CN220416427U - 一种适用于复杂地层的半刚性顶管管节的连接结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种适用于复杂地层的半刚性顶管管节的连接结构，涉及地下隧道工程技术领域，包括两段首尾对接管节，即先行管节与后续管节，所述先行管节槽口的外侧固定有槽口外侧钢套环，且所述槽口外侧钢套环横向延伸至后续管节的榫头外侧，所述槽口外侧钢套环与后续管节外侧设置有鹰嘴密封橡胶条，所述先行管节槽口的内侧固定有槽口内侧钢套环，所述后续管节榫头外侧固定有榫头外侧钢套环。本实用新型可主动拉紧钢套环以及时消除二者之间的间隙，堵漏防水，同时，沿螺杆还设置有多道遇水膨胀胶条，有效隔绝了地下水沿螺杆‑螺孔间隙侵入管片内部空间的途径，大大提高管节在复杂地层中的防水能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及地下隧道工程技术领域，具体涉及一种适用于复杂地层的半刚性顶管管节的连接结构。
背景技术
在城市建设迅速发展及人口密度快速增长的背景下，加大对地下空间的开发和利用成为一种必然的趋势。顶管法相较于明挖和盾构等施工方法，具有综合成本低、交通干扰小、环境友好等显著优势，被广泛应用于市政综合管廊、地铁车站等都市生活圈内的市政工程场景中。常采的用F型承插接头(如CN208845194)，是在后续管节的榫头部分粘贴安装1～2道氯丁橡胶，插入先行管节1尾部的钢套环后，被外侧钢套环挤压，一同形成顶管施工期的主要防水结构；顶管施工结束后，通过预留的注浆孔，注入浆液进行二次封堵，浆液凝固后成为运营期间的第二道防水结构。该种连接结构可以依靠外侧钢套环的自身强度抵抗一定的错台变形。
而随着工程技术的发展和顶管案例的不断增多，可以发现，在顶管穿越复杂地层时，因顶管机头掌子面力矩分布不均、地基非均匀沉降等原因，传统连接结构会出现如下问题：
(1)钢套环与氯丁橡胶之间受力不均，可能会在部分区域形成脱空，导致防水失效；
(2)钢套环变形不可控，当变形量较大时，一旦超过钢套环的弹性极限，变形不可恢复、管节损坏，位于管节外侧(迎土面)的钢套环又无法更换，只能采取二次注浆的形式进行封堵，堵水效果不可控，且将对后续顶管施工造成严重影响。
针对上述问题，已授权的实用新型CN216768563U中，提出的一种利用双层承插板对拉螺栓挤密型顶管管节1防水结构，采用对拉螺栓保证了钢套环与氯丁橡胶之间的挤密作用，但全刚性的连接方案在安装阶段即会对结构产生额外且不可控的安装应力，对管节抵抗错台变形不利；且此种方案采用多组对拉螺栓，对内外插板的开孔精度具有极高的要求，实际生产和施工中很难满足；此外，对拉第一螺栓孔内未采取有效的防水措施，甚至可能因为开孔而致使地下水更容易侵入管节结构内部，造成钢筋锈蚀，对管片结构安全产生次生危害；另外传统管节结构不具备抵抗拉力，当管节处于复杂地层中出现差异沉降和偏心弯矩时，相邻的连接结构之间易出现开裂，具有地下水通过裂缝入渗的风险。
鉴于上述缺陷，本实用新型创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本实用新型。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种适用于复杂地层的半刚性顶管管节的连接结构，解决了传统连接结构在管节间出现较大沉降、扭转变形时，钢套环与氯丁橡胶之间脱空、钢套环变形不可控而破坏，进而导致防水功能失效，以及全刚性的连接方案在安装阶段即会对结构产生额外且不可控的安装应力，对管节抵抗错台变形不利的问题。
本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本实用新型包括两段首尾对接管节，即先行管节与后续管节，所述先行管节槽口的外侧固定有槽口外侧钢套环，且所述槽口外侧钢套环横向延伸至后续管节的榫头外侧，所述槽口外侧钢套环与后续管节外侧设置有鹰嘴密封橡胶条，所述先行管节槽口的内侧固定有槽口内侧钢套环，所述后续管节榫头外侧固定有榫头外侧钢套环，所述后续管节榫头内侧固定有榫头内侧钢套环，所述槽口外侧钢套环、槽口内侧钢套环、榫头外侧钢套环以及榫头内侧钢套环均固定有位于管节内的斜拉锚固钢筋。
