[發明專利]一種盾構隧道管片接頭防水結構及計算方法

在審

• 申請號: 202211590197.X
• 申請日: 2022-12-12
• 公開（公告）號: CN115822644A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 陳代秉;鄧一三;蒲蘇東;李亮;李德明;徐志彬;張河;劉浩杰;劉奇峰;段琴
• 申請（專利權）人: 中鐵科學研究院有限公司
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08;E21D11/38;G06F30/17;G16C60/00;G06F119/14
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 周永宏

本發明公開了一種盾構隧道管片接頭防水結構，包括盾構管片，盾構管片上設有外側密封墊槽、內側密封墊槽和螺栓孔口，螺栓孔口內穿設有螺栓，相鄰盾構管片之間通過螺栓連接；外側密封槽內安裝有密封橡膠墊，密封橡膠墊為彈性密封墊，內側密封槽內安裝有嵌縫材料，盾構管片之間安裝有傳力襯墊，螺栓孔口上安裝有止水膠圈，止水膠圈為遇水膨脹型止水膠圈。本發明還公開了一種盾構隧道管片接頭防水結構的計算方法，包括以下步驟：S1、螺栓預緊力計算；S2、螺栓的安裝設計；S3、密封橡膠墊的設計；S4、密封橡膠墊防水能力驗算；S5、遇水膨脹型止水圈膨脹率驗算。本發明所提供的一種盾構隧道管片接頭防水結構，盾構管片防水效果好，耐用度高。

技術領域

本發明屬于隧道施工技術領域，具體涉及一種盾構隧道管片接頭防水結構及計算方法。

背景技術

盾構隧道的防水性能好壞是影響隧道結構耐久性及其正常使用的重要方面，其防水重點主要集中在盾構管片自身防水和管片接頭防水兩個方面，現實中盾構隧道管片自身滲漏的情況很少，漏水基本集中在管片間或環間接縫處，究其原因主要是管片安裝的嚴重錯臺和設計防水能力不足。

從理論上講，管片接頭的防水能力與管片間或環間密封膠條的接觸緊密程度相關。管片安裝完成時，在螺栓預緊力作用下，防水膠條受壓緊貼嚴密，防水效果最好，但在其后的使用過程中，管片受地層壓力、不均勻地層沉降或縱向水平地震等作用的影響，管片間或環間接頭(縫)會產生外側張開的變形，使得防水密封膠條的接觸壓應力松弛，部分密封膠條脫離接觸從而影響接頭防水能力。

所以說，管片的接頭防水設計考慮膠條材質、隧道最大水位、管片受力與變形、隧道抗震等因素。

發明內容

本發明的目的是解決上述問題，提供一種結構簡單，密封性好的盾構隧道管片接頭防水結構及計算方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種盾構隧道管片接頭防水結構，包括盾構管片，盾構管片上設有外側密封墊槽、內側密封墊槽和螺栓孔口，螺栓孔口內穿設有螺栓，相鄰盾構管片之間通過螺栓連接；外側密封槽內安裝有密封橡膠墊，密封橡膠墊為彈性密封墊，內側密封槽內安裝有嵌縫材料，盾構管片之間安裝有傳力襯墊，螺栓孔口上安裝有止水膠圈，止水膠圈為遇水膨脹型止水膠圈。

進一步地，所述盾構隧道管片接頭防水結構的計算方法包括以下步驟：

S1、螺栓預緊力計算；

S2、螺栓的安裝設計；

S3、密封橡膠墊的設計；

S4、密封橡膠墊防水能力驗算；

S5、遇水膨脹型止水圈膨脹率驗算。

進一步地，所述步驟S1中螺栓的預緊力與密封橡膠墊表面間的接觸反力組成了一對力矩平衡系，根據平衡原理，可建立如下力偶平衡方程：

n·N_p·L₁＝R_s·L₂，則有：

N_p為螺栓安裝預緊力設計值，n為每條縱縫上的橫向安裝螺栓數量，R_s為密封墊表面間的接觸反力，按下式計算；R_s＝σ·a·B；其中，σ為密封墊初始接觸應力(MPa)；a為密封墊寬度(m)；B為管片寬度(m)。

進一步地，所述步驟S2中螺栓的預緊力是由安裝時的扭矩提供的，根據螺栓的預緊力與施加在扭力扳手上的扭矩成正比例，因此，可通過調整扭矩扳手上的扭矩值來達到螺栓的不同預緊力；