CN114941537B - 一种嵌入式密封盾构管片 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种嵌入式密封盾构管片，包括片体A和片体B；所述片体A和片体B结构相同，且均为弧形片体；所述片体A的径向端面及环向径向均安装有所述片体B，使相邻的所述片体A和片体B连接为一体。本发明构管片连接处的对接钢板及相应的钢板对接槽将改善相邻管片拼装过程接缝处的密封能力；在面对内部压力较大导致管片接缝处出现微小缝隙时，本发明仍能保持有较好的防水能力且发明的盾构管片连接处在采用螺栓连接的基础上，额外设置了对接钢板及固定对接钢板的螺栓作为受力构件，增强了管片接缝处的受力性能，进而提高了盾构隧道整体结构的稳定性与安全性。

Description

一种嵌入式密封盾构管片

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种嵌入式密封盾构管片。

背景技术

盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力及一些特殊荷载的作用。盾构管片的质量与其拼装方式，直接关系到隧道的整体质量和安全，影响着隧道的防水性能及耐久性能。传统盾构管片采用管片接缝处粘贴密封条以实现防水的目的。这种密封设计在相邻管片拼接时，可能会出现密封不严的情况；同时，当内部压力较大时，传统盾构管片接缝处可能被拉出微小缝隙，从而导致接缝处密封条效果减弱，最终发生漏水现象；若内部压力过大，传统盾构管片接头处还存在着被拉裂从而导致隧道整体结构被破坏的风险。

因此，亟需设计一种管片接缝处的受力性能强，防水效果好的嵌入式密封盾构管片。

发明内容

本发明的目的是提供一种嵌入式密封盾构管片，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种嵌入式密封盾构管片，包括片体A和片体B；所述片体A和片体B结构相同，且均为弧形片体；

所述片体A的两侧环向端面各开设有环向钢板对接槽A，两侧径向端面各开设有径向钢板对接槽A；所述环向钢板对接槽A内嵌设有环向对接钢板A，所述径向钢板对接槽A内嵌有径向对接钢板A；

所述片体B的两侧环向端面各开设有环向钢板对接槽B，两侧径向端面各开设有径向钢板对接槽B；所述环向钢板对接槽B内嵌有环向对接钢板B，所述径向钢板对接槽B内嵌有径向对接钢板B；

所述环向钢板对接槽A与环向钢板对接槽B端面重合，所述径向钢板对接槽A与径向钢板对接槽B端面重合；所述片体A的径向端面及环向径向均安装有所述片体B，使相邻的所述片体A和片体B连接为一体。

所述径向钢板对接槽A的槽宽及径向钢板对接槽B的槽宽均为径向对接钢板A及径向对接钢板B厚度总和；所述环向钢板对接槽A的槽宽及环向钢板对接槽B的槽宽均为环向对接钢板A及环向对接钢板B的总和。

所述片体A沿其内弧侧表面环向边缘沿径向分布有环向螺栓槽A，所述环向螺栓槽A内开设有环向通孔A与环向钢板对接孔A；所述片体A沿其内弧侧表面径向边缘沿径向各分布有径向螺栓槽A，所述径向螺栓槽A内设有径向通孔A与径向钢板对接孔A；

所述环向钢板对接孔A贯穿所述环向钢板对接槽A，且所述环向钢板对接孔A内通过螺栓将所述环向对接钢板A及环向对接钢板B固定；

所述径向钢板对接孔A贯穿所述径向钢板对接槽A，且径向钢板对接孔A内通过螺栓将所述径向对接钢板A及径向对接钢板B固定。

所述片体B沿其内弧侧表面环向边缘沿径向各分布有环向螺栓槽B，所述环向螺栓槽B内开设有环向通孔B与环向钢板对接孔B；所述片体B沿其内弧侧表面径向边缘沿径向各分布有径向螺栓槽B，所述径向螺栓槽B内开设有径向通孔B与径向钢板对接孔B；

所述环向通孔A与所述环向通孔B相对设置互相连通，所述环向通孔A与所述环向通孔B内安装有螺栓；

所述径向通孔A与所述径向通孔B相对设置互相连通，所述径向通孔A与所述径向通孔B内安装有螺栓。

所述环向对接钢板A径向边缘沿径向等间距分布有若干个环向钢板通孔A；所述径向对接钢板A环向边缘沿环向等间距分布有径向钢板通孔A；所述环向对接钢板B径向边缘沿径向等间距分布有环向钢板通孔B；所述径向对接钢板B环向边缘沿环向等间距分布有径向钢板通孔B；

