一种热熔自密封顶管隧道管节防水结构

1.本发明提供了一种用于顶管隧道中的热熔自密封顶管隧道管节防水结构，属于隧道防水结构技术领域。


背景技术：

2.随着城市建设进程加快，各种市政管线越来越多，直接开挖施工对环境影响大，社会效益差。顶管施工作为一种非开挖技术，在市政管线施工中得到了广泛的应用。顶管技术无需地面开挖，无需拆迁，不影响交通，环境损伤小，社会效益和经济效益好。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走，一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进，其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起，管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。
3.管节连接是顶管工程中的一个技术难题，顶管工程中往往出现管节连接失效或渗水严重的情况。在现有技术中，顶管管节间多采用预粘在管节上的氯丁橡胶为主要防水措施，辅以防水注浆的整体防水方案，即在先行管节尾部的外侧预粘一圈氯丁橡胶，后续管节前端的承插板会对该氯丁橡胶圈有一定挤压作用，以此形成第一道防水措施；管节结构内预留注浆孔，完成注浆填充后续管节承插板先行管节结构的空隙，形成第二道防水。在实际应用中，现有技术存在如下问题：后续管节承插板与先行管节氯丁橡胶的“挤压作用”难以控制，管节顶进中的施工偏差容易造成“挤压作用”不均匀与不确定性；管节间后期差异沉降导致“挤压作用”随时间产生变化，出现脱空形成渗漏水点；由于工艺原因，注浆孔在第一注浆施工完成后即被堵死，无法进行长期、多次的注浆。因此，如何解决顶管管节间的防水措施无法保障其长期有效成为本领域技术人员急需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明解决了现有技术中的不足，提供了一种热熔自密封顶管隧道管节防水结构，该防水结构采用热熔胶包覆在金属板上并填充至两密封条之间的间隙处，从而形成致密的防水密封层，能够起到极好的防水效果。
5.实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
6.一种热熔自密封顶管隧道管节防水结构，至少包括相邻的前管节和后管节，前管节和后管节在相对接的侧壁上均设置有环形的凹槽，所述凹槽为连续结构且其整体外形与管节的外形相一致，两个凹槽位置相对应，前管节的凹槽中设置有母密封条，后管节的凹槽中设置有公密封条；
7.所述公密封条包括第一热熔橡胶条以及条状的金属板，金属板的下部均固定于第一热熔橡胶条的内部，金属板的上部从第一热熔橡胶条的顶面伸出，金属板的底部设置有两个接线点；母密封条由第二热熔橡胶条组成，第二热熔橡胶条和第一热熔橡胶条的结构相同；
8.后管节的凹槽中设置有两个接线座，接线座与金属板上的接线点的位置相对应且电连通；后管节本体中预埋有导线，导线的一端与接线座连接，导线的另一端位于后管节的内壁上。
9.进一步的，所述金属板的表面上设置有凹凸不平的花纹，用于增加金属板与热熔橡胶之间的粘合强度。
10.进一步的，所述第一热熔橡胶条和第二热熔橡胶条均为多孔结构，且第一热熔橡胶条的熔点高于第二热熔橡胶条。
11.进一步的，所述凹槽的截面为内大外小的梯形，第一热熔橡胶条和第二热熔橡胶条的截面结构同样为梯形，且其厚度大于凹槽的深度。
12.进一步的，金属板的上顶边为尖锐状。
13.进一步的，母密封条的顶面上在中心线的位置处设置有便于金属板插入的预留缝。
14.进一步的，所述接线点为两个锥形的凸起结构，所述接线座呈外大内小的漏斗状，接线点从第一热熔橡胶条的底面伸出并插入至接线座内，从而与管节中的导线电连接。
15.进一步的，所述管节中预埋有塑胶管，导线从塑胶管中穿过，塑料管为弧形结构或者弯折结构，其一端连通接线座，另一端通向管节的内壁。
16.进一步的，金属板上的两个接线点分别位于金属板的底边上且靠近两端部的位置处。
17.与现有技术相比，本发明提供的热熔自密封顶管隧道管节防水结构有以下优点：1、本技术中，创造性的采用了通电加热熔融的方式进行防水，橡胶的熔点通常在90-140℃之间，随着材质的不同其熔点有所区别。金属板通过预留的导线进行通电后产生热量使金属板周围的温度大于橡胶的熔点，此时金属板周边的橡胶会逐渐熔化，随着停止通电后温度降低，熔化后的橡胶会附着在金属板上，金属板的表面上设置的花纹图案能够增加橡胶与金属板之间的粘结力。同时熔化的橡胶还会逐渐渗透至公密封条和母密封条之间的缝隙中，将缝隙进行封堵，同时还会将公密封条以及母密封条首尾相连处的间隙进行封堵。再加上金属板的封堵效果，能够很好的将外界与隧道内部的空间进行阻断，防止外界水的渗漏。2、由于熔化后的橡胶包覆在金属板上，因此在进行防水的同时，还能够防止水或海水对金属板的腐蚀生锈，从而使得防水效果更加稳定，使用寿命长久。
附图说明
18.图1为本发明提供的热熔自密封顶管隧道管节防水结构的整体结构示意图；
19.图2为后管节的整体结构示意图；
