CN211623447U - 一种盾构法联络通道管片接缝防水密封垫 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及隧道及地下工程技术领域，尤其涉及一种盾构法联络通道管片接缝防水密封垫，其特征在于：包括布置在盾构法联络通道管片接缝沟槽内的一组密封垫，其中位于一侧沟槽内的凸起密封垫的接触边设置有凸起，位于另一侧沟槽内的水平密封垫接触边设置为水平。本实用新型的优点是：可在接缝沟槽较浅时，在满足底部宽度与沟槽底部宽度相平的同时，尽可能增大密封垫之间的接触面积，以提高密封垫接触面上的接触应力，从而提高防水能力。

Description

一种盾构法联络通道管片接缝防水密封垫

技术领域

本实用新型涉及隧道及地下工程技术领域，尤其涉及一种盾构法联络通道管片接缝防水密封垫。

背景技术

目前，在地铁隧道联络通道施工中主要使用冻结法，但冻结法存在冻结过程中冻胀压力使隧道断面变形，冻结停止后融沉过大等缺点。为解决这些问题，联络通道盾构法施工应运而生，盾构法联络通道不同于以往的冻结法整体隧道，其管片接缝较多，是防水最薄弱的地方，需要使用弹性密封垫作为接缝防水的措施。但国内外盾构法联络通道施工案例较少，没有成熟的设计规范与设计参考，若是密封垫的选型与设计不合理，容易引起管片接缝的渗漏水，影响联络通道的稳定性。

弹性密封垫的防水机理是相对沟槽内的两密封垫靠弹性压密，以接触面压应力来止水。密封垫密封的过程是橡胶体在弹性复原力作用下，在接触表面产生较大的变形，从而填充了接触面上微观上的凹凸不平，阻止液体在接触间隙中的流动，达到密封的目的。目前常用的弹性密封垫有两类：一类是非膨胀合成橡胶，主要是以EPDM（三元乙丙材料）为胶料的、多孔多槽断面的弹性密封垫，这类密封垫断面积较大，以保证接触应力能满足防水要求；第二类是遇水膨胀橡胶，这类密封垫初始断面积较小，在浸水之后能迅速发生体积膨胀，接触应力随之增大，因而在漏水之后能够有效地止水。

为满足防水压力要求，密封垫接触应力越大越好，而接触应力与密封垫的接触面积和断面形状有关。计算和试验数据表明，接触应力与接触面积成近似正比关系，与断面厚度也成近似正比关系，因此设计密封垫断面时应使断面厚度与接触面积越大越好；但同时，密封垫断面的总面积不得超过沟槽总面积，并且密封垫厚度应大于沟槽高度，密封垫断面底部宽度宜与沟槽宽度相等，这是密封垫设计的矛盾所在，需要通过优化找到最优的断面形式。由于联络通道相对于隧道直径较小，沟槽设计得较浅，这就对密封垫的设计提出了更高的要求。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种盾构法联络通道管片接缝防水密封垫，通过相对一组的凸起密封垫和水平密封垫之间的配合，使密封垫接触面上的接触应力及防水能力满足隧道工程中防水压力的要求。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种盾构法联络通道管片接缝防水密封垫，其特征在于：包括布置在盾构法联络通道管片接缝沟槽内的一组密封垫，其中位于一侧沟槽内的凸起密封垫的接触边设置有凸起，位于另一侧沟槽内的水平密封垫接触边设置为水平。

所述凸起密封垫的断面的底边为直线，其宽度与所述沟槽的宽度相等；所述凸起密封垫的断面的顶边由直线与构成所述凸起的圆弧构成，其长度小于所述底边的宽度；所述凸起密封垫的断面的侧边为连接所述底边和所述顶边的直线。

所述凸起密封垫沿其中线方向左右对称。

优选的，所述凸起密封垫的断面顶边的圆弧位置在满足两圆弧间的直线满足一定长度的条件下靠近所述凸起密封垫的中线，圆弧的直径在满足顶边与底边距离大于等于沟槽高度的条件下尽可能大。

所述凸起为半圆形凸起。

所述水平密封垫的断面为梯形，其底边宽度与所述沟槽的宽度相等，顶边宽度小于所述底板宽度，侧边为连接所述底板和所述侧边的直线。

所述密封垫为遇水膨胀密封垫。

本实用新型的优点是：可在接缝沟槽较浅时，在满足底部宽度与沟槽底部宽度相平的同时，尽可能增大密封垫之间的接触面积，以提高密封垫接触面上的接触应力，从而提高防水能力。

附图说明

图1为盾构法联络通道接缝沟槽断面结构示意图；

图2为现有技术中中孔型密封垫断面结构示意图；

图3为现有技术中梳形密封垫断面结构示意图；

图4为现有技术中矩形密封垫断面结构示意图；

图5为本实用新型的断面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-5所示，图中标记1-14分别表示为：管片接缝沟槽1、遇水膨胀橡胶2、凸起密封垫3、凸起密封垫顶边4、凸起密封垫底边5、凸起密封垫侧边6、凸起密封垫圆弧曲线7、凸起密封垫顶边边直线8、凸起密封垫顶边圆弧间直线9、水平密封垫10、水平密封垫顶边11、水平密封垫底边12、水平密封垫侧边13、断面中轴线14。

