阅读说明：本技术 一种用于盾构隧道封顶块、邻接块的无脚防水密封垫 (A there is not waterproof sealing gasket of foot for shield tunnel seals kicking block, adjacent block ) 是由 肖明清 何川 王士民 焦齐柱 唐雄俊 马天宇 谢宏明 毛升 李拼 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：一种用于盾构隧道封顶块、邻接块的无脚防水密封垫,包括长条状的橡胶材料本体(1),橡胶材料本体(1)沿长条方向分布有多排张力孔,橡胶材料本体(1)的基部(2)粘合于封顶块(4)或邻接块(5)的密封槽中,橡胶材料本体(1)的头部(3)露出密封槽,其特征在于：所述的基部(2)的底缘为齐平的实体底缘,且实体底缘的底边(2a)与头部(3)的顶边(3a)平行。该种无脚防水密封垫用于盾构隧道封顶块、邻接块间的接缝防水,其抗剪切、抗动摩擦、抗错台性能好,防水性能好、可靠性高,使用寿命长。(The utility model provides a there is not waterproof sealing pad of foot for shield tunnel capping piece, adjacent block, includes rectangular form rubber materials body (1), and rubber materials body (1) distributes along rectangular direction has multirow tension hole, and basal portion (2) of rubber materials body (1) are bonded in capping piece (4) or the seal groove that adjoins block (5), and head (3) of rubber materials body (1) expose the seal groove, its characterized in that: the bottom edge of the base (2) is a flush solid bottom edge, and the bottom edge (2a) of the solid bottom edge is parallel to the top edge (3a) of the head (3). The waterproof sealing gasket without the feet is used for waterproof joints between the shield tunnel top sealing block and the adjacent blocks, and has the advantages of good shearing resistance, dynamic friction resistance, good staggered platform resistance, good waterproof performance, high reliability and long service life.)

一种用于盾构隧道封顶块、邻接块的无脚防水密封垫

技术领域

本发明涉及一种盾构隧道管片接缝的防水弹性密封垫。

背景技术

盾构隧道因自动化盾构机施工、预制式管片拼装、适应地层广等优点，被广泛应用于隧道交通工程中。盾构隧道的衬砌结构是由弧形的管片通过螺栓沿环向拼接成管片环，管片环再通过环间螺栓纵向拼接而成隧道衬砌；

因此，盾构隧道无论是环向还是纵向的管片之间均存在接缝。盾构隧道埋置于地下，处于地下水包围之中,管片衬砌结构的接缝易导致隧道渗漏水，成为影响盾构隧道安全运营的主要病害。

盾构隧道接缝防水的做法是，在管片侧面上预制一圈密封槽，长条形的弹性密封垫的基部被粘贴在预制密封槽中，在管片侧面上形成一圈密封垫；通过相邻管片在拼装过程中的挤压力，来使得相邻管片的弹性密封垫的顶部相互接触并压紧，从而达到隧道密封防水的效果。参见图1，现有的弹性密封垫是“有脚密封垫”，即从弹性密封垫本体材料1的端面看，其顶部3齐平，基部2设置了多个均匀分布的n形凹槽，各凹槽间形成隔墙，这些隔墙即为弹性密封垫的“脚”。安装时，先在管片的预制密封槽中涂抹上胶体，再将弹性密封垫的带“脚”的基部嵌入管片的密封槽中，使基部2与密封槽粘合。这种密封垫弹性好，所需的安装装配挤压力小，对标准块管片间的接缝防水具有较好的防水效果。

