盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构及设计方法技术

本发明专利技术公开一种盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构及设计方法，所述盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构包括管片本体、至少一个防滑贴片及密封垫，所述管片本体用以向前拼装到位，所述管片本体包括四个拼装端面，四个所述拼装端面上共同形成有密封环槽，四个所述拼装端面包括后拼装端面与处于左右侧端的至少一个主动滑移端面，所述密封环槽包括形成于所述主动滑移端面与所述后拼装端面相接处的第一转角槽段；所述至少一个防滑贴片粘贴设置于对应的所述第一转角槽段的槽侧壁；所述密封垫环设于所述密封环槽，且抵紧至所述防滑贴片。解决了现有盾构隧道管片拼装结构中存在的密封圈容易滑脱导致密封失效的问题。圈容易滑脱导致密封失效的问题。圈容易滑脱导致密封失效的问题。

【技术实现步骤摘要】
盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构及设计方法


[0001]本专利技术涉及盾构隧道管片结构
，特别涉及盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构及设计方法。

技术介绍

[0002]目前所有盾构隧道的掘进过程中均需要同时对隧道进行盾构隧道管片拼接结构的拼装，以形成对盾构隧道的稳定的支撑，过程中需要沿隧道的延伸方向一圈一圈的拼装管片，而每一圈管片中的多个管片需要逐个进行插接，因此，在相邻接的两个管片中，一个在先拼接完毕后，另一个在此基础上进行插接，为了保证密封效果，每一个管片上都环设有沟槽，沟槽内设有密封圈，因此在拼接过程中两个接触的密封圈相互挤压并产生相对滑移，这导致后拼装的管片中的密封圈在摩擦力的作用下沿着拼装方向向后滑脱，从而导致密封失效的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的是提出盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构及设计方法，旨在解决现有盾构隧道管片拼装结构中存在的密封圈容易滑脱导致密封失效的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提出的盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构包括：
[0005]管片本体，用以向前拼装到位，所述管片本体包括四个拼装端面，四个所述拼装端面上共同形成有密封环槽，四个所述拼装端面包括后拼装端面与处于左右侧端的至少一个主动滑移端面，所述密封环槽包括形成于所述主动滑移端面与所述后拼装端面相接处的第一转角槽段；
[0006]至少一个防滑贴片，粘贴设置于对应的所述第一转角槽段的槽侧壁；以及，
[0007]密封垫，环设于所述密封环槽，且抵紧至所述防滑贴片。
[0008]可选地，所述主动滑移端面设置一个，四个所述拼装端面还包括前拼装端面与被动滑移端面，所述密封环槽还包括形成于所述前拼装端面与所述被动滑移端面相接处的第二转角槽段；
[0009]所述防滑贴片设置两个，两个所述防滑贴片分别粘贴设置于所述第一转角槽段与所述第二转角槽段的槽侧壁。
[0010]可选地，所述第一转角槽段的槽侧壁包括处于所述主动滑移端面的第一侧壁与处于所述后拼装端面的第二侧壁；
[0011]所述防滑贴片包括第一贴片段和第二贴片段，所述第一贴片段与所述第二贴片段分设于所述第一侧壁与所述第二侧壁。
[0012]可选地，所述防滑贴片对应所述第一转角槽段的两个相对槽侧壁设置两个；和/或，
[0013]所述第一转角槽段的槽侧壁上形成有容纳凹槽，所述防滑贴片至少部分设于所述容纳凹槽。
[0014]可选地，所述防滑贴片包括六面体贴片，所述六面体贴片的六个端面包括梯形面、矩形面及平行四边形面中的至少一种。
[0015]可选地，所述密封垫与对应的所述防滑贴片之间设有粘附层；和/或，
[0016]所述密封垫与所述第一转角槽段的槽底壁之间设有粘附层；和/或，
[0017]所述防滑贴片与所述第一转角槽段的槽侧壁之间设有粘附层。
[0018]为实现上述目的，本专利技术提出的盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构设计方法，用于上述的盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构，所述密封环槽包括处于所述主动滑移端面的密封槽，所述盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构设计方法包括以下步骤：
[0019]获取两个所述管片本体拼装时，两个所述密封垫之间的第一接触压力、两个所述密封垫之间的第一摩擦系数、所述密封垫与所述密封槽的壁面之间的第二摩擦系数以及所述密封槽的槽面参数信息；
[0020]根据所述第一摩擦系数与所述第一接触压力计算两个所述密封垫之间的滑动摩擦力；
[0021]根据所述第一接触压力与所述槽面参数信息计算所述密封垫与所述密封槽的底壁面之间的第二接触分压力，以及所述密封垫与所述密封槽的侧壁面之间的第三接触分压力；
[0022]根据所述第二接触分压力、所述第三接触分压力与所述第二摩擦系数计算得出抗滑动阻力；
[0023]根据所述抗滑动阻力与所述滑动摩擦力进行校验与设计。
[0024]可选地，所述根据所述抗滑动阻力与所述滑动摩擦力进行校验与设计的步骤包括：
