一种盾构管片防水结构及其施工方法与流程

本发明属于盾构隧道技术领域，尤其涉及一种盾构管片防水结构及其施工方法。

背景技术：

随着现代化城市建筑及交通公共设施的发展，城市的土地资源日趋紧张，市内地面运输已经不能满足交通要求。为了节约城市土地资源，缓解城市公共交通压力，拓展城市的地下空间势在必行，修建地铁、城市地下公路隧道等地下交通设施具有十分重要的意义。

盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。它是将盾构机在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌；同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。盾构法施工开挖隧道具有以下优点：1、安全开挖和衬砌，掘进速度快；2、盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低；3、不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施；4、穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动；5、在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。鉴于盾构法具有安全、可靠、快速、环保的优势，特别适用于地下隧道埋深较大、周边地质条件相对复杂的隧道工程中使用。

盾构法施工隧道内部采用具有一定弧度的管片衬砌而成，管片与管片之间存在管片环缝和管片纵缝，管片环缝为圆弧形接缝，管片纵缝为直线形接缝。管片环缝和管片纵缝部位虽然通过密封条密封处理，但是极易密封不严，出现局部渗漏现象，地下水容易通过管片环缝、管片纵缝进入隧道内部，不仅增加了隧道后期的维护成本，也影响了隧道的运营安全，因此，如何防水防渗漏是当务之急。

技术实现要素：

本发明针对上述技术问题，提供了一种盾构管片防水结构及其施工方法，减少地下水渗漏的发生。

本发明所采用的技术方案为：

一种盾构管片防水结构，包括管片，所述管片呈弧形结构，所述管片轴向上相对的两端为环缝末端并且其径向上相对的两端为纵缝末端，轴向相邻设置的所述管片的环缝末端之间设置有环缝密封条，径向相邻设置的所述管片的纵缝末端之间设置有纵缝密封条，其特征在于，所述管片的环缝末端开设有环缝凹槽，所述管片的纵缝末端开设有纵缝凹槽，所述环缝凹槽、纵缝凹槽的剖面均呈燕尾形，所述环缝密封条一端为环缝平直头并且其另一端呈与环缝凹槽相配合的环缝燕尾头，所述环缝密封条的环缝平直头插设于管片的环缝凹槽中并且其环缝燕尾头插设于与所述管片轴向相邻设置的管片的环缝末端中，所述纵缝密封条的一端为纵缝平直头并且其另一端呈与纵缝凹槽相配合的纵缝燕尾头，所述纵缝密封条的纵缝平直头插设于管片的纵缝凹槽中并且其纵缝燕尾头插设于与所述管片径向相邻设置的管片的纵缝凹槽中。

所述环缝密封条的内部开设有环缝密封条孔，所述纵缝密封条的内部设置有纵缝密封条孔。

所述环缝密封条孔、纵缝密封条孔的内部填充有气体或液体。

所述环缝平直头向两侧延伸形成环缝倒齿，所述环缝倒齿位于管片的环缝凹槽中。

所述纵缝平直头向两侧延伸形成纵缝倒齿，所述纵缝倒齿位于管片的纵缝凹槽中。

还包括第一密封条、第二密封条，所述第一密封条、第二密封条设置于径向相邻设置的管片的纵缝末端之间，所述第一密封条位于纵缝密封条的一侧，所述第二密封条位于纵缝密封条的另一侧。

还包括第三密封条、第四密封条，所述第三密封条、第四密封条设置于轴向相邻设置的管片的环缝末端之间，所述第三密封条位于环缝密封条的一侧，所述第四密封条位于环缝密封条的另一侧。

轴向相邻设置的所述管片的纵缝末端在一条直线上或交错设置。

一种盾构管片防水结构的施工方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

（1）先将所述管片衬砌于开挖隧道的内壁上；

（2）将所述第一密封条、第二密封条固定于管片的纵缝末端，其中，第一密封条位于纵缝凹槽的一侧，第二密封条位于纵缝凹槽的另一侧；

（3）将所述纵缝密封条的纵缝燕尾头插设于与管片径向相邻设置的管片的纵缝凹槽中，然后将纵缝密封条的纵缝平直头插设于管片的纵缝凹槽中；

（4）从径向相邻设置的管片向管片方向施力，纵缝密封条的纵缝平直头将管片的纵缝凹槽填满，管片、径向相邻设置的管片之间的缝隙通过第一密封条、第二密封条封死，然后将径向相邻设置的管片衬砌于开挖隧道的内壁上；

