CN108443612B - 钢筋混凝土顶管管节接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及非开挖工程顶管技术领域，尤其涉及钢筋混凝土顶管管节接头，接头位于相邻的前管节与后管节之间的接口处，接头的连接部件至少包括管节外壁密封连接部件和管节内壁密封连接部件，管节外壁密封连接部件至少包含位于前管节后端的承口钢套环及位于后管节前端的插口钢环，管节内壁密封部件至少包括前管节与后管节内壁分别设有一个钢套环，每个钢套环至少包括环形的钢环及环形的梁板，梁板前后两侧均匀分布肋板且有螺栓孔，肋板和螺栓孔的位置相互交错，前管节与后管节梁板上的螺栓孔位置相互对应，相互对应的螺栓孔通过螺栓螺母连接。本技术方案能够完全满足电力顶管等具有高防水要求工程的需要，并能够适应高水压、软弱地层等复杂施工环境。

Description

钢筋混凝土顶管管节接头

技术领域

本发明涉及非开挖工程顶管技术领域，尤其涉及钢筋混凝土顶管管节接头。

背景技术

近年来，随着社会现代化进程的加快，非开挖技术尤其是顶管技术得到迅速地推广和应用。顶管技术被广泛应用于市政工程领域，其中电力顶管用于电缆的地下穿越铺设，以大直径钢筋混凝土管为主，接口形式主要为F型钢承口。电力顶管施工对管节接头的防水性能要求高，但是在众多的工程项目中均出现管节接头漏水的情况。尤其在高水压软弱地层，传统的楔形橡胶圈或者O型圈并不能承受足够的水压达到完全密封的效果，例如中国发明专利“顶管管节接头防水结构”(CN201420365024)中采用的就是楔形橡胶圈。此外，由于管道的不均匀沉降，一方面容易引起密封橡胶圈的受压不均使得其密封效果减弱，另一方面则会对管节承口钢套环产生较大的荷载作用，导致钢套环变形阻碍管节顶进施工。

发明内容

为了解决上述问题，需要设计一种能适应管节顶进过程中密封需求的接头。

本发明提供的技术方案为一种钢筋混凝土顶管管节接头，接头的连接部件至少包括管节外壁密封连接部件和管节内壁密封连接部件，所述管节外壁密封连接部件至少包含位于前管节后端的承口钢套环及位于后管节前端的插口钢环，插口钢环设有一道以上环形凹槽，环形凹槽内嵌有环形的橡胶圈；所述管节内壁密封部件至少包括前管节与后管节内壁分别设有一个钢套环，每个钢套环至少包括环形的钢环及环形的梁板，梁板位于钢环内侧，两个钢环的相邻一侧分别开设有槽口相互对应的凹槽，两个凹槽内设有一个高弹性橡胶板，所述高弹性橡胶板与两个凹槽间的缝隙分别填设有瓦片状挤压钢板，梁板前后两侧均匀分布肋板，梁板开有螺栓孔，肋板和螺栓孔的位置相互交错，前管节与后管节梁板上的螺栓孔位置相互对应，相互对应的螺栓孔通过螺栓螺母连接。

而且，前管节与后管节接触端面的管壁中部分别开有位置相互对应的环形槽，两个环形槽内之间设有遇水膨胀止水条，前管节与后管节接触端面之间设置有弹性木垫板。

而且，弹性木垫板外圆周面延伸至承口钢套环内壁，弹性木垫板与承口钢套环间隙处填充有密封材料。

而且，前管节与后管节均设有钢筋笼骨架，承口钢套环、插口钢环和钢套环均通过固定钢筋连接在钢筋笼骨架上，所述橡胶圈为鹰嘴橡胶圈，承口钢套环、插口钢环与固定钢筋的连接间隙部位设有遇水膨胀止水条。

而且，承口钢套环与前管节之间的间隙处填充有密封材料。

而且，鹰嘴橡胶圈从顶端向唇口逐渐变厚，鹰嘴橡胶圈的唇口呈鹰嘴型且朝向后管节后端。

而且，鹰嘴橡胶圈与承口钢套环相接触的棱边部分受压后为与承口钢套环平行的平面。

而且，插口钢环设有注浆孔，所述注浆孔连接有注浆管。

而且，所述高弹性橡胶板表面涂覆有密封材料，高弹性橡胶板与瓦片状挤压钢板厚度之和比钢套环的凹槽槽口宽度厚，所述高弹性橡胶板、瓦片状挤压钢板与钢套环的凹槽槽口过盈配合。

