专利名称：用于沉管隧道可重复使用的装配式端封结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑工程领域中隧道施工的技术手段，具体涉及一种用于沉管隧道可重复使用的装配式端封结构。
背景技术：
水底隧道有多种施工方法和相应的结构形式，就近几十年而言，主要有沉管法、 盾构法和矿山法修建的隧道，其中，沉管法是预制管段沉放法的简称，是在水底建筑隧道的一种施工方法。沉管法作为可靠的穿江越海的隧道施工方法，正越来越受到人们的重视。 沉管法施工顺序是首先制作隧道管段(用钢板和混凝土或钢筋混凝土)，管段两端用临时封墙密封后下水拖运到隧道设计位置。定位后使管段下沉至预先挖好的水底沟槽内。管段逐节沉放，并用水力压接法将相邻管段连接。最后拆除封墙，使各节管段连通成为整体的隧道。常见的临时端封手段有一次性钢端封门和钢筋混凝土端封门两种形式。1、一次性钢端封门，为确保管节的水密性要求，一次性钢端封门与管节端部焊接为一体以保障连接的密封性。由于钢端封门的面积较大，整块制作和安装有许多加工和施工方面的困难，由此钢端封门一般先制作成片块然后在现场焊接组装。钢端封门片块划分的原则是片块相接处不太复杂，便于安装时操作，便于各项尺寸校对，不改变或不削弱结构的强度、刚度及受力状态。2、钢筋混凝土端封门，通常采用钢梁和混凝土的复合结构，钢梁通过钢梁牛腿固定在管段内壁上，之后在管节端部立模现场浇注制成。上述两种方法中，钢筋混凝土端封门的优点是变形小，易于防渗漏，但拆除时比较麻烦；而一次性钢端封门装、拆均比钢筋混凝土封墙方便得多。但是这两种临时端封手段在拆除时均需要对于端封门进行切割破坏，不但增加了工程成本，而且延长了施工的周期。目前尚无一种可以实现端封门模块化拼装，且可回收利用的端封技术。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供了一种用于沉管隧道可重复使用的装配式端封结构，该端封结构将沉管隧道特有的端封门按装配式设计，从型钢主梁到分块封装门板都可模块化拼装，现场焊接工作量极少，而且除预埋件构件外其余钢构件均可拆卸后重复利用。本发明目的实现由以下技术方案完成
一种用于沉管隧道可重复使用的装配式端封结构，涉及沉管隧道管段端部的封闭结构，其特征在于所述端封结构主要由至少一块封装门板及其支撑主梁和外侧支撑边封构件组合而成，其中
若干所述支撑主梁沿所述管段端部的横断面依次设立，且其两端分别通过牛腿构件固定于所述管段的内壁，所述支撑主梁上具有一安装立面，所述依次设立的各支撑主梁之间安装立面位于同一平面内，所述安装立面朝向所述管段端口 ；所述外侧支撑边封构件具备一边封表面，所述边封表面沿管段内壁连续设置，所述边封表面与所述支撑主梁的安装立面位于同一平面内，并组合构成所述封装门板的安装面， 所述边封表面与管段内壁密封连接，且与所述支撑主梁安装立面构成连续表面； 所述安装立面和所述边封表面之间构成若干开口；
所述封装门板的一侧板面上至少设置一环呈封闭环状的密封胶条，所述封装门板通过螺栓连接固定于所述安装面上，其中所述密封胶条位于所述封装门板与所述安装面之间， 并呈被压缩状；
所述开口至少被一环所述呈封闭环状的密封胶条环绕其中。上述技术方案中
