CN211624443U - 一种穿墙套管柔性防水密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种穿墙套管柔性防水密封结构，该结构包括预埋于墙体中的穿墙套管、穿套于穿墙套管内的介质管道以及设置在穿墙套管与介质管道之间的密封组件，穿墙套管的管体外壁设有中部翼环板和端部翼环板，所述密封组件是由设置在穿墙套管中的非固定式预压挡环隔开的多组密封圈并经端部挡板紧固而形成的具有预紧力的柔性密封结构。本实用新型密封组件采用具有预紧力的柔性密封结构，使介质管道受力均衡，密封圈由非固定式预压挡环隔成多组，并在端部挡板作用下密封圈处于预紧变形状态；通过调整穿墙套管的两端部翼环板位置，使端部翼环板嵌入墙体内形成机械迷宫式密封结构，满足地下高水位、大渗透压力条件下的防水密封效果。

Description

一种穿墙套管柔性防水密封结构

技术领域

本实用新型属于工业建筑、民用建筑、市政建筑中的给排水专业技术领域，涉及介质管道穿越外围护结构墙体时的防水密封技术，具体涉及一种穿墙套管柔性防水密封结构。

背景技术

目前，工业建筑、民用建筑、市政工程的给排水专业中，介质管道在地下水位层内埋设穿越建筑物、构筑物等外围护结构墙体时，通常采用国标图集02S404柔性防水套B型所示的穿墙套管防水密封结构来实现预定的防水密封效果，对于伴随有建筑物、构筑物沉降变形及介质管道的工作振动、扭曲等现场环境，该穿墙套管防水密封结构的使用存在局限性。国标图集02S404柔性防水套B型所采用的最为完善的穿墙套管柔性防水密封结构如图1A所示，该结构用于对穿过墙体01的介质管道1进行密封，包括套装有介质管道1的穿墙套管2和分别设置在介质管道1与穿墙套管2之间的迎水面侧、背水面侧的密封组件3，其中，穿墙套管2预埋于墙体01中，迎水面的密封组件为第一道密封组件，第一道密封组件采用密封材料和简单的密封膏36(刚性材料)嵌缝处理，并用焊接于穿墙套管2内部的内挡圈24 作为单向约束定位封堵得到，该密封结构为刚性密封结构；背水面的密封组件为第二道密封组件，第二道密封组件采用橡胶密封圈31(柔性材料)并用焊接于穿墙套管2内部的内挡圈24和L形法兰压盖35封堵预紧得到，该密封结构为柔性密封结构；穿墙套管2设有中部翼环板22和两侧端部翼环板23，中部翼环板22埋设在墙体01内，两侧端部翼环板23凸出墙体，现有结构存在以下不足：

(1)如图1A所示,该结构的第一道、第二道密封组件所采用的密封方式、密封材料不同，使得介质管道1在穿墙套管2内部的两侧支撑点受力不均衡，刚性密封材料不能吸收合理变形位移及介质管道的工作振动，更易受到破坏，影响密封结构效果。

(2)如图1B所示，穿墙套管2的两侧端部翼环板23凸出墙体01，该种设置方式不便于施工过程的模板支护，穿墙套管2整体上不能与墙体01的结构钢筋有效连接固定，由于穿墙套管2的两侧端部翼环板23不能与墙体01的混凝土之间产生紧密固定，影响穿墙套管2整体与墙体01连接强度。一般金属穿墙套管与混凝土属于两种不同材质，彼此之间的物理膨胀系数不同，必然会产生相互接触间的膨胀渗漏缝隙。仅靠中部翼环板22难以保证在地下水位较高、渗透压较大情形下的防水密封功能。

(4)如图1D所示，墙体01迎水面处的介质管道1与穿墙套管2之间的第一道密封组件采用刚性的密封膏36密封，当墙体01或介质管道2正常产生位移及变形后，刚性密封材料受到穿墙套管2和介质管道1之间相互作用后，产生的破坏性结构缝隙使得该密封组件失去作用，此时，仅剩第二道密封组件难以适用在地下水位高、渗透压力较大情形下的防水密封功能。

(5)如图1B所示，现有的内挡圈24均设置在穿墙套管2的内部，并在将内挡圈24的两侧与穿墙套管2实施内侧面满焊，当穿墙套管2的管径规格较小时，加工难度较大，甚至无法在内侧施焊，若外侧焊接将直接影响柔性密封材料的变形空间及其使用效果；在第一道密封组件失效时，由于两个焊接固定于套管的内挡圈 24遮挡，无法从背水面进行修复损坏了的第一道刚性密封材料，只能从建筑墙体外侧开挖，更换密封材料，修复过程中不可避免会将外围护墙体外侧的防水结构、保温结构破坏，增加维修难度和加大维修成本。