申请人发现，在隧道管片环的拼装过程中，管片环中最后拼装的管片即封顶块管片，没有足够的多余拼装空间，不能像先期拼装的管片(标准块管片、邻接块管片)那样，对齐后再拧紧连接螺栓，即可完成管片间的拼装，并实现对弹性密封垫的挤压(弹性密封垫仅受到正向挤压力)。而封顶块只能加工成前小后大的楔形(外周面上看呈前小后大的近似等腰梯形)，以封顶块处于隧道正上方为例，其安装方式为：先将封顶块4置于两邻接块5间隙的下方，再向前(纵向，即图3a中的箭头方向)将封顶块4推入2/3的深度(参见图3a)；然后再将封顶块4向上楔入，使封顶块与邻接块在径向(即图3b中的箭头方向)上对齐(参见图3b)；最后将封顶块4全部推入，使封顶块4与邻接块5在前后(纵向)方向上对齐(参见图3c和图3d)，完成封顶块4的拼装。在此过程中，粘贴在封顶块4和邻接块5密封槽上的密封垫，既会受到纵向的剪切挤压及动摩擦(参见图3a)，还会受到径向的剪切挤压及动摩擦(参见图3b)，最后承受环向的正压力(参见图3c和图3d)。密封垫带“脚”的基部能够很好的承受环向的正压力，但却无法承受纵向和径向的剪切挤压及动摩擦，脚部容易发生剪切翘曲、畸形变形，甚至脱离密封槽，导致密封垫破损。

同时，由于标准块管片及邻接块管片在拼装时，有足够的环向空间，仅需从环向上对齐拧紧螺栓即可；从而环向上各标准块管片及邻接块管片的尺寸加工误差，会累计在封顶块的预留扇环空间上，导致封顶块的预留扇环空间的弧度偏大或偏小；当弧度偏大(小)时，封顶块会偏离外环面(内环面)而与邻接块形成径向的内错台(外错台)；发生内、外错台均会使得封顶块的密封垫与邻接块的密封垫错位，相邻密封垫顶部的实际接触面积变小，挤压应力更集中，密封垫带“脚”的基部也易发生整体失稳、畸形变形。总之，现有的密封垫用于邻接块和封顶块的接缝防水时，密封垫的防水性能差、可靠性低，使用寿命短。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于盾构隧道封顶块、邻接块的无脚防水密封垫，该种无脚防水密封垫用于盾构隧道封顶块、邻接块间的接缝防水，其防水性能好、可靠性高，使用寿命长。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种用于盾构隧道封顶块、邻接块的无脚防水密封垫，包括长条状的橡胶材料本体，橡胶材料本体沿长条方向分布有多排张力孔，橡胶材料本体的基部粘合于封顶块或邻接块的密封槽中，橡胶材料本体的头部露出密封槽，其特征在于：所述的基部的底缘为齐平的实体底缘，且实体底缘的底边与头部的顶边平行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、在封顶块纵向搭接2/3深度，然后径向楔入，最后纵向插入的拼装过程中，粘贴在封顶块和与封顶块紧邻的邻接块密封槽上的密封垫，既会受到纵向的剪切挤压及动摩擦，还会受到径向的剪切挤压及动摩擦；最后承受环向的正压力。本发明的无脚密封垫取消了现有的有脚密封垫的n型凹槽，而在基部形成贯通的实体底缘，将各部分圈起来形成闭合的结构；也即将现有“脚”的垂向一维“柱形”受力改变为垂向、横向连为一体的二维整体受力，形成抗剪限裂体系，减缓不均匀挤压、剪切的作用；使密封垫端面(横截面)结构的整体性和稳定性增强，大幅增强了密封垫的抗剪切能力，能够很好的抵抗封顶块在拼装过程中的剪切挤压及动摩擦。在拼装过程中不会发生剪切翘起、畸形变形，甚至脱离密封槽，导致密封垫与密封槽之间的接触面积大幅度削弱，以致密封垫破损的现象；密封垫形状保持好，与密封槽接触良好，防水性能好、可靠性高，使用寿命长。