20.图3为公密封条和母密封条的结构示意图；
21.图4为图1的局部结构放大图；
22.图中：1-前管节，2-后管节，3-凹槽，4-第一热熔橡胶条，5-金属板，6-接线点，7-第二热熔橡胶条，8-接线座，9-导线，10-塑胶管。
具体实施方式
23.下面结合附图及具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围
并不局限于以下实施例。
24.本实施例中所提供的热熔自密封顶管隧道管节防水结构的整体结构如图1和图4所示，后管节的整体结构如图2所示，前管节1和后管节2相邻设置，前管节和后管节在相对接的侧壁上均设置有环形的凹槽3，所述凹槽为连续结构且其整体外形与管节的外形相一致，两个凹槽位置相对应，前管节的凹槽中设置有母密封条，后管节的凹槽中设置有公密封条。需要说明的是，本技术中前管节和后管节是一个相对的位置概念，其中靠近接收井的方向(即顶进方向)为前，靠近工作井的方向为后，同一根管节既能够作为前管节，也能够作为后管节。因此在管节的生产阶段，管节的前后两个端部上的凹槽中，其前端的凹槽中安装公密封条，后端的凹槽中安装母密封条。此设计主要是考虑到在工作井的千斤顶进行顶进时，管节的后端需要承受千斤顶的推力，若将公密封条安装在后端会导致对公密封条中金属板的损坏，故将母密封条安装在管节后端的凹槽中。
25.公密封条和母密封条的结构如图3所示，图中所示的为直线型的公密封条和母密封条，分别安装在前管节和后管节侧壁的凹槽中。由于公密封条和母密封条均为柔性材质，且公密封条中的金属板同样具有弹性，因此在安装时只需要将公密封条和母密封条沿着凹槽的方向将其塞入即可。通常将公密封条和母密封条的首端从凹槽的最底部处开始塞入，然后沿着凹槽环绕一圈后，将尾端塞入至凹槽的最底部，首尾相连成环。
26.所述公密封条包括第一热熔橡胶条4以及条状的金属板5，如图3所示，金属板的下部均固定于第一热熔橡胶条的内部，金属板的上部从第一热熔橡胶条的顶面伸出，所述金属板的表面上设置有凹凸不平的花纹，用于增加金属板与热熔橡胶之间的粘合强度。母密封条由第二热熔橡胶条7组成，第二热熔橡胶条和第一热熔橡胶条的结构相同。为了使公密封条和母密封条与凹槽的连接更为牢固，本实施例中将凹槽的截面设置为内大外小的梯形，第一热熔橡胶条和第二热熔橡胶条的截面结构同样设置为梯形，且其厚度大于凹槽的深度，通过此种设置方式能够将公密封条和母密封条牢固的固定在凹槽中。同时考虑到金属板与第一热熔橡胶条已经在生产制备环节中进行结合固定，因此设置第一热熔橡胶条的熔点高于第二热熔橡胶条，这样在后期管片安装的环节，第二热熔橡胶条能够先一步进行熔化。
27.为了实现对金属板进行通电发热，在金属板的底部设置有两个接线点6，参照附图3，两个接线点分别位于金属板的底边上且靠近两端部的位置处，且设置为两个锥形的凸起结构；同时在安装有公密封条的凹槽中均设置有两个接线座8，接线座呈外大内小的漏斗状，接线座与金属板上的接线点的位置相对应，接线点从第一热熔橡胶条的底面伸出并插入至接线座内，从而与管节中的导线9电连接；管节中预埋有导线，导线的一端与接线座连接，导线的另一端位于管节的内壁上。为了便于生产制备，在管片浇筑的环节预埋塑胶管10，导线从塑胶管中穿过，塑胶管能够对导线进行保护，塑料管为弧形结构或者弯折结构，其一端连通接线座，另一端通向管节的内壁。
28.本发明提供的热熔自密封顶管隧道管节防水结构的局部结构放大图见图4所示，相邻的前管节和后管节在侧壁上均设置有相互配合的公密封条和母密封条，在管节整体顶进的过程中，在千斤顶的推力作用下，公密封条上的金属板从母密封条的顶面插入至母密封条的内部。为了便于金属板插入母密封条，通过设置金属板的上顶边为尖锐状和/或在母密封条的顶面上中心线的位置处设置有便于金属板插入的预留缝，都能够实现此目的。第
一热熔橡胶条与第二热熔橡胶条相互挤压，第一热熔橡胶条和第二热熔橡胶条均为多孔结构能够便于挤压、增强弹性。参照图3和图4，在挤压后第一热熔橡胶条和第二热熔橡胶条中的孔洞被挤扁。
29.在全部的管节顶进完毕后，施工人员进入管节的内部进行操作，将管节内壁上的导线接头进行通电。在本实施例中，通过设置金属板的材质以及通电时的电压强度以及通电时间，从而控制金属板的温度以及热熔橡胶条的熔化程度，此过程为本领域技术人员的公知常识，在本技术中不再详细阐述。由于橡胶的熔点通常在90-140℃之间，随着材质的不同其熔点有所区别。金属板通过预留的导线进行通电后产生热量使金属板周围的温度大于橡胶的熔点，使第一热熔橡胶条与第二热熔橡胶条中与金属板相接触部位的橡胶熔化，随着停止通电后温度降低，熔化后的橡胶会附着在金属板上，金属板的表面上设置的花纹图案能够增加橡胶与金属板之间的粘结。同时熔化的橡胶还会逐渐渗透至第一热熔橡胶条与第二热熔橡胶条之间缝隙中，将缝隙进行封堵，同时还会将公密封条以及母密封条首尾相连处的间隙进行封堵。再加上金属板的封堵效果，能够很好的将外界与隧道内部的空间进行阻断，防止外界水的渗漏。同时，由于熔化后的橡胶包覆在金属板上，因此在进行防水的同时，还能够防止水或海水对金属板的腐蚀生锈，从而使得防水效果更加稳定，使用寿命长久。

