一種水中支承式隧道連接段密封裝置的製作方法

2023-09-21 02:03:00

本發明涉及一種水中支承式隧道連接段密封裝置，屬於水下結構工程技術領域。

背景技術：

沉管法是比較成熟的水下隧道修建方法，沉管法隧道使用歷史已經有100多年。過去沉管隧道埋在水下河床或海床土層中。如果沉管隧道局部高出河床，能減少基槽開挖量和沉管長度,有效降低工程造價。例如，香港跨港公路沉管隧道、希臘普裡維沙—阿克森沉管隧道均存在局部高出河床2～4m的管段。

如果隧道線路臨近海岸局部有深潭，如果要將隧道全部修建於海床面以下，隧道的埋深較大，臨近深潭一側的岸上段很長，整個工程造價較高；如果在深潭地段採用「支承式隧道」，即封閉鋼筋混凝土結構安設在若干支承結構，支承結構高出海床面，封閉鋼筋混凝土結構全部位於海水中，封閉鋼筋混凝土結構頂面離海平面距離滿足工程所在航道通航要求,「支承式隧道」技術方案是可行的，「支承式隧道」工程造價相對於全埋隧道較低，而且其修建難度和施工風險將大大降低。

封閉鋼筋混凝土結構包括預製管段和連接段，預製管段在岸上乾塢製作，預製管段通過浮運和下沉安設在兩個或多個支承結構上，沿線路前後預製管段之間有2m左右的間隙，前後預製管段之間連接段需要在水下現場澆築。為了水下連接段澆築施作提供條件，需要在連接段四周安設密封裝置。

技術實現要素：

本發明的目的在於針對現有技術的缺陷和不足，提供一種結構簡單，設計合理、使用方便的水中支承式隧道連接段密封裝置。

為實現上述目的，本發明採用的技術方案是：它包括上密封環、下密封環、立柱、立柱底座、粗鋼絲繩、葫蘆、橫梁、a鋼板、b鋼板、細鋼絲繩，橡膠條、橡膠止水帶、橡膠板，銷栓和吊環，上密封環安設在連接段頂部，下密封環位於連接段下部，立柱底座位於上密封環兩側底部中間，立柱底座側面與上密封環外側焊接牢固，立柱通過螺栓與立柱底座連接，立柱頂部安設有葫蘆，兩立柱的頂部之間設有橫梁，橫梁中間設有吊環，下密封環兩側頂部分別設有兩塊a鋼板和兩塊b鋼板，a鋼板和b鋼板一側與下密封環外側焊接牢固，a鋼板中間設有一個圓孔、b鋼板底部設有向下開口的u形槽，u形槽底部設有一根橡膠條，橡膠條兩端通過螺栓與b鋼板連接，兩塊a鋼板之間沿線路方線有一定間距，兩塊b鋼板之間沿線路方線有一定間距，粗鋼絲繩底部做成雞心環，粗鋼絲繩雞心環安放在兩塊a鋼板或兩塊b鋼板之間，銷拴穿過a鋼板的圓孔或b鋼板的u形槽、以及粗鋼絲繩的雞心環，粗鋼絲繩另一端穿過立柱底座中心孔和位於立柱頂端的葫蘆連接，每根橡膠條與一根細鋼絲繩連接，細鋼絲繩另一端固定在立柱的頂端；下密封環位於連接段的內側設有a進排水孔；首先通過葫蘆和粗鋼絲繩將上密封環與下密封環初步拉合，其次將位於連接段的水通過下密封環a進排水孔排出，利用上密封環和下密封環的外側水壓力使上密封環與連接段前後預製管段之間橡膠止水帶、下密封環與連接段前後預製管段之間橡膠止水帶、上密封環與下密封環之間密封板壓密止水，在上密封環、下密封環的防護下進行連接段施工。

作為優選，所述上密封環與下密封環接觸端面設有橡膠板，上密封環和前後預製管段之間、下密封環和前後預製管段之間分別有橡膠止水帶，橡膠止水帶有兩種方式：第一種方式是上密封環和下密封環前後兩端內側設有橡膠止水帶，上密封環的橡膠止水帶位置與下密封環的橡膠止水帶的位置一致，同時橡膠板側面與橡膠止水帶底面硫化連接，橡膠止水帶分別與上密封環和下密封環內側粘接或通過螺栓連接；第二種方式是預製管段兩端分別設有環狀的橡膠止水帶，橡膠止水帶與預製管段l粘接或通過螺栓連接。