所述外侧支撑边封构件为牛腿结构。所述外侧支撑边封构件包括边封构件预埋件和边封钢板，所述边封构件预埋件预埋于所述管段内壁并连续设置，所述边封钢板焊接于所述边封构件预埋件上，所述边封钢板朝向所述管段端口一侧面构成所述边封表面。所述封装门板到所述管段端口的距离不小于人孔门开启和封装门板拆卸所需空间要求。所述支撑主梁为型钢，其端部的内侧面与所述牛腿结构通过调整块间隔并栓接。所述的密封连接为焊接连接。所述支撑主梁至少布置在封装门板之间的接缝处。所述封装门板通过螺栓预紧固定于支撑主梁。本发明的优点是可大幅提高施工效率，实现标准化施工；重复使用次数越多，经济效益越好，节约了成本。
图1为实施例1管节端面结构示意图； 图2为图1 B-B剖面图3为图2局部放大示意图； 图4为图1 A-A剖面图； 图5为图4局部放大示意图； 图6为实施例2承载基座结构示意图； 图7为实施例3局部放大示意图。
具体实施例方式以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解
如图1至图7所示，总参考标号1-16分别表示管段1、支撑主梁2、主梁牛腿3、主梁牛腿预埋件4、封装门板5、外侧支撑边封构件6、边封构件预埋件7、螺杆8、纵向调节螺栓9、 密封胶条10、中隔条11、水泥台阶12、边封钢板13、调整块14、加强筋15、人孔门16。实施例1
参见图1-5，在本实施例中，以钢筋混凝土沉管隧道为例，对于用于沉管隧道可重复使用的装配式端封结构进行详细描述，其中所涉及的管段1的断面布局为多孔式布局。本实施例1中，端封结构和常见的钢梁/混凝土混合结构端封门一样，同样需要设置若干垂直设置的支撑主梁2作为端封门的框架结构。其中，管段1近端面的内壁上预埋有若干主梁牛腿预埋件4。主梁牛腿预埋件4上螺栓连接主梁牛腿3，作为固定支撑主梁2 的牛腿结构。支撑主梁2两端的内侧面与主梁牛腿3间通过调整块14间隔，并通过纵向调节螺栓9栓接。上述结构中，支撑主梁2和主梁牛腿3成为一个独立的模块，在拆除时只要去除连接螺栓即可拆卸。
但和混凝土端封门的钢梁不同，支撑主梁2不是作为浇注时的钢结构框架。参见图2，支撑主梁2近管段1端口的一侧具有光滑的安装立面，且所有支撑主梁2的安装立面处于同一平面上。而上述连接结构中，设置纵向调节螺栓9和调整块14的目的正是为了调整支撑主梁2于管段1内的纵向位置，以保证所有支撑主梁2的安装立面处于同一平面上。除上述的结构外，端封结构还包括有外侧支撑边封构件6和若干封装门板5。外侧支撑边封构件6通过预埋于管段1内壁上的边封构件预埋件7固定。边封构件预埋件7为预埋于管段1内的钢环，边封构件预埋件7上焊接有一个沿管段1内壁连续的边封钢板13，并设置有若干肋板支撑该边封钢板13。边封钢板13近管段1端面的一侧具有和支撑主梁2安装立面处于同一平面的光滑边封表面，且此边封表面与每一支撑主梁 2两端的安装立面塞焊并打磨光滑，以构成连续的平面。边封表面和安装立面组合构成封装门板5的安装面。由于边封钢板13与外侧支撑边封构件6焊接、与支撑主梁2两端焊接， 故此边封表面与管段1内壁密封连接，且与所述支撑主梁6之间密封连接。封装门板5的形状和数量取决于支撑主梁2的数量。具体的说，支撑主梁2的安装立面和边封钢板13的边封表面分隔构成了若干开口，而设置封装门板5的目的就是一一封闭该开口。故此，封装门板5的数量的选择应该和此开口相对应。封装门板5形状则基于安装面的边框形状。为便于施工，至少一个封装门板5上设置有人孔门16，此人孔门16 的设置方法和结构为本领域技术人员公知手段，故在此不再赘述。封装门板5的内侧板面上焊接有若干加强筋15，用于加强封装门板5的强度。上述的若干加强筋15中至少一个具有平行于封装门板5设置的连接板，该连接板上开设有连接孔。