(6)现有第一道刚性密封材料设置在墙体01的外侧迎水面(参见图1D)未能起到人民防空地下室设计规范中规定的抵抗战时的冲击波的作用，以及墙体开孔后的整体强度要求。

(7)如图1C所示，现有的第二道柔性密封结构的L形法兰压盖35，在预紧施工过程中，螺栓组作用在L形法兰压盖35的预紧力作用在密封圈上，且L形法兰压盖35与穿墙套管2的端部翼环板23之间留有装配预紧空间以调节密封圈的预紧量，介质管道1的长期工作振动中，螺栓组易松动。若将L形法兰盖35与穿墙套管2的端部翼环板23直接紧贴锁固，虽能实现了螺栓组的紧固自锁功能，但因L 形法兰压盖35与穿墙套管2的端部翼环板23之间缺少装配预紧空间，无法控制密封圈的合理预紧力及密封变形量，从而丧失柔性密封效果。

实用新型内容

针对以上不足，本实用新型的目的是提供一种穿墙套管柔性防水密封结构，该结构适合在地下水位层内的介质管道穿越建筑物、构筑物外围护墙的应用场合。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种穿墙套管柔性防水密封结构，用于对穿过墙体的介质管道进行密封，包括套装有介质管道的穿墙套管和设置在穿墙套管与介质管道之间的具有预紧力的柔性密封结构，该柔性密封结构包括非固定式预压挡环(33)、密封圈(31)和端部挡板(32)，密封圈(31)位于穿墙套管与介质管道之间，设有多组，每组至少包括两个，每组密封圈之间由非固定式预压挡环(33)隔开，端部挡板(32)分别固定在穿墙套管(2)的迎水面和背水面两侧，密封圈(31)分别与穿墙套管和介质管道的密封面形成静密封。

上述穿墙套管柔性防水密封结构中，所述穿墙套管(2)设有预埋于墙体(01) 内的中部翼环板(22)和端部翼环板(23)，端部翼环板(23)的外侧端面与墙体 (01)的表面处于同一平面。

上述穿墙套管柔性防水密封结构中，迎水面侧的端部翼环板(23)与迎水面侧的端部挡板(32)紧贴且通过焊接固定。

上述穿墙套管柔性防水密封结构中，背水面侧的端部翼环板(23)与背水面侧的端部挡板(32)紧贴且通过预压紧固螺栓组锁紧固定。

上述穿墙套管柔性防水密封结构中，所述端部挡板(32)与介质管道(1)之间有径向间距，该间距为预设的综合变形间隙；所述预压挡环(33)与穿墙套管(2) 内壁、介质管道(1)的外壁之间均具有径向间距。

上述穿墙套管柔性防水密封结构中，所述密封圈(31)设有两组，分别为迎水面密封圈(311)和背水面密封圈(313)；所述预压挡环(33)设有两个，分别为迎水面轴向预压挡环(331)和背水面轴向预压挡环(333)，背水面轴向预压挡环 (333)一端与背水面侧的端部挡板(32)接触，迎水面密封圈(311)与迎水面侧的端部挡板(32)接触。

上述穿墙套管柔性防水密封结构中，所述密封圈(31)为橡胶密封圈，设有三组，分别为迎水面密封圈(311)、中性面密封圈(312)和背水面密封圈(313)；所述预压挡环(33)设有三个，分别为迎水面轴向预压挡环(331)、中性面轴向预压挡环(332)和背水面轴向预压挡环(333)；背水面轴向预压挡环(333)一端与背水面预压挡板(322)接触，迎水面密封圈(311)与迎水面密封挡板(321) 接触，中性面密封圈(312)位于穿墙套管(2)的中部。

上述穿墙套管柔性防水密封结构中，所述密封圈为橡胶密封圈，均处于挤压应力状态，其的水平压缩量为所有密封圈总长度的20％。

上述穿墙套管柔性防水密封结构中，所述墙体(01)的预埋穿墙套管(2)的位置断开垂向、水平向常规分布筋(012)形成预留穿墙孔洞(011)，在预留穿墙孔洞(011)的四周与常规分布筋(012)呈角度布设加强筋(013)。

采用以上技术方案，本实用新型的具有以下特点和有益效果：

1)本实用新型柔性防水套管两侧采用均衡的柔性密封组件，使整个穿墙介质管道在套管中受力均衡，延长穿墙套管密封材料的使用寿命；

2)调整穿墙套管的两端部翼环板与墙体的位置关系，使得两侧端部翼环板嵌入墙体内形成机械迷宫式的密封结构，同时改善穿墙套管与墙体的连接强度；

3)改变穿墙套管内挡圈24的结构和安装方式，将原有挡圈的焊接固定方式改变为预压挡环非焊接滑动配合形式，并将第一道密封组件改变为由迎水面轴向预压挡环、密封圈、迎水面密封挡板形成的柔性密封结构，新形成的密封挡板起到了人防规范所要求的高强度抗力片的功效，改变第二道密封组件的法兰压盖结构，使得预压紧固螺栓组作用在法兰压盖的反支撑力作用在套管的翼环板刚性材料上，实现螺栓自锁功能，同时通过调整第二道柔性密封结构的预压挡环的长度尺寸调节密封材料的预紧力的大小，同时将焊接式内挡圈改为非固定式预压挡环加大了介质管道与穿墙套管之间的装配间隙空间，便于施工，维修时可在背水面进行拆除更换密封材料，彻底解决了原有只能从迎水面的开挖更换密封材料的技术难题；

