一种沉管用止水带反压防漏系统及反压防漏方法
阅读说明：本技术 一种沉管用止水带反压防漏系统及反压防漏方法 (Water stop back pressure leakage-proof system for immersed tube and back pressure leakage-proof method ) 是由 罗勇欢 庾光忠 陈国平 周函宇 姜良广 宁响亮 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种沉管用止水带反压防漏系统及反压防漏方法,包括止水装置和反压装置,所述止水装置具有止水带,止水带的一个端面具有备压面和止水部件；所述反压装置具有反压组件,反压组件包括一个端面具有反压棱的反压架；在前、后对接的沉管一和沉管二的结合部,止水装置安装在沉管一的端面上,其止水部件贴压在沉管二的端面上,反压装置安装在沉管二的端面上,反压架上的反压棱能够紧压在止水的备压面上。本发明的优点是：一旦止水带发生渗漏,能够及时进行永久性的修复止水,且操作简便。在达到生命周期后,如果还没有启用防漏装置,在其他关键设施质量依旧达标的前提下,该沉管隧道还能够安全使用很长一段时期。(The invention discloses a back pressure leakage-proof system and a back pressure leakage-proof method of a waterstop for a immersed tube, which comprises a water stopping device and a back pressure device, wherein the water stopping device is provided with the waterstop, and one end surface of the waterstop is provided with a standby pressure surface and a water stopping part; the back pressure device is provided with a back pressure component, and the back pressure component comprises a back pressure frame with a back pressure edge on the end surface; at the joint of the first immersed tube and the second immersed tube which are butted in front and back, the water stopping device is arranged on the end surface of the first immersed tube, the water stopping part is attached to and pressed on the end surface of the second immersed tube, the back pressure device is arranged on the end surface of the second immersed tube, and the back pressure edge on the back pressure frame can be tightly pressed on the standby pressure surface of water stopping. The invention has the advantages that: once the waterstop leaks, permanent repair and water stop can be performed in time, and the operation is simple and convenient. After the life cycle is reached, if the leakage-proof device is not started, the immersed tube tunnel can be safely used for a long period of time on the premise that the quality of other key facilities still reaches the standard.)
