[实用新型]盾构隧道管片接缝防水密封垫

说明书

技术领域

本实用新型属于隧道工程领域，具体的是指一种接触面上的接触应力分布均匀的盾构隧道管片接缝防水密封垫。 

背景技术

目前，盾构隧道多采用钢筋混凝土管片衬砌，管片接缝的防水措施最为重要。通常接缝防水的对策是使用密封材料，欧洲主要采用非膨胀合成橡胶，靠弹性压密，以接触面压应力来止水。密封垫密封的过程是橡胶体在弹性复原力作用下，在接触表面产生较大的变形，从而填充了接触面上微观上的凸凹不平，阻止液体在接触间隙中的流动，达到密封的目的。装在混凝土管片沟槽中的橡胶密封垫受压缩时，便对初始接触面产生弹性复原应力P₀；当其受到液体压力作用时，也将在接触面上产生附加应力P₁，这与填充理论自封作用相似。如附图1所示，图中标号1为密封槽，2标示弹性密封材料，P₀为密封垫弹性复原应力，P₁密封垫自封作用在接触面上产生的附加应力，P_w为作用于管片上的水压。接触面总的应力P为： 

P=P₀+P₁

当P_w>αP=α(P₀+P₁)=α(P=P₀+βP₀)时，即发生渗漏。

式中α、β为橡胶密封垫系数，由实验和工程经验确定，其中α与密封材料的材质、耦合面表面状况有关，β与材料硬度、断面形式相关。 

密封垫每米完全被压缩到管片沟槽中所需要的力定义为闭合压缩力，施工经验表明闭合压缩力过大时将影响管片拼装质量，其中封顶块尤为突出。封顶块在顶进最后几厘米时两侧摩擦力过大，容易将密封垫挤压扯断带出，甚至可能出现顶不进去，要靠松动邻接块螺栓强行顶进，这使得拼装的环不是圆，管片张开量、错缝量都剧增，影响防水效果。盾构隧道密封垫设计时，一般要求闭合压缩力不超过60KN。 

为满足防水压力要求，密封垫接触应力越大越好；同时，为了减小拼装误差，控制管片的张开量、错缝量要求闭合压缩力越小越好。计算和试验数据表明，接触应力与闭合压缩力在一定范围内成近似正比关系，接触应力提高一般会导致闭合压缩力提高，这是非膨胀橡胶密封垫设计的矛盾所在，需要通过优化找到二者间的平衡点。在橡胶材质一定情况下，断面形式是影响接触应力和闭合压力的关键因素之一。要想接触应力足够大，同时闭合压缩力不超标，必须不断调整密封垫断面形式。目前，在密封垫断面形式设计中，未考虑接触应力与闭合压缩力两项指标的最优。 

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提出一种盾构隧道管片接缝防水密封垫，考虑接触应力与闭合压缩力两项指标的最优化，合理设计了密封垫的断面结构，采用数值模拟、室内实验、现场施工等手段进行验证，密封垫接触面上的接触应力分布均匀，能有效解决应力集中问题，不影响管片拼装质量，满足隧道工程中防水压力要求。 

本实用新型的目的实现由以下技术方案完成： 

一种盾构隧道管片接缝防水密封垫，具有中孔型断面，断面的顶边与底边平行，左右两侧边对称，该密封垫断面下方设置有若干条梳齿状凸起，在所述梳齿状凸起上方设置有若干圆孔，所述圆孔呈一条弧线状排列，所述圆孔以及梳齿状凸起均对称于断面中轴线分布。

上述梳齿状凸起在断面底边上的宽度相同。 

密封垫断面是在梳齿状凸起方向上的断面中轴线不经过圆孔或梳齿状凸起。 

上述圆孔直径与该圆孔圆心到梳齿状凸起方向上的断面中轴线之间的距离大小成正比。 

密封垫断面侧边由一圆弧曲线与一直线构成，侧边上部为圆弧曲线，侧边下部为直线，侧边中点为所述圆弧曲线与直线的交合点。 

上述防水密封垫为三元乙丙橡胶密封垫。 

本实用新型的优点是，本实用新型密封垫设计有接触应力和闭合压缩力二者达到平衡的断面形式，一方面使接触应力满足防水压力要求，另一方面，使闭合压缩力尽量小，管片拼装质量得到保证。密封垫接触面上的接触应力分布均匀，能有效解决应力集中问题，其耐久性更好。 

附图说明

图1为密封垫表面接触应力示意图；