4)介质管道与穿墙套管之间的密封组件采用具有预紧力的柔性密封结构，密封材料采用柔性密封圈，并由非固定式预压挡环隔成多组，各道密封组件中的密封材料在双层密封挡板的共同作用下均使得密封材料处于预紧变形状态，以便满足在地下水位高、渗透压大极端条件下的防水密封效果。

附图说明

图1A是现有的穿墙套管防水密封结构的整体结构示意图；

图1B是现有的穿墙套管内部焊接挡圈的结构示意图；

图1C是现有的法兰压盖与套管螺栓组连接结构示意图；

图1D是现有的迎水面刚性密封结构示意图；

图2A是本实用新型穿墙套管柔性防水密封结构的实施例一的结构示意图；

图2B是本实用新型介质管道穿越穿墙套管时的装配示意图；

图2C是本实用新型穿墙套管与墙体位置的结构示意图；

图2D是本实用新型背水面预压法兰压盖(背水面预压挡板)与穿墙套管的预压紧固螺栓组的刚性接触紧固结构示意图；

图2E是本实用新型迎水面密封挡板(抗力片)与穿墙套管的焊接结构示意图；

图2F是本实用新型穿墙套管四周墙体结构补强示意图；

图3是本实用新型穿墙套管柔性防水密封结构的实施例二的结构示意图。

图中附图标记表示为：

01-墙体，011-预留穿墙孔洞，012-常规分布筋，013-加强筋；

1-介质管道；

2-穿墙套管，21-管体，22-中部翼环板，23-端部翼环板，231-迎水面端部翼环板，232-背水面端部翼环板；24-内挡圈；

3-密封组件，31-密封圈，311-迎水面密封圈，312-中性面密封圈，313-背水面密封圈；32-端部挡板，321-迎水面密封挡板，322-背水面预压挡板；33-预压挡环，331-迎水面轴向预压挡环，332-中性面轴向预压挡环，333-背水面轴向预压挡环；34-预压紧固螺栓组；35-L形法兰压盖；36-密封膏；

f1-原有结构中介质管道的装配间隙，f2-本实用新型结构中介质管道的装配间隙,H-原有结构中L形法兰压盖的装配预紧量定位值。

具体实施方式

为了解决现有的穿墙套管防水密封结构受力不均衡、与墙体连接强度不够、零部件加工复杂、密封性差、施工难度大和维修成本高、难以适用地下水位较高、渗透压较大的建筑场合等缺陷，本实用新型提供一种适用于位于地下水位层内、渗透压力大的穿墙套管柔性防水密封结构，该穿墙套管柔性防水密封结构用于对套装在墙体内的介质管道进行密封，包括套装有介质管道的穿墙套管和设置在穿墙套管与介质管道之间的密封组件，其中：

所述密封组件包括为具有预紧力的柔性密封结构，包括非固定式预压挡环、密封圈和端部挡板，密封圈设有多组，每组至少包括两个，每组密封圈之间由非固定式预压挡环隔开，端部挡板固定在穿墙套管的迎水面和背水面两侧，并将密封圈和预压挡环挤压紧固在穿墙套管与介质管道之间，使得密封圈分别与穿墙套管和介质管道的密封面挤压接触，形成静密封，且端部挡板与介质管道之间留有径向间隙，该径向间隙为预设的综合变形间隙(综合变形间隙是一种多因素综合累加值，包括穿墙套管沉降、变形、扭曲产生的间隙以及介质管道工作振动、压力振摆、水锤现象等产生在径向的间隙叠加值，该叠加值可通过综合分析计算预估)；优选的，该结构采用两侧均衡的柔性密封组件，使得介质管道在穿墙套管内两侧支撑点受力均衡，同时两侧柔性支点吸附振动能量，减振效果突出，密封材料(密封圈)在预紧力的作用下，在完全封闭的空腔内形成密封应力，同时延长密封组件的使用寿命。

调整穿墙套管的两侧端部翼环板与墙体的位置关系，使得两端部翼环板嵌入墙体内形成机械迷宫式的密封结构，以改善穿墙套管与墙体的密封效果和连接强度。

改变穿墙套管的内挡圈的结构和安装方式，将原有内挡圈的焊接固定方式改变为预压挡环的非焊接滑动配合形式，同时增加了介质管道与穿墙套管之间的装配空间，更加便于施工和维修，从而解决了仅能在迎水面开挖，破坏建筑结构的防水层、保温层进行维修的技术难题；

介质管道与穿墙套管之间的密封组件采用具有预紧力的柔性密封结构，柔性密封材料采用O型密封圈组，并由非固定预压挡环隔成多组，各道密封组件均为带有预紧力的柔性密封结构，以便满足地下水位高、渗透压大的现场各种极端条件的防水密封效果。

以下结合实施例及附图，对本实用新型穿墙套管柔性防水密封结构进行详细说明。

实施例一：

图2A所示的实施例一中，该穿墙套管柔性防水密封结构用于对套装在墙体01 内的介质管道1进行密封，包括穿墙套管2和密封组件3，介质管道1穿套于穿墙套管2内，密封组件3设置在穿墙套管2和介质管道1之间，其中：

