CN213743454U - 用于盾构法隧道管片接缝防水的密封垫结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于盾构法隧道管片接缝防水的密封垫结构，在密封垫本体的上端设置倒等腰梯形凹槽并填充膨胀材料，膨胀材料遇水膨胀后，密封垫本体受到均匀的挤压力，密封垫本体之间及密封垫本体与管片接缝处沟槽的内壁之间接触也更紧密，获得良好的防水效果，通过减小密封垫本体与沟槽的侧壁的接触面积，使密封垫本体在受压后能够完全充满沟槽，避免密封垫本体受压后挤入管片接缝，保证防水性能，也提高了拼装质量，另外在密封垫本体内部对称开设多个通孔，能减小管片拼装时的接触压力，将密封垫本体的底部设置为封闭的形式，增大与沟槽底壁的接触面积，增强密封垫本体的稳定性、避免脱落，进而提升拼装质量、保证防水性能。

Description

用于盾构法隧道管片接缝防水的密封垫结构

技术领域

本实用新型涉及盾构隧道工程技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种用于盾构法隧道管片接缝防水的密封垫结构。

背景技术

近年来，“长、大、深”越江跨海隧道得到了快速发展。我国修建的超大直径越江隧道几乎都遇到了地质条件复杂、覆土浅、高水压、盾构掘进距离长的问题，在复杂条件下进行盾构隧道施工，对隧道建设者提出了巨大挑战。且受施工工艺如多接缝、运营循环荷载、土质分布不均、隧道不均匀沉降等影响，在高水头压力作用下，渗漏水已发展成为大直径盾构隧道施工期和运营期最主要的病害之一，盾构隧道防水难度急剧增加，对管片橡胶止水条的防水要求越来越高。

现有技术中将橡胶止水条即密封垫进行了遇水膨胀材料与三元乙丙橡胶进行了组合，主要考虑的是将遇水膨胀材料设置于密封垫的顶部或底部，进而起到一定的防水效果。但就目前常用的密封垫来说，仍然存在着以下不足之处：

(1)在地下水水压较高的条件下，由于密封垫底部与管片预留槽接触面积较小，则易出现密封垫底部连接不牢现象，影响密封垫的防水效果；

(2)橡胶密封垫的孔洞、凹槽大小及位置设计合理性较差，在拼装过程中所需的接触压力较大，增大拼装难度；

(3)橡胶密封垫拼装时易产生较大的摩擦力，导致拼装质量不良，严重时会导致密封垫在拼装过程中容易出现滑动、堆积，对防水效果不利；

(4)橡胶密封垫侧边接触面积大，使得密封垫受压时易出现密封垫挤入管片接缝的现象，影响拼装质量。

因此，需要对现有的密封垫断面形式进行优化设计，不仅要保证良好的防水性能，同时需要尽量降低拼装时密封垫间的接触压力和摩擦力，提高拼装速度和拼装质量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于盾构法隧道管片接缝防水的密封垫结构，以解决现有技术中的密封垫的断面结构设计不合理导致防水能力不佳的技术问题，同时提高密封垫的装配质量及装配速度。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种用于盾构法隧道管片接缝防水的密封垫结构，成对安装在盾构法隧道管片上对称开设的一对呈倒置等腰梯形的沟槽内，包括：

密封垫本体，其为左右对称的多棱柱结构，密封垫本体的上端向上延伸至沟槽外且上表面与另一个密封垫本体的上表面相对置并相互抵触，密封垫本体的上端的中心位置向下开设有凹槽，凹槽为倒置的等腰梯形结构，密封垫本体的下表面与一沟槽的底壁贴合，密封垫本体的左右两侧均包括上下对称设置的第一侧面、第二侧面，第二侧面与沟槽位于对应侧的侧壁贴合且第二侧面在竖直面内的长度小于沟槽的侧壁的长度，密封垫本体的内部左右对称开设有若干个通孔；

膨胀材料，其设置在凹槽内且与凹槽的形状一致。

优选的是，所述通孔包括：

一对中心孔，其设置在所述密封垫本体的中心位置，中心孔在竖直面内的截面为水平设置的正三角形且角所在的一端朝向所述密封垫本体的外侧；

一对肩孔，其分别靠近所述密封垫本体的左右两肩设置，肩孔在竖直面内的截面为钝角三角形且肩孔位于钝角所在的两个内壁分别与对应侧的所述第一侧面、上表面平行；

一对边孔，其设置在所述第一侧面与所述第二侧面的横向对称线上且分别靠近所述密封垫本体的左右两侧设置，边孔在竖直面内的截面为水平设置的锥形且尖的一端朝向所述密封垫本体的中心，每个边孔靠近所述密封垫本体外侧的一端具有上下对称设置的两个侧平面，两个侧平面分别与对应侧的所述第一侧面、第二侧面平行；