技术领域
本发明涉一种沉管用止水带反压防漏系统及反压防漏方法，属于水下工程技术领域。
背景技术
水底沉管隧道是由多节沉管在水底（海底、河底或湖底等）构筑的基床上按序对接构成的，为了防止两节沉管的结合部漏水，在两节沉管结合部之间使用了具有压胀弹性的止水带。止水带为整体条形，其压缩量必须保证抗震设防烈度在Ⅶ以上，确保强烈度地震过程中沉管结合部之间能够密封止水；同时，起到沉管与沉管之间缓冲撞击和转化释放地震能量的作用，以确保整体隧道的安全。
由于水底地质状况复杂，隧道各段基床在长达一百多年的生命周期内难免发生有差异性的沉降甚至有一定程度的扭曲，特别是遭遇强烈度地震后，这种扭曲和有差异性的沉降会尤为明显。虽然按本领域的技术要求，止水带在沉管隧道的全生命周期内应完全能应对这样的地震灾害，但实际上，在真正发生这样大的地质灾变后，要保证沉管隧道结合部完全不发生渗漏是很难做到的。另外，在沉管隧道接近或达到使用的生命周期后，还能安全地继续使用一段时期，是值得我们在现时设计中予以充分考虑的。
基于上述理由，我们不难看看现有技术存在的缺陷：
在现有技术中，止水带依靠一道或两道止水棱紧贴沉管结合部的端面实现密封止水，其选用材料及结构设置形式虽然都以一百年以上的生命周期为标准，但都没有能够做修复补救的设置，一旦出现较小的外水向内渗漏，就只能采取集漏抽排方式维持隧道的使用；若出现大的渗漏，则必须立即将该渗漏处所在的隧道段封闭，对相关器件甚至沉管进行更换修复，其工程之大之难是难以想见的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有沉管止水技术在发生外水向内渗漏无法简单快速作永久性修复的问题。
针对以上问题，本发明提出的技术方案是：
一种沉管用止水带反压防漏系统，包括止水装置和反压装置，所述止水装置具有止水带，止水带的一个端面具有备压面和止水部件；所述反压装置具有反压组件，反压组件包括一个端面具有反压棱的反压架；在前、后对接的沉管一和沉管二的结合部，止水装置安装在沉管一的端面上，其止水部件贴压在沉管二的端面上，反压装置安装在沉管二的端面上，反压架上的反压棱能够紧压在止水带的备压面上。
上述止水装置和反压装置分别设在沉管一的端面和沉管二的端面的设置方式也可以换向，即止水装置和反压装置分别设在沉管二的端面和沉管一的端面。
进一步地，所述反压棱具有流线型的滑移面，其截面从基部至顶部由宽变窄，其顶部界面边线为曲线。
进一步地，所述反压架是一个整体架，其结构形状与沉管二的截面的结构形状相对应。
进一步地，所述反压组件还包括推进器，所述推进器包括安装体、旋进螺栓、以及具有螺栓孔的定位导向体，所述定位导向体固定在安装体上，旋进螺栓的一端通过定位导向体的螺栓孔与反压架接触。
所述安装体具有安装孔，通过安装孔将安装体安装在沉管二上。
进一步地，其特征在于：在所述旋进螺栓接触反压架的一端设有限位扣，在所述反压架接触旋进螺栓一端的端面设有扣卡，所述限位扣位于扣卡内并能够在扣卡内转动。
进一步地，所述反压装置还具有密封组件，所述密封组件包括具有高弹性耐浸蚀的密封胶带和密压条；所述密封胶带的两边被密压条紧压在沉管二端面上开设的密压槽内，整个反压组件被密封胶带覆盖并被封闭在城管二的端面内。
进一步地，所述密封组件还包括由滑膜一和滑膜二叠放在一起的双层滑移膜，所述双层滑移膜覆贴在密封胶带外表面，其两侧边分别与双层滑移膜的两侧边叠合并由密压条压在密压槽内。
进一步地，所述止水部件为对称设置在备压面两边的两条止水边，所述两条止水边分别贴压在密封胶带两边的沉管二的端面上。
一种沉管用止水带反压防漏方法，其是在两个沉管端面之间设置止水带形成一次止水结构，利用所述一次止水结构对两个沉管端面之间进行正常止水，在其中一个沉管端面上还设置有反压部件，当异常原因导致止水带不能进行正常止水时，控制反压部件压紧止水带形成二次止水结构，利用二次止水结构进行异常止水。
进一步地，上述沉管用止水带反压防漏方法，是在止水带设有止水部件的端面上增设具有压胀弹性的备压面，在沉管一与沉管二的结合部，将止水带密接固定在沉管一的端面上，依然由止水部件贴压在沉管二的端面上使其在正常状况下承担止水功能；同时，在沉管二的端面开槽并在槽内设置与备压面相对应的反压部件，使止水带的备压面与反压部件相贴近，当止水部件失效发生外水向沉管内渗漏时，由反压部件压紧备压面实施止水。
进一步地，上述沉管用止水带反压防漏方法，是将止水部件设置成对称设置在备压面两边的止水边，使备压面在两条止水边之间有宽度为两倍以上最大预设错位距离的备压面。
