牛腿设置于钢端封门内侧的上端部，枕梁设置于钢端封门内侧的下端部，用于固定钢端封门。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述管段单元的两端部的钢端封门的外侧分别设置有端钢壳。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述管段单元的两端的端钢壳的外侧分别设置有止水带。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述内侧连接板、外侧连接板和多个连接螺栓均经过抗锈和抗腐预处理。
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