CN217129555U - 一种高水压顶管结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种高水压顶管结构，所述高水压顶管结构为顶管隧道管节，所述顶管隧道管节包括通过钢承口连接的前管节和后管节，所述钢承口内侧设置有膨胀橡胶止水条，所述后管节的插口上设置有两道密封橡胶圈和两道止退钢环，所述前管节与所述后管节的端面之间设置有传力衬垫和弹性密封垫。本实用新型适用于外部高水压施工、内部高水压运营的条件，耐久性强，承载能力强，通过加强承插口的止水设计和增设管节之间的止水结构保障顶管结构在高水压施工和高水压运营状态下的结构安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及顶管工程领域，具体为一种高水压顶管结构。
背景技术
目前随着国内城市建设的迅猛发展，以及人民生活水平的不断提高，优质水源的供水工程已作为各大城市主要的民生工程。为获取江河湖泊中的优质水源，常常采用隧道的形式将水源地与取水泵站相连，这样就将导致隧道在施工阶段处于外部高水压，运营阶段处于内、外高水压的工况。针对软土砂层施工期间外部高水压的问题，隧道建设时常常采用的工法为盾构法、顶管法，通过盾构机、顶管机在掌子面形成水土压力平衡，在机械后方拼装管片或推入顶管结构，管片或顶管结构抵抗外部的水土压力。国内已建成多条穿越江、河的过江隧道，如采用盾构法建设的上海青草沙长江原水输水隧道工程。
为解决运营阶段隧道内部高水压的问题，常在盾构法隧道或顶管隧道内增设一层钢筋混凝土或钢管结构，如图4、5所示。在隧道内增设一层钢筋混凝土二次衬砌，二次衬砌结构与盾构管片结构形成叠合结构，或在隧道内单独设置一根或若干根钢管，钢管与隧道之间脱开形成独立受力体系。如南水北调穿黄工程在盾构隧道内增设一层预应力钢筋混凝土二次衬砌，南京新济洲输水隧道工程在盾构隧道内设置钢管以抵抗内水压力，滇中引水隧道内设置钢管以抵抗内水压力。在隧道内增设钢筋混凝土结构时，施工对隧道内空间要求高。当隧道内净空小于3m时将引起钢筋绑扎困难、二次衬砌浇筑质量差等施工困难。若在隧道内设置钢管结构，将引起工程投资大幅度增加。因此，有必要研究一种隧道结构，在施工阶段可抵抗外部高水压力和土压力，在运营阶段在抵抗外部水土压力的同时抵抗内部高水压力。
授权公告号为CN 210978736U的中国实用新型专利公开了一种适用于高水压条件曲线顶管接口止水结构，该结构能解决高水压条件下曲线顶管接缝止水的难题，提高顶管施工期间高水压状态下接缝止水的安全性，但是该结构在两个管头连接端面处采用的木衬垫，木衬垫耐久性差，易破损，破损后将影响结构内的水体质量。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决木衬垫耐久性差，易破损等问题，提供一种抵抗内外部高水压能力强、耐久性好、施工速度快、工程投资少的高水压顶管结构。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高水压顶管结构，所述高水压顶管结构为顶管隧道管节，所述顶管隧道管节包括通过钢承口连接的前管节和后管节，所述钢承口内侧设置有膨胀橡胶止水条，所述后管节的插口上设置有两道密封橡胶圈和两道止退钢环，其特征在于：所述前管节与所述后管节的端面之间设置有传力衬垫和弹性密封垫。
优选地，所述弹性密封垫设置一道或两道。
优选地，所述弹性密封垫连续设置两道，两道所述弹性密封垫位于所述传力衬垫内侧。
优选地，所述弹性密封垫间隔设置两道，所述传力衬垫位于两道所述弹性密封垫之间。
优选地，所述弹性密封垫设置在沟槽内。
优选地，所述沟槽的截面积为所述弹性密封垫截面积的1～1.15倍。
优选地，所述弹性密封垫为楔形橡胶圈。
优选地，所述传力衬垫采用胶粘剂与所述前管节和所述后管节粘接。
本实用新型的有益效果：(1)通过在顶管接头之间设置传力衬垫和弹性密封垫，增强了结构的耐久性，能有效抵抗运营期间顶管结构内的高水压；(2)通过设置双道密封橡胶圈，并辅助于配套的两道止退钢环，有效地增强了结构抵抗外部高水压的能力；(3)本实用新型适用于外部高水压施工、内部高水压运营的条件，相比盾构管片或顶管结构+二次钢筋混凝土内衬方案，其受力体系清晰、综合尺寸更小，施工速度更快，可省去现场二次钢筋混凝土内衬的浇筑，大幅度提高施工速度、节约工程投资，相比盾构管片或顶管结构+钢管方案，在适当增加顶管管节厚度后，可省去钢管的现场铺设、焊接，可大幅度提高施工速度、节约工程投资。
附图说明
图1为实施例1的高水压顶管结构断面图；
图2为实施例1的高水压顶管结构接口图；
图3为实施例2的高水压顶管结构接口图；
图4为隧道+二次衬砌输水结构断面图；
图5为隧道+钢环输水结构断面图；
附图标记：钢承口1、膨胀橡胶止水条1-1、前管节2、后管节3、密封橡胶圈3-1、止退钢环3-2、插口3-3、弹性密封垫4、传力衬垫5、密封胶6、沟槽7、二次衬砌8、钢环9、隧道结构10。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