本发明的优点是：
1.一旦止水带发生渗漏，能够及时进行永久性的修复止水，且操作简便。
2.在达到生命周期后，如果还没有启用防漏装置，在其他关键设施质量依旧达标的前提下，该沉管隧道还能够安全使用一段时期。
附图说明
图1为安装在两节沉管结合部的一种沉管用止水带反压防漏系统剖视结构示意图；
图2为止水带截面示意图；
图3为反压组件剖视结构示意图；
图4为反压架整体结构平面示意图；
图5为密封组件安装示意图；
图6为密封组件局部放大剖面示意图；
图7为安装反压装置的沉管端面结构示意图；
图8为图7的A向剖视示意图；
图9为图1的局部放大图（为便于标示，图中隐去了沉管一和沉管二的端面结构）；
图10为反压装置中的反压棱压紧止水装置中的备压面承担防水止漏的状态示意图。
图中：1、沉管一；2、沉管二；3、止水带；31、基部；32、压胀主体；33、备压面；34、止水边；35、密封垫；36、安装板；4、反压组件；41、反压棱；42、滑移面；43、反压架；44、推进器；45、反压槽；441、安装体；442、旋进螺栓；443、螺栓孔；444、定位导向体；445、限位扣；446、扣卡；447、螺栓缺口；448、安装位；449、操作孔；5、密封组件；51、密封胶带；52、双层滑移膜；521、滑膜一；522、和滑膜二；53、密压条；54、密压槽。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步的描述：
本系统是应用于水底沉管隧道的两节沉管结合部，保证该结合部在全生命周期内即使遭遇强烈度的地质灾害也能阻止沉管外的水以下简称外水向沉管内渗漏。
如图1所示，为了方便描述和理解本系统，将上述的两节沉管分别称之为沉管一1和沉管二2并分别标号；上述两节沉管结合部即是沉管一1和沉管二2的结合部；本系统在沉管隧道内所有沉管与沉管之间的结合部设置方式与沉管一1和沉管二2的结合部的设置方式一致。
在此特别阐明：以下所述沉管一1的端面或端部仅指在沉管一1和沉管二2的结合部的沉管一1的端面或端部，所述沉管二2的端面或端部仅指在沉管一1和沉管二2的结合部的沉管二2的端面或端部；以下所述安装在沉管一1端面的止水装置能够与安装在沉管二2的端面的反压装置进行互换安装，即反压装置安装在沉管一1的端面，止水装置安装在沉管二2的端面。
一种沉管用止水带反压防漏系统，包括止水装置和反压装置。
如图1、2、10，所示所述止水装置具有止水带3，止水带3的一端的端面具有备压面33和止水部件；止水带的另一端为止水带3的基部31，止水带3两端之间为压胀主体32。
所述止水装置还具有密压压紧密封固定在沉管一1端面上的安装板36和密封垫35，密封垫35设在安装板36与沉管一1的端面之间。
所述止水带3的基部31密压固定在安装板36上。
这样，止水带3在沉管一1的端面上实现与沉管一1之间的无渗漏的密压安装。
在沉管一1和沉管二2的结合部，安装在沉管一1的端面上的止水带3，其止水部件紧压在沉管二2的端面上，在沉管隧道全生命周期内无超大灾变情况下，止水带3通过止水部件在沉管一1和沉管二2的结合部承担止水功能。
如图3所示，所述反压装置具有反压组件4，反压组件4包括一个端面具有反压棱41的反压架43。
反压棱41具有流线型的滑移面42，其截面从基部至顶部由宽变窄，其顶部截面边线为曲线。
如图4所示，反压架43是一个整体架，其结构形状与沉管二2的截面的结构形状相对应; 反压架43具有很高的强度和良好的耐腐蚀性。反压架43安装在沉管二2的端面上开设的反压槽45内。
如图3、7、8所示，反压组件还包括推进器44；所述推进器44包括安装体441、推旋进螺栓442、以及具有螺栓孔443的定位导向体444，定位导向体444固定在安装体441上，推旋进螺栓442的一端通过定位导向体444的螺栓孔443与反压架43接触。
所述推旋进螺栓442与反压架43接触，是指在推旋进螺栓442接触反压架43的一端设有限位扣445，在反压架43后端的端面设置有扣卡446，限位扣445位于扣卡446内并能够在扣卡446内转动。
所述扣卡446为一个矩形框，其底框面固定在反压架43的端面上，其上框面有供推旋进螺栓442丝杆径向放入的螺栓缺口447。
在沉管二2端面开设的反压槽45的后面，按一定间距开设有多个安装推进器44的安装位448，所述推进器44就安装在安装位448内；在沉管二2端部的内壁，还开设有通往推进器44设置推旋进螺栓442位置的操作孔449。通过操作孔449旋动推旋进螺栓442，可以将反压架43在反压槽45中推出或缩进。