而且，瓦片状挤压钢板的一端设置有挡板，瓦片状挤压钢板纵截面呈“L”形，横截面呈弧形。

与现有技术相比，该技术方案的有益效果在于：1、传统接头只在管节外壁有密封连接部件，本发明的技术方案在管节外壁和管节内壁都有连接部件，并通过管节外壁、管节接触端面和管节内壁三层结构进行密封，连接更稳固，密封性能更好；2、在传统的钢承口接头形式的基础上，采用优化的鹰嘴橡胶圈，鹰嘴橡胶圈唇口相对于传统橡胶圈的唇口明显加深，鹰嘴橡胶圈能减小橡胶圈唇口部位和顶部与承口钢套环接触部位产生的应力集中区域，避免安装力过大导致橡胶圈破坏；3、当接头处于地下水位以下，水压力的作用会使鹰嘴橡胶圈唇口张开，增大鹰嘴橡胶圈与承口钢套环接触压力，提高密封性能；4、承口钢套环、插口钢环与固定钢筋的连接间隙部位粘贴有遇水膨胀止水条，前管节与后管节接触端面的管壁内粘贴有遇水膨胀止水条，在有水渗入前后管节接触面时，遇水膨胀止水条能起到止水效果，防止管节接触面渗水；5、当出现有水渗漏的情况时，水压会使瓦片状挤压钢板挤压高弹性橡胶板实现槽口密封，从而使前后管节内壁完全封闭，达成堵漏的目的；6、管节接头存在缝隙的部位均填充有密封材料，加强了密封防渗效果；7、前管节与后管节内壁均设置有内侧带梁板的钢套环，钢套环通过螺栓螺母结构固定连接，在管道不均匀沉降时能减小管节接头钢套环受力变形，保证管节顺利顶进；8、在管道纠偏时，可以通过调节螺栓两端螺母的松紧程度适应前后管节间的偏转夹角，并能够防止过度纠偏，同时可应用于曲线顶进；9、内侧带梁板的钢套环具有限制前管节与后管节位移的作用，前管节与后管节在外力作用下不会发生接触端面错位的情况。本技术方案能够完全满足电力顶管等具有高防水要求工程的需要，并能够适应高水压、软弱地层等复杂施工环境。

附图说明

图1为本发明一种管节接头与管节管壁的上部截面示意图；

图2为本发明一种管节接头含有注浆管部分的截面示意图；

图3为本发明的两个钢套环及螺栓固定结构的上部截面示意图；

图4为本发明的内侧带梁板的钢环及梁板整体示意图；

图5为本发明的内侧带梁板的钢环1-1′截面剖视图；

图6为本发明的内侧带梁板的钢环2-2′截面剖视图；

图7为本发明的瓦片状挤压钢板示意图；

图8为传统楔形橡胶圈剖视图；

图9为鹰嘴橡胶圈剖视图；

附图标记说明：1-承口钢套环，2-插口钢环，3-鹰嘴橡胶圈，4-遇水膨胀止水条，5-双组分聚硫密封膏，6-弹性木垫板，7-固定钢筋，8-前管节，9-后管节，10-注浆孔，11-注浆管，12-螺钉，13-密封垫片，14-细石混凝土，15-前管节内侧带梁板的钢套环，16-后管节内侧带梁板的钢套环，17-高弹性橡胶板，18-瓦片状挤压钢板，19-螺栓，20-螺母，21-钢环，22-梁板，23-前肋板，24-后肋板，25-螺栓孔，26-唇口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细具体说明，本发明的内容不局限于以下实施例。

本发明提供的钢筋混凝土顶管管节接头位于相邻的前管节与后管节之间的接口处，从管节外壁、管节接触断面和管节内壁对管节进行全方位密封，通过管节外壁密封连接部件和管节内壁密封连接部件对管节进行连接。管节及管节接头整体是环形的，图1中所示的是一种钢筋混凝土顶管管节接头与前后管节管壁的最上部截面示意图，该示意图中从上至下依次是管节外壁部分、管节接触断面部分和管节内壁部分。

