具有自泄压功能的盾构管片结构的制作方法

1.本实用新型属于隧道工程技术领域，涉及一种具有自泄压功能的盾构管片结构。


背景技术：

2.近年来我国城市盾构隧道不断受到渗漏水的困扰，盾构隧道的防水安全作为结构安全的一种，是盾构隧道正常运行的重要保障。目前盾构管片防水设计，一般采用单环的弹性密封垫止水或双层等抗压能力的弹性密封垫止水。
3.单环弹性密封垫(如授权公告号为cn 111101983 b的专利文献)需要将地下水完全阻隔在盾构管片至外，出现漏水时，将直接从漏水处进入隧道，且一旦出现问题，盾构结构的防水能力基本丧失。采用双层密封垫(如授权公告号为cn212337311 u的专利文献)时若外层出现漏水，地下水通过管片间的缝隙进入能到达的任何缝隙位置，同时进入螺栓孔内，直接与隧道内连通，内层密封垫只能起着减缓地下水进入的作用，且外层密封垫一旦出现问题，盾构结构的防水能力也是基本丧失的。因此，目前的盾构管片不能实现对盾构管片周边地下水的泄压，对地下水的处理基本处于被动承受的状态。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种能对盾构管片周边地下水泄压的具有自泄压功能的盾构管片结构。
5.本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：
6.具有自泄压功能的盾构管片结构，包括若干轴向对接的管片环，两相邻的管片环之间具有环缝，所述环缝内设有第一环形密封垫和第二环形密封垫，所述第一环形密封垫靠近管片环的外环面设置，所述第二环形密封垫靠近管片环的内环面设置，所述管片环内设有一端与环缝连通的进水管，所述进水管与环缝的连接处位于第一环形密封垫与第二环形密封垫之间，所述进水管的另一端延伸至管片环的外环面，所述进水管内设有压力阀。
7.当管片环外部的水压超过压力阀的设定值时，压力阀打开，周边地下水经进水管进入环缝，由环缝将水导至管片环各处，能降低管片环的外部水压。
8.在上述具有自泄压功能的盾构管片结构中，两相邻的管片环之间通过螺栓连接，所述环缝内设有套设在螺栓上的密封垫圈，所述密封垫圈的厚度大于环缝的缝宽，可防止水锈蚀螺栓。
9.在上述具有自泄压功能的盾构管片结构中，所述管片环的端面设有位于第一环形密封垫与第二环形密封垫之间的螺栓孔，所述螺栓穿设在与之对应设置的螺栓孔内。
10.密封垫的外径大于螺栓孔的孔径，只有当水进入后才会与密封垫圈接触，提高了密封垫圈的使用寿命。
11.在上述具有自泄压功能的盾构管片结构中，所述环缝内设有环向导水槽，所述环向导水槽位于第一环形密封垫与第二环形密封垫之间，上述进水管的出水端与环向导水槽连通。
12.当管片环外部的水压超过压力阀的设定值时，压力阀打开，周边地下水经进水管进入环向导水槽，由环向导水槽将水导至管片环各处，能降低管片环的外部水压。
13.在上述具有自泄压功能的盾构管片结构中，所述管片环上设有轴向延伸的导水管以及径向延伸的泄水管，所述导水管的一端与环向导水槽连通，其另一端延伸至管片环内部，所述泄水管的一端由管片环的内环面伸出，其另一端与导水管相对设置，所述导水管的另一端与泄水管的另一端之间设有预留钻设段。
14.当需要泄水时，将导水管和泄水管之间的预留钻设段钻通，达到对盾构隧道周边的地下水的泄排作用。
15.在上述具有自泄压功能的盾构管片结构中，盾构管片结构内设有排水廊道，所述泄水管由管片环内环面伸出的一端与排水廊道连通。由泄水管流出的水经排水廊道排出。
16.在上述具有自泄压功能的盾构管片结构中，所述管片环包括若干弧形管片，所述导水管和泄水管设在其中一片弧形管片上。
17.在上述具有自泄压功能的盾构管片结构中，所述压力阀包括开设在管片环外环面上的进水孔、设于进水孔内端的弹性件以及滑动配合在进水孔内的阀芯，上述进水管的进水端开设在进水孔的侧壁上，所述阀芯内具有相互连通的轴孔和侧孔，在弹性件弹力作用下所述侧孔与进水管断开连通。
18.弹性件的一端作用在阀芯上，在弹性件弹力的作用下使侧孔与进水管断开连通。当外部水压超过弹性件的弹力值后，弹性件被压缩，阀芯同时向进水孔内运动，当弹性件被压缩到一定程度后，侧孔与进水管连通，周边地下水经进水管进入环向导水槽，由环向导水槽将水导至管片环各处，能降低管片环的外部水压。当外部水压降低至弹性件的弹力值后，阀芯在弹性件作用下复位。
19.在上述具有自泄压功能的盾构管片结构中，弹性件为可压缩的弹性橡胶垫。
20.在一些其他结构中，弹性件可以为不锈钢弹簧。
