一种沉管隧道节段接头隔震结构及其施工方法与流程

1.本发明涉及沉管隔震领域，具体涉及一种沉管隧道节段接头隔震结构及其施工方法。


背景技术：

2.近年来我国基础交通建设迅猛发展，修建了大量的高速公路、隧道、机场等基础设施，目前沉管隧道是穿越河或海两岸之间的重要交通枢纽，在地震的情况下，沉管隧道良好的抗震性能直接保证了道路的通畅与人类的生命财产安全；
3.沉管隧道是由多节沉管拼接而成，导致了在地震时沉管隧道的节段连接处最易发生破坏，因此如何将沉管隧道的节段较好的连接，以避免地震导致沉管隧道的节段连接处被损坏，变成了本技术领域一个亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种沉管隧道节段接头隔震结构及其施工方法，通过在相邻的两段钢筋混凝土沉管接头之间设置隔震橡胶支座和液压阻尼器，来削弱沉管隧道节段接头的竖向和横向地震作用，能够使得gina止水带的压缩量大于保证水密性的最小压缩量,防止出现接头漏水的严重情况，具有隔震效果好、施工简便，满足沉管隧道节段接头的抗震需求的特点。
5.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
6.一种沉管隧道节段接头隔震结构，所述隔震结构设置在相邻的两段钢筋混凝土沉管接头之间，包括连接机构、竖向隔震机构和横向隔震机构，所述连接机构包括设置在沉管接头上的混凝土垂直剪切键和混凝土水平剪切键，所述混凝土垂直剪切键设置在沉管侧壁上，在相邻的两个混凝土垂直剪切键之间形成侧墙凹槽，所述竖向隔震机构设置在相邻的侧墙凹槽内，所述混凝土水平剪切键设置在沉管底壁上，在相邻的两个混凝土水平剪切键之间形成底板凹槽，所述横向隔震机构设置在底板凹槽内侧。
7.优选的，所述的钢筋混凝土沉管的内外两侧还对应设置侧向挡板，所述侧向挡板的端部分别与两端混凝土水平剪切键或两端混凝土垂直剪切键连接，内外对称设置的两个侧向挡板与两端混凝土水平剪切键、混凝土垂直剪切键构成用于容置所述横向隔震机构或竖向隔震机构的封闭空间。
8.优选的，所述的竖向隔震机构为沉管隔震橡胶支座，所述隔震橡胶支座设置在每个侧墙凹槽的顶部和底部，包括上锚栓、上连接钢板、橡胶保护层、支座本体、下连接钢板和下锚栓，所述橡胶保护层设置在支座本体的外侧，所述上连接钢板、下连接钢板对称设置在橡胶保护层的上、下两侧，所述上锚栓、下锚栓分别设置在上连接钢板、下连接钢板上，且与设置在混凝土垂直剪切键上的安装孔配合使用。
9.优选的，所述的支座本体设置在橡胶保护层的内侧，由橡胶层与工程塑料板交替叠加硫化而成，包括上封板、橡胶层、塑料层和下封板，所述上封板和下封板分别设置在橡
胶保护层的上下两侧，塑料层设置有多层，且设置在上封板与下封板之间，与橡胶层交替叠加设置。
10.优选的，所述的横向隔震机构为十字形液压阻尼机构，包括连接架、螺纹套件、阻尼器、连接件和法兰件，所述连接架为十字形连接架，且在连接架上相邻的两个支件上设置有螺纹杆，所述螺纹杆与螺纹套件的一端内螺纹配合使用，所述螺纹套件的另一端内螺纹与设置在连接件上的螺纹杆配合使用，所述连接件通过螺栓件与预埋在底板凹槽内侧的预埋连接件连接；且在连接架上与螺纹杆对称设置的一侧设置有铰接连接孔，所述铰接连接孔与法兰件配合使用，所述法兰件与阻尼器的底座法兰连接，且所述阻尼器的前端活塞杆通过螺栓件与预埋连接件连接。
