一种碟片组合式盾构隧道管片环缝连接装置的制作方法

1.本发明属于隧道盾构管片安装技术领域，具体涉及一种碟片组合式盾构隧道管片环缝连接装置。


背景技术：

2.隧道盾构管片是目前进行隧道工程施工过程中比较重要的安装组件，将管片拼接后形成环形管片，而环形管片进行中心轴方向的长度组合时通过环缝连接件进行配合连接。现有的管片环缝新型连接件在进行环缝组装时通过在管片上设有组合连接配合柱，通过将组合连接配合柱插入到上一环管片上的配合孔内进行组合，在进行配合时组合连接配合柱的组合紧密性无法达到防松的紧固配合，连接强度比较差。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种碟片组合式盾构隧道管片环缝连接装置，采用本发明能够保障配合连接后具有可靠的防松组合效果，且连接强度较好。
4.本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开了一种碟片组合式盾构隧道管片环缝连接装置，包括连接插座组件以及连接头，所述连接头包括用于预埋于第一管片内的预埋部，所述预埋部上设有用于与连接插座组件配合连接的连接柱，所述连接柱设有至少一段锥形配合柱段，所述连接插座组件包括用于预埋于第二管片内的插座外壳，所述插座外壳设有用于安装配合碟片的安装腔以及用于供连接头的连接柱插入所述安装腔的过孔，所述插座外壳的安装腔内固定有至少一个配合碟片，所述配合碟片包括碟片本体，所述碟片本体设有通孔，所述碟片本体的一侧环通孔孔壁设有可发生弹性形变并用于与连接柱的锥形配合柱段端面抵接的弹片，所述过孔的一端与配合碟片的通孔连通，过孔的另一端贯穿插座外壳。
5.进一步地，所述碟片本体的一侧环通孔孔壁设有若干弹片，相邻的弹片之间为开口，若干弹片由通孔孔壁均向碟片本体同一侧延伸，在若干弹片中间形成可容纳连接柱的锥形配合柱段的锥形孔。
6.进一步地，当配合碟片为多个时，多个配合碟片沿连接头的连接柱插入方向叠加放置，相邻的两个配合碟片之间设有垫片，垫片的厚度大于或等于各段锥形配合柱段的轴向长度。
7.进一步地，连接头的连接柱的各个锥形配合柱段的外径沿其插入方向逐渐减小；各个配合碟片的弹片均朝向远离所述过孔的一侧。
8.进一步地，所述连接柱上设有多段锥形配合柱段。
9.进一步地，所述配合碟片为多个，多个配合碟片沿连接头的连接柱插入方向依次叠加放置。
10.进一步地，所述连接柱位于锥形配合柱段与预埋部之间设有圆柱段，所述圆柱段的直径小于锥形配合柱段的最大直径；所述连接柱的端头设有导向柱段。
11.进一步地，所述插座外壳包括端盖和壳体，所述壳体设用于安装配合碟片的安装腔，所述安装腔的一端贯穿壳体一端，所述壳体位于安装腔的另一端设置过孔，所述过孔的一端与安装腔连通，过孔的另一端贯穿壳体另一端，形成中空结构，所述安装腔的孔径大于过孔的孔径，所述端盖与壳体远离过孔的一端固定连接，所述端盖至少部分伸入壳体的安装腔内，与配合碟片抵接，将配合碟片固定在壳体的安装腔内；所述端盖位于安装腔内的端面设有用于给连接头的连接柱插入让位的让位孔。
12.进一步地，所述让位孔为盲孔。
13.进一步地，所述端盖为阶梯圆柱，所述端盖的小径段伸入壳体的安装腔内，端盖的大径段位于壳体的安装腔外。所述端盖的小径段外壁设有螺纹，所述壳体的安装腔远离过孔的一端设有内螺纹，用于与端盖的小径段螺纹配合。
