CN206608190U - 一种高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构，包括分别安装在相邻隧道管片接缝处的弹性密封垫，该弹性密封垫的下端面安装在隧道管片接缝上的安装槽内，上端面相互压紧接触，所述的弹性密封垫以上下端面的中点连线左右对称，该弹性密封垫包括密封垫本体以及与密封垫本体一体成型且设置在下端面上的端部和柱部，所述的密封垫本体上并排设有第一排通孔和第二排通孔，所述的端部设置在弹性密封垫的左右两侧，下端面上两侧端部之间开设多个对称设置的下端面凹槽，下端面凹槽之间形成多个柱部。与现有技术相比，本实用新型具有结构优化、装配力小、高压防水、便于制作成型等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及高水压越江电力盾构隧道工程领域，尤其是涉及一种高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构。
背景技术
越江跨海隧道作为交通网络的一个重要组成要素，在实际工程和显示生活中都发挥和占据了重要作用，且盾构隧道因其对地面环境影响小，地下空间使用率高而被广泛使用和不断推广。面对复杂的大自然工程地质和水文地质条件，电力盾构隧道往往会遇到高水压的工程环境，而电力隧道因其使用功能的特殊性，对其隧道防水具有很高的要求，其中管片接缝防水是其中的重点部分。
目前在实际工程中通常采用非膨胀性合成橡胶，主要是利用接缝材料的挤密来达到防水目的，一般是将三元乙丙橡胶材料模压成为一定的形状制成弹性密封垫，作为主要的防水材料。工程中将三元乙丙弹性密封垫粘贴在管片预制的沟槽内，在管片拼装时通过挤压分别贴在两块管片上的弹性密封垫获得防水功能。但是由于高水压电力盾构隧道埋深很大，对弹性密封垫的防水能力要求较高。而为了达到一定的防水能力，三元乙丙弹性密封垫需要具备很高的耐水压值，但其装配力又不能太大。为此可以改善密封垫的断面形状，在密封垫内合理开设孔眼以控制装配力，同时布设柱体以提高接触面的接触应力峰值，从而确保止水效果。这种断面形式还使得弹性密封垫具有更大的压缩性和更高的弹性，即使管片接缝有一定的张开量，它仍能处于一定的压缩状态，可有效地阻挡水的渗漏。因此需要提供新型的弹性密封垫断面形式，使其能满足高水压下电力盾构隧道管片接缝的防水要求，同时保证装配力能满足施工和设计要求，并在一定的张开量和拼装误差的情况下仍有保留较高的防水能力。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构优化、装配力小、高压防水、便于制作成型的高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构，包括分别安装在相邻隧道管片接缝处的弹性密封垫，该弹性密封垫的下端面安装在隧道管片接缝上的安装槽内，上端面相互压紧接触，所述的弹性密封垫以上下端面的中点连线左右对称，该弹性密封垫包括密封垫本体以及与密封垫本体一体成型且设置在下端面上的端部和柱部，所述的密封垫本体上并排设有第一排通孔和第二排通孔，所述的端部设置在弹性密封垫的左右两侧，下端面上两侧端部之间开设多个对称设置的下端面凹槽，下端面凹槽之间形成多个柱部。
所述的第一排通孔包括由中点连线向外依次设置的半拱型通孔和圆孔。
所述的第一排通孔包括由中点连线向外依次设置的倒置半拱型通孔和圆角三角孔。
所述的柱部包括设置在中点连线上的主柱部以及设置在主柱部和端部之间的次柱部，所述的下端面凹槽包括第一型凹槽和第二型凹槽，所述的第一型凹槽设置在次柱部与端部之间，所述的第二型凹槽设置在主柱部与次柱部之间。
所述的主柱部的宽度大于次柱部的宽度。
所述的第一排通孔、第二排通孔以及下端面凹槽的形心连线，均平行于上端面。
所述的第一型凹槽和第二型凹槽均为倒U形凹槽，所述的倒U型凹槽的截面由一段圆弧以及与圆弧相切的两条直线构成。
所述的第一型凹槽的高度高于第二型凹槽的高度。
所述的弹性密封垫为三元乙丙橡胶密封垫。
所述的端部在左右两侧的轮廓为一突出的折线形。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
