本發(fā)明屬于地下工程暗挖的，特別是涉及一種軟土地層曲線組合管幕環(huán)向密封防水結(jié)構(gòu)及其防水方法。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展背景下，城市地面空間的緊張狀況日益凸顯，地下空間的開發(fā)與利用成為城市規(guī)劃與建設(shè)的重要方向。在此背景下，盾構(gòu)法因其出色的地層適應(yīng)性、高效的掘進(jìn)速度以及成型隧道的高質(zhì)量等優(yōu)勢(shì)，在地鐵隧道建設(shè)中占據(jù)了顯著的地位。然而，隨著地鐵車站建設(shè)對(duì)安全與效率要求的不斷提升，傳統(tǒng)盾構(gòu)法在某些方面已難以滿足現(xiàn)代施工的高標(biāo)準(zhǔn)。因此，一種創(chuàng)新的"先隧后站環(huán)向管幕"擴(kuò)建地鐵車站工法應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。

2、“先隧后站環(huán)向管幕”擴(kuò)建地鐵車站工法的核心步驟如下：

3、(1)首先，采用傳統(tǒng)盾構(gòu)法進(jìn)行地鐵隧道的修建。在預(yù)定的地鐵車站區(qū)域，使用特殊設(shè)計(jì)的管片進(jìn)行隧道的初期支護(hù)。

4、(2)其次，通過(guò)管片上的注漿孔對(duì)周邊土體進(jìn)行加固和止水處理，以確保施工區(qū)域的穩(wěn)定性和安全性。

5、(3)隨后，在管片上開洞，利用管幕機(jī)將預(yù)制的曲線組合管幕分段頂進(jìn)。頂進(jìn)完成后，對(duì)管幕進(jìn)行混凝土填充，以形成穩(wěn)定的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

6、(4)最后，在現(xiàn)有曲線組合管幕的保護(hù)下，拆除初期支護(hù)的管片，并對(duì)擬建地鐵車站區(qū)域的土體進(jìn)行開挖，完成車站的擴(kuò)建工作。

7、通過(guò)上述步驟，可以清晰地認(rèn)識(shí)到環(huán)向管幕施工在整個(gè)工程中起到重要作用，尤其是在隧道土體開挖階段的穩(wěn)定性和安全性方面。特別地，在環(huán)向管幕的分段頂進(jìn)過(guò)程中，相鄰管節(jié)之間的密封性對(duì)于確保整個(gè)管幕安全、高效頂進(jìn)具有決定性影響。

8、現(xiàn)有管幕多采用鋼材制造，然而，由于鋼管壁相對(duì)較薄，其穩(wěn)定性相較于混凝土管幕存在不足，容易發(fā)生屈曲失穩(wěn)現(xiàn)象。因此，鋼管幕在實(shí)際應(yīng)用中多限于直線管幕施工。目前，盡管已有研究關(guān)注于直線管幕的密封接頭問(wèn)題，但針對(duì)曲線組合管幕的密封接頭技術(shù)，尚缺乏深入探討。因此，當(dāng)下應(yīng)著重于解決曲線組合管幕密封接頭的設(shè)計(jì)與施工問(wèn)題，以進(jìn)一步提高該工法的安全性和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決上述背景技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種軟土地層曲線組合管幕環(huán)向密封防水結(jié)構(gòu)及其防水方法。

2、本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：軟土地層曲線組合管幕環(huán)向密封防水結(jié)構(gòu)，所述環(huán)向密封防水結(jié)構(gòu)被設(shè)置為按照預(yù)定轉(zhuǎn)角β密封連接第n管節(jié)的插口端和第n+1管節(jié)的承口端，其中，n為大于等于1的整數(shù)，β≤180°；

3、所述環(huán)向密封防水結(jié)構(gòu)包括：至少兩組翻板組件，按照預(yù)定距離布設(shè)在插口端的外壁，并與承口端的內(nèi)壁相抵觸；