21.与现有技术相比，本具有自泄压功能的盾构管片结构具有以下优点：通过压力阀受外部的水压力大小来控制进水，地下水进入后，由进水管和环向导水槽将地下水导至管片还缝隙各处；螺栓孔外侧设置密封垫圈，可防止水进入螺栓孔锈蚀螺栓；泄水管片预留导水管、泄水管和预留钻设段，可根据具体情况确定是否需要钻通泄水；可控制泄水水压和泄水水量，控制盾构结构受力，保证盾构结构耐久性，结构简单、可行。
附图说明
22.图1是自泄压盾构管片结构的端面示意图。
23.图2是本实用新型提供的单片弧形管片的端面示意图。
24.图3是自泄压盾构管片结构过压力阀处的轴向剖面图。
25.图4是设有导水管与泄水管的弧形管片的端面示意图。
26.图5是自泄压盾构管片结构过导水管与泄水管处的轴向剖面图。
27.图中，1、管片环；2、环缝；3、第一环形密封垫；4、第二环形密封垫；5、密封垫圈；6、螺栓孔；7、环向导水槽；8、导水管；9、泄水管；10、预留钻设段；11、排水廊道；12、弧形管片；13、注浆充填层；14、进水管；15、进水孔；16、弹性件；17、阀芯；18、轴孔；19、侧孔。
具体实施方式
28.以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
29.如图1所示的具有自泄压功能的盾构管片结构，包括若干轴向对接的管片环1，外层为注浆充填层13，两相邻的管片环1之间通过螺栓固连。具体的，为了方便螺栓的穿设，在每片管片环1上均设有若干螺栓孔6，螺栓穿设在与之对应设置的螺栓孔6内。
30.如图2-5所示，两相邻的管片环1之间两者之间具有环缝2，环缝2内设有第一环形密封垫3和第二环形密封垫4，第一环形密封垫3靠近管片环1的外环面设置，第二环形密封垫4靠近管片环1的内环面设置，螺栓孔6位于第一环形密封垫3与第二环形密封垫4之间，环缝2内设有套设在螺栓上的密封垫圈5，所述密封垫圈5的厚度大于环缝2的缝宽，可防止水锈蚀螺栓。
31.如图3所示，管片环1内设有一端与环缝2连通的进水管14，进水管14与环缝2的连接处位于第一环形密封垫3与第二环形密封垫4之间，进水管14的另一端延伸至管片环1的外环面，进水管14内设有压力阀。
32.如图3所示，压力阀包括开设在管片环1外环面上的进水孔15、设于进水孔15内端的弹性件16以及滑动配合在进水孔15内的阀芯17，进水孔15沿管片环1径向延伸，进水管14的进水端开设在进水孔15的侧壁上，阀芯17内具有相互连通的轴孔18和侧孔19，轴孔18的外端与管片环1的外侧连通，轴孔18与进水管14同侧相对设置。弹性件16的一端作用在阀芯17上，在弹性件16弹力的作用下使侧孔19与进水管14断开连通。
33.本实施例中的弹性件16为可压缩的弹性橡胶垫。
34.在一些其他实施例中，弹性件16为不锈钢弹簧。
35.如图2-5所示，环缝2内设有环向导水槽7，环向导水槽7位于第一环形密封垫3与第二环形密封垫4之间，进水管14的出水端与环向导水槽7连通。当管片环1外部的水压超过压力阀的设定值时，压力阀打开，周边地下水经进水管14进入环向导水槽7，由环向导水槽7将水导至管片环1各处，能降低管片环1的外部水压。
36.如图4和图5所示，管片环1上设有轴向延伸的导水管8以及径向延伸的泄水管9，导水管8的一端与环向导水槽7连通，其另一端延伸至管片环1内部，泄水管9的一端由管片环1的内环面伸出，其另一端与导水管8相对设置，导水管8的另一端与泄水管9的另一端之间设有预留钻设段10。当需要泄水时，将导水管8和泄水管9之间的预留钻设段10钻通，达到对盾构隧道周边的地下水的泄排作用。
37.如图1和图4所示，盾构管片结构内设有排水廊道11，泄水管9由管片环1内环面伸出的一端与排水廊道11连通。由泄水管9流出的水经排水廊道11排出。如图1所示，管片环1包括若干弧形管片12，导水管8和泄水管9设在其中一片弧形管片12上。
38.当外部水压超过弹性件16的弹力值后，弹性件16被压缩，阀芯17同时向进水孔15内运动，当弹性件16被压缩到一定程度后，侧孔19与进水管14连通，周边地下水经进水管14进入环向导水槽7，由环向导水槽7将水导至管片环1各处，能降低管片环1的外部水压。当外部水压降低至弹性件16的弹力值后，阀芯17在弹性件16作用下复位。
39.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似
的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

