一种高水压盾构隧道螺栓孔密封防水结构的制作方法

本实用新型涉及既有盾构隧道接缝防水工程领域，尤其是涉及一种高水压盾构隧道螺栓孔密封防水结构。

背景技术：

近年来，随着我国地下空间的陆续开发，以及城市轨道交通网络的不断完善，盾构工法以其机械化程度高、施工速度快、环境影响小等优点，在当今城市地铁隧道以及大型水下隧道工程中被广泛采用。据调查显示，盾构隧道渗漏水已成为影响盾构隧道安全及运营的主要病害之一，尤其对于电力隧道、污水隧道以及地铁隧道等，渗漏水不仅对日常的运营带来重重安全隐患。另外，诸多学者研究表明盾构隧道长期渗漏水对管片衬砌结构的内力也产生较大影响。

结合国内某地铁隧道的长期监测及病害检测情况，在调查中发现，除了在衬砌管片接缝(环缝及纵缝)处发生渗漏水之外，螺栓孔处的渗漏病害也普遍存在，表明螺栓孔也是渗漏水发生的主要位置之一。在现行的盾构隧道的设计工作中，对于接缝的防水，作为设计内容的一部分，已引起广泛重视。尤其对于高水压盾构隧道，接缝密封垫的防水设计还需要结合室内试验及数值模拟等多种方法，进行综合考虑。然而，针对螺栓孔的防水处理，通常采用注浆嵌缝处理，实际调查表明，在隧道运营一段时间之后，螺栓孔处的渗漏水情况陆续出现，表明现行的手孔封堵方法长期防水效果不佳，亟待进一步完善。

对于高水压盾构隧道，尤其是电力隧道、地铁隧道等，隧道全线安设大量的电力机电设备，对于隧道的渗漏水要求等级很高，要求极为严格，设计时要求达到“滴水不漏”。目前，对于高水压下的盾构隧道螺栓孔的防水处理方法效果均不佳，远远不能到达“百年工程”的长期性能设计要求。另外，国内外尚无螺栓孔防水设计理论及有效可行的试验评价方法。

技术实现要素：

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有效阻断渗流、防水耐久、适应应力、方便装卸的高水压盾构隧道螺栓孔密封防水结构。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高水压盾构隧道螺栓孔密封防水结构，用以在高水压或越江跨海盾构隧道螺栓孔处填充盾构隧道接头连接螺栓与盾构隧道管片之间的空隙，该防水结构包括接头螺栓垫片和截面开孔的弹性密封垫圈，所述的接头螺栓垫片紧贴设置在接头连接螺栓的螺母的内侧，所述的弹性密封垫圈填充在接头螺栓垫片、接头连接螺栓的栓体以及盾构隧道管片的螺栓孔之间形成的空隙中。

所述的弹性密封垫圈为封闭圆环状、封闭框体状或密闭多边形状。

所述的弹性密封垫圈为三元乙丙橡胶弹性密封垫圈。

所述的接头连接螺栓为直螺栓、弯螺栓或斜螺栓。

所述的盾构隧道管片为混凝土管片，其在与接头连接螺栓连接的螺栓孔处为钢筋混凝土或预埋铸铁件。

所述的弹性密封垫圈的断面背部呈半圆形圆弧状，腹部的一侧设有一向腹部一侧突出的鼻部，另一侧设有一尾部，并且在鼻部与尾部之间开设有多个开孔，多个开孔之间形成多个足部，所述的背部与接头螺栓垫片压紧设置，所述的尾部和多个足部分别与盾构隧道管片的上表面压紧接触，所述的鼻部填充在接头连接螺栓的栓体以及盾构隧道管片的螺栓孔之间形成的空隙中。

所述的鼻部与足部之间的开孔设置在盾构隧道管片的螺栓孔与上表面的拐角处，所述的足部之间的开孔以及尾部与足部之间的开孔被盾构隧道管片的上表面封闭。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