实施例：如图1所示，由于联络通道相对于隧道直径较小，沟槽设计得较浅，因此对密封垫要求比隧道更高，根据密封垫面积小于等于沟槽面积可以得出密封垫的总面积较小，若选用三元乙丙橡胶则厚度过小，不足以提供足够的接触应力，因此本实施例中的密封垫所采用的是遇水膨胀密封垫。

在橡胶材质一定的情况下，断面形式是影响密封垫防水能力的关键因素。遇水膨胀密封垫在以往的工程实例中常以矩形断面作为第二道防水措施，或用于与三元乙丙材料复合组成复合型密封垫来止水。

三元乙丙橡胶密封垫断面较早的时候以矩形为主，发展过程中出现了“谢斯菲尔德”型（即中孔型）、“慕尼黑型”（即梳形）等形状，如今常用的断面形式有三种：梯形、梳形和中孔形。

本实用新型实施例所用沟槽断面结构见附图1，沟槽宽度为30mm，高度为4mm。现有技术中设计的密封垫断面方案见附图2-4所示。由于遇水膨胀橡胶硬度相对三元乙丙较低，采用图2所示中孔型断面中圆形孔洞的设计会导致孔壁过薄，从而对于接触面支撑力度不足，影响防水效果。也由于遇水膨胀橡胶硬度问题，若对其进行开孔切割处理，会在一定程度上增加加工难度，降低产品质量的可靠性，从这一角度来看，图3所示梳形断面加工难度相对较大，生产精度难以控制。图4所示矩形断面虽然生产加工简单，容易控制生产精度，且粘贴方便，但是由于断面底边与沟槽底边长度不同，容易造成粘贴及施工时的人为错台，这对防水能力的影响非常明显。

如图5所示，本实施例中的密封垫断面结构示意图。在本实施例中，密封垫为遇水膨胀橡胶密封垫、密封垫断面形式设计指标为设计防水压力大于0.6Mpa。

如图5所示，位于管片接缝沟槽1相对两侧的沟槽内分别设置有相接触的一对密封垫，这一对密封垫具有两种不同的断面结构，具体为：一侧为凸起密封垫3，另一侧为水平密封垫10。

在本实施例中，凸起密封垫3的断面沿中心轴线14左右对称，在断面结构中；凸起密封垫3的顶边边直线8与底边5平行，两直线间距离为4mm；顶边圆弧曲线7圆心角弧度为180°，直径为8mm，即为半圆形凸起；顶边边直线8为2mm，顶边圆弧间直线9为4mm，因此顶边总宽度为24mm，底边5宽度为30mm，与该侧的管片接缝沟槽1的宽度相等。

水平密封垫10的断面沿中线14左右对称，顶边11为24mm，底边12为30mm，与沟槽宽度相等，密封垫厚度为4mm。

由此，在设计时两侧密封垫，即凸起密封垫3和水平密封垫10的底边都与管片接缝沟槽1的宽度相等，顶边总宽度都相等，且都沿断面中轴线14左右对称。且在设计时凸起密封垫断面顶边圆弧曲线7位置在满足两圆弧间直线9一定长度的条件下靠近中线，圆弧直径在满足顶边与底边距离大于等于沟槽高度的条件下尽可能大。这样可以增大凸起密封垫3和水平密封垫10之间的接触面积，又可以防止在施工运营期间管片接缝发生较大错台时密封垫间接触应力急剧下降，保证其长时间的防水性能。

根据有限元计算及室内试验，采用本实施例中的断面形式的防水密封垫，能满足埋深小等于20m的地铁盾构法联络通道防水需求，且管片拼装质量较差导致管片张开量在6mm以内、错台量在10mm以内时，密封垫防水性能同样满足20m埋深联络通道的设计防水要求，当遇水膨胀密封垫浸水膨胀后也能满足20m埋深联络通道的设计防水要求。

本实施例中的密封垫的断面形式可在沟槽较浅时满足底部宽度与沟槽底部宽度相平的同时，尽可能增大密封垫之间的接触面积，从而提高防水能力，适合管片沟槽宽度与高度比值较大时使用。

虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换故在此不一一赘述。

Claims (6)

1.一种盾构法联络通道管片接缝防水密封垫，其特征在于：包括布置在盾构法联络通道管片接缝沟槽内的一组密封垫，其中位于一侧沟槽内的凸起密封垫的接触边设置有凸起，位于另一侧沟槽内的水平密封垫接触边设置为水平。

2.根据权利要求1所述的一种盾构法联络通道管片接缝防水密封垫，其特征在于：所述凸起密封垫的断面的底边为直线，其宽度与所述沟槽的宽度相等；所述凸起密封垫的断面的顶边由直线与构成所述凸起的圆弧构成，其长度小于所述底边的宽度；所述凸起密封垫的断面的侧边为连接所述底边和所述顶边的直线。

3.根据权利要求2所述的一种盾构法联络通道管片接缝防水密封垫，其特征在于：所述凸起密封垫沿其中线方向左右对称。

4.根据权利要求1或2所述的一种盾构法联络通道管片接缝防水密封垫，其特征在于：所述凸起为半圆形凸起。

5.根据权利要求1所述的一种盾构法联络通道管片接缝防水密封垫，其特征在于：所述水平密封垫的断面为梯形，其底边宽度与所述沟槽的宽度相等，顶边宽度小于所述底板宽度，侧边为连接所述底板和所述侧边的直线。

6.根据权利要求1所述的一种盾构法联络通道管片接缝防水密封垫，其特征在于：所述密封垫为遇水膨胀密封垫。

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