现有的穿墙套管结构如图1B所示，该穿墙套管的管体内部焊接有两个内挡圈 24，该零部件结构的加工制作过程复杂，当穿墙套管管径规格较小时，无法进行内挡圈的内侧焊接加工，该结构中，介质管道1的安装间隙为f1，施工装配难度较大。参照图2B，该实施例中，穿墙套管2的内挡圈改为独立的非固定式预压挡环33，该预压挡环33在介质管道1穿过穿墙套管2后安装，起到现有防水密封结构的内挡圈的作用，同时在介质管道1安装穿过穿墙套管2的过程中，介质管道1与穿墙套管之间的装配间隙由原来的f1增大为f2,该结构不但使得该零部件加工简单，同时大幅度降低了安装难度。

现有穿墙套管的外壁焊接一个中部翼环板22和两个端部翼环板23，翼环板与墙体之间的相对位置见图1B。由于穿墙套管2与墙体01(混凝土)属于不同类型的建筑材料，热膨胀系数差较大，穿墙套管2与墙体01便产生渗漏间隙，仅靠墙体包裹的中部翼环板22无法保证在地下水位高、渗透压力大时的防水密封效果。为了防止相互接触间的渗漏缝隙产生渗漏现象，在该实施例中，穿墙套管2的端部翼环板23回缩至墙体01中，参见图2C，端部翼环板23的外部端面与墙体的表面处于同一平面，中部翼环板22起到建筑密封学中的“止水板”效应，当端部翼环板23回缩至到墙体中，与中部翼环板22形成机械密封学中的“迷宫结构”，即使翼环板与墙体01之间有间隙，渗漏水要想渗透至背水面侧(一般建筑物室内)，渗漏水需要依次越过各翼环板，每经过一个翼环板，渗漏水需要经过一次90°的爬坡过程，这一过程急速降低渗透压力，起到阻水、止水的作用，多个翼环板形成的迷宫式结构依次消耗渗漏水的渗透压力，使得渗漏水无法穿越最后防线，进而渗透到建筑物内部。中部翼环板22位于管体21的中部，端部翼环板23分别设置在迎水面和背水面形成迎水面端部翼环板231和背水面端部翼环板232，对称设置在管体 21的两端部，端部翼环板23同时还可以起到固定密封组件3和固定端部挡板32的作用。优选的，端部翼环板23的外端面与墙体的表面处于同一平面，使得穿墙套管2的翼环板与墙体01的结构钢筋有效连接固定，以增加穿墙套管2与墙体01的密封效果和连接强度，增大地下水位层的抗渗透压的能力，同时便于墙体01的浇筑施工过程的模板支护。

现有的预埋穿墙套管2的施工通常做法是，预埋穿墙套管2的墙体位置断开钢筋形成预留穿墙孔洞011，这种做法会造成墙体01的预留穿墙孔洞011局部强度降低，甚至使得墙体01抗震参数达不到要求，因此，本实用新型依据该预留穿墙孔洞011的位置、套管规格的大小以及对墙体01损坏程度等因素，采取结构补强措施，保证预留穿墙孔洞011不会降低原墙体的强度性能，参见图2F，具体的补强结构为，在墙体01的垂向、水平向的常规分布筋012的基础上，尽量减少断筋个数，并在预留穿墙孔洞011的四周与常规分布筋012呈角度布设加强筋013，优选的，常规分布筋012与加强筋013的夹角为45°，以此结构来补偿墙体01的局部强度。

上述穿墙套管2制作时，将所有翼环板与管体21满焊。穿墙套管2在墙体01 预埋时配合结构补强工作，具体的预埋穿墙套管2的过程如下：首先将穿墙套管2 的翼环板与墙体01的常规分布筋012进行焊接加固，然后布设加强筋013，并进行浇筑模板的支护(由于穿墙套管2长度与墙体01的厚度相当，支护后的模板起到二次加固穿墙套管2的作用)；其次，进行墙体01浇筑，为了保证浇筑过程中，端部翼环板23上设有的螺丝孔不被混凝土堵塞，可采用锯末或塑料螺栓进行填堵；浇筑完成后养护期满后，将模板拆除，并将穿墙套管2的端部翼环板23的螺丝孔清理露出。由于穿墙套管2长度与墙体01的厚度相等，浇筑完成后，穿墙套管2 的端部翼环板23端面与墙体01的墙面处于同一平面。