一、结构优化：本实用新型通过对第一排通孔和第二排通孔的形状、布置位置进行优化设计，得到了防水性能和力学性能最优的结构，拱门孔洞的设计可有效降低装配力，而上下贯通的橡胶柱体则有效地提高了两个密封垫间的接触应力峰值，同时通过两侧三角孔以及小圆孔的设计，使得密封垫易于压缩，从而控制其装配力在可行的范围之内，特别适用于防水性能要求高、装配力有限制的越江跨海盾构隧道。
二、装配力小：通过对第一排通孔和第二排通孔大小两侧三角孔的布置，降低密封垫的压缩所需装配力，但因中间柱体的布置，保证了应力峰值的范围和大小有效保证了弹性密封垫的防水能力，同时装配力较小；
三、高压防水：通过布设柱部，有效地提高了弹性密封垫在一定压缩量情况下的接缝接触应力峰值，从而实现高水压防水；
四、便于制作成型：本实用新型结构规整，制作方便，适用于高水压越江跨海盾构隧道管片接缝防水。
附图说明
图1为本实用新型的弹性密封垫的截面图。
图2为本实用新型隧道管片安装结构示意图。
图3为断面在压缩状态下中间的柱部有效发挥作用的应力图。
图4为接触应力峰值分布图。
其中，1、密封垫本体，11、次柱部，12、主柱部，21、半拱型通孔，22、倒置半拱型通孔，3、圆孔，4、圆角三角孔，5、第一型凹槽，6、第二型凹槽，7、端部。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例
如图1和2所示，本实用新型的高水压越江电力盾构隧道管片接缝弹性密封垫设置在隧道衬砌的管片上，包括具有上下平行的上端面和下端面的密封垫，密封垫由三元乙丙橡胶材料制成，上端面为密封垫接触面，下端面为管片接触面，上端面中点与下端面中点的连线AA为密封垫的对称轴，上端面长度为37mm，下端面长度为44mm，密封垫的左右两侧的端部7外轮廓为一折线，折线的折弯点和与其最近的上端面的端点的水平距离为5.5mm，和与其最近的下端面的端点的水平距离为2mm，下端面上左右对称设有四个用于降低密封垫装配时压缩力的第一型凹槽5和第二型凹槽6，第一型凹槽5和第二型凹槽6均呈倒U型，由一段圆弧和与圆弧相切的两条直线形成，第一型凹槽5的圆弧直径为6mm，底部开口宽度为7mm，底部外侧与密封垫底部外侧距离为3.5mm，第二型凹槽6的圆弧直径为5.2mm，凹槽4底部开口宽度为6mm，底部外侧与密封垫底部外侧距离为13.5mm。
密封垫本体1上下依次设有第一排通孔和第二排通孔，第一排通孔有两个半拱形通孔2和两个圆孔3，半拱型孔2的底部直线段长4mm，两端圆弧直径为2.6mm，侧部直线段长1mm,顶部圆弧直径为6.6mm；圆孔直径为5mm。第二排通孔有两倒置的半拱型孔2和两个圆角三角孔4，圆角三角孔4的直角边直线段长度为4.2mm，角部圆弧直径为4mm。第一排通孔的半拱型通孔21的顶部与上端面的垂直距离为2mm，圆角三角形孔2与上端面的垂直距离为1.8mm，第二排通孔的倒置半拱型通孔22底部与下端面的垂直距离为8.8mm，圆角三角孔4与下端面的垂直距离为9.5mm。主柱部12与下端面的接触长度为5mm，次柱部11与下端面的接触长度为3mm。
如图3所示，本专利所述的实施实例断面在压缩状态下中间的柱体有效发挥作用，从而获得了如图4所示的接触应力峰值分布。
图3展示了一对密封垫在混凝土管片沟槽内受到一定压缩情况下的Mises应力分布图，由图而知，柱体部分应力较高，承担了较大一部分的内容，有效地实现了应力的差异分布，从而保证两个密封垫间的接触应力有较大的峰值产生。
图4为密封垫接触面的接触应力分布图，因柱体的布置，使得相应位置处的接触面产生了明显的应力峰值，根据密封垫的防水设计理论，该峰值十分有利于提高密封垫的防水性能。
弹性密封垫要求在装配时可使用盾构拼装设备将密封垫压至闭合状态，在本实例中即双道密封垫压缩量达到11mm时为闭合状态。性能良好的弹性密封垫应具备在闭合状态下对应的装配力较小的性能，以保证混凝土沟槽的稳定性，适用于超高水压盾构隧道接缝防水的弹性密封垫必须控制其装配力数值在一定范围内，以适应现有盾构机的拼装能力。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构，包括分别安装在相邻隧道管片接缝处的弹性密封垫，该弹性密封垫的下端面安装在隧道管片接缝上的安装槽内，上端面相互压紧接触，其特征在于，所述的弹性密封垫以上下端面的中点连线左右对称，该弹性密封垫包括密封垫本体(1)以及与密封垫本体(1)一体成型且设置在下端面上的端部(7)和柱部，所述的密封垫本体(1)上并排设有第一排通孔和第二排通孔，所述的端部(7)设置在弹性密封垫的左右两侧，下端面上两侧端部(7)之间开设多个对称设置的下端面凹槽，下端面凹槽之间形成多个柱部。