（5）重复步骤（1）-（4），将管片沿径向依次连接，形成环形结构；

（6）将所述第三密封条、第四密封条固定于管片的环缝末端，其中，第三密封条位于环缝凹槽的一侧，第四密封条位于环缝凹槽的另一侧；

（7）将所述环缝密封条的环缝燕尾头插设于与管片轴向相邻设置的管片的环缝凹槽中，然后将环缝密封条的环缝平直头插设于管片的环缝凹槽中；

（8）从轴向相邻设置的管片向管片方向施力，环缝密封条的环缝平直头将管片的环缝凹槽填满，管片、轴向相邻设置的管片之间的缝隙通过第三密封条、第四密封条封死，然后将轴向相邻设置的管片衬砌于开挖隧道的内壁上，实现管片沿轴向延伸。

本发明的有益效果为：

1、本发明中管片的接缝部位末端环缝凹槽、纵缝凹槽，接缝部位采用一端为平直头、一端为燕尾头的环缝密封条、纵缝密封条密封，密封效果好，不易出现局部渗漏现象，大大减少地下水渗漏的发生；

2、结构简单、新颖，易于制作；

3、环缝密封条孔、纵缝密封条孔的设置，便于环缝密封条、纵缝密封条发生形变，密封效果好；

4、环缝倒齿、纵缝倒齿的设置，便于将环缝凹槽、纵缝凹槽内的角落填满，填充能力强；

5、第一密封条、第二密封条的设置，将位于纵缝密封条两侧的管片纵缝末端之间间隙封闭，第三密封条、第四密封条的设置，将位于环缝密封条两侧的管片环缝末端之间间隙封闭，增强管片的接缝部位的抗渗漏能力。

6、管片、环缝密封条、纵缝密封条组装非常简易，施工方法非常简单。

附图说明

图1为管片之间的缝隙为直对接形式的管片组合结构示意图；

图2为管片之间的缝隙为交错设置形式的管片组合结构示意图；

图3为本发明中管片主视结构示意图；

图4为本发明中管片俯视结构示意图；

图5为图4沿A线的剖视结构示意图；

图6为图4沿B线的剖视结构示意图；

图7为本发明中环缝密封条的结构示意图；

图8为本发明中带有环缝倒齿的环缝密封条的结构示意图；

图9为本发明中纵缝密封条的结构示意图；

图10为本发明中带有纵缝倒齿的纵缝密封条的结构示意图；

图11-14为本发明中采用纵缝密封条与径向相邻设置的管片的纵缝末端拼接过程示意图；

图15-18为本发明中采用具有纵缝倒齿的纵缝密封条与径向相邻设置的管片的纵缝末端拼接过程示意图；

图19-22为本发明中采用环缝密封条与径向相邻设置的管片的环缝末端拼接过程示意图；

图23-26为本发明中采用具有环缝倒齿的环缝密封条与径向相邻设置的管片的环缝末端拼接过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图中，1-管片，2-环缝末端，3-纵缝末端，4-环缝密封条，5-纵缝密封条，6-环缝凹槽，7-纵缝凹槽，8-环缝平直头，9-环缝燕尾头，10-纵缝平直头，11-纵缝燕尾头，12-环缝密封条孔，13-纵缝密封条孔，14-环缝倒齿，15-纵缝倒齿，16-第一密封条，17-第二密封条，18-第三密封条，19-第四密封条，20-管片，21-管片。