14.进一步地，所述端盖与壳体通过螺纹固定连接；所述端盖上设有紧固连接柱，所述紧固连接柱伸入壳体的安装腔内，与配合碟片抵接，且端盖与壳体止口定位，所述紧固连接柱的外壁上设有螺纹，所述壳体的安装腔设有用于与端盖的紧固连接柱螺纹配合的内螺纹。
15.进一步地，所述插座外壳的过孔入口处设有导向锥面。
16.进一步地，所述垫片的外圆柱面直径与配合碟片的外圆柱面直径相同。
17.进一步地，所述端盖与壳体的外形、外形尺寸完全相同。
18.进一步地，所述壳体和预埋部在左右方向的投影均为圆形或多边形等。
19.进一步地，锥形配合柱段左右方向分布区域的长度大于所述配合碟片左右方向叠加组合区域的长度。
20.进一步地，所述垫片的厚度与锥形配合柱段左右方向的厚度相同。
21.本发明至少具有如下有益效果：
22.1.本发明在使用时不需要在管片上预留手孔，确保了管片的完整性，保障了组合时管片的自身强度，减小了由于截面位置预留槽位导致在接头配合位置应力集中的问题，提高了管片自身的刚度和承载力。
23.2.本发明在使用时可以替代剪力销的使用，从而提高了管片的抗剪能力，使组合时的便利性更强，组合操作更方便。
24.3.本发明整体组合时的配合精度比较高，确保了管片在进行拼装后隧道整体精度也比传统螺栓连接的组合精度高，管片错台量更小。
25.4.本发明确保管片连接时的紧密性更好，周围没有预留手孔，保障了管片组合时的整体密封性，在使用时的防水抗渗能力更强。
26.5.本发明在进行组合时的施工效率更高，减少了人工和时间成本，组合精度的提高也确保了管片内圆弧面的光滑度，免除了二次衬砌，降低了材料成本。
27.6.本发明在后期使用过程中的连接强度更可靠，耐用性更强，整体的组合使用寿命更强。
28.7.本发明在进行组合过程中避免了配合位置的损伤，在组合后具有可靠的防松性能，整体的连接牢固性相比于现有的结构得到了大大的提升。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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获得其它的附图。
30.图1为本发明实施例提供的碟片组合式盾构隧道管片环缝连接装置的结构示意图；
31.图2为本发明实施例提供的环缝连接头的结构示意图；
32.图3为本发明实施例提供的环缝连接插座组件的截面示意图；
33.图4为图3的a部的放大示意图；
34.图5为本发明实施例提供的配合碟片的正面示意图；
35.图6为本发明实施例提供的配合碟片的侧面示意图。
36.图中：1为壳体，2为端盖，3为安装腔，4为过孔，5为让位孔，6为导向锥面，7为配合碟片，71为碟片本体，72为通孔，73为开口，74为弹片，8为垫片，21为预埋部，22为连接柱，23为锥形配合柱段，24为锥形导向柱段，25为锥形配合柱段的端面。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
40.参见图1至图6，本发明实施例提供一种碟片组合式盾构隧道管片环缝连接装置，包括环缝连接插座组件以及环缝连接头，所述环缝连接头包括用于预埋于第一管片内的预埋部21，所述预埋部21上设有用于与环缝连接插座组件配合连接的连接柱22，所述连接柱22设有至少一段锥形配合柱段23，所述环缝连接插座组件包括用于预埋于第二管片内的插座外壳，所述插座外壳设有用于安装配合碟片7的安装腔3以及用于供环缝连接头的连接柱22插入所述安装腔3的过孔4，所述插座外壳的安装腔3内固定有至少一个用于与连接柱22卡接配合的配合碟片7，所述配合碟片7包括碟片本体71，所述碟片本体71设有通孔72，所述碟片本体71的一侧环通孔72孔壁设有可发生弹性形变并用于与连接柱22的锥形配合柱段的端面25抵接的弹片74，所述过孔4的一端与配合碟片7的通孔72连通，过孔4的另一端贯穿插座外壳。