钢筋混凝土顶管管节接头位于相邻的前管节8与后管节9之间的接口处，包括管节外壁密封连接部件、管节接触断面密封结构和管节内壁密封连接部件。

管节内壁密封连接部件整体图如图4所示，图1中虚线框部分放大后的钢套环及螺栓固定结构的上部截面如图3所示，前管节与后管节内壁各设有一个钢套环，钢套环至少包括一个环形的钢环21及梁板22，梁板位于钢环内侧，两个钢环的相邻一侧分别开设有槽口相互对应的凹槽，槽口内设置一个高弹性橡胶板17，并且高弹性橡胶板与两个凹槽间的缝隙使用瓦片状挤压钢板18挤压高弹性橡胶板进行密封。瓦片状挤压钢板的一端设置有挡板，瓦片状挤压钢板纵截面呈“L”形，横截面呈弧形，如图7所示。前后管节8、9管壁内侧间隙贴合高弹性橡胶板17表面涂覆双组分聚硫密封膏5。本发明通过位于管节内壁的钢套环对管节内壁进行密封。

高弹性橡胶板厚度小于钢套环的凹槽槽口宽度，橡胶板宽度略大于槽口深度的两倍与槽口之间距离相加之和，采用这种过盈配合的以适应管节纠偏；前后管节所述钢套环槽口内设置有瓦片状挤压钢板，用于挤压高弹性橡胶板，所述挤压钢板由环形钢板等分得到，钢板长度与槽口深度相同，厚度小于凹槽槽口宽度，但高弹性橡胶板与所述瓦片状挤压钢板厚度之和略大于钢套环的凹槽槽口宽度，实际为过盈配合的结构，更能增加密封性。

管节内壁密封连接部件进一步如图5和图6所示，图5对应图4中钢环1-1′截面剖视图，图6对应图4中钢环2-2′截面剖视图，梁板两侧分别设置有前肋板23、后肋板24和螺栓孔25；前肋板23、后肋板24和螺栓孔25沿着梁板圆周分布设置，肋板与螺栓孔的位置相互交错设置；前管节与后管节梁板上的螺栓孔位置相互对应，螺栓孔内穿插有螺栓19，螺栓19上设置四个螺母20。梁板设置位置、螺栓尺寸以及螺栓孔和肋板设置的数量和位置均可依据具体实施例进行合理调整。

本发明管节外壁密封连接部件至少包括位于前管节后端的承口钢套环1以及位于相邻的后管节前端的插口钢环2，前管节与后管节均设有钢筋笼骨架，承口钢套环和插口钢环均通过固定钢筋7连接在钢筋笼骨架上，插口钢环在与承口钢套环相接触的部位设有两道环形凹槽，环形凹槽内嵌有环形的鹰嘴橡胶圈3，承口钢套环、插口钢环与固定钢筋的连接间隙部位粘贴有遇水膨胀止水条4，承口钢套环与前管节混领土管壁之间的间隙处填充有双组分聚硫密封膏5。

鹰嘴橡胶圈的顶端朝向前后管节的接触端面，鹰嘴橡胶圈3的唇口朝向后管节后端，鹰嘴橡胶圈从顶端向唇口逐渐变厚，鹰嘴橡胶圈的唇口呈鹰嘴型。如图8所示，传统楔形橡胶圈唇口形式为圆弧形，而图9所示的鹰嘴橡胶圈相比于传统楔形橡胶圈唇口26明显加深，唇口形式改变。鹰嘴橡胶圈的唇口与顶端之间的距离较短，鹰嘴橡胶圈的棱边较长。

该鹰嘴橡胶圈属于自紧式，管节安装过程中橡胶圈产生一定压缩变形，使其与接头刚性面紧密贴合产生接触压力，实际使用状态下，鹰嘴橡胶圈与承口钢套环相接触的棱边部分受外力压成与承口钢套环平行的平面；鹰嘴橡胶圈在安装过程中能够减小橡胶圈唇口部位和顶部与承口钢套环接触部位产生的应力集中区域，避免安装力过大导致橡胶圈破坏，当接头处于地下水位以下，水压力作用在鹰嘴橡胶圈唇口使其张开，唇口部位在水压力的作用下张开后能够增大与承口钢套环的接触压力，提高密封性能。

管节接触断面密封结构如图1所示，前管节与后管节接触端面的管壁中部分别开有位置相互对应的环形槽，两个环形槽内设有之间设有遇水膨胀止水条4，前管节与后管节接触端面之间设有弹性木垫板6。通过环形槽内的遇水膨胀止水条对管节接触端面进行密封，并且在顶进过程中弹性木垫板可起到缓冲顶力的作用，减少对混凝土管壁的破坏。

