一种适应突变结构施工误差的洞门防水橡胶囊的制作方法

本发明涉及属于隧道工程领域，可应用于结构外壁有凹凸突变结构的盾构隧道、顶管结构始发洞门防水，具体涉及一种适应突变结构施工误差的洞门防水橡胶囊。

背景技术：

1、随着我国城市化的不断推进，大跨浅埋隧道日益增多，其中下穿铁路、道路、地铁车站等建构筑物的案例越来越多，对隧道施工沉降控制要求越来越高。因此提出了环形预开挖超前支护循环的暗挖隧道施工方法，采用多个沿隧道环向布置的顶管机开挖行程隧道预支护结构，相邻顶管机刀盘开挖轮廓搭接、咬合，顶进由互相咬合的钢管组成的咬合顶管管体。单管顶管或盾构的始发、接收止水常用环形的橡胶囊。

2、在盾构、顶管等隧道的始发、到达接收施工中，采用气囊、水囊等止水是较为常用的技术手段，如附图1所示。其作用原理是通过向橡胶囊内充空气或水等介质的方法对橡胶囊加压，使橡胶囊向外扩张，形成与隧道、顶管之间的接触压应力。当橡胶囊与结构间的接触应力大于外水压力时，外水就无法沿结构外壁进入。

3、该技术应用于表面顺变、连续的结构时，防水效果较好，能达到设计施工的要求，但在结构外有尖角、凸起等突变时，则存在以下问题：

4、1、橡胶囊内部填充鼓起后，在尖角突变部位鼓起，但是会形成一个圆弧夹角，不能与尖角突变部位完全贴合，成为始发、到达施工的渗漏点，如附图2所示，普通橡胶囊在加压后与预埋环框2-2、咬合顶管管壁21间仍存在空隙25，易涌水涌泥，对咬合顶管始发、接收止水造成困难。

5、2、橡胶囊采用特殊定制，但在施工中存在橡胶囊安装误差、盾构或顶管施工误差，导致在实际应用中的渗漏问题更严重。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种适应突变结构施工误差的洞门防水橡胶囊，本发明至少解决了现有技术中的部分问题。

2、本发明是这样实现的：

3、本发明提供一种适应突变结构施工误差的洞门防水橡胶囊，包括未加压时收容在钢槽内且加压膨胀后压紧咬合顶管外轮廓的橡胶囊，橡胶囊与加压管连通，钢槽设于工作井的端墙上，端墙内设有预埋环框，钢槽、橡胶囊、预埋环框均环绕咬合顶管外轮廓设置，在咬合顶管结构圆顺处，橡胶囊壁厚均匀，在咬合顶管结构的尖角或预埋环框的尖角处，将橡胶囊的囊壁根据尖角的形状处理成膨胀后能与尖角贴合连接的飞翼形结构。

4、进一步地，所述钢槽的侧壁上沿环向间隔一定距离开设一预留孔洞，预留孔洞供加压管通过。

5、进一步地，钢槽朝向咬合顶管外轮廓的一侧设有开口，开口处安装有弹簧钢板，当橡胶囊内加压鼓起时，弹簧钢板能与橡胶囊贴紧、共同变形，变形后包覆在橡胶囊外，起到保护橡胶囊的作用。

6、进一步地，端墙包括工作井侧墙及洞门，预埋环框预埋在工作井侧墙内，洞门设于预埋环框围合成的咬合环形区间内，工作井的内侧壁上设有圆环板，预埋环框的一端与圆环板连接固定。

7、进一步地，钢槽与预埋环框一同预埋在工作井侧墙内，通过锚筋锚固。

8、进一步地，钢槽位于工作井内且安设于圆环板上。

9、进一步地，飞翼形结构包括适应预埋环框处尖角的圆翼角尾翼和适应咬合顶管处尖角的尖翼角尾翼。

10、进一步地，圆翼角尾翼位于橡胶囊朝向预埋环框一侧的囊壁上，由中部的圆翼角和两侧的第一翼面组成，所述圆翼角和第一翼面朝向预埋环框侧的表面形状与预埋环框尖角形状贴合，圆翼角朝向橡胶囊囊内的一侧形状圆顺。

11、进一步地，尖翼角尾翼位于橡胶囊朝向咬合顶管外轮廓一侧的囊壁上，由中部的尖翼角和两侧的第二翼面组成，所述尖翼角和第二翼面朝向咬合顶管侧的表面形状与咬合顶管搭接处尖角形状贴合，尖翼角朝向橡胶囊囊内的一侧形状圆顺。

12、本发明具有以下有益效果：

13、1、本发明提出的适应突变结构施工误差的洞门防水橡胶囊，通过在橡胶囊对应结构尖角、突变等位置设置与结构轮廓贴合的带尾翼的囊壁的方式使橡胶囊与隧道、顶管接触面的形状与结构外形对应，从而使橡胶囊加压时能通过带尾翼的囊壁与突变结构贴合，解决了相邻顶管搭接时形成的尖角等部位始发、到达施工止水难题，橡胶囊内充压后，形成的内压压紧，避免了材料在凸起或内尖角部位的弧形区域漏水。

