隧道抗震阻尼钢管片及钢管节的制作方法

本发明属于隧道工程技术领域，尤其是一种用于地震频发地区地下隧道的抗震阻尼钢管片及钢管节。

背景技术

地下隧道一般是由盾构机开挖和同时将管片铺设在圆周内壁上而形成的直径较大的圆形通道，通道是由若干管节连接而成，每节管节又是由若干个弧形管片拼接成的圆形形状，管片可以是水泥管片也可以是钢管片，目前国内的所有钢管片通常是由钢板切割后进行焊接形成，现有的钢管片若干块拼接成一环的管节后形成完全的刚性结构，在地震频发的地区，不能起到抗震和防止隧道坍塌的作用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提出一种抗震的隧道用钢管片及钢管节。

本发明所采用的技术方案为：一种隧道抗震阻尼钢管片，为弧形件，若干的钢管片圆周方向拼接后形成对隧道圆周内壁支撑的钢管节，弧形钢管片上凸起的为外表面、内凹的为内表面，钢管片两个端面和两个侧面上都设置有放置密封件的凹槽、和设置有连接管片与管片的连接孔，

所述的钢管片同于隧道掘进方向的轴向方向上分为前片和后片，前片和后片之间具有相近的端面；

所述前片和后片相近的端面之间且相近于所述外表面处具有容纳密封条的第一弧形空间，并所述第一弧形空间内设置有密封条；

所述前片和后片相近的端面之间且相近于所述内表面处具有容纳阻尼器的第二弧形空间，并形成第二弧形空间的前片端面和后片端面上都弧形对应排列有安装孔，前片端面上的安装孔用于对阻尼器一端的安装、后片端面上的安装孔用于对阻尼器另一端的安装。

考虑如果发生地震，前片和后片之间会发生位置的变化，此时需要前片和后片之间仍保证密封不漏水，进一步的，形成第二弧形空间的前片端面和后片端面上还弧形排列有第一固定孔，所述的第一固定孔位于安装孔与外表面之间，前片端面上的第一固定孔和后片端面上的第一固定孔用于对第一密封圈的安装。

同样为了更进一步的保证前片和后片之间的密封性，形成第二弧形空间的前片端面和后片端面上还弧形排列有第二固定孔，所述的第二固定孔位于安装孔与内表面之间，前片端面上的第二固定孔和后片端面上的第二固定孔用于对第二密封圈的安装。

为了使密封条在地震发生时仍具有较好的密封性，所述第一弧形空间内的密封条包括固定在前片端面上的第一密封条和固定在后片端面上的第二密封条。密封条可以选择遇水膨胀的橡胶密封条，一种具体设计方案是，第一弧形空间在安装好阻尼器、未地震正常时的轴向方向上的宽度为50毫米，第一密封条和第二密封条的自然状态宽度都是35毫米，相当于每个密封条安装后由35毫米被压缩成25毫米，这样密封条处就处于一种密封的状态。

为了使具有密封作用的第一弧形空间和第二弧形空间呈交错状态设置，延长可能渗进的细微泥沙的流动距离，所述的第一弧形空间位于第二弧形空间的后方。并且还可以在第一弧形空间和第二弧形空间之间形成有容许细微泥沙滞留的滞留空间。

一种隧道抗震阻尼钢管节，为圆环形件，由若干的弧形钢管片圆周方向拼接后支撑于隧道的圆周内壁，弧形钢管片上凸起的为外表面、内凹的为内表面，钢管片两个端面和两个侧面上都设置有放置密封件的凹槽、和都设置有连接管片与管片的连接孔，

每个钢管片同于隧道掘进方向的轴向方向上分为前片和后片，前片和后片之间具有相近的端面；

所述前片和后片相近的端面之间且相近于所述外表面处具有容纳密封条的第一弧形空间，并所述第一弧形空间内设置有密封条；

所述前片和后片相近的端面之间且相近于所述内表面处具有容纳阻尼器的第二弧形空间，并形成第二弧形空间的前片端面和后片端面上都弧形对应排列有安装孔，第二弧形空间内排列设置有若干的阻尼器，阻尼器的一端安装在前片端面上的安装孔上、阻尼器的另一端安装在后片端面上的安装孔上；