三个底孔，其靠近所述密封垫本体的底部设置且位于同一高度，其中一个底孔位于所述密封垫本体的竖向中心线上，底孔在竖直面内的截面为钟形。

优选的是，所述中心孔的每个内角均设置为圆角结构。

优选的是，所述肩孔的上端高于所述凹槽的底部。

优选的是，所述凹槽的下底角为120°。

优选的是，所述密封垫本体在所述第二侧面与所述上表面之间还连接设置有第三侧面，第三侧面与所述上表面之间的内角大于90°且第三侧面与所述第二侧面之间的内角大于180°。

优选的是，所述密封垫本体、膨胀材料的上表面均涂覆有一层聚四氟乙烯润滑材料。

优选的是，所述密封垫本体的上端的左侧向上设置有突起部，所述密封垫本体的上端的右侧向下开设有凹陷部，凹陷部与突起部的形状一致。

本实用新型至少包括以下有益效果：本实用新型在密封垫本体的上端设置倒等腰梯形凹槽并填充放入膨胀材料，使膨胀材料在遇水膨胀后，密封垫本体受到的挤压作用更均匀、密封垫本体之间及密封垫本体与沟槽的内壁之间接触更紧密，实现良好的防水效果，通过减小密封垫本体的侧边与沟槽的侧壁的接触面积，使得密封垫本体在受压后能够完全充满沟槽，避免密封垫本体受压后挤入管片接缝，保证了防水性能，也提高了拼装的质量，通过将密封垫本体的底部设置为封闭的形式，增大与管片接缝处的沟槽底壁的接触面积，增强密封垫本体的稳定性，避免密封垫本体的脱落，通过在密封垫本体内部设置多个通孔，减小管片拼装时的接触压力，进而提升拼装的质量及精度，通过在密封垫本体及膨胀材料表面涂抹聚四氟乙烯润滑材料，减小管片拼装时的摩擦阻力，提高了拼装速度及拼装质量。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型的主视结构图；

图2为本实用新型的一个实施例的结构示意图。

说明书附图标记说明：1、管片，2、沟槽，3、密封垫本体，4、凹槽，5、第一侧面，6、第二侧面，7、膨胀材料，8、中心孔，9、肩孔，10、边孔，11、底孔，12、第三侧面， 13、聚四氟乙烯润滑材料，14、突起部，15、凹陷部。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“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实用新型和简化描述，并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实用新型的限制。

实施例1：

如图1-2所示，本实用新型的用于盾构法隧道管片接缝防水的密封垫结构，成对安装在盾构法隧道管片1上对称开设的一对呈倒置等腰梯形的沟槽2内，包括：

密封垫本体3，其为左右对称的多棱柱结构，密封垫本体3的上端向上延伸至沟槽2外且上表面与另一个密封垫本体3的上表面相对置并相互抵触，密封垫本体3的上端的中心位置向下开设有凹槽4，凹槽4为倒置的等腰梯形结构，密封垫本体3的下表面与一沟槽2的底壁贴合，密封垫本体3的左右两侧均包括上下对称设置的第一侧面5、第二侧面 6，第二侧面6与沟槽2位于对应侧的侧壁贴合且第二侧面6在竖直面内的长度小于沟槽 2的侧壁的长度，密封垫本体3的内部左右对称开设有若干个通孔；

膨胀材料7，其设置在凹槽4内且与凹槽4的形状一致。

使用时，将密封垫本体3嵌入至盾构法隧道管片1上开设的呈倒置等腰梯形的沟槽2 内，在密封垫本体3的凹槽4内放入形状匹配的膨胀材料7，由于一般沟槽2在产生接缝的一对管片1上相向对称开设，因此将一对密封垫本体3分别嵌入其中一个沟槽2内，使密封垫本体3的下表面与沟槽2的底壁贴合，且一对密封垫本体3相向的一面相互抵触，此时一对密封垫本体3上的一对膨胀材料7也相互抵触并整体组成六边形，而密封垫本体 3本身一般为橡胶弹性材质制成，在弹性作用下，一对密封垫本体3初步产生相互挤压从而对管片1之间的接缝进行阻挡封闭，当管片1的接缝中渗水时，膨胀材料7遇水膨胀，对一对密封垫本体3产生更大的挤压力，增大密封垫本体3的密实度，密封垫本体3与对应侧的管片1也接触更紧密，从而进一步提升防水性能，减小渗漏的风险，由于密封垫本体3受到挤压会产生形变，通过将密封垫本体3的第二侧面6在竖直截面内的长度小于管片1上沟槽2的深度即沟槽2侧壁在竖直截面内的长度，使得在密封垫本体3的外侧与管片1之间留有一定的间隙，避免密封垫本体3受压后直接挤入管片1接缝，保证防水能力，同时确保密封垫本体3受压后能完全充满沟槽2，提升管片1的拼装质量。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，如图1-2所示，所述通孔包括：