优选的，所述槽口外侧钢套环通过多个均匀分布的拉紧件与后续管节固定；所述拉紧件包括螺杆、螺母与弹簧；所述螺杆贯穿槽口外侧钢套环、后续管节且延伸至后续管节的管片内侧，所述弹簧套设于螺杆，所述螺母螺接于螺杆，所述螺母位于弹簧的内侧。
优选的，所述后续管节开设有第一螺栓孔，所述槽口外侧钢套环开设有与第一螺栓孔对应的第二螺栓孔，所述第二螺栓孔为沉头孔，所述螺栓穿过第一螺栓孔与第二螺栓孔。
优选的，所述第一螺栓孔的内外两侧连通开设有安装槽，所述安装槽内均设置有遇水膨胀环形胶条，所述安装槽的外侧设置有固定于管片的环形垫片。
优选的，所述第二螺栓孔内螺杆头部与钢板之间设置有环形橡胶垫片。
优选的，所述先行管节与后续管节之间设置有胶合板，所述胶合板的中间与管片内部空间一侧各设置有一道密封胶。
优选的，所述鹰嘴密封橡胶条的数量至少为2道。
与现有技术比较本实用新型的有益效果在于：
1、相较于传统F型承插接头，本实用新型通过设置可调节锚固力大小的螺杆，在管节处于复杂地层，接头钢套环与鹰嘴氯丁橡胶之间受力不均，而在部分区域形成脱空，导致防水失效时，可以主动拉紧钢套环以及时消除二者之间的间隙，堵漏防水；
2、螺杆属于半刚性连接方案，锚固力可调，相较于对拉锚栓全刚性连接，不会使钢套环产生过大的安装应力，更利于管节抵抗错台沉降和剪切变形；
3、通过沿螺杆全长设置有多道遇水膨胀胶条，消除地下水沿孔入渗的风险。
附图说明
图1为本实用新型中管节的断面结构示意图；
图2为相邻两段管节的榫头与槽口连接时的局部结构示意图；
图3为图2中螺栓孔的结构示意图；
图4为螺杆外侧的防水结构示意图；
图5为螺杆内侧的防水结构示意图。
图中数字表示：
1-1：先行管节、1-2：后续管节、2-1：槽口外侧钢套环、2-2：槽口内侧钢套环、3-1：榫头外侧钢套环、3-2：榫头内侧钢套环、4：斜拉锚固钢筋、5-1：第一道鹰嘴密封橡胶条、5-2：第二道鹰嘴密封橡胶条、6：螺杆、6-1：遇水膨胀环形胶条、6-2：环形垫片、6-3：弹簧、6-4：第一螺栓孔、6-5：螺母、6-6：第二螺栓孔、6-7：环形橡胶垫片、8：密封胶、9：第一压浆孔、10：第二压浆孔、11：胶合板、12：弹性密封胶。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
实施例一
本实施例提供一种技术方案：一种适用于复杂地层的半刚性顶管管节的连接结构，如图3所示，两段首尾对接管节，即先行管节1-1与后续管节1-2，管节的两端分别为榫头与槽口。
先行管节1-1的槽口固定有槽口外侧钢套环2-1与槽口内侧钢套环2-2，槽口外侧钢套环2-1与槽口内侧钢套环2-2分别位于槽口的外侧与内侧，槽口外侧钢套环2-1横向延伸至后续管节1-2的榫头；后续管节1-2的榫头固定有榫头外侧钢套环3-1与榫头内侧钢套环3-2，榫头外侧钢套环3-1与榫头内侧钢套环3-2分别固定于榫头的外侧与内侧。
多个钢套环均固定有位于管节内的斜拉锚固钢筋4，斜拉锚固钢筋4均匀分布于管节内，榫头外侧安装有围绕其一周的两道鹰嘴密封橡胶条，即第一道鹰嘴密封橡胶条5-1与第一道鹰嘴密封橡胶条5-2，其中在后续管节1-2的头部混凝土结构中还间隔设置有第一压浆孔9和第二压浆孔10，第一压浆孔9和第二压浆孔10的数量为多个，且沿管节周长间隔设置均匀分布。
为保护相邻两段管节的接触面，在两段管节之间还设有胶合板12，起传递顶力荷载和协调变形的作用。
顶进施工阶段，后续管节1-2的榫头在顶管机顶力作用下，插入先行管节1-1尾部槽口，槽口外侧钢套环2-1与第一道鹰嘴密封橡胶条5-1、第一道鹰嘴密封橡胶条5-2的互相配合组成第一道防水结构；施工结束后，通过第一压浆孔9和第二压浆孔10向管片与土体之间的孔隙中注入防水浆液，形成第二道防水结构；额外的，以密封胶8充填施工结束后因管节错台变形在管片内部空间形成的缝隙，凝固后与胶合板12中间的预置密封胶条8形成第三道防水措施，密封胶9为高模量密封胶。
实施例二