将螺杆8穿越此连接孔，即可将封装门板5与所述支撑主梁2栓接固定，并压合在安装面上。此时支撑主梁2则布置在封装门板5的接缝处。为起到密封连接的效果，封装门板5内侧面近外缘处固定有至少一环呈封闭环状的密封胶条10，密封胶条位于所述封装门板与所述安装面之间，并呈被压缩状。参见图1，密封胶条10形状均为多边形构造，其具体的形状则取决于封装门板5的外周形状。密封胶条10的每一边位于所述封装门板5和支撑主梁2安装立面之间、或所述封装门板5和边封钢板13边封表面间；且任意两个相邻封装门板5接缝处的密封胶条10 被同时设置于同一个支撑主梁2上。而且上述的安装立面和边封表面分隔构成了每一开口均被密封胶条10环绕其中。为便于拆卸和人孔门17的打开，对接后两个端封门之间的净距，必须保证有足够的空间。实施例2
参见附图6，本实施例所描述的端封结构的基本设置方式和实施例1大致相同。其区别在于没有选择外侧支撑边封构件6和边封构件预埋件7作为边封钢板13的支撑结构，而是在管段1的内壁上一体浇注成型一个水泥台阶12，该水泥台阶12的台阶面上预埋边封钢板13。采用此种结构减少了边封钢板13安装时的焊接步骤，进一步缩短了施工周期。实施例3
参见附图7，本实施例所描述的端封结构和实施例1的区别在于，支撑主梁2 不仅布置在封装门板5的分块接缝处，而且在封装门板5中部进行了加密布置，即除了在封装门板5 接缝处具有支撑主梁2，而且在相对于封装门板5的中部，管段1上还设置有一根垂直设置的支撑主梁2。相对应的，封装门板5上内侧面上增设了中隔胶条11。所述中隔胶条11设于环状密封胶条10内，其两端与密封胶条10连接并将其分隔。在封装门板5安装后，中隔胶条11位于所述封装门板5和支撑主梁2安装立面之间。结合上述的装置结构，本发明端封结构的施工方法如下 在安装时
首先在管段ι的主梁牛腿预埋件4 一一对应栓接主梁牛腿3 ；
之后在主梁牛腿3上固定支撑主梁2，并通过纵向调节螺栓9和调整块14调整所有支撑主梁2的安装立面处于同一平面；
在支撑主梁2安装立面和边封钢板13的间隙内塞焊，之后打磨光滑； 将封装门板5通过螺杆8一一对应安装于支撑主梁2上； 确认管段1气密性合格后，端封门安装完毕。在拆卸时，依照安装时的步骤执行反向操作即可。尽管以上通过众多不同实施例的详细描述对于本发明的技术方案进行说明，但是应当理解，该描述的法律范围由本发明所附的权利要求书的言辞来限定。上述实施例中对于封装门板5的形状和支撑主梁2设置位置的详细描述应被解释为仅是示例性的，而不是包括每一种可能的实施例。因为穷举每一可能的实施例即使不是不可能的也是不切实际的。故此本领域技术人员显然应当能够认识到，本实施例设计的要点在于支撑主梁2作为端封门的承力构件，封装门板5通过螺栓固定于支撑主梁2上，封装门板5缘部设置密封胶条10，密封胶条10压紧在边封钢板13和支撑主梁2以起到密封止水的作用，从而实现模块式拆卸。在符合上述端封结构的设计要点的前提下，在封装门板5的分块设计时，可以根据管段1实际的横断面情况进行，在保证装卸方便的前提下，根据实际工况的水密性要求选择分块数量和形状，而且应该尽量保证每块封装门板5的重量接近，即封装门板5面积大致相同。基于上述分块原则，在确定封装门板5的分块数量和形状后，根据封装门板5拼合的接缝来确定支撑主梁2的位置，并根据工况可选的加密布置支撑主梁2。故此封装门板 5的形状和数量不仅仅局限于上述实施例的描述，而是在满足其他条件的情况下，根据具体工况，对于形状和数量进行任意变化和增减。相对应的，配合封装门板5的形状，支撑主梁 2可以选择水平设置、纵横相间设置或者其他异形设置方式，而这仍落入权利要求书的范围之内。
