一种分离变形式盾构管片连接结构

本发明涉及地铁建设隧道技术领域，尤其是涉及一种分离变形式盾构管片连接结构。

背景技术：

近年来，随着城市地上交通拥堵情况越来越严重，越来越多城市都开始建设地下轨道交通项目，盾构法因为其明显的优越性被广泛应用：盾构法施工不影响地面交通，且施工环境在盾构的掩护下进行，保证了施工的安全性；施工产生的震动和噪声对环境影响小。盾构管片的拼装是盾构法施工的一个重要环节，基于盾构隧道快速施工的目的，追求更高效、更可靠的盾构管片连接技术成为了改进施工进度的目标。

目前传统的盾构隧道中的盾构管片环间连接大多采用弧形螺栓，但是采用弧形螺栓连接容易变形、对盾构管片破环大且安装制造麻烦，现有技术中也先后公开了不少快速接头，但是，快速接头在使用过程中，会因施工荷载或地震时外部荷载等作用，而造成接头连接松弛、管环间产生间隙等问题，且具有隧道内部发生渗漏水等风险，极易出现松弛现象。

技术实现要素：

本发明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自锁性能好且安装简单的分离变形式盾构管片连接结构。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种分离变形式盾构管片连接结构，包括分别预埋于相邻两片盾构管片内，用于相互配合连接的预埋插头和预埋套筒，所述的预埋插头包括插头头部，所述的预埋套筒包括与插头头部对配的套筒头部，所述的插头头部为分离式结构，其表面设置外螺纹，内部开设扩展孔，所述的套筒头部内开设安装孔，所述的安装孔的内壁开设与插头头部表面外螺纹适配的内螺纹，底部设置扩展凸台，所述的扩展凸台与扩展孔的形状相适配，且径向尺寸大于扩展孔的径向尺寸；

两片盾构管片连接时，所述的插头头部设置于安装孔内，所述的扩展凸台设置于扩展孔内，并通过挤压使离式插头头部扩展变形，所述的插头头部与安装孔内壁过盈配合产生挤压力，并通过其表面外螺纹和安装孔内壁的内螺纹与套筒头部固定连接。

进一步地，所述的插头头部沿径向设置多个分离部，所述的分离部远离预埋套筒的一端相互连接，另一端相互分离，能够通过扩展凸台将各分离部撑开，实现过盈配合。

进一步优选地，所述的分离部设置两个，所述的插头头部呈π形。

更进一步地，所述的扩展凸台设置于扩展孔内，分别将各分离部沿插头头部的径向扩展。

进一步地，所述的扩展孔内壁开设内螺纹，所述的扩展凸台表面开设与扩展孔内壁的内螺纹相适配的外螺纹；

两片盾构管片连接时，所述的插头头部还通过设置于扩展孔内壁的内螺纹和扩展凸台表面的外螺纹与套筒头部固定连接，进一步提高连接结构的自锁能力。

优选地，所述的扩展孔为锥形孔，所述的扩展凸台为锥形凸台。

进一步地，所述的插头头部还包括第一连接板和第一支撑锚筋，所述的插头头部、第一连接板和第一支撑锚筋依次连接，预埋于盾构管片内时，所述的第一连接板和第一支撑锚筋设置于盾构管片内，所述的插头头部裸露于盾构管片外。

进一步地，所述的预埋套筒还包括第二连接板和第二支撑锚筋，所述的套筒头部、第二连接板和第二支撑锚筋依次连接，预埋于盾构管片内时，所述的套筒头部、第二连接板和第二支撑锚筋均设置于盾构管片内。

进一步地，安装时，利用液压缸将预埋插头与预埋套筒对中插入，并在扩展凸台的扩展作用下使插头头部和套筒头部过盈配合产生挤压力，同时通过螺纹配合，实现两片盾构管片的连接。

优选地，所述的预埋插头和预埋套筒通过浇筑预埋于盾构管片中。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)自锁性能好：本发明的自锁性能由两部分来保证，一是插头头部与套筒头部之间的螺纹配合，二是在扩展凸台的扩展作用下发生分离变形的插头头部与套筒头部的安装孔内壁形成的高挤压力，这两部分确保了连接的可靠性，保证自锁性能好；