实施例1：如图1至图3所示，一种高水压顶管结构，所述高水压顶管结构为顶管隧道管节，所述顶管隧道管节包括通过钢承口1连接的前管节2和后管节3，所述钢承口1内侧设置有膨胀橡胶止水条1-1，所述后管节3的插口3-3上设置有两道密封橡胶圈3-1和两道止退钢环3-2，所述密封橡胶圈3-1通过202氯丁橡胶粘结剂粘结在后管节3的插口3-3上，安装所述密封橡胶圈3-1时同步添加密封胶6，并确保顶进后挤压密实。
所述前管节2与所述后管节3的端面之间设置有传力衬垫5和弹性密封垫4。所述弹性密封垫4间隔设置两道，所述传力衬垫5位于两道所述弹性密封垫4之间，如图2所示。当内水压力不大时，所述弹性密封垫4可仅设置一道。所述弹性密封垫4为楔形橡胶圈，采用三元乙丙橡胶密封垫，同时在所述前管节2和所述后管节3连接端面的内部接口处设置密封胶6以保障隧道内表面光滑，确保顶管结构内部满足水力要求。
所述弹性密封垫4设置在沟槽7内，所述沟槽7截面积为所述弹性密封垫4截面积的1～1.15倍，使得所述弹性密封垫4能完全被压入所述沟槽7内。弹性密封垫4的构造形式经试验确定，要求在接缝张量为6mm、错缝15mm时能抵抗设计水压的2倍水压下不渗漏，为确保接缝两侧所述弹性密封垫4的接触宽度，管节环缝错台量应不大于10mm。
所述传力衬垫5为3mm厚丁腈软木橡胶，经压缩后为2mm，所述传力衬垫5采用氯丁酚醛胶粘剂与所述前管节2和所述后管节3粘接。
所述顶管隧道管节采用C50高强度混凝土制成的高精度结构，设计抗渗等级P12，混凝土渗透系数不宜大于5×10-13m/s。防水混凝土的水泥品种宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。
所述顶管隧道管节浇注时可掺入钢纤维或聚丙烯粗纤维，钢纤维混凝土具有良好的材料性能，掺入后其抗压强度、抗拉强度、耐磨性能均有不同程度的提高。聚丙烯粗纤维主要用于增强混凝土结构的抗裂性能，可改善纤维在混凝土中的和易性及分散性，能更均匀地承载整个混凝土结构的主要荷载。
此外，可在顶管结构内加强结构配筋、加大结构尺寸以满足不同工况条件下的结构受力、裂缝控制要求，以抵抗施工阶段的外部高水压，以及运营阶段的内、外部高水压。加强结构配筋、加大结构尺寸的顶管结构，以顶管结构承担外部高水压和内部高水压，相比盾构管片或顶管结构+二次钢筋混凝土内衬方案，其受力体系清晰、综合尺寸更小，施工速度更快，可省去现场二次钢筋混凝土内衬的浇筑，大幅度提高施工速度、节约工程投资。相比盾构管片或顶管结构+钢管方案，在适当增加顶管管节厚度后，可省去钢管的现场铺设、焊接，可大幅度提高施工速度、节约工程投资。
本实用新型的生产安装工艺包括三个阶段：
第一阶段：在管节预制工厂化生产顶管隧道管节。生产期间，按照工程要求进行加强配筋，并在混凝土浇筑时掺入钢纤维或聚丙烯粗纤维。
第二阶段：顶管隧道管节拼装准备阶段。拼装之前，应安装密封橡胶圈3-1、传力衬垫5、弹性密封垫4。
第三阶段：顶管隧道管节拼装，拼装过程中应注意错台。待整个工程完工后，采用密封胶6填充顶管隧道管节之间的缝隙。
实施例2：与实施例1相比，实施例2仅在所述弹性密封垫4设置方式上有所区别，本实施例中，所述弹性密封垫4连续设置两道，两道所述弹性密封垫4均位于所述传力衬垫5内侧，如图3所示。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要结构特征。本实用新型不受上述实例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种高水压顶管结构，所述高水压顶管结构为顶管隧道管节，所述顶管隧道管节包括通过钢承口(1)连接的前管节(2)和后管节(3)，所述钢承口(1)内侧设置有膨胀橡胶止水条(1-1)，所述后管节(3)的插口(3-3)上设置有两道密封橡胶圈(3-1)和两道止退钢环(3-2)，其特征在于：所述前管节(2)与所述后管节(3)的端面之间设置有传力衬垫(5)和弹性密封垫(4)。
2.如权利要求1所述的一种高水压顶管结构，其特征在于：所述弹性密封垫(4)设置一道或两道。
3.如权利要求2所述的一种高水压顶管结构，其特征在于：所述弹性密封垫(4)连续设置两道，两道所述弹性密封垫(4)位于所述传力衬垫(5)内侧。
4.如权利要求2所述的一种高水压顶管结构，其特征在于：所述弹性密封垫(4)间隔设置两道，所述传力衬垫(5)位于两道所述弹性密封垫(4)之间。
5.如权利要求2所述的一种高水压顶管结构，其特征在于：所述弹性密封垫(4)设置在沟槽(7)内。
6.如权利要求5所述的一种高水压顶管结构，其特征在于：所述沟槽(7)的截面积为所述弹性密封垫(4)截面积的1～1.15倍。
7.如权利要求1至5任一项所述的一种高水压顶管结构，其特征在于：所述弹性密封垫(4)为楔形橡胶圈。
8.如权利要求1所述的一种高水压顶管结构，其特征在于：所述传力衬垫(5)采用胶粘剂与所述前管节(2)和所述后管节(3)粘接。
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2022
- 2022-03-07 CN CN202220479919.3U patent/CN217129555U/zh active Active
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