一种取排水盾构隧道管片接缝防水弹性密封垫的制作方法

1.本实用新型涉及取排水盾构隧道工程领域，尤其是涉及一种取排水盾构隧道管片接缝防水弹性密封垫。


背景技术：

2.随着地下空间的开发以及地下管网的发展，越来越多的城市及大型建筑物地下建设了地下取排水隧道，作为城市地下管网的重要组成部分或者是某些特殊建筑物的水力保障。由于取排水隧道的特点，处于地下水环境和隧道内水环境的共同作用，因此取排水隧道的防水设计通常需要考虑外部复杂水文地质条件及隧道内部的复杂的输水环境，具体表现为外部水头较高，内部输水环境通常比较复杂，例如温度较高、具有一定的腐蚀性等，内外水环境的共同作用对于隧道的防水提出了很大的挑战，其中盾构隧道管片接缝防水是取排水隧道整体防水的关键。
3.目前盾构隧道通常采用非膨胀性三元乙丙橡胶作为接缝防水材料，在盾构管片接缝处设计弹性密封垫沟槽，通过设计优化设计弹性密封垫的截面形式，将三元乙丙橡胶按照设计断面压制成形后粘贴在盾构管片沟槽内，通过相邻管片之间密封垫的挤压产生接触应力，从而实现盾构管片接缝的防水功能。
4.由于取排水隧道的特点，对弹性密封垫的防水能力要求较高，为了达到较高的防水能力，需要三元乙丙橡胶密封垫的硬度增大、厚度增大、开孔率减小，从而产生更大的接触应力，同时也使得密封垫的压缩力增大，压缩力过大不利于管片的拼装压紧且会造成管片沟槽外侧角部混凝土的破坏。同时由于隧道内部温度、腐蚀性等不利因素的影响，密封垫的性能会随着时间逐渐老化衰减，隧道接缝防水设计标准进一步提升。因此综合以上因素，需要合理的设计密封垫的断面形式，使得弹性密封垫同时具有较小的装配力、较大的压缩性、较高的防水性能和较好的耐久性，保证隧道接缝在一定的张开和错台情况下、一定的环境不利因素老化影响下，仍然能够保持一定的压缩状态，具有较高的防水能力，保证取排水隧道的安全性和耐久性。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种取排水盾构隧道管片接缝防水弹性密封垫。
6.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.一种取排水盾构隧道管片接缝防水弹性密封垫，包括分别设置在相邻隧道管片的接缝沟槽内且相互压紧配合的弹性密封垫本体，所述的弹性密封垫本体呈沿中线对称的结构，其外轮廓由直线型的上端面、与上端面平行的下端面以及分别连接上、下端面两端的左右侧面，在弹性密封垫本体上部分别开设有一个正拱门型通孔以及两个左右对称设置的倒拱门型通孔，在弹性密封垫本体下部分别开设一个第一型倒u型凹槽以及两个左右对称设置的第二型倒u型凹槽，第二型倒u型凹槽分别与正拱门型通孔之间形成两个支撑足，并且
第二型倒u型凹槽分别与左右两侧轮廓面之间形成两个端部。
8.所述的正拱门型通孔的拱部直径大于倒拱门形通孔的拱部直径。
9.所述的第一型倒u型凹槽和第二型倒u型凹槽的截面轮廓均由一段顶部圆弧以及与顶部圆弧相切的两条直线构成。
10.所述的正拱门型通孔与第一型倒u型凹槽的形心连线分与中线重合。
11.所述的第一型倒u型凹槽的开槽高度低于第二型倒u型凹槽的开槽高度。
12.所述的弹性密封垫本体为三元乙丙橡胶密封垫本体。
13.所述的倒拱门型通孔和正拱门型通孔在拐角处均设置倒角。
14.所述的弹性密封垫本体的上端面相互压紧密封，下端面嵌设在相邻隧道管片的接缝沟槽内。
15.所述的端部在下端面的宽度小于支撑足在下端面的宽度。
16.所述的端部在左右侧面处为折线形凸起。
17.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
18.一、结构优化：本实用新型通过设置一排拱门形通孔和底部倒u形凹槽以及对布置位置的优化设计，得到了力学性能和防水性能最优的结构，拱门形通孔的设计可有效降低装配力，通孔截面拐角处均设置倒角，有效的避免了通孔压缩之后出现角部应力集中，中间倒拱门形通孔直径较大，因此底部第一型凹槽高度略低，保证了通孔之间的密封垫厚度，有效的避免了压缩过大时出现局部应力集中倒置孔洞贯穿的现象，同时中间倒拱门形通孔的直径大于两侧拱门形通孔，确保在一定的张开、错台的情况下，密封垫核心部分仍然有较大的压缩量和较好的压缩性能，保证了密封垫的防水性能。