技术特征：
1.一种热熔自密封顶管隧道管节防水结构，至少包括相邻的前管节和后管节，其特征在于：前管节和后管节在相对接的侧壁上均设置有环形的凹槽，所述凹槽为连续结构且其整体外形与管节的外形相一致，两个凹槽位置相对应，前管节的凹槽中设置有母密封条，后管节的凹槽中设置有公密封条；所述公密封条包括第一热熔橡胶条以及条状的金属板，金属板的下部均固定于第一热熔橡胶条的内部，金属板的上部从第一热熔橡胶条的顶面伸出，金属板的底部设置有两个接线点；母密封条由第二热熔橡胶条组成，第二热熔橡胶条和第一热熔橡胶条的结构相同；后管节的凹槽中设置有两个接线座，接线座与金属板上的接线点的位置相对应且电连通；后管节本体中预埋有导线，导线的一端与接线座连接，导线的另一端位于后管节的内壁上。2.根据权利要求1所述的热熔自密封顶管隧道管节防水结构，其特征在于：所述金属板的表面上设置有凹凸不平的花纹，用于增加金属板与热熔橡胶之间的粘合强度。3.根据权利要求1所述的热熔自密封顶管隧道管节防水结构，其特征在于：所述第一热熔橡胶条和第二热熔橡胶条均为多孔结构，且第一热熔橡胶条的熔点高于第二热熔橡胶条。4.根据权利要求1所述的热熔自密封顶管隧道管节防水结构，其特征在于：所述凹槽的截面为内大外小的梯形，第一热熔橡胶条和第二热熔橡胶条的截面结构同样为梯形，且其厚度大于凹槽的深度。5.根据权利要求1所述的热熔自密封顶管隧道管节防水结构，其特征在于：金属板的上顶边为尖锐状。6.根据权利要求1所述的热熔自密封顶管隧道管节防水结构，其特征在于：母密封条的顶面上在中心线的位置处设置有便于金属板插入的预留缝。7.根据权利要求1所述的热熔自密封顶管隧道管节防水结构，其特征在于：所述接线点为两个锥形的凸起结构，所述接线座呈外大内小的漏斗状，接线点从第一热熔橡胶条的底面伸出并插入至接线座内，从而与管节中的导线电连接。8.根据权利要求1所述的热熔自密封顶管隧道管节防水结构，其特征在于：所述管节中预埋有塑胶管，导线从塑胶管中穿过，塑料管为弧形结构或者弯折结构，其一端连通接线座，另一端通向管节的内壁。9.根据权利要求1所述的热熔自密封顶管隧道管节防水结构，其特征在于：金属板上的两个接线点分别位于金属板的底边上且靠近两端部的位置处。

技术总结
本发明提供了一种热熔自密封顶管隧道管节防水结构，包括相邻的前管节和后管节，前管节的凹槽中设置有母密封条，后管节的凹槽中设置有公密封条；所述公密封条包括第一热熔橡胶条以及条状的金属板，金属板的下部均固定于第一热熔橡胶条的内部，金属板的上部从第一热熔橡胶条的顶面伸出，金属板的底部设置有两个接线点；凹槽中还设置有两个接线座，接线座与金属板上的接线点的位置相对应且电连通；管节中预埋有导线，导线的一端与接线座连接，导线的另一端位于管片本体的内壁上。本申请中采用热熔胶包覆在金属板上并填充至两密封条之间的间隙处，从而形成致密的防水密封层，能够起到极好的防水效果。极好的防水效果。极好的防水效果。


技术研发人员：阮滨 刘崇瑾 庄海洋 陈扬 席仁强 赵凯 吴琪 周正龙 王苏阳
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2023.08.22
技术公布日：2023/10/11