权利要求
1.一种用于沉管隧道可重复使用的装配式端封结构，涉及沉管隧道管段端部的封闭结构，其特征在于所述端封结构主要由至少一块封装门板及其支撑主梁和外侧支撑边封构件组合而成，其中若干所述支撑主梁沿所述管段端部的横断面依次设立，且其两端分别通过牛腿构件固定于所述管段的内壁，所述支撑主梁上具有一安装立面，所述依次设立的各支撑主梁之间安装立面位于同一平面内，所述安装立面朝向所述管段端口 ；所述外侧支撑边封构件具备一边封表面，所述边封表面沿管段内壁连续设置，所述边封表面与所述支撑主梁的安装立面位于同一平面内，并组合构成所述封装门板的安装面， 所述边封表面与管段内壁密封连接，且与所述支撑主梁安装立面构成连续表面；所述安装立面和所述边封表面之间构成若干开口；所述封装门板的一侧板面上至少设置一环呈封闭环状的密封胶条，所述封装门板通过螺栓连接固定于所述安装面上，其中所述密封胶条位于所述封装门板与所述安装面之间， 并呈被压缩状；所述开口至少被一环所述呈封闭环状的密封胶条环绕其中。
2.根据权利要求1所述的一种用于沉管隧道可重复使用的装配式端封结构，其特征在于所述外侧支撑边封构件为牛腿结构。
3.根据权利要求1所述的一种用于沉管隧道可重复使用的装配式端封结构，其特征在于所述外侧支撑边封构件包括边封构件预埋件和边封钢板，所述边封构件预埋件预埋于所述管段内壁并连续设置，所述边封钢板焊接于所述边封构件预埋件上，所述边封钢板朝向所述管段端口一侧面构成所述边封表面。
4.根据权利要求1所述的一种用于沉管隧道可重复使用的装配式端封结构，其特征在于所述封装门板到所述管段端口的距离不小于人孔门开启和封装门板拆卸所需空间要求。
5.根据权利要求1所述的一种用于沉管隧道可重复使用的装配式端封结构，其特征在于所述支撑主梁为型钢，其端部的内侧面与所述牛腿结构通过调整块间隔并栓接。
6.根据权利要求1所述的一种用于沉管隧道可重复使用的装配式端封结构，其特征在于所述的密封连接为焊接连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于沉管隧道可重复使用的装配式端封结构，其特征在于所述支撑主梁至少布置在封装门板之间的接缝处。
8.根据权利要求1所述的一种用于沉管隧道可重复使用的装配式端封结构，其特征在于所述封装门板通过螺栓预紧固定于支撑主梁。
全文摘要
本发明涉及建筑工程领域，具体涉及一种用于沉管隧道可重复使用的装配式端封结构。所述端封结构主要由至少一块封装门板及其支撑主梁和外侧支撑边封构件组合而成，其中若干所述支撑主梁沿所述管段横断面依次设立，并分别具有一安装立面；所述外侧支撑边封构件具备一沿管段内壁连续设置的边封表面，所述边封表面以及所述依次设立的各支撑主梁的安装立面均位于同一平面内，并组合构成所述封装门板的安装面；所述安装立面和所述边封表面之间构成若干开口；所述封装门板上至少设置一环密封胶条，所述封装门板栓接固定于安装面上，其中所述密封胶条位于所述封装门板与所述安装面之间，并呈被压缩状。其优点是可大幅提高施工效率，实现标准化施工。
文档编号E02D29/073GK102345298SQ201110355969
公开日2012年2月8日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者奚程磊, 宋振华, 陈华, 陈正杰, 陈鸿 申请人:上海市隧道工程轨道交通设计研究院