[0025]当所述抗滑动阻力小于所述滑动摩擦力时，计算所述抗滑动阻力与所述滑动摩擦力的摩擦力差值；
[0026]获取所述防滑贴片与所述密封垫之间的第三摩擦系数，并根据所述第三摩擦系数与所述第二摩擦系数计算摩擦系数差值；
[0027]获取所述密封槽的侧壁面的作用面积；
[0028]根据所述摩擦力差值、所述摩擦系数差值、所述作用面积与所述第三接触分压力计算得出所述防滑贴片的目标面积；
[0029]选取满足所述目标面积的所述防滑贴片贴设于所述第一转角槽段的槽侧壁，并将所述密封垫压入至所述密封环槽，以使得所述密封垫贴紧所述防滑贴片。
[0030]可选地，所述将所述密封垫压入至所述密封环槽，以使得所述密封垫贴紧所述防滑贴片的步骤之前还包括：
[0031]在所述防滑贴片的防滑端面上涂覆粘附层。
[0032]可选地，在所述获取所述防滑贴片与所述密封垫之间的第三摩擦系数，并根据所述第三摩擦系数与所述第二摩擦系数计算摩擦系数差值的步骤之前还包括：
[0033]对与所述防滑贴片接触的所述密封垫的表面进行打磨。
[0034]本专利技术提供的技术方案中，根据所述管片本体的拼装方向可知，所述第一转角槽段出的所述密封垫最容易发生滑移脱出，因此，在所述第一转角槽段的槽侧壁粘贴所述防滑贴片，一方面改变了所述密封垫与所述主动滑移端面对应的密封环槽的槽壁的摩擦系
数，使得所述密封垫与所述第一转角槽段的最大静摩擦力得以增加，另一方面，由于所述密封垫具有一定的厚度，因此，会在所述密封垫的厚度方向上对所述密封垫产生主动挤压，从而进一步增大了所述密封垫与所述第一转角槽段的最大静摩擦力，最终使得所述密封垫与所述密封环槽的最大静摩擦力大于两个所述密封垫相对滑移产生的滑动摩擦作用力，同时，需要说明的是，所述密封垫的材质一般为橡胶等具有弹性的材质，会存在一定的受力变形拉长的影响，而由于所述第一转角槽段处于所述主动滑移端面的后端，所述防滑贴片还能对所述密封垫的纵向变形形成强力约束，最终大大减少所述密封垫的脱出量，确保了所述密封垫的密封防水性能。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0036]图1为现有盾构隧道管片拼接结构预拼接的剖面结构示意图；
[0037]图2为现有后拼装管片与先拼装管片拼接完成后密封圈脱出的剖面结构示意图；
[0038]图3为本专利技术提供的盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构(不包括密封垫)的结构示意图；
[0039]图4为图3中盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构的剖面结构示意图；
[0040]图5为图3中的邻接管片与封顶管片的拼装结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构，其特征在于，包括：管片本体，用以向前拼装到位，所述管片本体包括四个拼装端面，四个所述拼装端面上共同形成有密封环槽，四个所述拼装端面包括后拼装端面与处于左右侧端的至少一个主动滑移端面，所述密封环槽包括形成于所述主动滑移端面与所述后拼装端面相接处的第一转角槽段；至少一个防滑贴片，粘贴设置于对应的所述第一转角槽段的槽侧壁；以及，密封垫，环设于所述密封环槽，且抵紧至所述防滑贴片。2.如权利要求1所述的盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构，其特征在于，所述主动滑移端面设置一个，四个所述拼装端面还包括前拼装端面与被动滑移端面，所述密封环槽还包括形成于所述前拼装端面与所述被动滑移端面相接处的第二转角槽段；所述防滑贴片设置两个，两个所述防滑贴片分别粘贴设置于所述第一转角槽段与所述第二转角槽段的槽侧壁。3.如权利要求1所述的盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构，其特征在于，所述第一转角槽段的槽侧壁包括处于所述主动滑移端面的第一侧壁与处于所述后拼装端面的第二侧壁；所述防滑贴片包括第一贴片段和第二贴片段，所述第一贴片段与所述第二贴片段分设于所述第一侧壁与所述第二侧壁。4.如权利要求1所述的盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构，其特征在于，所述防滑贴片对应所述第一转角槽段的两个相对槽侧壁设置两个；和/或，所述第一转角槽段的槽侧壁上形成有容纳凹槽，所述防滑贴片至少部分设于所述容纳凹槽。5.如权利要求1所述的盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构，其特征在于，所述防滑贴片包括六面体贴片，所述六面体贴片的六个端面包括梯形面、矩形面及平行四边形面中的至少一种。6.如权利要求1所述的盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构，其特征在于，所述密封垫与对应的所述防滑贴片之间设有粘附层；和/或，所述密封垫与所述第一转角槽段的槽底壁之间设有粘附层；和/或，所述防滑贴片与所述第一转角槽段的槽侧壁之间设有粘附层。7.一种盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构设计方法，用于如权利要求1至6任意一项所述的盾构隧道管片转角密封垫防脱出结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖明清，薛光桥，张忆，王泽军，鲁志鹏，邓朝辉，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：