14、2、本发明提出的橡胶囊尾翼型囊壁具有相应的延展性和耐磨性能，尾翼尺寸满足施工误差要求，能在误差工况下随着橡胶囊的加压和囊壁的延展，将翼角推至结构突变位置，填充防水间隙，以保证在一定误差范围内翼角及翼面能契合结构外形。

15、3、本发明提出的适应突变结构施工误差的洞门防水橡胶囊，在橡胶囊未加压时，尾翼型囊壁能收缩在刀盘与预埋环框的间隙中，不影响刀盘及后续结构推进。

技术特征：

1.一种适应突变结构施工误差的洞门防水橡胶囊，其特征在于：包括未加压时收容在钢槽内且加压膨胀后压紧咬合顶管外轮廓的橡胶囊，橡胶囊与加压管连通，钢槽设于工作井的端墙上，端墙内设有预埋环框，钢槽、橡胶囊、预埋环框均环绕咬合顶管外轮廓设置，在咬合顶管结构圆顺处，橡胶囊壁厚均匀，在咬合顶管结构的尖角或预埋环框的尖角处，将橡胶囊的囊壁根据尖角的形状处理成膨胀后能与尖角贴合连接的飞翼形结构。

2.如权利要求1所述的适应突变结构施工误差的洞门防水橡胶囊，其特征在于：所述钢槽的侧壁上沿环向间隔一定距离开设一预留孔洞，预留孔洞供加压管通过。

3.如权利要求1所述的适应突变结构施工误差的洞门防水橡胶囊，其特征在于：钢槽朝向咬合顶管外轮廓的一侧设有开口，开口处安装有弹簧钢板，当橡胶囊内加压鼓起时，弹簧钢板能与橡胶囊贴紧、共同变形，变形后包覆在橡胶囊外，起到保护橡胶囊的作用。

4.如权利要求1所述的适应突变结构施工误差的洞门防水橡胶囊，其特征在于：端墙包括工作井侧墙及洞门，预埋环框预埋在工作井侧墙内，洞门设于预埋环框围合成的咬合环形区间内，工作井的内侧壁上设有圆环板，预埋环框的一端与圆环板连接固定。

5.如权利要求4所述的适应突变结构施工误差的洞门防水橡胶囊，其特征在于：钢槽与预埋环框一同预埋在工作井侧墙内，通过锚筋锚固。

6.如权利要求4所述的适应突变结构施工误差的洞门防水橡胶囊，其特征在于：钢槽位于工作井内且安设于圆环板上。

7.如权利要求5所述的适应突变结构施工误差的洞门防水橡胶囊，其特征在于：飞翼形结构包括适应预埋环框处尖角的圆翼角尾翼和适应咬合顶管处尖角的尖翼角尾翼。

8.如权利要求7所述的适应突变结构施工误差的洞门防水橡胶囊，其特征在于：圆翼角尾翼位于橡胶囊朝向预埋环框一侧的囊壁上，由中部的圆翼角和两侧的第一翼面组成，所述圆翼角和第一翼面朝向预埋环框侧的表面形状与预埋环框尖角形状贴合，圆翼角朝向橡胶囊囊内的一侧形状圆顺。

9.如权利要求7所述的适应突变结构施工误差的洞门防水橡胶囊，其特征在于：尖翼角尾翼位于橡胶囊朝向咬合顶管外轮廓一侧的囊壁上，由中部的尖翼角和两侧的第二翼面组成，所述尖翼角和第二翼面朝向咬合顶管侧的表面形状与咬合顶管搭接处尖角形状贴合，尖翼角朝向橡胶囊囊内的一侧形状圆顺。

技术总结
本发明提供一种适应突变结构施工误差的洞门防水橡胶囊，包括未加压时收容在钢槽内且加压膨胀后压紧咬合顶管外轮廓的橡胶囊，橡胶囊与加压管连通，钢槽设于工作井的端墙上，端墙内设有预埋环框，钢槽和橡胶囊均环绕咬合顶管外轮廓设置，在咬合顶管结构圆顺处，橡胶囊壁厚均匀，在咬合顶管结构的尖角或预埋环框的尖角处，将橡胶囊的囊壁根据尖角的形状处理成膨胀后能与尖角贴合连接的飞翼形结构。本发明提出的橡胶囊尾翼型囊壁具有相应的延展性和耐磨性能，尾翼尺寸满足施工误差要求，能在误差工况下随着橡胶囊的加压和囊壁的延展，将翼角推至结构突变位置，填充防水间隙，以保证在一定误差范围内翼角及翼面能契合结构外形。

技术研发人员：邓朝辉,肖明清,白如雪,卢雨田,贾志清,王中举,胡大伟
受保护的技术使用者：中铁第四勘察设计院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12