作為優選，所述上密封環和下密封環採用封閉鋼結構，上密封環兩側底部設有c進排水孔，下密封環底部設有d進排水孔，上密封環和下密封環的名義容重可以通過注水排水調整。

作為優選，所述立柱採用豎向分段拼裝結構，每段立柱由四根角鋼、頂部連接鋼板、底部連接鋼板和若干綴板焊接而成，每段立柱之間採用螺栓連接。

作為優選，所述連接段施工完後，解除粗鋼絲繩的預緊力，通過細鋼絲繩將b鋼板上的橡膠條拉斷或脫落，用人工將與b鋼板同一側的粗鋼絲繩向下移動使銷栓離開u形槽，最後向下密封環內側進排水管a注水加壓使下密封環及上密封環脫離連接段，從上密封環的c進排水孔排水和下密封環的d進排水孔排水，使上密封環和下密封環浮起，採用起吊設備將上密封環和下密封環吊出水面。

採用上述結構後，本發明有益效果為：本發明所述的一種水中支承式隧道連接段密封裝置具有以下有益效果：

(1)在密封裝置的防護下提供連接段澆築施工空間；

(2)密封裝置操作方便；

(3)密封裝置可以回收、重複使用；

(4)密封裝置安設在預製管段時引起預製管段變形受力較小。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明提供的一種水中支承式隧道連接段密封裝置橫剖面示意圖；

圖2為本發明提供的一種水中支承式隧道連接段密封裝置縱剖面示意圖；

圖3為本發明提供的一種上密封環立面示意圖

圖4是本發明提供的一種上密封環的正視示意圖；

圖5為本發明提供的上密封環的中部剖面圖；

圖6為本發明提供的上密封環底端面局部剖面圖；

圖7為本發明提供的一種下密封環立面示意圖；

圖8為本發明提供的一種下密封環的正視示意圖；

圖9為本發明提供的一種立柱底座的正視示意圖

圖10為本發明提供的一種立柱底座的剖面圖；

圖11為本發明提供的a鋼板示意圖；

圖12為本發明提供的b鋼板示意圖；

圖13為本發明提供的立柱示意圖；

圖14是圖13的俯視圖；

圖15為本發明提供的粗鋼絲繩、銷栓和立柱底座等局部組裝圖；

圖16為本發明中橡膠止水帶及連接示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

參看如圖1--圖16所示，包括上密封環1、下密封環2、立柱3、立柱底座4、粗鋼絲繩5、葫蘆6、橫梁7、a鋼板8、b鋼板9、細鋼絲繩10、吊環11、橡膠條13、雞心環14、銷拴15、橡膠板16、橡膠止水帶17、a進排水孔18；上密封環1安設在連接段x頂部，下密封環2位於連接段x底部，立柱底座4位於上密封環1的底部兩側中間，立柱底座4的一側與上密封環1的外側鋼板焊接牢固，立柱3通過螺栓與立柱底座4連接，兩根立柱3的頂部分別安設有葫蘆6，兩根立柱3的頂部之間設有橫梁7，橫梁中間設有吊環11，下密封環2的左側頂部中間設有兩塊a鋼板8，下密封環2的右側頂部中間設有兩塊b鋼板9，a鋼板8和b鋼板9一側與下密封環2的外側鋼板焊接牢固，a鋼板8中間設有一個圓孔，b鋼板9底部設有向下開口的u形槽12，每個u形槽12的底部設有一根橡膠條13，橡膠條13兩端通過螺栓與b鋼板9連接，螺栓位於u形槽的兩側，兩塊a鋼板8之間沿線路方向有一定間距，兩塊b鋼板9之間沿線路方線有一定間距，粗鋼絲繩5的底端做成雞心環14，雞心環14安放在兩塊a鋼板8之間，一個銷拴15穿過兩塊a鋼板8的園孔和雞心環14，另一個銷拴15穿過兩塊b鋼板9的u形槽12和另一根粗鋼絲繩的雞心環14，粗鋼絲繩另一端穿過立柱底座4的中心孔和葫蘆6連接，每根橡膠條13與一根細鋼絲繩連接，細鋼絲繩10另一端固定在立柱的頂端。上密封環1、下密封環2內側設有a進排水孔18。上密封環1的底端面和下密封環2的頂端面分別設有橡膠板16，上密封環1和前後預製管段l之間設有橡膠止水帶17，下密封環2和前後預製管段l之間設有橡膠止水帶17，橡膠止水帶有兩種方式：第一種方式是上密封環1和下密封環2的前後兩端內側分別設有橡膠止水帶17，上密封環1的橡膠止水帶17位置與下密封環2的橡膠止水帶17的位置一致，橡膠板16側面與橡膠止水帶17底面硫化連接，橡膠止水帶17分別與上密封環1、下密封環2通過螺栓連接；第二種方式是預製管段l兩端分別設有環狀的橡膠止水帶17，橡膠止水帶17與預製管段l通過螺栓連接；上密封環1和下密封環2採用封閉鋼結構，上密封環1兩側底部設有c進排水孔20，下密封環2底部設有d進排水孔21；立柱3採用豎向分段拼裝結構，每段立柱由四根角鋼、頂部連接鋼板、底部連接鋼板和若干綴板焊接而成，每段立柱之間採用螺栓連接。