所述环向钢板对接孔A及环向钢板对接孔B内螺栓贯穿所述环向钢板通孔A及环向钢板通孔B；

所述径向钢板对接孔A及内螺栓贯穿所述环向钢板通孔A及径向钢板对接孔B内螺栓贯穿所述径向钢板通孔A及径向钢板通孔B。

所述环向对接钢板A与径向对接钢板A在所述片体A内同一个弧面上相互连接为一个中部留空的整体，且与钢筋笼相交错连接；所述环向对接钢板B与径向对接钢板B在所述片体B内同一个弧面上相互连接为一个中部留空的整体，且与所述钢筋笼相交错连接。

所述环向对接钢板A与径向对接钢板A在所述片体A内部同一个弧面上相互连接形成的中部留空的整体与所述钢筋笼连接处预留有空隙，所述空隙内注有缓冲材质；所述环向对接钢板B与径向对接钢板B在所述片体B内部同一个弧面上相互连接形成的中部留空的整体与所述钢筋笼连接处预留有所述空隙，所述空隙内注有缓冲材质。

本发明公开了以下技术效果：1、本发明构管片连接处的对接钢板及相应的钢板对接槽将改善相邻管片拼装过程接缝处的密封能力；在面对内部压力较大导致管片接缝处出现微小缝隙时，本发明仍能保持有较好的防水能力。

2、另外，本发明的盾构管片连接处在采用螺栓连接的基础上，额外设置了对接钢板及固定对接钢板的螺栓作为受力构件，增强了管片接缝处的受力性能，进而提高了盾构隧道整体结构的稳定性与安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明片体A立体模型示意图。

图2是本发明片体B立体模型示意图。

图3是拼装完成后环向接头局部剖面图。

图4是拼装完成后径向接头局部剖面图。

图5是片体A环向钢板及环向对接槽防水层示意图。

图6是片体B环向钢板及径向环向槽防水层示意图。

图7是片体A径向钢板及径向对接槽防水层示意图。

图8是片体B径向钢板及径向对接槽防水层示意图。

图9是钢筋笼与钢板连接示意图。

其中，1、片体A；2、片体B；3、环向对接钢板A；4、环向对接钢板B；5、径向对接钢板A；6、径向对接钢板B；7、环钢板对接槽A；8、环向钢板对接槽B；9、径向钢板对接槽A；10、径向钢板对接槽B；11、环向螺栓槽A；12、环向螺栓槽B；13、径向螺栓槽A；14、径向螺栓槽B；15、环向通孔A；16、环向通孔B；17、径向通孔A；18、径向通孔B；19、环向钢板对接孔A；20、环向钢板对接孔B；21、径向钢板对接孔A；22、径向钢板对接孔B；23、环向钢板通孔A；24、环向钢板通孔B；25、径向钢板通孔A；26、径向钢板通孔B；27、防水层；28、钢筋笼；29、缓冲材质。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种嵌入式密封盾构管片，包括片体A1和片体B2；片体A1和片体B2结构相同，且均为弧形片体；

片体A1的两侧环向端面各开设有环向钢板对接槽A7，两侧径向端面各开设有径向钢板对接槽A9；环向钢板对接槽A7内嵌设有环向对接钢板A3，径向钢板对接槽A9内嵌有径向对接钢板A5；

片体B2的两侧环向端面各开设有环向钢板对接槽B8，两侧径向端面各开设有径向钢板对接槽B10；环向钢板对接槽B8内嵌有环向对接钢板B4，径向钢板对接槽B10内嵌有径向对接钢板B6；

环向钢板对接槽A7与环向钢板对接槽B8端面重合，径向钢板对接槽A9与径向钢板对接槽B10端面重合；片体A1的径向端面及环向径向均安装有片体B2，使相邻的片体A1和片体B2连接为一体。

径向钢板对接槽A9的槽宽及径向钢板对接槽B10的槽宽均为径向对接钢板A5及径向对接钢板B6厚度总和；环向钢板对接槽A7的槽宽及环向钢板对接槽B8的槽宽均为环向对接钢板A3及环向对接钢板B4的总和。

片体A1沿其内弧侧表面环向边缘沿径向分布有环向螺栓槽A11，环向螺栓槽A11内开设有环向通孔A15与环向钢板对接孔A19；片体A1沿其内弧侧表面径向边缘沿径向各分布有径向螺栓槽A13，径向螺栓槽A13内设有径向通孔A17与径向钢板对接孔A21；