11.优选的，所述的阻尼器为自适应缓冲阻尼器，包括相互配合使用的阻尼器本体和自适应泄压组件，所述阻尼器本体包括活塞杆、活塞、油缸、前侧压板、限位导向板和后侧压板，所述油缸为空心筒体，所述限位导向板固定设置在油缸的尾部中段，所述前侧压板和后侧压板分别通过密封螺栓设置在油缸的前、后两端，且在前侧压板上设置有伸缩孔，所述伸缩孔与活塞杆配合使用，所述活塞杆的前端设置有螺栓孔，所述螺栓孔与螺栓件配合使用；所述活塞活动设置在油缸的内部空腔中，且在活塞与前侧压板之间设置有第一减震弹簧，所述活塞杆的尾部贯穿活塞，且在限位导向板上设置有导向孔与活塞杆配合使用，所述伸缩孔内侧还设置有密封垫。
12.优选的，所述的自适应泄压组件设置在油缸上，通过泄压管与油缸的内部空腔连通；所述自适应泄压组件包括连管和防逆流密封件，所述连管的两端分别与泄压管连接，且在连管内部设置有密封块、第二伸缩弹簧、第一泄压腔和第二泄压腔，所述密封块通过第二伸缩弹簧活动设置在连管的中部空腔中，所述第一泄压腔设置在密封块下侧的连管内壁中，且其进油端被密封块密封，所述第二泄压腔设置在密封块上侧的连管内壁中，且在第二泄压腔内对称设置有两个相互配合使用的密封瓣，所述密封瓣与防逆流密封件配合使用。
13.优选的，所述的防逆流密封件包括箱体、导流管、第三伸缩弹簧、活动块和密封针，所述导流管的一端与第二泄压腔连通，另一端与箱体连通，所述活动块通过第三伸缩弹簧设置在箱体内，所述密封针设置在活动块上，且密封针的下端依次穿过箱体和连管的侧壁，与密封瓣配合使用。
14.优选的，所述的隔震结构还包括gina止水带，所述gina止水带对称设置在钢筋混凝土沉管对接处的内外两侧。
15.一种沉管隧道节段接头隔震结构的施工方法，包括步骤
16.s.首先浇筑沉管隧道相邻两节段钢筋混凝土沉管接头的垂直剪切键、水平剪切键、侧墙凹槽、底板凹槽的混凝土；
17.s.在每个侧墙凹槽的顶部与底部安装隔震橡胶支座，使用螺栓拴紧；
18.s.在每个底板凹槽的左边与右边均安装十字形液压阻尼机构，使用螺栓件固定；
19.s.将两节段钢筋混凝土沉管对接，垂直剪切键与装有隔震橡胶支座的侧墙凹槽合接，并用螺栓拴紧隔震橡胶支座与垂直剪切键；
20.s.两节段钢筋混凝土沉管对接，水平剪切键与装有液压阻尼器的底板凹槽合接，并用螺栓拴紧液压阻尼器与水平剪切键。
21.本发明的有益效果是：本发明公开了一种沉管隧道节段接头隔震结构及其施工方
法，与现有技术相比，本发明的改进之处在于：
22.本发明设计了一种沉管隧道节段接头隔震结构，用于相邻的两段钢筋混凝土沉管的连接，包括连接机构、竖向隔震机构和横向隔震机构，连接机构包括设置在沉管接头上的混凝土垂直剪切键和混凝土水平剪切键，所述混凝土垂直剪切键设置在设置在沉管侧壁上，在相邻的两个混凝土垂直剪切键之间形成侧墙凹槽，所述竖向隔震机构设置在相邻的侧墙凹槽内，用于消除竖直方向的地震效能，所述混凝土水平剪切键设置在沉管底壁上，在相邻的两个混凝土水平剪切键之间形成底板凹槽，所述横向隔震机构设置在底板凹槽内侧，用于消除水平方向的地震效能，利用本隔震结构能够消除水平剪切键和垂直剪切键所受水平剪力作用，同时削弱竖直剪力作用和不均匀沉降带来的影响，避免剪切键先于主体结构发生破坏，大大提高了钢筋混凝土沉管的抗震性能，具有隔震效果好、施工简便、施工成本低和满足沉管隧道节段接头的抗震需求的优点。
附图说明
23.图1为本发明沉管隧道主体结构示意图。
24.图2为本发明沉管隔震橡胶支座位置结构示意图。