参见图2A，该实施例中，密封组件3包括均衡设置的两道柔性密封组件，即位于墙体01迎水面的第一道密封组件和位于墙体01背水面的第二道密封组件，均包括具有预紧力的多个密封圈31和对应的端部挡板32(迎水面密封挡板321或背水面预压挡板322)，且两道密封组件之间由套装在介质管道1上的预压挡环33隔开，优选的，预压挡环33与穿墙套管2内壁、介质管道1的外壁之间均留有径向余量 (综合变形间隙)，同样也便于预压挡环33能够在沿介质管道自由移动；迎水面密封挡板321焊接固定于穿墙套管2的迎水面端部翼环板231上，起到在轴向方向约束迎水面密封圈311的作用，改变了现有结构的开放无约束状态(参见图1C)，优选采用焊接方式，是由于非固定式预压挡环33结构改变了原有从迎水面进行维修的方式，后期可以从背水面进行维修，不需要拆除迎水面密封挡板321。端部挡板32与介质管道1之间留有径向余量(即综合变形间隙)，使得介质管道1的振动及建筑物产生的综合变形被柔性密封材料吸收，防止其直接作用于刚性结构(密封挡板321)上，同理在背水面预压挡板322与介质管道1之间留有综合变形间隙。优选的，迎水面密封挡板321与迎水面端部翼环板231贴紧并采用电焊方式进行固定，背水面预压挡板322为预压法兰压盖，预压法兰压盖与背水面端部翼环板232 采用预压紧固螺栓组34紧固锁紧连接。

具体的，该实施例中，密封圈31为橡胶密封圈，设有两组，分别为迎水面密封圈311和背水面密封圈313；预压挡环33设有两个，分别为迎水面轴向预压挡环 331和背水面轴向预压挡环333，其中，迎水面密封圈311位于迎水面预压挡环331 和迎水面密封挡板321之间，背水面密封圈313位于背水面轴向预压挡环333和迎水面轴向预压挡环331之间；优选的，密封圈的压缩量应为所有密封圈总长度的 20％。参见图2B，该实施例的具体施工过程如下：

首先将介质管道1按照预定位置找平、找正、找标高，保证与穿墙套管2的同轴度，介质管道1穿过穿墙套管2内，到位后调整介质管道1与穿墙套管2之间的配合间隙(径向)后，将迎水面密封挡板321与迎水面端部翼环板231进行焊接(不必进行满焊，严禁在密封材料安装完毕后焊接，否则密封材料将有损坏的可能)；然后依次将按照设计要求制作的迎水面密封圈311、迎水面轴向预压挡环331、背水面密封圈313、背水面轴向预压挡环333紧贴推入穿墙套管2的管体21内，预压紧定螺栓组34穿过背水面预压挡板322拧入背水面端部翼环板232的螺丝孔内，背水面预压挡板322通过预压紧定螺栓组34的紧固力作用于背水面轴向预压挡环 333，产生轴向推力并作用于背水面密封圈313，在背水面密封圈313形成预紧变形的同时将轴向推力传递给迎水面密封圈311，最终在迎水面密封挡板321的反作用推力下，密封圈31在封闭的空腔内按照设计的密封圈预压缩值，形成密封圈的内部应力，将密封间隙封堵形成防水密封效果。优选的，在背水面预压挡板322和预压挡环33及迎水面密封挡板321的挤压作用下产生轴向作用力，使得密封圈水平方向预压位移量应为密封圈水平长度的20％，密封材料在封闭空腔内部的全方位上产生密封应力，使得密封圈31与介质导管1、穿墙套管2紧密接触，满足防水密封的要求，待全部安装工程完成后，将迎水面密封挡板321(优选抗力片)做好防腐处理。

参见图1C，现有的L形法兰压盖35为焊接组合件，即在常规的法兰压盖基础上垂向焊接短管，在焊接过程中，由于焊接应力产生的变形，无法保证焊接在法兰压盖上的短管内孔轴线与紧固螺栓组轴线34同轴度的误差以及法兰压盖作用面与短管轴线的垂直度误差，该二项误差均直接或间接影响密封结构的综合位移值的大小，若短管内径按照装配间隙设计，则难以保证密封间隙的尺寸精度；如按照密封间隙设计，则难以保证装配施工要求，更重要的是由于现有内挡圈24的加工难度产生的轴向长度尺寸误差，装配预紧量定位值H(即L形法兰压盖35的短管与密封圈31的接触面与背水面端部翼环板232前端之间的长度值)难以确定和保证，从密封学原理上该装配预紧量定位值H是可以计算密封材料的预压缩值获得，从而确定装配预紧量定位值H，但在实际施工上由于各种误差的积累，控制难度较大，即使通过相关工艺得到保证，但由于目前错误的紧固方式是达不到紧固锁紧的作用，仅能起到预紧压缩量的定位作用，原因是作用在螺栓的方向反作用力来自柔性密封材料，而不是刚性物体，无法实现螺栓紧固扭矩，达到螺纹副的自锁状态，螺母处于浮游状态，在介质管道1及墙体01的振动下，螺母与螺纹产生松动位移，已设定预紧压缩量量值也无法长久保证，防水密封效果也随之失去。在实施例中采用无焊接分体件(即背水面的预压法兰压盖和背水面轴向预压挡环333的组合)代替焊接组合件，参见图2D，该密封结构具备以下特点：

1)简化了加工工艺，可利用标准的法兰盘进行改制加工工艺，产品质量得以保证，更有利于标准化，市场化，将原凸出墙体的结构方式改为与墙体贴敷，美观性好。

2)利用可现场切制预压挡环33尺寸，能够将现场各种加工误差，现场建筑物墙体误差及各种产品误差累计，准确的设计预压挡环的长度，保证密封材料预压缩量，进而保证密封防水密封效果。