环向钢板对接孔A19贯穿环向钢板对接槽A7，且环向钢板对接孔A19内通过螺栓将环向对接钢板A3及环向对接钢板B4固定；

径向钢板对接孔A21贯穿径向钢板对接槽A9，且径向钢板对接孔A21内通过螺栓将径向对接钢板A5及径向对接钢板B6固定。

片体B2沿其内弧侧表面环向边缘沿径向各分布有环向螺栓槽B12，环向螺栓槽B12内开设有环向通孔B16与环向钢板对接孔B20；片体B2沿其内弧侧表面径向边缘沿径向各分布有径向螺栓槽B14，径向螺栓槽B14内开设有径向通孔B18与径向钢板对接孔B22；

环向通孔A15与环向通孔B16相对设置互相连通，环向通孔A15与环向通孔B16内安装有螺栓；

径向通孔A17与径向通孔B18相对设置互相连通，径向通孔A17与径向通孔B18内安装有螺栓。

环向对接钢板A3径向边缘沿径向等间距分布有若干个环向钢板通孔A23；径向对接钢板A5环向边缘沿环向等间距分布有径向钢板通孔A25；环向对接钢板B4径向边缘沿径向等间距分布有环向钢板通孔B24；径向对接钢板B6环向边缘沿环向等间距分布有径向钢板通孔B26；

环向钢板对接孔A19及环向钢板对接孔B20内螺栓贯穿环向钢板通孔A23及环向钢板通孔B24；

径向钢板对接孔A21及内螺栓贯穿环向钢板通孔A23及径向钢板对接孔B22内螺栓贯穿径向钢板通孔A25及径向钢板通孔B26。

环向对接钢板A3与径向对接钢板A5在片体A1内同一个弧面上相互连接为一个中部留空的整体，且与钢筋笼28相交错连接；环向对接钢板B4与径向对接钢板B6在片体B2内同一个弧面上相互连接为一个中部留空的整体，且与钢筋笼28相交错连接。

环向对接钢板A3与径向对接钢板A5在片体A1内部同一个弧面上相互连接形成的中部留空的整体与钢筋笼28连接处预留有空隙，空隙内注有缓冲材质29；环向对接钢板B4与径向对接钢板B6在片体B2内部同一个弧面上相互连接形成的中部留空的整体与钢筋笼28连接处预留有空隙，空隙内注有缓冲材质29。

在本发明的一个实施例中，片体A1和片体B2为同一结构，且片体A1为混凝土片体。

在本发明的一个实施例中，在片体A1和片体B2内开设的槽壁及钢板外壁均覆设有防水层27，进一步提高防水效果。

本实施例的工作过程如下：片体A1为圆弧形片体，沿片体内侧表面径向边缘沿径向各分布有3个环向螺栓槽A11，环向螺栓槽A11内各设有环向钢板对接孔A19；片体A1内侧表面环向边缘中心各分布有1个径向螺栓槽A13，径向螺栓槽A13内设有径向钢板对接孔A21；片体A1沿片体两侧环向端面表面径向各分布有3个环向通孔A15，片体A1两侧径向端面表面中心各分布有1个径向通孔A17；片体A1两侧环向端面各嵌有环向对接钢板A3，环向对接钢板A3径向边缘沿径向各分布有3个环向钢板通孔A23；片体A1两侧径向端面各嵌有径向对接钢板A5，径向对接钢板A5环向边缘中心各分布有1个径向钢板通孔A25；片体A1两侧环向端面各设有环向钢板对接槽A7，片体A1两侧径向端面各设有径向钢板对接槽A9；

片体B2为圆弧形片体，沿片体B2内侧表面径向边缘沿径向各分布有3个环向螺栓槽B12，环向螺栓槽B12内各设有环向钢板对接孔B20；片体B2内侧表面环向边缘中心各分布有1个径向螺栓槽B14，径向螺栓槽B14内设有径向钢板对接孔B22；片体B2沿片体两侧环向端面表面径向各分布有3个环向通孔B16，片体B2两侧径向端面表面中心各分布有1个径向通孔B18；片体B2两侧环向端面各嵌有环向对接钢板B4，环向对接钢板B4径向边缘沿径向各分布有3个环向钢板通孔B24；片体B2两侧径向端面各嵌有径向对接钢板B6，径向对接钢板B6环向边缘中心各分布有1个径向钢板通孔B26；片体B2两侧环向端面各设有环向钢板对接槽B8，片体B2两侧径向端面各设有径向钢板对接槽B10；环向对接钢板A3和环向对接钢板B4和径向对接钢板A5和径向对接钢板B6的外侧表面均设有防水层27；环向钢板对接槽A7和环向钢板对接槽B8和径向钢板对接槽A9和径向钢板对接槽B10内侧表面均设有防水层27。