一、有效阻断渗流：在螺栓垫片与混凝土管片之间增设了弹性密封垫圈，使其在力的作用下发生变形，以填充螺栓、管片以及垫片三者间的空隙，从而阻断可能的渗流通道。

二、防水耐久：增设的弹性密封垫，具有很强的耐久性：耐腐蚀、耐老化、耐水热、耐电晕，绝缘性好等特点，从而提高了螺栓孔的防水适应性及隧道衬砌的耐久性。

三、适应应力：弹性密封垫的变形可恢复，实际工程中，螺栓孔处的受力及变形复杂而不定，现有的技术不能适应实际中接头螺栓的力与变形的变化，而通过设置弹性密封垫，有效地适应力螺栓孔附近的应力重分布，同时又保持防水能力不下降。

四、方便装卸：弹性密封垫圈与螺栓、垫片以及管片之间各自独立，可任意增设、更换、调整，对于已有的螺栓孔渗漏水病害的治理，具有很强的可操作性，指导意义强。

五、通过室内试验以及数值模拟等手段，可精确地预测及判断本实用新型装置的防水能力，考虑不同的密封垫圈的设计，可进行室内试验对比，有效指导实际工程。

附图说明

图1为本实用新型的局部放大结构示意图。

图2为本实用新型的俯视结构示意图。

图3为本实用新型实施实例的弹性密封垫圈具有3个开孔的断面示意图。

图4为本实用新型实施实例的弹性密封垫圈具有2个开孔的断面示意图。

其中，1、弹性密封垫圈，11、背部，12、鼻部，13、开孔，14、尾部，15、足部，2、接头连接螺栓，3、螺母，4、接头螺栓垫片，5、盾构隧道管片。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

如图1至图4所示，本实用新型的防水结构包括弹性密封垫圈1、接头连接螺栓2、螺母3以及接头螺栓垫片4，弹性密封垫圈1设于接头螺栓垫片4与盾构隧道管片5之间，弹性密封垫圈1在接头连接螺栓2以及接头连接螺栓2的螺母3施加预紧力的作用下，压密并填充接头连接螺栓2、接头螺栓垫片4以及盾构隧道管片5之间的孔隙，从而隔断渗漏水的通道，抵抗一定水压，接头连接螺栓2通过螺母3由螺栓预紧工具施加预紧力。

本专利的原理为：如图1所示，盾构隧道接头3在预紧力的作用下，通过接头螺栓垫片4对弹性密封垫圈1产生一定的压缩力，弹性密封垫圈1在该压缩力作用下，发生较大的变形而被挤密，从而填充接头连接螺栓2和盾构隧道管片5混凝土面之间的间隙，图3所示的弹性密封垫圈1的鼻部12在该挤压力作用下进一步变形，并产生较高的接触应力，抵抗螺栓孔处的水压，从而实现了盾构隧道螺栓孔处的密封防水。

接头连接螺栓2用以连接相邻两块盾构隧道管片5，盾构隧道管片5与接头螺栓的螺母3之间设置接头螺栓垫片4，接头螺栓垫片4与接头连接螺栓2配套，以增大接触面积，避免应力集中导致的混凝土管片表面磨损以破碎，弹性密封垫圈1在一定力的范围内，可压缩变形，以填充空隙，并且变形可恢复，以适应实际情况中接头的复杂变形。

如图3所示为本实例的密封垫断面型式，断面可开孔，保证了弹性密封垫圈1在力的作用下的变形能力，以适应孔隙的变化。图三所示的拐角处的开孔，确保弹性密封垫圈1与接头螺栓孔边缘处的密切贴合，同时避免集中应力导致的裂缝及破损。

如图2所示，本实例中螺栓孔密封垫圈为封闭圆环。但本实用新型不限于此类型式，可为封闭圆环、或者封闭框体、封闭多边形的一种，其实施步骤同本实例。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，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实用新型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，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。