3)由于预压挡环33的精确配置，使得预压法兰压盖能够作用刚性材质穿墙套管的端部翼环板23上，预压紧固螺栓组34紧固到位，紧固扭矩可以满足螺纹副的自锁要求，无须控制原有无法可控的装配预紧量定位值H，使得现场装配施工极为简单。

4)运用机械学紧固原理，将原有螺母的浮游紧固方式，改为刚性接触螺栓紧固状态，从而保证螺栓长期处于自锁状态，做到紧固到位不易松动，避免了使用过程中的松动现象。

5)采用改进后的法兰盘(背水面预压挡板322)和背水面轴向预压挡环333分体设置，降低了产品加工难度及加工精度，原有短管的各种加工误差不在影响综合变形间隙值，背水面预压法兰压盖与介质管道1之间值可按照综合变形间隙设计，便于装配施工。

参见图1D,现有的穿墙套管2的密封组件在迎水面的密封结构由于采用刚性材料，未使用柔性材料，无须进行紧固预紧作用，且迎水面处未设置迎水面密封挡板 321，当墙体01或介质管道1产生位移及变形后，刚性密封材料受到穿墙套管2和介质管道1之间相互作用后，产生的结构性缝隙使得该密封组件失去作用，此时，仅剩背水面处的第二道密封组件难以适用在地下水位高、渗透压较高的场合。为解决上述问题，该结构采用柔性密封组件，即迎水面轴向预压挡环331、迎水面密封圈311和迎水面密封挡板321配合形成的具有预紧力的第一道柔性密封组件，参见图2E,该柔性密封组件具有以下特点；

1)基于密封学中关于柔性密封材料作用空腔的搭建原理，满足预紧应力要求；

2)运用液压传动学帕斯卡连通器原理，使地下水位的渗透压力通过迎水面密封挡板321与介质管道1之间的综合位移间隙作用于迎水面密封圈311，这样大幅度降低密封材料所承受的压强(起到建筑学给排水专业中的“减压孔板”作用)；

3)结合《人民防空地下室设计规范》在穿越具有预定功能的地下相关管线要具有抵抗战时冲击波作用，该结构在迎水面密封挡板321起到“抗力片”的作用。保证穿越管线部位与外围护结构的等强度，同时增加密封组件的使用寿命。

具体的，该穿墙套管柔性防水密封结构承受地下水位层及冲击波作用方向，即迎水面密封挡板321采用抗力片，优选的，抗力片为钢板，抗力片用来抵抗地下水位压力及冲击波的作用力，保证密封组件3的密封效果和柔性材料的机械强度。

显然，由于墙体01的厚度不同，穿墙套管2的翼环板并不限于三个；密封组件3并不限于两道，可通过轴向预压挡环33分隔设置多组柔性密封圈。

实施例二：

该实施例中，穿墙套管柔性防水密封结构的实施例二如图3所示，该结构与实施例一基本结构相同，是实施例一的加强型，不同之处在于，密封组件3至少包括均衡设置的两端部柔性密封组件(第一道密封组件和第二道密封组件)以及位于中部的柔性密封组件(第三道密封组件)。具体的，该密封组件3是由三个预压挡环 32(即迎水面轴向预压挡环331、中性面轴向预压挡环332和背水面轴向预压挡环 333)、由三个预压挡环32间隔的三组密封圈31(即迎水面密封圈311、中性面密封圈312和背水面密封圈313)以及与其配合的端部挡板32(迎水面密封挡板321 和背水面法兰压盖321)构成。同样，迎水面密封挡板321与迎水面端部翼环板231 贴紧，并采用电焊方式进行焊接固定，而背水面预压挡板322与背水面端部翼环板232由预压紧固螺栓组34紧固锁紧连接，具体实现方式参见实施例一。

该实施例中的穿墙套管柔性防水密封结构同时具有双侧均衡柔性密封组件和中性面柔性密封组件，保证在更高地下水位渗透压状态下的密封作用；同时可以利用均衡双侧支撑点，减弱介质管道1产生的振动对穿墙套管的影响；利用中性面最小变形原理，在中性面(穿墙套管2的中部)设置O型密封圈，允许墙体01承受较大载荷并产生较大扭曲变形的情况下，保证该结构的防水密封效果。

对于上述穿墙套管柔性防水密封结构的工程应用，以处于东亚地带的某水泥厂为例进行说明。

该水泥厂处东亚地带，地质状况复杂，地下水位高，渗透压力大，并时常伴有地涌现象，现有一个工业循环水系统，介质管道直径DN＝150mm。预在地下两米的位置穿过紧邻破碎车间的窑头车间外结构围护墙，连接窑头车间的多台篦冷机设备，墙体厚度500mm，外墙为钢筋混凝土结构。

该水泥厂的介质管道具有以下特点：具有明显温度变化，管道存在较大径向、纵向扭曲变形；管道内介质属于强制循环系统，并伴随有循环泵产生的工作振动、压力振摆、水锤敲击现象。介质管道欲穿越重型工业厂房的外围护墙体01，并紧邻矿石破碎车间，周围环境恶劣，地质状况复杂，伴有建筑物严重的沉降、振动变形现象。

