一种盾构法隧道管片螺栓孔防水构造及施工方法与流程

本发明属于隧道防水技术领域，具体是一种盾构法隧道管片螺栓孔防水构造及施工方法。

背景技术：

盾构法隧道是由多块预制管片现场拼装而形成的结构，管片之间通过螺栓连接，为了防止地下水从管片接缝渗漏到隧道内，接缝处靠近管片外侧均设置有防水密封垫，在螺栓孔口设置遇水膨胀橡胶密封圈，并在内侧进行嵌缝，在防水要求较高的工程中，靠近接缝内侧还设置了第二道防水密封垫。在实际工程中，由于预制管片质量、施工拼装质量、密封垫粘贴质量等因素的影响，外侧密封垫渗漏很难完全避免，甚至在个别工程中渗漏非常严重。

当外侧密封垫发生渗漏后，水流可能沿着螺栓孔进入隧道，故螺栓孔均设置有防水构造。但是从《某过江地铁盾构隧道管片渗漏水原因分析及治理技术》(中国建筑防水，2015年第6期)、《盾构隧道渗漏水原因分析及应对措施》(城市建筑，2013年第8期)以及《盾构隧道渗漏水处理施工技术》(城市建筑，2015年第11期)等文献可以看出，管片螺栓孔口渗漏的现象经常出现。

目前盾构隧道管片连接螺栓孔防水均采用在螺栓孔口倒角位置设置三角形截面遇水膨胀橡胶圈的方式。由于螺栓孔直径一般比螺栓直径大6mm左右，密封圈遇水膨胀后向螺栓孔内挤出，由于没有侧向约束，形不成膨胀压力，故防水效果很差。另外，遇水膨胀橡胶材料在长期浸泡条件下稳定性较差，吸水材料容易从橡胶的弹性体网络中流失，表现为长期或反复浸水前后较大的质量损失和物理性能下降。也就是说目前普遍采用的遇水膨胀橡胶圈存在的遇水膨胀时不能产生膨胀力，起不到应有的防水作用，且稳定性和耐久性不足。

技术实现要素：

针对背景技术中存在的问题，本发明提出一种从防水密封垫材质及工作原理、密封垫构造、密封垫安装位置等方面进行综合的改进，从而解决现有技术不足的盾构法隧道管片螺栓孔防水构造及施工方法。

为达到上述目的，本发明设计的盾构法隧道管片螺栓孔防水构造，包括位于螺栓孔内连接管片的螺栓、位于螺栓的螺栓头和管片之间的螺栓垫圈，其特征在于：还包括位于螺栓垫圈和管片之间的第一防水垫圈、位于螺栓头和螺栓垫圈之间的第二防水垫圈；所述第一防水垫圈与所述管片接触的一面为平面，与螺栓垫圈接触的一面设有至少一环半圆形凸起；所述第二防水垫圈的两个端面均为平面。

优选的，所述第一防水垫圈的内径大于螺栓垫圈的内径，外径不大于螺栓垫圈的外径；所述半圆形凸起的直径大于第一防水垫圈的内径小于螺栓垫圈的外径。

进一步优选的，所述第一防水垫圈上设有多环半圆形凸起，相邻的两个半圆凸起的直径之差为10～20mm。

优选的，所述第一防水垫圈采用三元乙丙橡胶材料制成。

优选的，所述管片上设有容置所述第一防水垫圈的限位槽。

进一步优选的，所述限位槽的深度为2～4mm。

优选的，所述第二防水垫圈的内径不小于螺栓直径，外径小于螺栓头内切圆直径。

优选的，所述第二防水垫圈采用氯丁橡胶或乙丙橡胶材质。

采用上述盾构法隧道管片螺栓孔防水构造的盾构法隧道管片螺栓孔防水施工方法，包括以下步骤：

一)预制管片时一并做好限位槽，在管片下井之前采用粘接剂将第一防水垫圈粘贴在限位槽内，管片在粘贴装设第一防水垫圈的12小时内，不得送井下拼装，且不得与水接触；

二)拼装管片时，依次将第二防水垫圈和螺栓垫圈套设在螺栓上，通过螺栓预紧对第一防水垫圈和第二防水垫圈进行压密进而起到防水作用，并可通过调整螺栓预紧力实现抵抗不同水压力的要求。