25.图3为本发明沉管液压阻尼器位置结构示意图。
26.图4为本发明沉管隔震橡胶支座大样图。
27.图5为本发明横向隔震机构的俯视图。
28.图6为本发明横向隔震机构a处的局部放大图。
29.图7为本发明连接架的结构示意图。
30.图8为本发明阻尼器的结构示意图。
31.图9为本发明阻尼器b处的局部放大图。
32.其中：1.钢筋混凝土沉管，2.隔震橡胶支座，21.上锚栓，22.上连接钢板，23.橡胶保护层，24.支座本体，25.上封板，26.橡胶层，27.塑料层，28.下封板，29.下连接钢板，20.下锚栓，3.侧墙凹槽，4.混凝土垂直剪切键，5.混凝土水平剪切键，6.液压阻尼机构，61.连接架，611.螺纹杆，612.铰接连接孔，62.螺纹套件，63.阻尼器，631.活塞杆，6311.螺栓孔，632.活塞，633.油缸，634.前侧压板，635.第一减震弹簧，636.密封垫，637.限位导向板，638.后侧压板，639.泄压管，630.连管，6301.密封块，6302.第二伸缩弹簧，6303.第一泄压腔，6304.第二泄压腔，6305.箱体，6306.导流管，6307.密封瓣，6308.第三伸缩弹簧，6309.活动块，6300.密封针，64.连接件，65.法兰件，66.螺栓件，7.底板凹槽，8.预埋连接件。
具体实施方式
33.为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
34.参照附图1-9所示的一种沉管隧道节段接头隔震结构，所述隔震结构设置在相邻的两段钢筋混凝土沉管1接头之间，用于将相邻的两段钢筋混凝土沉管1连接，包括连接机构、竖向隔震机构和横向隔震机构，所述连接机构包括设置在沉管接头上的混凝土垂直剪切键4和混凝土水平剪切键5，所述混凝土垂直剪切键4设置在沉管侧壁上，在相邻的两个混凝土垂直剪切键4之间形成侧墙凹槽3，所述竖向隔震机构设置在相邻的侧墙凹槽3内，用于
沉管隧道节段接头竖向隔震，所述混凝土水平剪切键5设置在沉管底壁上，在相邻的两个混凝土水平剪切键5之间形成底板凹槽7，所述横向隔震机构设置在底板凹槽7内侧，用于沉管隧道节段接头横向隔震。
35.优选的，所述的钢筋混凝土沉管1的内外两侧还对应设置侧向挡板，所述侧向挡板的端部分别与两端混凝土水平剪切键5或两端混凝土垂直剪切键4连接，内外对称设置的两个侧向挡板与两端混凝土水平剪切键5、混凝土垂直剪切键4构成用于容置所述横向隔震机构或竖向隔震机构的封闭空间，防止虫鼠等损坏沉管隔震装置。
36.优选的，所述的竖向隔震机构为沉管隔震橡胶支座2，所述隔震橡胶支座2设置在每个侧墙凹槽3的顶部和底部，包括上锚栓21、上连接钢板22、橡胶保护层23、支座本体24、下连接钢板29和下锚栓20，所述橡胶保护层23设置在支座本体24的外侧，所述上连接钢板22、下连接钢板29对称设置在橡胶保护层23的上、下两侧，所述上锚栓21、下锚栓20分别设置在上连接钢板22、下连接钢板29上，且与设置在混凝土垂直剪切键4上的安装孔配合使用，将隔震橡胶支座2设置在侧墙凹槽3的顶部和底部。
37.优选的，所述的支座本体24设置在橡胶保护层23的内侧，由橡胶保护层23进行保护，所述支座本体24采用橡胶层与工程塑料板交替叠加硫化而成，包括上封板25、橡胶层26、塑料层27和下封板28，所述上封板25和下封板28分别设置在橡胶保护层23的上下两侧，塑料层27设置有多层，且设置在上封板25与下封板28之间，与橡胶层26交替叠加设置，用于消除竖直方向的地震效能。