如图3所示，片体A1与片体B2环向拼接时，片体A1的环向对接钢板A3应完全嵌入片体B2的环向钢板对接槽B8，片体B2的环向对接钢板B4应完全嵌入片体A1的环向钢板对接槽A7；此时，片体A1的环向通孔A15应与片体B2的环向通孔B16精准连通，从而能够使用螺栓插入环向通孔A15与环向通孔B16所形成的通孔中，从而能够将片体A1与片体B2进行连接固定；同时，片体A1的环向钢板通孔A23应与片体B2的环向钢板对接孔B20精准连通，从而能够使用螺栓插入环向钢板通孔A23与环向钢板对接孔B20所形成的通孔中，从而将片体B2和环向对接钢板A3和环向对接钢板B4进行连接固定，片体B2的环向钢板通孔B24应与片体A1的环向钢板对接孔A19精准连通，从而能够使用螺栓插入环向钢板通孔B24与环向钢板对接孔A19所形成的通孔中，从而将片体A1和环向对接钢板B4和环向对接钢板A3进行连接固定，比起传统隧道管片，本发明在管片环向接缝处增添了新的受力构件，使得管片环向接缝处受力性能得到了增强，隧道的整体性与安全性得到了提高。

如图4所示，片体A1与片体B2径向拼接时，片体A1的径向对接钢板A5应完全嵌入片体B2的径向钢板对接槽B10，片体B2的径向对接钢板B6应完全嵌入片体A1的径向钢板对接槽A9；此时，片体A1的径向通孔A17应与片体B2的径向通孔B18精准连通，从而能够使用螺栓插入径向通孔A17与径向通孔B18所形成的通孔中，从而将片体A1与片体B2进行连接固定；同时，片体A1的径向钢板通孔A25应与片体B2的径向钢板对接孔B22精准连通，从而能够使用螺栓插入径向钢板通孔A25与径向钢板对接孔B22所形成的通孔中，将片体B2和径向对接钢板A5和径向对接钢板B6进行连接固定，片体B2的径向钢板通孔B26应与片体A1的径向钢板对接孔A21精准连通，从而能够使用螺栓插入径向钢板通孔B26与径向钢板对接孔A21所形成的通孔中，从而将片体A1和径向对接钢板B6和径向对接钢板A5进行连接固定，比起传统隧道管片，本发明在管片径向接缝处增添了新的受力构件，使得管片径向接缝处受力性能得到了增强，隧道的整体性与安全性得到了提高。

如图5至图8所示，环向对接钢板A3与径向对接钢板A5与环向钢板对接槽A7与径向钢板对接槽A9与环向对接钢板B4与径向对接钢板B6与环向钢板对接槽B8与径向钢板对接槽B10所暴露在空气中的表面均覆盖有防水层，与传统管片相比，防水能力更强，不会因为拼接误差而导致管片结构密封性能大大减弱，在承受内压及拉力时，管片任存在防水能力。

如图9所示，环向对接钢板A3与径向对接钢板A5应被铸造为一个中部留空的整体，并在内侧边缘部分留有供钢筋通过的通孔，通孔应适当的比钢筋笼28所用钢筋尺寸大，构成钢筋笼28的钢筋应穿过整体内侧边缘部分留有供钢筋通过的通孔，通孔内应填入一定的缓冲材质，以上设计使得在盾构隧道受到拉力时，钢板整体能够在一开始提供一定的抗力，在钢板整体发生了一定的小变形后，缓冲材质及钢筋笼28将开始发挥作用，继续维持结构的整体稳定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“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，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种嵌入式密封盾构管片，其特征在于：包括片体A（1）和片体B（2）；所述片体A（1）和片体B（2）结构相同，且均为弧形片体；

所述片体A（1）的两侧环向端面各开设有环向钢板对接槽A（7），两侧径向端面各开设有径向钢板对接槽A（9）；所述环向钢板对接槽A（7）内嵌设有环向对接钢板A（3），所述径向钢板对接槽A（9）内嵌有径向对接钢板A（5）；