41.作为优选，环缝连接头的预埋部21与连接柱22一体成型。
42.作为优选，所述碟片本体71环通孔72孔壁设有若干弹片74，相邻的弹片74之间为开口73，若干弹片74由通孔72孔壁均向碟片本体71同一侧延伸，在若干弹片74中间形成可容纳连接柱22的锥形配合柱段23的锥形孔。
43.各锥形配合柱段23的最大外径大于配合碟片7的锥形孔的最小孔径。
44.锥形配合柱段23可以对应配合在配合碟片7的锥形孔内，且保证连接柱22只能前进，不能后退。
45.如一种具体实施例为：碟片本体71为圆形板状。碟片本体71的一侧具有从通孔72孔壁开始向外延伸(孔径逐近减小)的锥形套，锥形套的端头(即小径端)环圆周设置分布若干开口73，形成若干所述弹片74。
46.锥形配合柱段23配合在相邻的两个所述配合碟片7之间的位置。
47.作为优选，当配合碟片7为多个时，多个配合碟片7沿环缝连接头的连接柱22插入方向叠加放置，相邻的两个配合碟片7之间设有垫片8。垫片8的厚度根据需要设置。
48.作为优选，配合碟片7的数量比锥形配合柱段23的数量多。
49.所述垫片8设有通孔72，所述垫片8的通孔72孔径大于配合碟片7的锥形孔的最大孔径。
50.作为优选，环缝连接头的连接柱22的各个锥形配合柱段23的外径沿其插入方向逐渐减小；各个配合碟片7的弹片74均朝向远离所述过孔4的一侧。
51.作为优选，所述连接柱22上设有多段锥形配合柱段23。
52.作为优选，所述配合碟片7为多个，多个配合碟片7沿环缝连接头的连接柱22插入方向依次叠加放置。
53.作为优选，所述连接柱22位于锥形配合柱段23与预埋部21之间设有圆柱段，所述圆柱段的直径小于锥形配合柱段23的最大直径；所述连接柱22的端头设有导向柱段。
54.作为优选，所述插座外壳包括端盖2和壳体1，所述壳体1设用于安装配合碟片7的安装腔3，所述安装腔3的一端贯穿壳体1一端，所述壳体1位于安装腔3的另一端设置过孔4，所述过孔4的一端与安装腔3连通，过孔4的另一端贯穿壳体1另一端，形成中空结构，所述安装腔3的孔径大于过孔4的孔径，所述端盖2与壳体1远离过孔4的一端固定连接，所述端盖2至少部分伸入壳体1的安装腔3内，与配合碟片7抵接，将配合碟片7固定在壳体1的安装腔3内；所述端盖2位于安装腔3内的端面设有用于给环缝连接头的连接柱22插入让位的让位孔5。
55.所述让位孔5为盲孔。所述让位孔5的形状、尺寸根据需要设置。
56.如一种实施例为：所述让位孔5包括沿环缝连接头的连接柱22的插入方向依次相连的第一圆锥孔段、圆柱孔段、第二圆锥孔段。
57.作为优选，所述插座外壳的过孔4入口处设有导向锥面6。
58.作为优选，所述端盖2与所述壳体1通过螺纹连接的方式组合在一起。
59.所述端盖上设有紧固连接柱，所述紧固连接柱伸入壳体的安装腔内，与配合碟片抵接，且端盖与壳体止口定位，所述紧固连接柱的外壁上设有螺纹，所述壳体的安装腔设有用于与端盖的紧固连接柱螺纹配合的内螺纹。上述结构使它们在进行组合时的稳定性更好，在使用时的组合连接成本更低。