38.优选的，为进行两端钢筋混凝土沉管1接头之间的横向(水平)减震，包括前后和左右方向的减震，设计所述的横向隔震机构为十字形液压阻尼机构6，十字形液压阻尼机构6包括连接架61、螺纹套件62、阻尼器63、连接件64和法兰件65，所述连接架61为十字形连接架，且在连接架61上相邻的两个支件上设置有螺纹杆611，所述螺纹杆611与螺纹套件62的一端内螺纹配合使用，所述螺纹套件62的另一端内螺纹与设置在连接件64上的螺纹杆配合使用，所述螺纹套件62两端的螺纹丝相反，即在使用时，可以通过转动螺纹套件62来调节螺纹杆611与连接件64上的螺纹杆之间的相对距离，依次来施加预应力和使其适用于不同大小的底板凹槽7，所述连接件64通过螺栓件66与预埋在底板凹槽7内侧的预埋连接件8连接；且在连接架61上与螺纹杆611对称设置的一侧设置有铰接连接孔612，所述铰接连接孔612与法兰件65配合使用，即通过铰接连接孔612将法兰件65与连接架61连接，所述法兰件65与阻尼器63的底座法兰连接，且所述阻尼器63的前端活塞杆通过螺栓件66与预埋连接件8连接，形成一个十字形液压阻尼机构，通过阻尼器63的活塞杆的伸缩来进行减震。
39.优选的，所述的阻尼器63为自适应缓冲阻尼器，包括相互配合使用的阻尼器本体和自适应泄压组件，所述阻尼器本体包括活塞杆631、活塞632、油缸633、前侧压板634、限位导向板637和后侧压板638，所述油缸633为空心筒体，所述限位导向板637固定设置在油缸633的尾部中段，所述前侧压板634和后侧压板638分别通过密封螺栓设置在油缸633的前、后两端，且在前侧压板634上设置有伸缩孔，所述伸缩孔与活塞杆631配合使用，即在使用时，活塞杆631沿着伸缩孔运动，所述活塞杆631的前端设置有螺栓孔6311，所述螺栓孔6311与螺栓件66配合使用，即通过螺栓孔6311与螺栓件66连接，来实现将阻尼器63与预埋连接件8连接；所述活塞632活动设置在油缸633的内部空腔中，且在活塞632与前侧压板634之间设置有第一减震弹簧635(起到一阶减震作用)，所述活塞杆631的尾部贯穿活塞632设置，且
在限位导向板637上设置有导向孔与活塞杆631配合使用，利用限位导向板637对活塞632进行导向和限位，所述伸缩孔内侧还设置有密封垫636，对油缸633内的液压油进行密封。
40.优选的，为在缓冲减震的过程中，对油缸633内的油压进行平衡，使活塞632复位，所述的自适应泄压组件设置在油缸633上，自适应泄压组件通过泄压管639与油缸633的内部空腔连通，利用泄压管639进行前、后腔油压的流动和平衡；
41.所述自适应泄压组件包括连管630和防逆流密封件，所述连管630的两端分别与泄压管639连接，使其形成一个连通的油路通路，且在连管630内部设置有密封块6301、第二伸缩弹簧6302、第一泄压腔6303(用于前部油腔泄压)和第二泄压腔6304(用于后部油腔泄压)，所述密封块6301通过第二伸缩弹簧6302活动设置在连管630的中部空腔中，对其中部空腔进行密封，所述第一泄压腔6303设置在密封块6301下侧的连管内壁中，且其进油端被密封块6301密封，即利用密封块6301对第一泄压腔6303进行密封，所述第二泄压腔6304设置在密封块6301上侧的连管内壁中，且在第二泄压腔6304内对称设置有两个相互配合使用