上述特点决定应选用穿墙套管柔性防水密封结构的加强型(参见图3)，采用三道密封组件,初步设定三个预压挡环33预紧。

根据国标图集02S404查表得到，镀锌DN150钢管外径为159mm，套管镀锌DN200 钢管外径为219mm，壁厚6.0mm。根据以上参数计算得到：

穿墙套管2的内径＝钢管外径-2×壁厚＝219–2×6.0＝207(mm)；

装配间隙＝穿墙套管内径-介质管道外径＝207-159＝48(mm)；

单侧密封间隙＝装配间隙/2＝48/2＝24(mm)；

轴向预压挡环33的外径最大值＝穿墙套管2的内径-(3～10)＝207-7＝200(mm)；

轴向预压挡环33的外径最小值＝穿墙套管2的内径+(3～10)＝159+6＝165(mm)；

考虑到装配间隙及墙体01、介质管道1综合变形位移间隙，取外径200mm、内径165mm的标准尼龙管(具有防锈、防腐功能的尼龙管材料制成)作为轴向预压挡环33。

综合变形间隙的最小值＝(套管内径-预压挡环外径)/2+(预压挡环内径-介质管道外径)/2＝(207-200)/2+(165-159)/2＝6.5(mm)

预压挡环33的长度按照墙体01的厚度、密封圈31安装组数以及密封圈31的预设压缩值来确定，现场进行长度切割。

本案例采用三组O型柔性密封圈，每组柔性密封圈水平长度为28mm，三组柔性密封圈理论水平长度合计＝28×3＝84(mm)(国标图集02S404查表得到)。

柔性密封圈预压量＝三组柔性密封圈理论水平长度合计×0.2＝84×0.2＝16.8(mm)；

预压挡环33的总长度＝(穿越墙体厚度-全部柔性密封材料理论长度)+密封圈预压缩量＝(500-84)+22.8＝438.8(mm)；

预压挡环的长度分段比例分配原则为1:1:2，即：

预压挡环的长度分别为＝438.8/4:438.8/4:438.8/2＝109.7:109.7:219.4(mm)。

注意：在实际工作中也可不按上述比例进行分配，但分段后的长度总和应等于拆分前的长度。同时将使得密封圈31在未压缩前置于穿墙套管2内部，使得密封材料在封闭空腔内，在迎水面密封挡板321和背水面预压挡板322的共同预紧的作用下，使得密封材料在封闭空腔内形成预紧内应力，起到防水密封作用，在实际安装过程中，应根据现场的墙体01的实际尺寸和产品加工的各种累计误差，进行预压挡环33的长度修正，最终确定其长度分配原则和最终尺寸。

背水面预压挡板322、迎水面密封挡板321的内径＝介质管道外径+综合变形间隙＝159+6.5＝165.5(mm)，此数值可以圆整为170mm。

由于现场使用数量较少，施工现场周边不具备外加工能力，采用了现场制作的方法，穿墙套管2的管体21采用标准的DN200的普通钢管，翼环板使用标准的DN200 法兰片与穿墙套管2的管体21焊接而成，迎水面密封挡板321(抗力片)和背水面预压挡板322均采用DN200法兰片及钢板进行现场拼制，调整内孔径。密封橡胶圈的规格按国标图集02S404选用，采用外购的方式，预压挡环33采用外购标准尼龙管利用切割锯现场加工而成。

上述穿墙套管柔性防水密封结构的施工过程如下：

步骤一，在墙体01的预定位置预埋穿墙套管2，使得穿墙套管2的中部翼环板 22和端部翼环板23全部埋设在墙体01内，端部翼环板23与墙体01的外表面处于同一平面。

具体包括：

1)在墙体01预埋穿墙套管2的位置设置预留穿墙孔洞011，并在墙体01的垂向、水平向的常规分布筋012的基础上，在预留穿墙孔洞011的四周以与常规分布筋012成角度布设加强筋013(优选角度为45°)；

2)将穿墙套管2的中部翼环板22和端部翼环板23与墙体01的结构钢筋(常规分布筋012)绑扎或焊接固定；

3)进行模板支护和墙体浇筑，将穿墙套管2预埋墙体01中。

步骤二，将介质管道1的穿入端依次穿套背水面侧的端部挡板32(背水面预压挡板322)、预压挡环33和密封圈31，并将介质管道1从墙体01的背水面侧穿入穿墙套管2内,按照预定位置找平、找正、找标高，使得介质管道1与穿墙套管2 同轴，介质管道1到达预定位置后固定，将迎水面侧的端部挡板32(迎水面密封挡板321(抗力片))从迎水面侧穿套在介质管道1上并焊接固定在迎水面侧的端部翼环板23(迎水面端部翼环板231)上(通常将室内介质管道1延伸到距外围护结构墙1.5米的户外处)。