二、各管片尺寸加工误差会累计在封顶块的预留扇环空间上，进而导致封顶块的预留扇环空间的弧度误差大，封顶块容易与邻接块发生错台；同时，隧道运营过程中，由于地层错动等原因，也会导致管片错台。管片错台使得封顶块的密封垫与邻接块的密封垫错位，对密封垫产生剪切应力，同时相邻密封垫顶部的接触面积小，挤压应力更集中。而本发明的无脚密封垫形成的垂向、横向连为一体的二维整体受力，结构的整体性好、稳定性强，也能很好的承受错台挤压应力和剪切应力。避免了密封垫因错台发生整体失稳、畸形变形。也使其防水性能差好、可靠性高，使用寿命长。

三、贯通的底缘实体也增大了密封垫与密封槽之间的接触面积，二者的粘接强度高，受力面积增大，也进一步提高了密封垫的防水性和可靠性。

进一步，本发明的橡胶材料本体采用的材料为三元乙丙橡胶。

更进一步，本发明的多排张力孔为四排，靠近实体底边的第四排张力孔的中部张力孔呈拱顶朝向底缘的门拱形，两侧张力孔呈三角形。

靠近底缘的第四排张力孔，既能很好的增加密封垫的胀缩、增加密封垫的弹性，提高其防水性能；同时，底缘中部的门拱形张力孔能够将基底的应力均匀分散传递给密封垫主体，而两侧的三角形张力孔也能很好的将基底和基侧的应力均匀分散传递给密封垫主体；也增加了密封垫的整体抗挤压、剪切能力。

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1为现有的基部有脚的密封垫的端面结构示意图。

图2为本发明实施例的无脚防水密封垫的端面结构示意图。

图3a为上部封顶块拼装初始时的俯视缩小示意图。

图3b为上部封顶块开始进行径向楔入时的前视缩小示意图。

图3c为上部封顶块完成拼装时的俯视缩小结构示意图。

图3d为上部封顶块完成拼装时的前视缩小结构示意图。

图4为图3d中局部A的放大结构示意图(封顶块与邻接块上的密封垫接触后的前视局部结构示意图)。

图5a为在发生明显错台时，现有的基部有脚的密封垫的变形形态示意图。

图5b为在发生明显错台时，本发明实施例的无脚防水密封垫的变形形态示意图。

具体实施方式

实施例

图2和图4示出，本发明的一种具体实施方式是：一种用于盾构隧道封顶块、邻接块的无脚防水密封垫，包括长条状的橡胶材料本体1，橡胶材料本体1沿长条方向分布有多排张力孔，橡胶材料本体1的基部2粘合于封顶块4或邻接块5的密封槽中，橡胶材料本体1的头部3露出密封槽，其特征在于：所述的基部2的底缘为齐平的实体底缘，且实体底缘的底边2a与头部3的顶边3a平行。

本例的橡胶材料本体1采用的材料为三元乙丙橡胶。

本例的多排张力孔为四排，靠近实体底边2a的第四排张力孔的中部张力孔1a呈拱顶朝向底缘的门拱形，两侧张力孔1b呈三角形。

图5a为现有的基部有脚的密封垫在发生明显错台时的变形形态示意图；

图5b为本发明实施例的无脚防水密封垫在发生明显错台时的变形形态示意图。

图5a和图5b表明：在封顶块4和邻接块5发生相同错台量的明显径向错台时，有脚密封垫与密封槽之间的接触面积大幅度削弱，而无脚密封垫与密封槽之间的接触面积几乎不变。从变形形态上来看，有脚密封垫在密封槽内翘起扭曲严重，脚部已失稳，密封垫与密封槽贴合很差，其防水性和可靠性差；无脚部密封垫整体变形协调，在密封槽内变形小、无严重的翘起扭曲，密封垫与密封槽之间保持全贴合，保持(中心)对称且较均匀的应力分布状态，其防水性能优、可靠性强。

本发明的无脚防水密封垫主要用于盾构隧道管片中的封顶块4和临接块5的接缝防水，同时也可用于标准块管片的接缝防水；用于标准块的接缝防水时，防水垫的橡胶用量略有增加，拼装时的装配挤压力也需略为加大。

本发明中的径向是指管片环的半径方向，前、后(纵向)方向是指管片环(隧道)的推进、后退方向。