一种应力补偿型盾构隧道管片接缝防水弹性密封垫的制作方法

本发明涉及密封垫，特别涉及一种应力补偿型盾构隧道管片接缝防水弹性密封垫，属于密封垫技术领域。

背景技术：

近年来，随着社会经济和城市化进程的快速发展，盾构隧道技术已成为我国重大交通等基础设施建设中不可或缺的关键技术。盾构法隧道由于其分块拼接的衬砌结构特点，管片接缝防水对隧道正常使用、周围环境安全至关重要，目前工程技术领域，管片接缝防水多采用单一组分的三元乙丙橡胶（内开通孔）密封垫或顶部搭接遇水膨胀橡胶的三元乙丙橡胶（内开通孔）密封垫。其防水机理可阐述为，三元乙丙橡胶自身为不可压缩的弹性材料，在管片拼接时其内部设置的数个通孔发生压缩、坍塌，依靠三元乙丙橡胶回弹性能产生接触应力以抵抗水压力，起到防水作用。

密封垫在长期受压应力作用下，易发生应力松弛现象，塌孔后橡胶恢复变形能力不足，从而使密封垫防水能力下降。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种应力补偿型盾构隧道管片接缝防水弹性密封垫，以解决上述背景技术中提出的密封垫在长期受压应力作用下，易发生应力松弛现象，塌孔后橡胶恢复变形能力不足，从而使密封垫防水能力下降的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种应力补偿型盾构隧道管片接缝防水弹性密封垫，包括管片，所述管片的一侧开设有防水槽，所述防水槽的内部固定安装有密封垫，所述密封垫由外橡胶包体、内芯、第一支杆、上弹块、下弹块、第二支杆和弹簧组成，所述外橡胶包体外壁的两侧均固定开设有侧圆孔，所述外橡胶包体的顶端和底端均固定开设有半圆孔，所述外橡胶包体的内部固定套设有内芯，所述外橡胶包体内的顶部固定安装有第一支杆，所述第一支杆的底端固定安装有上弹块，所述外橡胶包体内的底部固定安装有第二支杆，所述第二支杆的顶端固定安装有下弹块，所述下弹块顶端的中部固定安装有弹簧，且所述弹簧与上弹块的底端固定连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述侧圆孔的内部和半圆孔的内部均固定填充有魔芋块。

作为本发明的一种优选技术方案，所述下弹块顶端的两侧均固定安装有限位杆，所述上弹块底端的两侧均开设有限位槽，且所述限位槽与限位杆相互配合。

作为本发明的一种优选技术方案，所述密封垫顶端的两侧均开设有弧形槽。

作为本发明的一种优选技术方案，所述内芯为硅泡沫。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种应力补偿型盾构隧道管片接缝防水弹性密封垫，外橡胶包体外壁开设有填充有魔芋块的侧圆孔和半圆孔，可提升橡胶包体的回弹性，同时内部设有上弹块、弹簧和下弹块，进一步提升密封垫中部压缩后的回弹性，使得密封垫耐用增强，抗压性增强。

附图说明

图1为本发明正面结构示意图；

图2为本发明密封垫的结构示意图；

图3为本发明限位杆的放大结构示意图；

图4为本发明半圆孔的结构示意图。

图中：1、管片；2、防水槽；3、密封垫；4、外橡胶包体；5、内芯；6、侧圆孔；7、弧形槽；8、半圆孔；9、第一支杆；10、上弹块；11、下弹块；12、第二支杆；13、弹簧；14、限位槽；15、限位杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-3，本发明提供了一种应力补偿型盾构隧道管片接缝防水弹性密封垫，包括管片1，管片1的一侧开设有防水槽2，防水槽2的内部固定安装有密封垫3，密封垫3由外橡胶包体4、内芯4、第一支杆9、上弹块10、下弹块11、第二支杆12和弹簧13组成，外橡胶包体4外壁的两侧均固定开设有侧圆孔6，外橡胶包体4的顶端和底端均固定开设有半圆孔8，外橡胶包体4的内部固定套设有内芯5，外橡胶包体4内的顶部固定安装有第一支杆9，第一支杆9的底端固定安装有上弹块10，外橡胶包体4内的底部固定安装有第二支杆12，第二支杆12的顶端固定安装有下弹块11，下弹块11顶端的中部固定安装有弹簧13，且弹簧13与上弹块10的底端固定连接。