如图2所示，插口钢环2预留注浆孔10，实际制作时钢筋混凝土顶管管节接头会留有2-3个注浆孔用于测试密封效果，注浆孔与注浆管11相连，注浆管靠近管节内壁的端部采用螺钉12加密封垫片13封堵，当测试密封效果结束、注浆完成后会采用细石混凝土14抹平，封住注浆孔和注浆管。

传统接头只在管节外壁有密封连接部件，本发明的技术方案在管节外壁和管节内壁都有连接部件，并通过管节外壁、管节接触端面和管节内壁三层结构进行密封，连接更稳固，密封性更好。

使用过程中，在顶进过程中需要进行管节纠偏时，可以通过调节螺栓两端螺母的松紧程度适应前后管节间的偏转夹角，适应不同的管节纠偏角度，并能够防止过度纠偏，同时可应用于曲线顶进。钢套环通过螺栓螺母结构固定连接，在管道不均匀沉降时能减小管节接头钢套环受力变形，保证管节顺利顶进；钢套环还具有限制前管节与后管节位移的作用，前管节与后管节在外力作用下不会发生接触端面错位的情况。本发明能够完全满足电力顶管等具有高防水要求工程的需要，并能够适应高水压、软弱地层等复杂施工环境。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钢筋混凝土顶管管节接头，其特征在于：接头的连接部件至少包括管节外壁密封连接部件和管节内壁密封连接部件，所述管节外壁密封连接部件至少包含位于前管节后端的承口钢套环及位于后管节前端的插口钢环，插口钢环设有一道以上环形凹槽，环形凹槽内嵌有环形的橡胶圈；所述管节内壁密封连接部件至少包括前管节与后管节内壁分别设有一个钢套环，每个钢套环至少包括环形的钢环及环形的梁板，梁板位于钢环内侧，两个钢环的相邻一侧分别开设有槽口相互对应的凹槽，两个凹槽内设有一个高弹性橡胶板，所述高弹性橡胶板与两个凹槽间的缝隙分别填设有瓦片状挤压钢板，梁板前后两侧均匀分布肋板，梁板开有螺栓孔，肋板和螺栓孔的位置相互交错，前管节与后管节梁板上的螺栓孔位置相互对应，相互对应的螺栓孔通过螺栓螺母连接。

2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土顶管管节接头，其特征在于：前管节与后管节接触端面的管壁中部分别开有位置相互对应的环形槽，两个环形槽内之间设有遇水膨胀止水条，前管节与后管节接触端面之间设置有弹性木垫板。

3.根据权利要求2所述的钢筋混凝土顶管管节接头，其特征在于：弹性木垫板外圆周面延伸至承口钢套环内壁，弹性木垫板与承口钢套环间隙处填充有密封材料。

4.根据权利要求1所述的钢筋混凝土顶管管节接头，其特征在于：前管节与后管节均设有钢筋笼骨架，承口钢套环、插口钢环和钢套环均通过固定钢筋连接在钢筋笼骨架上，所述橡胶圈为鹰嘴橡胶圈，承口钢套环、插口钢环与固定钢筋的连接间隙部位设有遇水膨胀止水条。

5.根据权利要求4所述的钢筋混凝土顶管管节接头，其特征在于：承口钢套环与前管节之间的间隙处填充有密封材料。

6.根据权利要求4所述的钢筋混凝土顶管管节接头，其特征在于：鹰嘴橡胶圈从顶端向唇口逐渐变厚，鹰嘴橡胶圈的唇口呈鹰嘴型且朝向后管节后端。

7.根据权利要求4所述的钢筋混凝土顶管管节接头，其特征在于：鹰嘴橡胶圈与承口钢套环相接触的棱边部分受压后为与承口钢套环平行的平面。

8.根据权利要求1所述的钢筋混凝土顶管管节接头，其特征在于：插口钢环设有注浆孔，所述注浆孔连接有注浆管。

9.根据权利要求1所述的钢筋混凝土顶管管节接头，其特征在于：所述高弹性橡胶板表面涂覆有密封材料，高弹性橡胶板与瓦片状挤压钢板厚度之和比钢套环的凹槽槽口宽度厚，所述高弹性橡胶板、瓦片状挤压钢板与钢套环的凹槽槽口过盈配合。

10.根据权利要求1所述的钢筋混凝土顶管管节接头，其特征在于：瓦片状挤压钢板的一端设置有挡板，瓦片状挤压钢板纵截面呈“L”形，横截面呈弧形。