60.作为优选，所述让位孔5的右侧设有圆锥形导向孔段，保障在进行组合时，内部位置在进行装配时的流畅性更好，避免了两个组合部件在进行配合时容易出现错位导致装配不流畅的问题发生。
61.作为优选，所述垫片8的外圆直径与所述碟片本体71的外圆柱面直径相同，使它们配合位置的接触面积更大，配合连接组合稳定性能够达到最大。
62.作为优选，所述端盖2与所述壳体1的外形状尺寸完全相同，使它们的平整性更好，在安装使用时更加方便。
63.作为优选，所述壳体1和所述预埋部21在左右方向的投影均为多边形结构，在使用时与管片融合在一起时的配合牢固性更高，组合使用时的组合牢固性能够更强。
64.作为优选，所述壳体1和所述预埋部21在左右方向的投影均为圆柱形结构，在生产加工时更方便，能够提高此结构的生产效率。
65.作为优选，所述锥形配合柱段23沿轴向方向分布区域的长度大于所述配合碟片7沿轴向方向叠加组合区域的长度，即锥形配合柱段23的段数大于配合碟片7的数量，在进行整体的组合时，能够保障卡合位置的组合空间更大，整体组合时的连接操作更方便。
66.作为优选，所述垫片8的厚度与所述锥形配合柱段23左右方向的厚度相同，能够使组合连接位置主体卡合区域的空间利用率更高，保障了整体结构的体积更小，在使用时占用的空间更小，进一步降低了整体的生产成本。
67.本发明的碟片组合式盾构隧道管片环缝连接件包括插入组合在一起使用的环缝连接头和环缝连接插座组件，在使用时能够分别将它们与需要进行环缝连接的管片结构的拼接端融合在一起，在进行组合时能够实现快速插入组合。所述环缝连接插座组件的插座外壳由壳体1和端盖2组成，使此结构在生产加工时更容易，采用分结构进行连接组成。所述壳体1的左侧中心位置设有圆柱形安装腔3，所述安装腔3的右侧设有将所述壳体1右侧完全贯穿的圆柱形过孔4，所述过孔4的右侧边缘位置设有导向锥面6，在组合过程中起到配合导向的作用，确保管片整体在进行组合时的配合操作更容易。所述端盖2右侧的紧固连接柱用于与所述安装腔3连接在一起，它们组合在一起形成一个整体结构。所述紧固连接柱的右侧端面与所述安装腔3的右侧端面之间设有通过叠加放置的方式组合在一起的配合碟片7，它是整体进行组合时与环缝连接插座进行卡合连接的主体配合结构。相邻两个所述配合碟片7之间安装有垫片8，保障相邻的配合碟片7之间具有精准的隔离间距。所述紧固连接柱的右侧端面中心位置设有让位孔5，保障在进行环缝连接头的组合时，端部位置具有足够的配合空间。所述配合碟片7的碟片主体为圆形，所述配合碟片7的左中心位置设有圆锥形套筒，能够确保与环缝连接头配合时的连接结构进行组合在一起。所述圆锥形套筒的内腔与碟片主体的通孔72连通，所述圆锥形套筒的圆锥面上设有环圆周均匀分布的多个开口73，形成若干个弹片，在进行直接插入式组合过程中能够保障弹片可以发生安全形变，装配过程中不会对配合结构即连接柱产生损伤。所述碟片本体71与所述垫片8安装配合在一起，保障它们组合时的贴合紧密性。所述配合碟片7在进行叠加安装后，所述弹片74的位置形成卡合结构。所述环缝连接头包括预埋部21，此位置在使用时与管片的内部融合在一起。预埋部21的右侧在具体使用时可以设置一个连接螺柱，或在右侧位置设置一个螺纹孔，通过螺纹孔连接一个螺柱将预埋部21和螺柱部分直接与右侧的管片融合在一起，能够保障与管片之间的整体连接强度更牢固。所述端盖2的左侧位置在具体使用时可以设置一个连接螺柱，或在右