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同部分在此将不再赘述，如图2-5所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：本实施例还设置了螺杆6；后续管节1-2的榫头与槽口外侧钢套环2-1分别沿周长间隔设置有多个第一螺栓孔6-4与第二螺栓孔6-6，且多个第一螺栓孔6-4与第二螺栓孔6-6一一对应。
在顶进施工时，后续管节1-2的榫头插入先行管节1-1槽口后，被顶入土层前，由人工从管片外侧安装螺杆6，穿过第一螺栓孔6-4与第二螺栓孔6-6，螺杆头部进入到第二螺栓孔6-6内，沉入槽口外侧钢套环2-1中以保证管壁外侧迎土面平整无凸起；螺杆6穿过第一螺栓孔6-4伸入后续管节1-2的管片内侧，在尾部套入弹簧6-3与环形垫片6-2后，通过调节螺母6-5的位置完成对槽口外侧钢套环2-1的拉锁锚固；实际应用中可通过尾部螺母6-5调整弹簧6-3的压缩长度，进而调节槽口外侧钢套环2-1的锚固力大小；当管片错台沉降、槽口外侧钢套环2-1变形过大导致局部渗漏时，也可通过尾部螺母6-5进一步拉动钢套环2-1压紧鹰嘴密封橡胶条5消除局部渗漏。
进一步地，为了保证两个螺栓孔内部的防水密封，首先在外侧第二螺栓孔6-6中的螺杆6头部与钢板中间设置有环形橡胶垫片6-7，且在弹簧6-3的锚固力下压缩变形，封堵螺杆头部与钢板之间的缝隙。
进一步地，第一螺栓孔6-4的内外两侧各设置有一道遇水膨胀环形胶条6-1，且第一螺栓孔6-4的内外两侧连通开设有安装槽，遇水膨胀环形胶条6-1设置于安装槽内；当地下水渗入第一螺栓孔6-4时，遇水膨胀环形胶条6-1可以迅速膨胀，遇水膨胀环形胶条6-1为环状结构，其围绕第一螺栓孔6-4设置，遇水膨胀环形胶条6-1的外侧固定有环形垫片6-2，在环形垫片6-2的限制作用下封堵第一螺栓孔6-4与螺杆6之间的缝隙，有效封堵渗漏。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。
Claims (7)
1.一种适用于复杂地层的半刚性顶管管节的连接结构，其特征在于：包括两段首尾对接管节，即先行管节与后续管节，所述先行管节槽口的外侧固定有槽口外侧钢套环，且所述槽口外侧钢套环横向延伸至后续管节的榫头外侧，所述槽口外侧钢套环与后续管节外侧设置有鹰嘴密封橡胶条，所述先行管节槽口的内侧固定有槽口内侧钢套环，所述后续管节榫头外侧固定有榫头外侧钢套环，所述后续管节榫头内侧固定有榫头内侧钢套环，所述槽口外侧钢套环、槽口内侧钢套环、榫头外侧钢套环以及榫头内侧钢套环均固定有位于管节内的斜拉锚固钢筋。
2.根据权利要求1所述的一种适用于复杂地层的半刚性顶管管节的连接结构，其特征在于，所述槽口外侧钢套环通过多个均匀分布的拉紧件与后续管节固定；所述拉紧件包括螺杆、螺母与弹簧；所述螺杆贯穿槽口外侧钢套环、后续管节且延伸至后续管节的管片内侧，所述弹簧套设于螺杆，所述螺母螺接于螺杆，所述螺母位于弹簧的内侧。
3.根据权利要求2所述的一种适用于复杂地层的半刚性顶管管节的连接结构，其特征在于，所述后续管节开设有第一螺栓孔，所述槽口外侧钢套环开设有与第一螺栓孔对应的第二螺栓孔，所述第二螺栓孔为沉头孔，所述螺栓穿过第一螺栓孔与第二螺栓孔。
4.根据权利要求3所述的一种适用于复杂地层的半刚性顶管管节的连接结构，其特征在于，所述第一螺栓孔的内外两侧连通开设有安装槽，所述安装槽内均设置有遇水膨胀环形胶条，所述安装槽的外侧设置有固定于管片的环形垫片。
5.根据权利要求4所述的一种适用于复杂地层的半刚性顶管管节的连接结构，其特征在于，所述第二螺栓孔内螺杆头部与钢板之间设置有环形橡胶垫片。
6.根据权利要求1所述的一种适用于复杂地层的半刚性顶管管节的连接结构，其特征在于，所述先行管节与后续管节之间设置有胶合板，所述胶合板的中间与管片内部空间一侧各设置有一道密封胶。
7.根据权利要求1所述的一种适用于复杂地层的半刚性顶管管节的连接结构，其特征在于，所述鹰嘴密封橡胶条的数量至少为2道。
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