实施例1

参见1、3-7、9、11-14、19-22，图1中管片21、管片1为径向相邻设置，管片20、管片1为轴向相邻设置；

一种盾构管片防水结构，包括管片1，管片1呈弧形结构，管片1轴向上相对的两端为环缝末端2并且其径向上相对的两端为纵缝末端3，轴向相邻设置的管片1的环缝末端2之间设置有环缝密封条4，径向相邻设置的管片1的纵缝末端3之间设置有纵缝密封条5，管片1的环缝末端开设有环缝凹槽6，管片1的纵缝末端3开设有纵缝凹槽7，环缝凹槽6、纵缝凹槽7的剖面均呈燕尾形，环缝密封条4一端为环缝平直头8并且其另一端呈与环缝凹槽6相配合的环缝燕尾头9，环缝密封条4的环缝平直头8插设于管片1的环缝凹槽6中并且其环缝燕尾头9插设于与管片1轴向相邻设置的管片1的环缝末端2中，纵缝密封条3的一端为纵缝平直头10并且其另一端呈与纵缝凹槽7相配合的纵缝燕尾头11，纵缝密封条5的纵缝平直头10插设于管片1的纵缝凹槽7中并且其纵缝燕尾头11插设于与管片1径向相邻设置的管片1的纵缝凹槽7中。

环缝密封条4的内部开设有环缝密封条孔12，纵缝密封条5的内部设置有纵缝密封条孔13，环缝密封条孔12、纵缝密封条孔13的内部填充有气体。

还包括第一密封条16、第二密封条17，第一密封条16、第二密封条17设置于径向相邻设置的管片1的纵缝末端3之间，第一密封条16位于纵缝密封条5的一侧，第二密封条17位于纵缝密封条5的另一侧。

还包括第三密封条18、第四密封条19，第三密封条18、第四密封条19设置于轴向相邻设置的管片1的环缝末端2之间，第三密封条18位于环缝密封条4的一侧，第四密封条19位于环缝密封条4的另一侧。

轴向相邻设置的管片1的纵缝末端3在一条直线上。

具体施工方法按照以下步骤进行：

（1）先将管片1衬砌于开挖隧道的内壁上；

（2）将第一密封条16、第二密封条17固定于管片1的纵缝末端3，其中，第一密封条16位于纵缝凹槽7的一侧，第二密封条17位于纵缝凹槽7的另一侧；

（3）将纵缝密封条13的纵缝燕尾头11插设于与管片1径向相邻设置的管片1的纵缝凹槽7中，然后将纵缝密封条5的纵缝平直头10插设于管片1的纵缝凹槽7中；

（4）从径向相邻设置的管片1向管片1方向施力，纵缝密封条5的纵缝平直头10将管片1的纵缝凹槽7填满，管片1、径向相邻设置的管片1之间的缝隙通过第一密封条16、第二密封条17封死，然后将径向相邻管片1衬砌于开挖隧道的内壁上；

（5）重复步骤（1）-（4），将管片1沿径向依次连接，形成环形结构；

（6）将第三密封条18、第四密封条19固定于管片1的环缝末端，其中，第三密封条18位于环缝凹槽6的一侧，第四密封条19位于环缝凹槽6的另一侧；

（7）将环缝密封条4的环缝燕尾头9插设于与管片1轴向相邻设置的管片1的环缝凹槽6中，然后将环缝密封条4的环缝平直头8插设于管片1的环缝凹槽6中；

（8）从轴向相邻设置的管片1向管片1方向施力，环缝密封条4的环缝平直头8将管片1的环缝凹槽6填满，管片1、轴向相邻设置的管片1之间的缝隙通过第三密封条18、第四密封条19封死，然后将轴向相邻设置的管片1衬砌于开挖隧道的内壁上，实现管片1沿轴向延伸。