由若干的钢管片拼接成的钢管节，具有由第一弧形空间连接成的第一环形空间、由第二弧形空间连接成第二环形空间，第一环形空间内的密封条呈环形设置，第二环形空间内的阻尼器呈圆周排列状。

阻尼器可以是粘滞阻尼器，粘滞阻尼器可根据实际使用的工况、管道的尺寸、行程和阻尼系数等参数要求来设计。

为了使第二环形空间具有密封效果，所述的第二环形空间内还设置有第一密封圈，形成第二弧形空间的前片端面和后片端面上弧形排列有第一固定孔，所述的第一固定孔位于安装孔与外表面之间，所述第一密封圈的一端面固定在所有前片的第一固定孔上、另一端面固定在所有后片的第一固定孔上。

为了使第二环形空间具有更好的密封效果，同时对阻屁器形成密封保护的作用，所述的第二环形空间内还设置有第二密封圈，形成第二弧形空间的前片端面和后片端面上还弧形排列有第二固定孔，所述的第二固定孔位于安装孔与内表面之间，所述第二密封圈的一端面固定在所有前片的第二固定孔上、另一端面固定在所有后片的第二固定孔上。

第一密封圈和第二密封圈可以使用“m”型密封圈，其截面形状为“m”形，密封圈的两端端面分别固定在前片和后片的固定孔上，密封圈中间的“v”字形结构允许了密封圈发生变形，在前片和后片相对位置发生变化时，密封圈不会损坏。

为了使具有密封作用的第一环形空间和第二环形空间呈交错状态设置，延长可能渗进的细微泥沙的流动距离，所述的第一环形空间位于第二环形空间的后方。并且还可以在第一环形空间和第二环形空间之间形成有容许细微泥沙滞留的滞留空间。

本发明的有益效果是：本发明的钢管片与由该钢管片形成的钢管节，由于将管片分成前后两片，并且在前片和后片之间设置将两者联接的阻尼器以及形成三道防水效果的密封条和密封圈，钢管节上由前片形成的环与由后片形成的环之间形成柔性密闭联接，使用时这种管节与普通管节根据需要间隔使用时可以抗震和减震，地震发生时，隧道不会坍塌或漏水。

附图说明

图1是本发明钢管片的立体图；

图2是本发明带有阻尼器时的钢管片的端面示意图；

图3是图2的a向展开图；

图4是本发明钢管片的侧面示意图；

图5是本发明钢管节的立体图；

图6是本发明钢管节的截面示意图。

图中：1、前片；2、后片；3、外表面；4、内表面；5、第一弧形空间；6、第二弧形空间；7、安装孔；8、第一固定孔；9、第二固定孔；10、阻尼器；11、第一密封圈；12、第二密封圈；13、凹槽；14、连接孔。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

本发明的隧道抗震阻尼钢管片，为弧形件，如附图1，其主要的结构形式见附图2至4，若干的钢管片圆周方向拼接后形成对隧道圆周内壁支撑的钢管节，弧形钢管片上凸起的为外表面3、内凹的为内表面4，钢管片两个端面和两个侧面上都设置有放置密封件的凹槽13、和设置有连接管片与管片的连接孔14，钢管片同于隧道掘进方向的轴向方向上分为前片1和后片2，前片1和后片2之间具有相近的端面；前片1和后片2是分别加工的零件，两者在相近的端面上进行联接；

前片1和后片2相近的端面之间且相近于所述外表面3处具有容纳密封条的第一弧形空间5，并所述第一弧形空间5内设置有密封条；

前片1和后片2相近的端面之间且相近于所述内表面4处具有容纳阻尼器10的第二弧形空间6，并形成第二弧形空间6的前片1端面和后片2端面上都弧形对应排列有安装孔7，前片1端面上的安装孔7用于对阻尼器10一端的安装、后片端面上的安装孔7用于对阻尼器10另一端的安装。