的密封瓣6307，所述密封瓣6307与防逆流密封件配合使用，防止在前部油腔泄压的过程中，产生逆流，影响泄压效果，上述自适应泄压组件在进行前部油腔泄压的过程中，其具体过程为：所述活塞杆631受到外部拉力向前运动，活塞632随着活塞杆631运动，对油缸633前部空腔内形成压力，此时，由于油压油的密度逐渐变大，此过程中，第一减震弹簧635被压缩(一阶减震)，然后由于油缸633前部空腔内的压力逐渐变大，在压力所用下使得密封块6301向后运动，第一泄压腔6303被打开，进行泄压，使活塞杆631可以继续向前运动(二阶减震)，在泄压完成后，所述密封块6301受到后部第二伸缩弹簧6302恢复形变的压力，使得第一泄压腔6303被封闭。
42.优选的，为在活塞杆631受到后侧压缩力的作用过程中，还能起到减震的作用，所述的防逆流密封件包括箱体6305、导流管6306、第三伸缩弹簧6308、活动块6309和密封针6300，所述导流管6306的一端与第二泄压腔6304连通，另一端与箱体6305连通，所述活动块6309通过第三伸缩弹簧6308设置在箱体6305内，利用第三伸缩弹簧6308对活动块6309进行复位，所述密封针6300设置在活动块6309上，且密封针6300的下端依次穿过箱体6305和连管630的侧壁，与密封瓣6307配合使用，对密封瓣6307进行密封，即本机构在使用时，其使用过程为：当所述活塞杆631受到外部压力向后运动，活塞632随着活塞杆631运动，对油缸633后部空腔内形成压力，此时，由于油压油的密度逐渐变大，此过程中第一减震弹簧635被拉伸(一阶减震)，然后由于油缸633后部空腔内的压力逐渐变大，在压力所用下使得活动块6309被抬起，使得第三伸缩弹簧6308被压缩，将密封针6300从密封瓣6307内拔出，使得第二泄压腔6304形成通路，对油缸633后部空腔内的压力进行泄压(二阶减震)，以达到减震的效果，当泄压完成后，在第三伸缩弹簧6308恢复形变的作用下，密封针6300将第二泄压腔6304阻断，完成一个泄压动作。
43.优选的，为进行防水，所述的隔震结构还包括gina止水带，所述gina止水带对称设置在钢筋混凝土沉管1对接处的内外两侧，来防止水进入到钢筋混凝土沉管1的内腔中。
44.优选的，本发明通过在钢筋混凝土沉管1的混凝土水平剪切键之间放置橡胶隔震支座2，在混凝土垂直剪切键之间安置液压阻尼器6，消除了水平剪切键和垂直剪切键所受水平剪力作用，同时削弱了竖直剪力作用和不均匀沉降带来的影响，避免剪切键先于主体结构发生破坏，大大提高了钢筋混凝土沉管的抗震性能，该钢筋混凝土隔震沉管的施工方
法简单方便，施工成本低。
45.一种沉管隧道节段接头隔震结构的施工方法，包括步骤
46.s1.首先浇筑沉管隧道相邻两节段钢筋混凝土沉管接头的垂直剪切键、水平剪切键、侧墙凹槽、底板凹槽的混凝土；
47.s2.在每个侧墙凹槽的顶部与底部安装隔震橡胶支座，使用螺栓拴紧；
48.s3.在每个底板凹槽的左边与右边均安装液压阻尼器，使用螺栓拴紧；
49.s4.将两节段钢筋混凝土沉管对接，垂直剪切键与装有隔震橡胶支座的侧墙凹槽合接，并用螺栓拴紧隔震橡胶支座与垂直剪切键；
50.s5.两节段钢筋混凝土沉管对接，水平剪切键与装有液压阻尼器的底板凹槽合接，并用螺栓拴紧液压阻尼器与水平剪切键。
51.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。