与传统方法相比，采用本实施例的结构和方法施工的管片，使用时间相同的情况下，地下水渗漏的发生率仅为传统结构和方法施工管片的1/50，地下水渗漏现象明显降低。

实施例2

参见2-6、8、10、15-18、23-26，图2中管片21、管片1为径向相邻设置，管片20、管片1为轴向相邻设置；

一种盾构管片防水结构，包括管片1，管片1呈弧形结构，管片1轴向上相对的两端为环缝末端2并且其径向上相对的两端为纵缝末端3，轴向相邻设置的管片1的环缝末端2之间设置有环缝密封条4，径向相邻设置的管片1的纵缝末端3之间设置有纵缝密封条5，管片1的环缝末端开设有环缝凹槽6，管片1的纵缝末端3开设有纵缝凹槽7，环缝凹槽6、纵缝凹槽7的剖面均呈燕尾形，环缝密封条4一端为环缝平直头8并且其另一端呈与环缝凹槽6相配合的环缝燕尾头9，环缝密封条4的环缝平直头8插设于管片1的环缝凹槽6中并且其环缝燕尾头9插设于与管片1轴向相邻设置的管片1的环缝末端2中，纵缝密封条3的一端为纵缝平直头10并且其另一端呈与纵缝凹槽7相配合的纵缝燕尾头11，纵缝密封条5的纵缝平直头10插设于管片1的纵缝凹槽7中并且其纵缝燕尾头11插设于与管片1径向相邻设置的管片1的纵缝凹槽7中。

环缝密封条4的内部开设有环缝密封条孔12，纵缝密封条5的内部设置有纵缝密封条孔13。

环缝密封条孔12、纵缝密封条孔13的内部填充有液体。

环缝平直头8向两侧延伸形成环缝倒齿14，环缝倒齿14位于管片1的环缝凹槽6中。

纵缝平直头10向两侧延伸形成纵缝倒齿15，纵缝倒齿15位于管片1的纵缝凹槽7中。

还包括第一密封条16、第二密封条17，第一密封条16、第二密封条17设置于径向相邻设置的管片1的纵缝末端3之间，第一密封条16位于纵缝密封条5的一侧，第二密封条17位于纵缝密封条5的另一侧。

还包括第三密封条18、第四密封条19，第三密封条18、第四密封条19设置于轴向相邻设置的管片1的环缝末端2之间，第三密封条18位于环缝密封条4的一侧，第四密封条19位于环缝密封条4的另一侧。

轴向相邻设置的管片1的纵缝末端3交错设置。

具体施工方法按照以下步骤进行：

（1）先将管片1衬砌于开挖隧道的内壁上；

（2）将第一密封条16、第二密封条17固定于管片1的纵缝末端3，其中，第一密封条16位于纵缝凹槽7的一侧，第二密封条17位于纵缝凹槽7的另一侧；

（3）将纵缝密封条13的纵缝燕尾头11插设于与管片1径向相邻设置的管片1的纵缝凹槽7中，然后将纵缝密封条5上带有纵缝倒齿15的纵缝平直头10插设于管片1的纵缝凹槽7中；

（4）从径向相邻设置的管片1向管片1方向施力，纵缝密封条5的纵缝平直头10将管片1的纵缝凹槽7填满，管片1、径向相邻设置的管片1之间的缝隙通过第一密封条16、第二密封条17封死，然后将径向相邻管片1衬砌于开挖隧道的内壁上；

（5）重复步骤（1）-（4），将管片1沿径向依次连接，形成环形结构；

（6）将第三密封条18、第四密封条19固定于管片1的环缝末端，其中，第三密封条18位于环缝凹槽6的一侧，第四密封条19位于环缝凹槽6的另一侧；

（7）将环缝密封条4的环缝燕尾头9插设于与管片1轴向相邻设置的管片1的环缝凹槽6中，然后将环缝密封条4上带有环缝倒齿14的环缝平直头8插设于管片1的环缝凹槽6中；

（8）从轴向相邻设置的管片1向管片1方向施力，环缝密封条4的环缝平直头8将管片1的环缝凹槽6填满，管片1、轴向相邻设置的管片1之间的缝隙通过第三密封条18、第四密封条19封死，然后将轴向相邻设置的管片1衬砌于开挖隧道的内壁上，实现管片1沿轴向延伸。

与传统方法相比，采用本实施例的结构和方法施工的管片，使用时间相同的情况下，地下水渗漏的发生率仅为传统结构和方法施工管片的1/53，地下水渗漏现象明显降低。

以上对本发明的2个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。