具体包括(针对大型规格的介质管道)：

1)将介质管道1放置到待安装位置的地面上，对于较大规格管径的介质管道，可采用液压提升装置或液压顶升装置平移方法升至到安装位置的标高上；

2)将背水面侧的端部挡板32(背水面预压挡板322)、预压挡环33和密封圈 31依次套装在介质管道1上，在穿墙套管2内部清洁后，将介质管道1从墙体01 的背水面侧穿入穿墙套管2内；例如，可采用滑道式方法将介质管道1穿入穿墙套管2内，即在介质管道1调整定位后，将介质管道1的下方配置一块与介质管道1 弧度相吻合的弧形滑板，在介质管道1的前端安装一套滑移装置(滑靴)，采用倒链将介质管道拉入到位，使得介质管道1与穿墙套管2同轴；将迎水面侧的端部挡板32在迎水面侧穿套在介质管道1上，并焊接固定在迎水面侧的端部翼环板23上。

3)固定介质管道1。

步骤三，焊接迎水面侧的端部挡板32(迎水面密封挡板321(抗力片))后，将穿套在介质管道1上的部件依次挤压推入穿墙套管2内，最终预压挡环33露出穿墙套管2的长度为各组密封圈的全部水平预压缩量，通过预压紧固螺栓组34将背水面预压挡板322与背水面端部翼环板232紧固到位，并满足预压紧固螺栓组34 的紧固扭矩，完成密封材料的预紧工作。优选的，密封圈的水平压缩量为所有密封圈总长度的20％。

本领域技术人员应当理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不限制本实用新型的范围，对本实用新型所做的各种等价变型和修改均属于本实用新型公开内容。

Claims (10)

1.一种穿墙套管柔性防水密封结构，用于对穿过墙体的介质管道进行密封，包括套装有介质管道的穿墙套管，其特征在于，还包括设置在穿墙套管与介质管道之间的具有预紧力的柔性密封结构，该结构包括非固定式预压挡环(33)、密封圈(31)和端部挡板(32)，密封圈(31)位于穿墙套管与介质管道之间，设有多组，每组至少包括两个，每组密封圈之间由非固定式预压挡环(33)隔开，端部挡板(32)分别固定在穿墙套管(2)的迎水面和背水面两侧，密封圈(31)分别与穿墙套管和介质管道的密封面形成静密封。

2.根据权利要求1所述的穿墙套管柔性防水密封结构，其特征在于，所述穿墙套管(2)设有预埋于墙体(01)内的中部翼环板(22)和端部翼环板(23)，端部翼环板(23)的外侧端面与墙体(01)的表面处于同一平面。

3.根据权利要求2所述的穿墙套管柔性防水密封结构，其特征在于，迎水面侧的端部翼环板(23)与迎水面侧的端部挡板(32)紧贴且通过焊接固定。

4.根据权利要求2所述的穿墙套管柔性防水密封结构，其特征在于，背水面侧的端部翼环板(23)与背水面侧的端部挡板(32)紧贴且通过预压紧固螺栓组锁紧固定。

5.根据权利要求2所述的穿墙套管柔性防水密封结构，其特征在于，所述端部挡板(32)与介质管道(1)之间有径向间距，该间距为预设的综合变形间隙；所述预压挡环(33)与穿墙套管(2)内壁、介质管道(1)的外壁之间均具有径向间距。

6.根据权利要求1至5任一项所述的穿墙套管柔性防水密封结构，其特征在于，所述密封圈(31)设有两组，分别为迎水面密封圈(311)和背水面密封圈(313)；所述预压挡环(33)设有两个，分别为迎水面轴向预压挡环(331)和背水面轴向预压挡环(333)，背水面轴向预压挡环(333)一端与背水面侧的端部挡板(32)接触，迎水面密封圈(311)与迎水面侧的端部挡板(32)接触。

7.根据权利要求6所述的穿墙套管柔性防水密封结构，其特征在于，所述密封圈为橡胶密封圈，均处于挤压应力状态，其压缩量为密封圈水平方向总长度的20％。

8.根据权利要求1至5任一项所述的穿墙套管柔性防水密封结构，其特征在于，所述密封圈(31)设有三组，分别为迎水面密封圈(311)、中性面密封圈(312)和背水面密封圈(313)；所述预压挡环(33)设有三个，分别为迎水面轴向预压挡环(331)、中性面轴向预压挡环(332)和背水面轴向预压挡环(333)；背水面轴向预压挡环(333)一端与背水面预压挡板(322)接触，迎水面密封圈(311)与迎水面密封挡板(321)接触，中性面密封圈(312)位于穿墙套管(2)的中部。

9.根据权利要求8所述的穿墙套管柔性防水密封结构，其特征在于，所述密封圈为橡胶密封圈，均处于挤压应力状态，其压缩量为密封圈水平方向总长度的20％。

10.根据权利要求1至5任一项所述的穿墙套管柔性防水密封结构，其特征在于，所述墙体(01)的预埋穿墙套管(2)的位置断开垂向、水平向常规分布筋(012)形成预留穿墙孔洞(011)，在预留穿墙孔洞(011)的四周与常规分布筋(012)呈角度布设加强筋(013)。

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