优选的，侧圆孔6的内部和半圆孔8的内部均固定填充有魔芋块；下弹块11顶端的两侧均固定安装有限位杆15，上弹块10底端的两侧均开设有限位槽14，且限位槽14与限位杆15相互配合；密封垫3顶端的两侧均开设有弧形槽7；内芯5为硅泡沫，外橡胶包体4相比之前密封垫增厚，同时外橡胶包体4外壁开设有填充有魔芋块的侧圆孔6和半圆孔8，魔芋块具有高弹性，可提升外橡胶包体4的回弹性，同时外橡胶包体4内的中部设有上弹块10、弹簧13和下弹块11，进一步提升密封垫3内部内芯5压缩后的回弹性，在受压后能够产生均匀的接触应力，不发生局部翘曲和应力集中，与管片贴合紧密，具有较好的防水性能。

实施例2

请参阅图1-3，本发明提供了一种应力补偿型盾构隧道管片接缝防水弹性密封垫，包括管片1，管片1的一侧开设有防水槽2，防水槽2的内部固定安装有密封垫3，密封垫3由外橡胶包体4、内芯4、第一支杆9、上弹块10、下弹块11、第二支杆12和弹簧13组成，外橡胶包体4外壁的两侧均固定开设有侧圆孔6，外橡胶包体4的顶端和底端均固定开设有半圆孔8，外橡胶包体4的内部固定套设有内芯5，外橡胶包体4内的顶部固定安装有第一支杆9，第一支杆9的底端固定安装有上弹块10，外橡胶包体4内的底部固定安装有第二支杆12，第二支杆12的顶端固定安装有下弹块11，下弹块11顶端的中部固定安装有弹簧13，且弹簧13与上弹块10的底端固定连接。

优选的，侧圆孔6的内部和半圆孔8的内部均固定填充有魔芋块；下弹块11顶端的两侧均固定安装有限位杆15，上弹块10底端的两侧均开设有限位槽14，且限位槽14与限位杆15相互配合；密封垫3顶端的两侧均开设有弧形槽7；内芯5为硅泡沫，外橡胶包体4相比之前密封垫增厚，同时外橡胶包体4外壁开设有填充有魔芋块的侧圆孔6和半圆孔8，魔芋块具有高弹性，可提升外橡胶包体4的回弹性，同时外橡胶包体4内的中部设有上弹块10、弹簧13和下弹块11，进一步提升密封垫3内部内芯5压缩后的回弹性，在受压后能够产生均匀的接触应力，不发生局部翘曲和应力集中，与管片贴合紧密，具有较好的防水性能。

外橡胶包体4包括以下重量份配比的原料：高密度聚乙烯75份、乙烯-辛烯共聚物35份、相容剂10份、抗氧剂3份、硅橡胶8份,丁苯橡胶68份、橡胶炭黑36份、过氧化苯甲酰2份、间接法氧化锌5份、氨基甲酸乙酯4份、防老剂ble7份、纳米氧化锌1份、纳米二氧化硅3份、防焦剂ctp4份。外橡胶包体4具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。

本发明要解决的另一技术问题为提供外橡胶包体4的制造方法，包括以下步骤：

1)取高密度聚乙烯75份、乙烯-辛烯共聚物35份、相容剂10份、抗氧剂3份、硅橡胶8份,丁苯橡胶68份、橡胶炭黑36份、过氧化苯甲酰2份、间接法氧化锌5份、氨基甲酸乙酯4份，送入到高温密炼机内，密炼时间为200s，密炼温度为90℃，制得混炼胶，备用；

2）取防老剂ble7份、纳米氧化锌1份、纳米二氧化硅3份、防焦剂ctp4份，依次投入到搅拌机内进行搅拌，搅拌时间设定为38min，制得混合均匀的混合物，备用；

3）将步骤2）制作得到的粉末加入到步骤1)制得的混炼胶中，并将高温密炼机的温度升高到125℃，然后保温108s，得到混合胶，将高温密炼机的温度升高到210℃，进行出胶，备用；

4）进行硫化处理后，模具成型、静置，降至室温，制得外橡胶包体4。

具体使用时，本发明一种应力补偿型盾构隧道管片接缝防水弹性密封垫，外橡胶包体4相比之前密封垫增厚，同时外橡胶包体4外壁开设有填充有魔芋块的侧圆孔6和半圆孔8，魔芋块具有高弹性，可提升外橡胶包体4的回弹性，同时外橡胶包体4内的中部设有上弹块10、弹簧13和下弹块11，进一步提升密封垫3内部内芯5压缩后的回弹性，在受压后能够产生均匀的接触应力，不发生局部翘曲和应力集中，与管片贴合紧密，具有较好的防水性能。在长期压应力作用下，具有荷载保持能力和较强的弹性恢复能力等优势，能有效减小防水密封垫长期压力下的应力松弛现象，可充分保证管片接缝防水耐久性满足隧道运营要求。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。