技术特征：
1.一种具有自泄压功能的盾构管片结构，包括若干轴向对接的管片环(1)，两相邻的管片环(1)之间具有环缝(2)，其特征在于，所述环缝(2)内设有第一环形密封垫(3)和第二环形密封垫(4)，所述第一环形密封垫(3)靠近管片环(1)的外环面设置，所述第二环形密封垫(4)靠近管片环(1)的内环面设置，所述管片环(1)内设有一端与环缝(2)连通的进水管(14)，所述进水管(14)与环缝(2)的连接处位于第一环形密封垫(3)与第二环形密封垫(4)之间，所述进水管(14)的另一端延伸至管片环(1)的外环面，所述进水管(14)内设有压力阀。2.根据权利要求1所述的具有自泄压功能的盾构管片结构，其特征在于，两相邻的管片环(1)之间通过螺栓连接，所述环缝(2)内设有套设在螺栓上的密封垫圈(5)，所述密封垫圈(5)的厚度大于环缝(2)的缝宽。3.根据权利要求2所述的具有自泄压功能的盾构管片结构，其特征在于，所述管片环(1)的端面设有位于第一环形密封垫(3)与第二环形密封垫(4)之间的螺栓孔(6)，所述螺栓穿设在与之对应设置的螺栓孔(6)内。4.根据权利要求1或2或3所述的具有自泄压功能的盾构管片结构，其特征在于，所述环缝(2)内设有环向导水槽(7)，所述环向导水槽(7)位于第一环形密封垫(3)与第二环形密封垫(4)之间，上述进水管(14)的出水端与环向导水槽(7)连通。5.根据权利要求4所述的具有自泄压功能的盾构管片结构，其特征在于，所述管片环(1)上设有轴向延伸的导水管(8)以及径向延伸的泄水管(9)，所述导水管(8)的一端与环向导水槽(7)连通，其另一端延伸至管片环(1)内部，所述泄水管(9)的一端由管片环(1)的内环面伸出，其另一端与导水管(8)相对设置，所述导水管(8)的另一端与泄水管(9)的另一端之间设有预留钻设段(10)。6.根据权利要求5所述的具有自泄压功能的盾构管片结构，其特征在于，盾构管片结构内设有排水廊道(11)，所述泄水管(9)由管片环(1)内环面伸出的一端与排水廊道(11)连通。7.根据权利要求5所述的具有自泄压功能的盾构管片结构，其特征在于，所述管片环(1)包括若干弧形管片(12)，所述导水管(8)和泄水管(9)设在其中一片弧形管片(12)上。8.根据权利要求1所述的具有自泄压功能的盾构管片结构，其特征在于，所述压力阀包括开设在管片环(1)外环面上的进水孔(15)、设于进水孔(15)内端的弹性件(16)以及滑动配合在进水孔(15)内的阀芯(17)，上述进水管(14)的进水端开设在进水孔(15)的侧壁上，所述阀芯(17)内具有相互连通的轴孔(18)和侧孔(19)，在弹性件(16)弹力作用下所述侧孔(19)与进水管(14)断开连通。9.根据权利要求8所述的具有自泄压功能的盾构管片结构，其特征在于，所述弹性件(16)为可压缩的弹性橡胶垫。

技术总结
本实用新型提供了一种具有自泄压功能的盾构管片结构，属于隧道工程技术领域。它解决了现有盾构管片结构不能实现对盾构管片周边地下水泄压的问题。它包括若干轴向对接的管片环，两相邻的管片环之间具有环缝，环缝内设有第一环形密封垫和第二环形密封垫，第一环形密封垫靠近管片环的外环面设置，第二环形密封垫靠近管片环的内环面设置，管片环内设有一端与环缝连通的进水管，进水管与环缝的连接处位于第一环形密封垫与第二环形密封垫之间，进水管的另一端延伸至管片环的外环面，所述进水管内设有压力阀。当管片环外部的水压超过压力阀的设定值时，压力阀打开，周边地下水经进水管进入环缝，由环缝将水导至管片环各处，能降低管片环的外部水压。片环的外部水压。片环的外部水压。


技术研发人员：陶伟明 李海军 陈杨 朱小兵 曹林卫 刘乐川 刘保林 杨宝 马洪 吴伟 田攀
受保护的技术使用者：中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司
技术研发日：2023.02.22
技术公布日：2023/7/17