形成第二弧形空间6的前片1端面和后片2端面上还弧形排列有第一固定孔8，所述的第一固定孔8位于安装孔7与外表面3之间，前片1端面上的第一固定孔8和后片2端面上的第一固定孔8用于对第一密封圈11的安装。

形成第二弧形空间6的前片1端面和后片2端面上还弧形排列有第二固定孔9，第二固定孔9位于安装孔7与内表面4之间，前片1端面上的第二固定孔9和后片2端面上的第二固定孔9用于对第二密封圈12的安装。

第一弧形空间5内的密封条包括固定在前片1端面上的第一密封条和固定在后片2端面上的第二密封条。

第一弧形空间5位于第二弧形空间6的后方。如附图4上，前片1具有向后的延伸部，这样就相当于把第一弧形空间5推至第二弧形空间6的后方。

如附图4，钢管片第一弧形空间5内的密封条已处于一种压缩的状态，相当于是处于一种被联接作用下的变形，由于钢管片被分为两片，但又需要铺设时钢管片成一整体的状态，一般可使用外形尺寸与阻尼器相同的辅助连接器先把前片1和后片2联接起来，待钢管片拼接形成管节后再用阻尼器把辅助连接器替换掉，辅助连接器的使用数量根据需要也可以是少于阻尼器的数量，这样可以减少拆除的工作量。

如图5的隧道抗震阻尼钢管节，为圆环形件，由若干的弧形钢管片圆周方向拼接后支撑于隧道的圆周内壁，弧形钢管片上凸起的为外表面3、内凹的为内表面4，钢管片两个端面和两个侧面上都设置有放置密封件的凹槽、和都设置有连接管片与管片的连接孔，每个钢管片同于隧道掘进方向的轴向方向上分为前片1和后片2，前片1和后片2之间具有相近的端面；

前片1和后片2相近的端面之间且相近于所述外表面3处具有容纳密封条的第一弧形空间5，并第一弧形空间5内设置有密封条；

前片1和后片2相近的端面之间且相近于所述内表面4处具有容纳阻尼器10的第二弧形空间6，并形成第二弧形空间6的前片1端面和后片2端面上都弧形对应排列有安装孔7，第二弧形空间6内排列设置有若干的阻尼器10，阻尼器10的一端安装在前片1端面上的安装孔7上、阻尼器10的另一端安装在后片2端面上的安装孔7上；

由若干的钢管片拼接成的钢管节，具有由第一弧形空间5连接成的第一环形空间、由第二弧形空间6连接成第二环形空间，第一环形空间5内的密封条呈环形设置，第二环形空间6内的阻尼器10呈圆周排列状。

第二环形空间6内还设置有第一密封圈11，形成第二弧形空间6的前片1端面和后片2端面上弧形排列有第一固定孔8，第一固定孔8位于安装孔7与外表面3之间，第一密封圈11的一端面固定在所有前片1的第一固定孔8上、另一端面固定在所有后片2的第一固定孔8上。

第二环形空间6内还设置有第二密封圈12，形成第二弧形空间6的前片1端面和后片端面2上还弧形排列有第二固定孔9，第二固定孔9位于安装孔7与内表面4之间，第二密封圈12的一端面固定在所有前片1的第二固定孔9上、另一端面固定在所有后片2的第二固定孔9上。

第一环形空间位于第二环形空间的后方。

如附图6显示了密封条、第一密封圈11、阻尼器10和第二密封圈12安装在前片1和后片2之间的形式，具体安装时，待钢管片拼接成钢管节后，拆除辅助连接器后安装第一密封圈11，然后再安装阻尼器10，再安装第二密封圈12，根据施工效率和质量要求，拆除辅助连接器、安装第一密封圈11和安装阻尼器10也可以是圆周上分段依次进行。

以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。