通過葫蘆6和粗鋼絲繩5將上密封環1與下密封環2初步拉合，並使上密封環1與連接段x前後預製管段l之間橡膠止水帶17、下密封環2與連接段x前後預製管段l之間橡膠止水帶17、上密封環1與下密封環2之間的橡膠板16初步壓密止水，將位於連接段x的水通過下密封環的a進排水孔18排出，利用上密封環1和下密封環2的外側水壓力使上密封環1與連接段x前後預製管段l之間橡膠止水帶17、下密封環2與連接段x前後預製管段l之間橡膠止水帶17、上密封環1與下密封環2之間橡膠板16壓密止水，在上密封環1和下密封環2的防護下進行連接段x澆築施工。

等連接段x施工完後，解除粗鋼絲繩5的預緊力，通過細鋼絲繩10將b鋼板上的橡膠條13拉斷或脫落，用人工將與橡膠條13同一側的粗鋼絲繩5向下移動使栓銷15離開u形槽，通過下密封環2的a進排水孔18注水加壓使上密封環1和下密封環2脫離連接段x，通從上密封環1和下密封環2內排水使上密封環1和下密封環2浮起，採用起吊設備將上密封環1和下密封環2吊出水面

實施例：

如圖1～圖13，預製管段l外半徑3.5m，連接段x隧道外半徑3.5m，預製管段l沿線路方向的間距2.0m(連接段x沿線路長度2.0m)，上密封環和下密封環外半徑r1＝4.10m，上密封環和下密封環內半徑r2＝3.56m(3.5m+0.06m-橡膠止水帶壓密後的厚度)，橡膠止水帶高度135mm，橡膠止水帶壓縮厚度＝75mm，上密封環和下密封環內側淨高h0＝3500mm+100mm＝3600mm(3500mm-隧道外半徑、100mm-橡膠止水帶初步壓密後的截面高度，3600mm包括橡膠板的厚度，假設上密封環頂部橡膠止水帶初步壓縮35mm後上密封環與下密封環端面開始接觸)，密封環沿線路方向長度6.0m，密封環徑向厚度h1＝500mm，密封環由一塊外側鋼板131、一塊內側鋼板132、兩塊環形鋼板134、若干環形鋼板133、若干角鋼135和兩塊端面鋼板136焊接而成，外側鋼板131、內側鋼板132、環形鋼板133和環形鋼板134的厚度均為10mm，角鋼135採用l100×100×10，環形鋼板133的幾何尺寸見圖7，環形鋼板134的幾何尺寸見圖8，其中r2＝3500mm，b＝10mm。上密封環底部和下密封環頂部結構見圖6，橡膠板16的厚度為100mm。環形鋼板133沿線路方向的間距為350mm，端面鋼板136的幾何尺寸為480mm×6000mm，厚度為10mm。

圖9為立柱底座4的示意圖，立柱底座由1塊鋼板41、2塊鋼板42和2塊鋼板43焊接而成，鋼板41和鋼板42的厚度為30mm，鋼板42一邊和上密封環焊接牢固，鋼板41安設在鋼板42左上方，鋼板41中間設有一園孔44，園孔直徑為40mm。

a鋼板8的幾何尺寸見圖10，鋼板厚30mm，a鋼板8的右側與下密封環焊接牢固，兩塊a鋼板8之間的間距為50mm，a鋼板8中間設有一園孔，園孔直徑80mm。

b鋼板9的幾何尺寸見圖11，鋼板厚30mm，b鋼板9的左側與下密封環焊接牢固，b鋼板9底部設有向下的u形槽，u形槽的頂部為半圓形，槽寬度80mm。

立柱採用豎向分段拼裝結構，每段立柱由四根角鋼32、連接鋼板31和若干綴板33焊接而成，每段立柱之間採用螺栓連接，每段立柱3的結構見圖12，連接鋼板31的尺寸為700mm×700mm，厚度20mm，連接鋼板31中心設有園孔，園孔直徑60mm。角鋼32為l200×200×20，角鋼32長度2000mm。綴板33的尺寸500×350，鋼板厚度12mm，綴板33的間距600mm。

以上所述，僅用以說明本發明的技術方案而非限制，本領域普通技術人員對本發明的技術方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本發明技術方案的精神和範圍，均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。