19.二、耐久性好：为了应对取排水隧道内部存在水温较高等不利因素，三元乙丙橡胶主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其耐热性能良好，温度过高会加速橡胶的老化，而本实用新型考虑了长期压缩应力保持率，通过提高防水设计标准来提高三元乙丙橡胶弹性密封垫的耐久性。
20.三、装配力小：本实用新型密封垫采用拱门形通孔与底部倒u型凹槽，通过直径大小的限定和位置的优化设计，能够有效的降低弹性密封垫的装配力。
21.四、防水性能高：本实用新型密封垫通过优化布置断面通孔和凹槽，柱部(支撑足部)布置合理且中间柱部的宽度较大，保证了密封垫无错台、错台情况下均能够保证一定的压缩接触，同时可以有效的提高密封垫表面接触应力的局部峰值，提高管片接缝的防水性能。
22.五、制作方便：本实用新型结构对称规整，开孔大小适当，制作方便，适用于取排水盾构隧道管片接缝的防水工程。
附图说明
23.图1为本实用新型的结构示意图。
24.图2为弹性密封垫的压缩力学曲线图。
25.图3为弹性密封垫在极限状态下的接触应力峰值分布图。
26.图中标记说明：
27.1、密封垫本体，21、第一型倒u型凹槽，22、第二型倒u型凹槽，31、倒拱门形通孔，
32、正拱门形通孔。
具体实施方式
28.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
29.实施例
30.如图1所示，本实用新型提供一种取排水盾构隧道管片接缝防水弹性密封垫，设置在盾构隧道衬砌管片接缝内外侧，包括分别安装在相邻隧道管片接缝处的弹性密封垫本体1，弹性密封垫本体1的外轮廓由直线型的上端面、与上端面平行的下端面以及连接上、下端面两端的左右折线形侧面构成。
31.本实施例中，弹性密封垫本体1的上端面长度为30mm，下端面长度为33mm，高度为17mm，属于中型沟槽密封垫，一般适用于盾构隧道直接6m左右的地铁隧道、取排水隧道等情况，侧面折线的弯折点与与其最近的上端面端点之间的水平距离为3.5mm，与与其距离最近的下端面端点之间的水平距离为2mm，接缝处的两个弹性密封垫本体1的上端面相互压紧接触，下端面安装在隧道管片的沟槽内，弹性密封垫本体1以上、下端面中点的连线(图1中所示虚线中线)为密封垫本体1的对称轴左右对称，弹性密封垫本体1一体成型、其下端面处的左右两侧设有两个端部11以及中间两个支撑足12，端部的底部宽度为2mm，支撑足的宽度为4mm。
32.端部11与支撑足12之间以及相邻的支撑足12之间形成三个倒u型凹槽，倒u型凹槽包括一个第一型倒u型凹槽21和两个第二型倒u型凹槽22，倒u型凹槽的截面由一段圆弧以及与圆弧相切的两条直线构成，倒u型凹槽底部宽度均为7mm，上部圆弧半径为3mm，倒u型凹槽中心水平距离为11mm，弹性密封垫本体1上部设有一排通孔，包括两侧两个左右对称的倒拱门形通孔31和位于对称轴上的一个正拱门形通孔32，倒拱门形通孔半径为3mm，正拱门形通孔半径为4mm，该排通孔的底部与下方倒u型凹槽的顶部距离为2mm。
33.本实用新型的弹性密封垫本体1的断面采用一排拱门形通孔，拱门形通孔的受力性能好，相比于圆形、三角形等其他形状，拱门形能够很好的避免应力集中，拱门形孔32大于两侧倒置拱门形孔31，保证了密封垫核心部分有较大的压缩量，能够减小密封垫的压缩力，同时支撑足12的宽度较大，能够保证核心部分密封垫的稳定性，即使在错台情况下，仍然能够保证柱部部分处于压缩状态，保证密封垫结构的稳定性和防水性能。
34.本实施例中，弹性密封垫的材料硬度为邵氏60度，极限状态接缝张开量5mm、接缝错台量10mm，工程最高水压为0.4mpa，考虑密封垫材料长期耐久性以及安全系数储备，密封垫的防水设计标准为满足0.9mpa的防水要求。
35.如图2所示，图为密封垫断面的压缩力学曲线图，端面在完全压缩的情况下，其装配力为30kn/m，装配力小，压缩性能良好，能够满足盾构隧道拼装要求。
36.如图3所示，图为密封垫断面极限状态的接触应力分布图，断面在张开量5mm、错台量10mm的极限状态下，密封垫的各柱体均能够有效发挥作用，保证了密封垫接触面之间有较大的接缝应力峰值，从而满足防水设计要求。
37.因此，本专利实施实例断面在极限状态下有较高的防水性能，同时其在闭合状态下的装配力小，同时考虑了环境因素对密封垫性能老化的影响，提高了密封垫的防水设计标准来保证耐久性，得到了结构优化的装配力小、防水性能高的密封垫断面形式。
38.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。