优选的，步骤一)中粘结剂采用改性环保型氯丁类胶粘剂，在管片上涂刷粘结剂后，凉置一段时间，待手指接触不粘连时，再将第一防水垫圈平整地贴在管片上的限位槽内。

进一步优选的，所述凉置的时间为10～15分钟。

本发明的有益效果是：1.可提高螺栓孔防水压力。现有遇水膨胀橡胶垫圈防水方式，由于垫圈遇水后会沿着螺栓孔与螺栓之间的间隙向螺栓孔内膨胀，膨胀橡胶在无约束的情况下不能产生膨胀压力，当有水压作用时，起不到防水效果。本发明采用的防水方案是通过管片与螺栓垫圈之间的第一防水垫圈和螺栓头与螺栓垫圈之间的第二防水垫圈在螺栓预紧力作用下产生压缩应力，从而实现螺栓孔的防水目的。2.本发明提出的方案，可根据需要来调节螺栓预紧力的大小，通过改变防水垫圈与管片及螺栓垫圈的接触应力，从而实现不同的防水压力要求。3.本发明垫圈材质与遇水膨胀橡胶比具有更好的耐久性。

附图说明

图1是本发明的装配示意图

图2是图1中A处的放大爆炸图

图3是本发明第一防水垫圈的主视图

图4是图3的B-B截面图

图中：螺栓孔1、管片2、螺栓3、螺栓头4、螺栓垫圈5、第一防水垫圈6(半圆形凸起6.1)、第二防水垫圈7。

具体实施方式

下面通过图1～图4以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述，本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围。

如图1和图2所示，发明设计的盾构法隧道管片螺栓孔防水构造，包括位于螺栓孔1内连接管片2的螺栓3、位于螺栓3的螺栓头4和管片2之间的螺栓垫圈5、位于螺栓垫圈5和管片2之间的第一防水垫圈6、位于螺栓头4和螺栓垫圈5之间的第二防水垫圈7；所述第一防水垫圈6与所述管片2接触的一面为平面，与螺栓垫圈5接触的一面设有至少一环半圆形凸起6.1；所述第二防水垫圈7的两个端面均为平面。

再如图2所示，所述第一防水垫圈6的内径大于螺栓垫圈5的内径，外径不大于螺栓垫圈的外径；所述半圆形凸起6.1的直径大于第一防水垫圈6的内径小于螺栓垫圈5的外径。

如图3和图4所示，所述第一防水垫圈6上设有多环半圆形凸起6.1，相邻的两个半圆形凸起6.1的直径之差为10～20mm。也就是说，相邻的两个半圆形凸起6.1之间的间隔为5～10mm。

优选的，所述第一防水垫圈6采用三元乙丙橡胶材料制成。

再如图2所示，所述管片2上设有容置所述第一防水垫圈6的限位槽8。优选的，所述限位槽8的深度为2～4mm。

再如图2所示，所述第二防水垫圈7的内径不小于螺栓3直径，外径小于螺栓头4内切圆直径。

优选的，所述第二防水垫圈7采用氯丁橡胶或乙丙橡胶材质。

采用上述盾构法隧道管片螺栓孔防水构造的盾构法隧道管片螺栓孔防水施工方法，包括以下步骤：

一)预制管片2时一并做好限位槽8，在管片2下井之前采用粘接剂将第一防水垫圈6粘贴在限位槽8内，管片2在粘贴装设第一防水垫圈的12小时内，不得送井下拼装，且不得与水接触；

二)拼装管片2时，依次将第二防水垫圈7和螺栓垫圈5套设在螺栓3上，通过螺栓3预紧对第一防水垫圈6和第二防水垫圈7进行压密进而起到防水作用，并可通过调整螺栓3预紧力实现抵抗不同水压力的要求。

优选的，步骤一)中粘结剂采用改性环保型氯丁类胶粘剂，在管片2上涂刷粘结剂后，凉置10～15分钟，待手指接触不粘连时，再将第一防水垫圈6平整地贴在管片2上的限位槽8内。