如图5、6所示，所述反压装置还具有密封组件5，所述密封组件5包括具有高弹性耐浸蚀的密封胶带51和密压条53。在沉管二2端面的反压槽45两侧各开设有密压槽54，所述密封胶带51的两边被密压条53紧压在反压槽45两侧开设的密压槽54内。这样就将整个反压组件4被密封胶带51覆盖并被封闭在城管二的端面内。
所述密封组件5还包括由滑膜一521和滑膜二522叠放在一起的双层滑移膜52所述双层滑移膜52覆贴在密封胶带51外表面，其两侧边分别与双层滑移膜52的两侧边叠合并由密压条53压在密压槽54内。双层滑移膜52具有高弹性，且具有稳定的理化性质，滑膜一521与滑膜二522之间不粘连、不深透，长期保持相互滑移的状态。
如图1、2、10所示，作为优选，将前述止水带中的止水部件设计为对称设置在备压面33两边的两条止水边34，所述两条止水边34分别贴压在密封胶带51两边的沉管二2的端面上实施止水。
如图5、6所示，上述设置中，双层滑移膜52与密封胶带51位于备压面33与反压棱41之间。
如图9所示，在正常状态下，备压面33与双层滑移膜52之间、双层滑移膜52与密封胶带51之间、以及密封胶带51与反压棱41之间为以下三种情形中的一种：a、相接近，有间隙；b、相贴合，不受压；c、相贴合、轻度受压。
如图8、10所示，当发生地质灾变时或地质灾变后，沉管一1和沉管二2之间的结合部发生外水向沉管内渗漏时，工程人员通过操作孔449旋动推旋进螺栓442，将反压架43从反压槽45中向外推出，使高弹性耐浸蚀的密封胶带51及双层滑移膜52向备压面33方向凸出并紧压在备压面33上，直到彻底阻断由沉管外向沉管内渗入的水，从而使本系统实现反压防漏止水。
所述地质灾变引发沉管一1和沉管二2的结合部发生外水向沉管内渗漏，其原因是沉管一1和沉管二2发生大的错位，使止水部件偏向伸张不到位或贴压在沉管二2端面的压力不够导致的，设计时，对水底隧道底床因沉降差异或地质灾变引发沉管在结合部错位都有充分考虑，只有非常特殊原因才会发生上述情形。实际设计中，因沉降差异或地质灾变引发沉管在结合部错位的错位量只有10mm—40mm，而止水带的宽度一般在250mm—400mm之间。
上述设置中，诸多技术措施的技术效果是显而易见的。
其中，如图10所示，将前述止水带中的止水部件设计为对称设置在备压面33两边的两条止水边34，一是在两条止水边34之间多留出较宽的备压面33，使反压部件在发生大的偏移错位时仍能够顶压在备压面33上；二是可以有两道止水部件实施止水，比现有技术采用单道止水部件多了一道止水保障；三是在沉管一1和沉管二2拉合时，两条止水边34能够更好的阻滞两节沉管端部的晃动，限制晃动幅度和晃动频率，提高沉管一1和沉管二2对接精度。
另外，如图3、6、10所示，所述反压棱41具有流线型的滑移面42的设置，是为了使密封胶带51及双层滑移膜52向备压面33凸出部的外表面也要形成流线形，以便于备压面33与滑膜一521之间以及滑膜一521与滑膜二522之间均能实现相对滑移，以应对将来再次发生地质灾害引发的沉管错位。同理，双层滑移膜52的设置，目的也是为了使备压面33与反压棱41之间能够相对移动；如果不设置双层滑移膜52，备压面33与密封胶带51之间长期贴压将会相互渗透发生粘连，错位移动时有可能使密封胶带51等产生撕裂性损毁。
如图1、2所示，一种沉管用止水带3反压防漏方法，其是在两个沉管端面之间设置止水带形成一次止水结构，利用所述一次止水结构对两个沉管端面之间进行正常止水，其特征在于：在其中一个沉管端面上还设置有反压部件，当异常原因导致止水带不能进行正常止水时，控制反压部件压紧止水带形成二次止水结构，利用二次止水结构进行异常止水。
进一步地，所述沉管用止水带3反压防漏方法，是在止水带3设有止水部件的端面上增设具有压胀弹性的备压面33，在沉管一1与沉管二2的结合部，将止水带3密接固定在沉管一1的端面上，依然由止水部件贴压在沉管二2的端面上使其在正常状况下承担止水功能；同时，在沉管二2的端面开槽并在槽内设置与备压面33相对应的反压部件，使止水带3的备压面33与反压部件相贴近，当止水部件失效发生外水向沉管内渗漏时，由反压部件压紧备压面33实施止水。
如图1、3、8、10所示；进一步地，所述的沉管用止水带3反压防漏方法，是将止水部件设置成对称设置在备压面33两边的止水边34，使备压面33在两条止水边34之间有宽度为两倍以上最大预设错位距离的备压面33。
上述实施例只用于更清楚的描述本发明，而不能视为限制本发明涵盖的保护范围，任何等价形式的修改都应视为落入本发明涵盖的保护范围之中。