2)安装简单：本发明安装操作简单，安装前，将预埋插头件和预埋套筒件分别提前浇筑在相邻的两片盾构管片中，安装时，将两片盾构管片对中，用液压缸直接插入至两片盾构管片贴合，即完成安装，一次安装完成即可，无需额外操作，大大的提高了盾构管片的拼装效率；

3)本发明在安装孔的内壁和插头头部表面以及扩展孔内壁和扩展凸台表面均设置相互适配的螺纹，在两个地方均通过螺纹配合进行固定连接，进一步提高自锁性能。

附图说明

图1为本发明一种分离变形式盾构管片连接结构的连接原理示意图；

图2为本发明中预埋插头的结构示意图；

图3为本发明中预埋插头的结构剖面图；

图4为本发明中预埋套筒的结构示意图；

图5为本发明中预埋套筒的结构剖面图；

图6为本发明中安装完成后，预埋插头和预埋套筒配合的结构示意图；

图7为本发明中安装前预埋插头和预埋套筒与盾构管片的位置结构示意图；

图8为本发明中安装完成时预埋插头和预埋套筒与盾构管片的位置结构连接示意图。

其中，1、预埋插头，1a、插头头部，1b、扩展孔，1c、第一连接板，1d、第一支撑锚筋，2、预埋套筒，2a、套筒头部，2b、扩展凸台，2c、第二连接板，2d、第二支撑锚筋，2e安装孔，3、盾构管片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

如图1-图8所示，本发明公开了一种分离变形式盾构管片连接结构，包括分别预埋于相邻两片盾构管片3内，用于相互配合连接的预埋插头1和预埋套筒2，预埋插头1包括插头头部1a，预埋套筒2包括与插头头部1a对配的套筒头部2a，插头头部1a为分离式结构，其表面设置外螺纹，内部开设扩展孔1b，套筒头部2a内开设安装孔2e，安装孔2e的内壁开设与插头头部1a表面外螺纹适配的内螺纹，底部设置扩展凸台2b，扩展凸台2b与扩展孔1b的形状相适配，且径向尺寸大于扩展孔1b的径向尺寸，即扩展凸台2b的体积大于扩展孔1b的体积，保证插头头部1a分离的部分发生变形，与套筒头部2a内壁产生挤压力。

如图2和图3所示，插头头部1a还包括第一连接板1c和第一支撑锚筋1d，插头头部1a、第一连接板1c和第一支撑锚筋1d依次连接，预埋于盾构管片3内时，第一连接板1c和第一支撑锚筋1d设置于盾构管片3内，插头头部1a裸露于盾构管片3外。插头头部1a沿径向设置多个分离部，分离部远离预埋套筒2的一端相互连接，另一端相互分离，本实施例中分离部设置两个，插头头部1a呈π形，扩展孔1b为锥形孔，且其内壁还开设内螺纹。

如图4和图5所示，预埋套筒2还包括第二连接板2c和第二支撑锚筋2d，套筒头部2a、第二连接板2c和第二支撑锚筋2d依次连接，预埋于盾构管片3内时，套筒头部2a、第二连接板2c和第二支撑锚筋2d均设置于盾构管片3内。扩展凸台2b为锥形凸台，且其表面开设与扩展孔1b内壁的内螺纹相适配的外螺纹。

如图6所示，两片盾构管片3连接时，插头头部1a设置于安装孔2e内，扩展凸台2b设置于扩展孔1b内，并通过挤压使离式插头头部1a扩展变形，，分别将各分离部沿插头头部1a的径向扩展，插头头部1a与安装孔2e内壁过盈配合产生挤压力，并通过其表面外螺纹和安装孔2e内壁的内螺纹，以及设置于扩展孔1b内壁的内螺纹和扩展凸台2b表面的外螺纹与套筒头部2a固定连接。

使用本发明结构安装过程如下：

首先将预埋插头1和预埋套筒2分别提前浇筑在盾构管片3中；

然后用机械手将预埋插头1与预埋套筒2对中，如图7所示；

最后用液压缸推动待安装的盾构管片3，预埋插头1进入套筒头部2a，继续推动，插头头部1a在扩展凸台2b的作用下发生变形分离，与安装孔2e内壁产生高挤压力，继续推动直至相邻的两片盾构管片3相互贴合，在扩展凸台2b的扩展作用下使插头头部1a和套筒头部2a过盈配合产生挤压力，同时通过螺纹配合，实现两片盾构管片3的连接，完成安装，如图8所示。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。