所述片体B（2）的两侧环向端面各开设有环向钢板对接槽B（8），两侧径向端面各开设有径向钢板对接槽B（10）；所述环向钢板对接槽B（8）内嵌有环向对接钢板B（4），所述径向钢板对接槽B（10）内嵌有径向对接钢板B（6）；

所述环向钢板对接槽A（7）与环向钢板对接槽B（8）端面重合，所述径向钢板对接槽A（9）与径向钢板对接槽B（10）端面重合；所述片体A（1）的径向端面及环向径向均安装有所述片体B（2），使相邻的所述片体A（1）和片体B（2）连接为一体；所述径向钢板对接槽A（9）的槽宽及径向钢板对接槽B（10）的槽宽均为径向对接钢板A（5）及径向对接钢板B（6）厚度总和；所述环向钢板对接槽A（7）的槽宽及环向钢板对接槽B（8）的槽宽均为环向对接钢板A（3）及环向对接钢板B（4）的总和；所述片体A（1）沿其内弧侧表面环向边缘沿径向分布有环向螺栓槽A（11），所述环向螺栓槽A（11）内开设有环向通孔A（15）与环向钢板对接孔A（19）；所述片体A（1）沿其内弧侧表面径向边缘沿径向各分布有径向螺栓槽A（13），所述径向螺栓槽A（13）内设有径向通孔A（17）与径向钢板对接孔A（21）；

所述环向钢板对接孔A（19）贯穿所述环向钢板对接槽A（7），且所述环向钢板对接孔A（19）内通过螺栓将所述环向对接钢板A（3）及环向对接钢板B（4）固定；

所述径向钢板对接孔A（21）贯穿所述径向钢板对接槽A（9），且径向钢板对接孔A（21）内通过螺栓将所述径向对接钢板A（5）及径向对接钢板B（6）固定；所述片体B（2）沿其内弧侧表面环向边缘沿径向各分布有环向螺栓槽B（12），所述环向螺栓槽B（12）内开设有环向通孔B（16）与环向钢板对接孔B（20）；所述片体B（2）沿其内弧侧表面径向边缘沿径向各分布有径向螺栓槽B（14），所述径向螺栓槽B（14）内开设有径向通孔B（18）与径向钢板对接孔B（22）；

所述环向通孔A（15）与所述环向通孔B（16）相对设置互相连通，所述环向通孔A（15）与所述环向通孔B（16）内安装有螺栓；

所述径向通孔A（17）与所述径向通孔B（18）相对设置互相连通，所述径向通孔A（17）与所述径向通孔B（18）内安装有螺栓；所述环向对接钢板A（3）径向边缘沿径向等间距分布有若干个环向钢板通孔A（23）；所述径向对接钢板A（5）环向边缘沿环向等间距分布有径向钢板通孔A（25）；所述环向对接钢板B（4）径向边缘沿径向等间距分布有环向钢板通孔B（24）；所述径向对接钢板B（6）环向边缘沿环向等间距分布有径向钢板通孔B（26）；

所述环向钢板对接孔A（19）及环向钢板对接孔B（20）内螺栓贯穿所述环向钢板通孔A（23）及环向钢板通孔B（24）；

所述径向钢板对接孔A（21）及内螺栓贯穿所述环向钢板通孔A（23）及径向钢板对接孔B（22）内螺栓贯穿所述径向钢板通孔A（25）及径向钢板通孔B（26）。

2.根据权利要求1所述的嵌入式密封盾构管片，其特征在于：所述环向对接钢板A（3）与径向对接钢板A（5）在所述片体A（1）内同一个弧面上相互连接为一个中部留空的整体，且与钢筋笼（28）相交错连接；所述环向对接钢板B（4）与径向对接钢板B（6）在所述片体B（2）内同一个弧面上相互连接为一个中部留空的整体，且与所述钢筋笼（28）相交错连接。

3.根据权利要求2所述的嵌入式密封盾构管片，其特征在于：所述环向对接钢板A（3）与径向对接钢板A（5）在所述片体A（1）内部同一个弧面上相互连接形成的中部留空的整体与所述钢筋笼（28）连接处预留有空隙，所述空隙内注有缓冲材质（29）；所述环向对接钢板B（4）与径向对接钢板B（6）在所述片体B（2）内部同一个弧面上相互连接形成的中部留空的整体与所述钢筋笼（28）连接处预留有所述空隙，所述空隙内注有缓冲材质（29）。