4、插口密封件和承口密封件，分別設(shè)于插口端的外壁和承口端的內(nèi)壁指定位置處；所述插口密封件和承口密封件相互作用卡接形成一道橡膠密封圈，所述橡膠密封圈為自鎖式結(jié)構(gòu)；

5、管幕墊塊，設(shè)于插口端和承口端的端面連接處；所述管幕墊塊的至少一接觸面具有預(yù)定傾角α，其中，α＝180°-β；

6、連接件，用于同時(shí)緊固管幕墊塊、插口端和承口端。

7、在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述環(huán)向密封防水結(jié)構(gòu)還包括：

8、阻水氣囊，設(shè)于插口端的外壁指定位置處；

9、充氣管，穿過(guò)所述插口端并連通于所述阻水氣囊；充氣后的阻水氣囊用于填充插口端與承口端之間的間隙。

10、在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述環(huán)向密封防水結(jié)構(gòu)還包括：

11、油脂注入管，穿插設(shè)置在插口端并位于兩組翻板組件之間；所述油脂注入管用于向兩組翻板組件之間填充密封油脂。

12、在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述翻板組件包括：

13、圓環(huán)板，固定在插口端的外壁；

14、翻板，鉸接在所述圓環(huán)板的邊緣處；所述翻板與圓環(huán)板之間的角度為可調(diào)；

15、簾布橡膠板，同時(shí)連接于所述圓環(huán)板和翻板；所述簾布橡膠板的末端為凸起結(jié)構(gòu)用于與承口端的內(nèi)壁相抵。

16、在進(jìn)一步的實(shí)施例中，插口密封件和承口密封件的結(jié)構(gòu)相同，使用時(shí)為相對(duì)設(shè)置；所述插口密封件包括：

17、連接部，設(shè)置在插口端的外壁；

18、擠壓部，按照預(yù)定角度連接于所述連接部的一端形成鎖緊空間。

19、在進(jìn)一步的實(shí)施例中，插口端的端面和承口端的端面均設(shè)置有環(huán)向加勁板，所述管幕墊塊設(shè)置于兩組環(huán)向加勁板之間，并通過(guò)螺栓固定連接；

20、還包括：垂直連接于所述環(huán)向加勁板的縱向加勁板。

21、在進(jìn)一步的實(shí)施例中，β＝180°時(shí)，軟土地層組合為直線組合，則管幕墊塊的厚度b2。

22、在進(jìn)一步的實(shí)施例中，β＜180°時(shí)，軟土地層組合為曲線組合，所述管幕墊塊的物理參數(shù)應(yīng)滿足以下需求：

23、l＝h/cosα

24、b1＝htanα

25、式中，h為管幕墊塊的縱向高度，l為接觸面的邊長(zhǎng)，b1為傾角α對(duì)應(yīng)的延伸厚度，則管幕墊塊對(duì)應(yīng)的厚度分別為厚度b2和厚度b；其中，b＝b1+b2。

26、基于如上所述的軟土地層曲線組合管幕環(huán)向密封防水結(jié)構(gòu)的軟土地層組合管幕環(huán)向密封防水方法，包括以下步驟：

27、根據(jù)管幕組合類型選擇對(duì)應(yīng)的管幕墊塊，并根據(jù)管幕組合的曲率半徑調(diào)整翻板組件的彎曲角度；

28、將第n管節(jié)的插口端和第n+1管節(jié)的承口端相互對(duì)接，并將選定的管幕墊塊置于插口端和承口端的端面連接處；相互對(duì)接的過(guò)程中，插口密封件和承口密封件相互錯(cuò)位移動(dòng)并擠壓直至位于對(duì)方的鎖緊空間內(nèi)形成自鎖式結(jié)構(gòu)；同時(shí)，翻板組件的末端與承口端的內(nèi)壁抵接，隨后利用螺栓將插口端的端面、管幕墊塊和承口端的端面禁錮；