一对中心孔8，其设置在所述密封垫本体3的中心位置，中心孔8在竖直面内的截面为水平设置的正三角形且角所在的一端朝向所述密封垫本体3的外侧；

一对肩孔9，其分别靠近所述密封垫本体3的左右两肩设置，肩孔9在竖直面内的截面为钝角三角形且肩孔9位于钝角所在的两个内壁分别与对应侧的所述第一侧面5、上表面平行；

一对边孔10，其设置在所述第一侧面5与所述第二侧面6的横向对称线上且分别靠近所述密封垫本体3的左右两侧设置，边孔10在竖直面内的截面为水平设置的锥形且尖的一端朝向所述密封垫本体3的中心，每个边孔10靠近所述密封垫本体3外侧的一端具有上下对称设置的两个侧平面，两个侧平面分别与对应侧的所述第一侧面5、第二侧面6 平行；

三个底孔11，其靠近所述密封垫本体3的底部设置且位于同一高度，其中一个底孔11位于所述密封垫本体3的竖向中心线上，底孔11在竖直面内的截面为钟形；

优选的，所述中心孔8的每个内角均设置为圆角结构；

进一步的，所述肩孔9的上端高于所述凹槽4的底部。

通过在密封垫本体3内部合理设计所开设的通孔的形状、数量、分布位置，使密封垫本体3轻质，提升密封垫本体3的压缩性能，降低装配到管片1的沟槽2内时所需的装配力，提高拼装的效率，其中中心孔8对称开设，中心孔8的孔洞可相对开设较大，开设中心孔8后能极大地提高密封垫本体3中心的孔隙率，且密封垫本体3在中心位置受到的挤压力最大，将中心孔8设置为水平方向的正三角形，能够保持受力均匀、稳定，同时，在密封垫本体3的内部的上端、下端、左右两侧分别开设肩孔9、底孔11、边孔10且使各类通孔的内壁与密封垫本体3的外侧面(第一侧面5、第二侧面6、上表面、下表面平行)，在各侧受力均保持稳定均匀的情况下，显著增强密封垫本体3整体的压缩性能，使得管片 1、密封垫本体3的拼装所需装配力更小。

并且将中心孔8的三角形的三个内角的锐角处设置为圆角结构进行平滑过渡，避免应力集中。

再者，使肩孔9的上顶壁高于凹槽4的底部，增大密封垫本体3内部的孔隙率，使通孔的开设位置更对称、均匀。

实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，如图1-2所示，所述凹槽4的下底角为120°；

所述密封垫本体3在所述第二侧面6与所述上表面之间还连接设置有第三侧面12，第三侧面12与所述上表面之间的内角大于90°且第三侧面12与所述第二侧面6之间的内角大于180°。

通过将凹槽4的下底角设置为120°，一对密封垫本体3内的一对膨胀材料7拼装后形成正六边形，使膨胀材料7在膨胀时给予对应侧的密封垫本体3的挤压力更均匀。

密封垫本体3所受到的挤压力主要为如图1所示的竖向方向即朝向凹槽4的底面、部分朝向沟槽2的侧壁，在密封垫本体3的第二侧面6与上表面之间设置不同位于同一平面内的第三侧面12后，对密封垫本体3上端的受力方向进行引导，提高密封垫本体3在垂直于沟槽2的侧壁方向上的承受能力，减轻密封垫本体3的变形。

实施例4：

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，如图1-2所示，所述密封垫本体3、膨胀材料7的上表面均涂覆有一层聚四氟乙烯润滑材料13；

所述密封垫本体3的上端的左侧向上设置有突起部14，所述密封垫本体3的上端的右侧向下开设有凹陷部15，凹陷部15与突起部14的形状一致。

通过在密封垫本体3及膨胀材料7的表面涂上一层润滑材料，减小了一对密封垫本体3之间、膨胀材料7之间的摩擦力，减小密封垫本体3在拼装过程中出现滑动、堆积的概率，提高装配速度，拼装质量也更加有保障。

通过在密封垫本体3上设置突起部14和凹陷部15，则一对密封垫本体3在相向装配时，一个密封垫本体3的突起部14进入相向的密封垫本体3的凹陷部15内，从而对一对密封垫本体3在如图1所示的横向方向上进行限位，防止一对密封垫本体3之间的相对滑移，提高装配质量。