2.根据权利要求1所述的一种高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构，其特征在于，所述的第一排通孔包括由中点连线向外依次设置的半拱型通孔(21)和圆孔(3)。
3.根据权利要求1所述的一种高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构，其特征在于，所述的第一排通孔包括由中点连线向外依次设置的倒置半拱型通孔(22)和圆角三角孔(4)。
4.根据权利要求1所述的一种高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构，其特征在于，所述的柱部包括设置在中点连线上的主柱部(12)以及设置在主柱部(12)和端部(7)之间的次柱部(11)，所述的下端面凹槽包括第一型凹槽(5)和第二型凹槽(6)，所述的第一型凹槽(5)设置在次柱部(11)与端部(7)之间，所述的第二型凹槽(6)设置在主柱部(12)与次柱部(11)之间。
5.根据权利要求4所述的一种高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构，其特征在于，所述的主柱部(12)的宽度大于次柱部(11)的宽度。
6.根据权利要求1所述的一种高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构，其特征在于，所述的第一排通孔、第二排通孔以及下端面凹槽的形心连线，均平行于上端面。
7.根据权利要求4所述的一种高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构，其特征在于，所述的第一型凹槽(5)和第二型凹槽(6)均为倒U形凹槽，所述的倒U型凹槽的截面由一段圆弧以及与圆弧相切的两条直线构成。
8.根据权利要求7所述的一种高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构，其特征在于，所述的第一型凹槽(5)的高度高于第二型凹槽(6)的高度。
9.根据权利要求1所述的一种高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构，其特征在于，所述的弹性密封垫为三元乙丙橡胶密封垫。
10.根据权利要求1所述的一种高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构，其特征在于，所述的端部(16)在左右两侧的轮廓为一突出的折线形。
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| CN201621394188.3U CN206608190U (zh) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | 一种高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构 |
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| CN (1) | CN206608190U (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN106523000A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-03-22 | 同济大学 | 一种高水压越江跨海盾构隧道管片接缝的密封结构 |
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2016
- 2016-12-19 CN CN201621394188.3U patent/CN206608190U/zh active Active
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