29、在管節(jié)安裝完成后，通過(guò)充氣管向阻水氣囊進(jìn)行充氣以填充由于不同曲率的管節(jié)連接所產(chǎn)生的間隙；并通過(guò)油脂注入管在兩組翻板組件之間填充密封油脂，以增加相鄰管節(jié)間的防水性。

30、在進(jìn)一步的實(shí)施例中，管幕組合類型至少包括直線組合類型和曲線組合類型；對(duì)應(yīng)的，若管幕組合類型為直線組合類型，則所述管幕墊塊的接觸面的傾角α為0°；

31、若管幕組合類型為曲線組合類型，則所述管幕墊塊的接觸面的傾角α為＞0°，α＝180°-β，其中，β為相鄰管節(jié)之間的轉(zhuǎn)角。

32、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明旨在通過(guò)改進(jìn)曲線管節(jié)接頭的密封性能，有效解決軟土地層中曲線組合管幕施工過(guò)程中的涌水和漏水問(wèn)題。通過(guò)采用密封材料和自鎖式密封結(jié)構(gòu)，本發(fā)明有望顯著提高管幕施工的安全性和可靠性。

33、本發(fā)明針對(duì)曲線管幕在地下工程中的復(fù)雜應(yīng)用，提出了一種創(chuàng)新的管幕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和連接技術(shù)。管節(jié)自身采用高強(qiáng)度鋼板，通過(guò)卷制和焊接工藝形成連續(xù)的管狀結(jié)構(gòu)，并在管端焊接環(huán)向加勁板和縱向加勁板，以形成承插式接頭。這一設(shè)計(jì)不僅增強(qiáng)了管幕的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而且為管幕的分段連接提供了便利。

34、考慮到曲線管幕各分段間曲率半徑的差異，本發(fā)明預(yù)先對(duì)不同曲率半徑的管幕及轉(zhuǎn)角進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以確保管幕在曲線段的連續(xù)性和一致性。通過(guò)定先選定的管幕墊塊，對(duì)不同曲率半徑的管幕進(jìn)行精確調(diào)整，進(jìn)而通過(guò)螺栓連接限制管節(jié)偏角，實(shí)現(xiàn)曲線管幕的精確分段連接。

35、為確保不同管節(jié)間由于曲率半徑不同而產(chǎn)生的接口處縫隙密封性，本發(fā)明在插口處設(shè)置了多重密封結(jié)構(gòu)。具體來(lái)說(shuō)，包括兩道翻板組件、阻水氣囊和橡膠密封圈。翻板組件的設(shè)計(jì)可以根據(jù)曲率半徑自動(dòng)調(diào)整彎曲角度，兩道翻板間的孔隙通過(guò)油脂孔填充密封油脂，從而增強(qiáng)管節(jié)間的防水性能。

36、在管節(jié)安裝完成后，通過(guò)注氣孔對(duì)插口處的阻水氣囊進(jìn)行充氣，以填充由于不同曲率管節(jié)間安裝所產(chǎn)生的孔隙。

37、此外，在承口端處設(shè)置了一道橡膠密封圈，與插口端處的橡膠密封圈相互擠壓，形成自緊式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在安裝過(guò)程中產(chǎn)生接觸壓力，確保了接頭的密封性。特別地，當(dāng)接頭位于地下水位以下時(shí)，水壓力作用于承口橡膠圈唇口，促使其閉合并擠壓插口處橡膠墊，從而增大插口處橡膠墊的接觸壓力，進(jìn)一步增強(qiáng)了接頭的密封效果。

38、本發(fā)明的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，不僅解決了曲線管幕在不同曲率半徑下的連接和防水問(wèn)題，而且通過(guò)自緊式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提高了管幕接頭的可靠性和耐久性。對(duì)于地下工程中曲線管幕的應(yīng)用具有重要的理論和實(shí)踐意義。