综上所述，本实用新型在充分考虑了密封垫本体的受力、安装及防水效果后，对传统密封垫本体的断面形式进行了优化，在密封垫本体的上端设置倒等腰梯形凹槽并填充放入膨胀材料，使膨胀材料在遇水膨胀后，密封垫本体受到的挤压作用更均匀、密封垫本体之间及密封垫本体与沟槽的内壁之间接触更紧密，实现良好的防水效果，通过减小密封垫本体的侧边与沟槽的侧壁的接触面积，使得密封垫本体在受压后能够完全充满沟槽，避免密封垫本体受压后挤入管片接缝，保证了防水性能，也提高了拼装的质量，通过将密封垫本体的底部设置为封闭的形式，增大与管片接缝处的沟槽底壁的接触面积，增强密封垫本体的稳定性，避免密封垫本体的脱落，通过在密封垫本体内部设置多个通孔，减小管片拼装时的接触压力，进而提升拼装的质量及精度，通过在密封垫本体及膨胀材料表面涂抹聚四氟乙烯润滑材料，减小管片拼装时的摩擦阻力，提高了拼装速度及拼装质量。

需要说明的是，上述实施例1-4中的技术特征可进行任意组合，且组合而成的技术方案均属于本申请的保护范围。尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的附图。

Claims (8)

1.用于盾构法隧道管片接缝防水的密封垫结构，成对安装在盾构法隧道管片上对称开设的一对呈倒置等腰梯形的沟槽内，其特征在于，包括：

密封垫本体，其为左右对称的多棱柱结构，密封垫本体的上端向上延伸至沟槽外且上表面与另一个密封垫本体的上表面相对置并相互抵触，密封垫本体的上端的中心位置向下开设有凹槽，凹槽为倒置的等腰梯形结构，密封垫本体的下表面与一沟槽的底壁贴合，密封垫本体的左右两侧均包括上下对称设置的第一侧面、第二侧面，第二侧面与沟槽位于对应侧的侧壁贴合且第二侧面在竖直面内的长度小于沟槽的侧壁的长度，密封垫本体的内部左右对称开设有若干个通孔；

膨胀材料，其设置在凹槽内且与凹槽的形状一致。

2.如权利要求1所述的用于盾构法隧道管片接缝防水的密封垫结构，其特征在于，所述通孔包括：

一对中心孔，其设置在所述密封垫本体的中心位置，中心孔在竖直面内的截面为水平设置的正三角形且角所在的一端朝向所述密封垫本体的外侧；

一对肩孔，其分别靠近所述密封垫本体的左右两肩设置，肩孔在竖直面内的截面为钝角三角形且肩孔位于钝角所在的两个内壁分别与对应侧的所述第一侧面、上表面平行；

一对边孔，其设置在所述第一侧面与所述第二侧面的横向对称线上且分别靠近所述密封垫本体的左右两侧设置，边孔在竖直面内的截面为水平设置的锥形且尖的一端朝向所述密封垫本体的中心，每个边孔靠近所述密封垫本体外侧的一端具有上下对称设置的两个侧平面，两个侧平面分别与对应侧的所述第一侧面、第二侧面平行；

三个底孔，其靠近所述密封垫本体的底部设置且位于同一高度，其中一个底孔位于所述密封垫本体的竖向中心线上，底孔在竖直面内的截面为钟形。

3.如权利要求2所述的用于盾构法隧道管片接缝防水的密封垫结构，其特征在于，所述中心孔的每个内角均设置为圆角结构。

4.如权利要求2所述的用于盾构法隧道管片接缝防水的密封垫结构，其特征在于，所述肩孔的上端高于所述凹槽的底部。

5.如权利要求1所述的用于盾构法隧道管片接缝防水的密封垫结构，其特征在于，所述凹槽的下底角为120°。

6.如权利要求1所述的用于盾构法隧道管片接缝防水的密封垫结构，其特征在于，所述密封垫本体在所述第二侧面与所述上表面之间还连接设置有第三侧面，第三侧面与所述上表面之间的内角大于90°且第三侧面与所述第二侧面之间的内角大于180°。

7.如权利要求1所述的用于盾构法隧道管片接缝防水的密封垫结构，其特征在于，所述密封垫本体、膨胀材料的上表面均涂覆有一层聚四氟乙烯润滑材料。

8.如权利要求1所述的用于盾构法隧道管片接缝防水的密封垫结构，其特征在于，所述密封垫本体的上端的左侧向上设置有突起部，所述密封垫本体的上端的右侧向下开设有凹陷部，凹陷部与突起部的形状一致。

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