侧位置设置一个螺纹孔，通过螺纹孔连接一个螺柱将其整体与左侧位置的管片融合在一起，能够保障与管片之间的整体连接强度更牢固。所述预埋部21的左侧中心位置设有一体成型的圆柱形连接柱22，它是插入组合时的主体配合结构。所述连接柱22的外圆柱面上设有左右均匀分布的多个圆锥形配合柱段23，在组合后与连接位置具有配合防松的组合效果。所述连接柱22的左侧设有圆锥形导向柱段24，保障整体组合时具有配合导向作用，安装时的效率更高。所述环缝连接头和所述环缝连接插座组件进行插入组合后，相邻所述弹片74之间的位置与连接柱的圆锥形配合柱段配合在一起。锥形孔72的最小孔径小于所述圆锥形配合柱段23的最大外径，在进行整体组合后具有可靠的卡合防松作用，而开口73的设置保障了在进行环缝连接头直接插入式组合过程中卡合位置具有一定的形变空间，不会对其造成损伤，保障了整体装配后具有可靠的卡合防松作用。它采用全新的结构设计，整体采用插座和插头的形式进行配合连接，在使用时将它们分别设置在需要组合在一起的管片结构上，通过头结构上设置锥形配合柱段结构，组合时与插座结构上设置的相应的卡合结构进行组合，而插座位置的卡合结构通过设置成碟片与垫片叠加配合的形式，且通过在碟片上设置一定数量的开口，能够保障在进行整体插入式组合过程中卡合位置具有一定的形变空间，保障了插入过程中不会对卡合结构产生损伤，保障整体插入组合后能够具有可靠的结构强度，还能够保障配合位置具有可靠的防松组合效果，在使用时保障管片在进行环缝组合时的便捷性更强，组合操作时的流畅性更好，连接精度更高，组合紧密性也更可靠，在后期使用过程中确保管片连接位置具有更高的组合强度，并且能够提高隧道防水抗渗能力，能够有效减少组装时的施工和使用成本。
68.下面通过具体的例子对本发明使用效果进行详细介绍。
69.实施例一，将环缝连接头和环缝连接插座组件分别融合在需要配合的管片结构中，通过环缝连接头和环缝连接插座组件的插入保障了组合时的快速组合，环缝连接插座组件内部结构设置，在进行插入过程中形成了软性组合连接，确保了组合过程中不会对卡合结构产生损伤，保障了各组件在装配完成后的原始强度，整体组合时的成本能够相对于传统的方式下降30％以上。连接时的组合强度更好，在后期使用时的抗拔强度能够提升20％以上。整体组合连接后的整体使用寿命相对于传统的方式能够提升8-10年。
70.实施例二，在进行两个管片结构进行拼装时，先将每个管片结构上设置一组环缝连接头和环缝连接插座组件，在进行组合连接时，管片配合位置能够实现环缝连接头和环缝连接插座组件的交错组合连接，能够保障整体组合的连接强度和组合紧密性得到更紧密的贴合，整体的组合强度更高，整体的配合效率能够得到有效提升，相对于传统人工进行螺栓紧固的操作，效率能够提升80％以上，在使用时的防水防渗性能得到了更安全可靠的保障，能够在现有防水防渗年限的基础上增加5年以上的时间。
71.本发明研发了全新的碟片组合式盾构隧道管片环缝连接件，通过将配合孔内螺纹优化为配合碟片，并在配合碟片上设置一定数量的开口，能够保障在进行整体插入式组合过程中卡合位置具有一定的形变空间，保障了插入过程中不会对卡合结构产生损伤，保障整体插入组合后能够具有可靠的结构强度，还能够保障配合位置具有可靠的防松组合效果。
72.采用本发明的碟片组合式环缝连接装置可避免管片拼装过程中对连接件结构的损伤、保障配合位置的防松组合效果、减少拼装错台，有利于实现环缝新型接头国产化，进
一步推动实现管片自动化拼装。
73.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。