一种盾构隧道管片环缝插入自锁式快速连接件及其使用方法

技术领域

本发明涉及盾构隧道管片环缝连接技术领域，特别涉及一种盾构隧道管片环缝插入自锁式快速连接件及其使用方法。

背景技术

盾构隧道由大量隧道管片经过环向和纵向衬砌拼装连接成管道而成，有若干块管片成一环，每块管片的环向和纵向缝隙分别有多组连接件相互连接紧固。

目前，盾构法隧道施工越来越追求高质量、安全、快速施工。盾构管片作为盾构法隧道的永久混凝土衬砌结构，承载各种土层压力、地下水压力及其震动等荷载作用。传统盾构管片拼装基本都采用运用螺栓连接，需要在管片上开设用于配合螺栓连接的手孔，施工人员通过将手动伸入手孔拧紧螺栓，来实现管片之间的拼装，拼装施工由于是人工操作，不但施工效率低及施工精度保证率较差，而且还会由于在管片上开设手孔等辅助施工结构及受力集中导致管片整体结构强度削弱，容易损伤管片结构并造成损伤管片结构破损及渗漏水，同时后期病害维护成本也较高；因此，需要设计一种盾构隧道管片环缝插入自锁式快速连接件及其使用方法。

发明内容

本发明的主要目的是解决目前盾构管片拼装基本都采用运用螺栓连接，需要在管片上开设用于配合螺栓连接的手孔，施工人员通过将手动伸入手孔拧紧螺栓，来实现管片之间的拼装，拼装施工由于是人工操作，不但施工效率低及施工精度保证率较差，而且还会由于在管片上开设手孔等辅助施工结构及受力集中导致管片整体结构强度削弱，容易损伤管片结构并造成损伤管片结构破损及渗漏水，同时后期病害维护成本也较高的问题；本发明提供了一种盾构隧道管片环缝插入自锁式快速连接件及其使用方法，其实现了具有将螺母本体和插套本体稳定预埋在第一盾构隧道管片环缝和第二盾构隧道管片环缝连接处的功能，还实现了具有将连接轴、限位体和支撑管三者之间在插入前进行快速预连接的功能，也实现了具有将盾构隧道管片环缝之间采用插入自锁式连接的功能，且该连接件的连接效果较好及无需手动二次连接，减少了对盾构隧道管片结构的影响 。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种盾构隧道管片环缝插入自锁式快速连接件及其使用方法，包括连接组件，所述连接组件的一端螺纹连接有预埋螺母组件，且所述连接组件的另一端螺纹连接有自锁组件，而所述自锁组件外侧壁设置有预埋插套组件，其中所述预埋螺母组件和预埋插套组件中间位置设置有限位组件；

所述预埋螺母组件用于预埋在第一盾构隧道管片环缝内侧壁，且所述预埋插套组件用于预埋在第二盾构隧道管片环缝内侧壁，其中所述第一盾构隧道管片和第二盾构隧道管片的环缝能相互锲合，且所述预埋螺母组件和预埋插套组件相互对齐；

所述连接组件用于将预埋螺母组件、限位组件和自锁组件之间进行连接，且所述限位组件位于预埋螺母组件和自锁组件中间位置，其中所述限位组件用于对自锁组件与连接组件之间的位置进行限位，所述自锁组件用于将连接组件与预埋插套组件之间进行自锁式连接。

前述的一种盾构隧道管片环缝插入自锁式快速连接件，所述连接组件包括连接轴，所述连接轴的一端开设有第一螺纹线，且所述连接轴的另一端开设有第二螺纹线。

前述的一种盾构隧道管片环缝插入自锁式快速连接件，所述预埋螺母组件包括螺母本体，所述螺母本体的一端开设有第一螺纹槽，且所述第一螺纹槽开口端设置有螺母内螺纹扩口，所述螺母本体外侧壁开设有螺母防滑键，而所述螺母防滑键内侧壁设置有螺母加强筋；所述第一螺纹槽内侧壁与第一螺纹线外侧壁螺纹连接。

前述的一种盾构隧道管片环缝插入自锁式快速连接件，所述自锁组件包括支撑管，所述支撑管外侧壁设置有锯齿形外螺纹牙，且所述锯齿形外螺纹牙靠向支撑管的一侧外壁开设有弹性斜槽，其中所述锯齿形外螺纹牙外侧壁开设有切口；所述支撑管内侧壁开设有第二螺纹槽，且所述第二螺纹槽的两端均设置有管体内螺纹扩口，其中所述支撑管靠向锯齿形外螺纹牙倾斜方向的端口开设有限位槽；所述第二螺纹槽内侧壁与第二螺纹线外侧壁螺纹连接。

前述的一种盾构隧道管片环缝插入自锁式快速连接件，所述预埋插套组件包括插套本体，所述插套本体的一端开设有锯齿形内螺纹牙，且所述锯齿形内螺纹牙开口端设置有插套内螺纹扩口，其中所述插套内螺纹扩口外侧壁设置有内螺纹入口标识；所述插套本体外侧壁开设有插套防滑键，且所述插套防滑键内侧壁设置有插套加强筋；所述锯齿形内螺纹牙内侧壁与锯齿形外螺纹牙外侧壁相互锲合。

前述的一种盾构隧道管片环缝插入自锁式快速连接件，所述限位组件包括限位体，所述限位体外侧壁开设有穿心孔，且所述穿心孔的一端设置有限位键；所述限位键外侧壁与限位槽内侧壁相互锲合。

前述的一种盾构隧道管片环缝插入自锁式快速连接件，所述连接轴能贯穿穿心孔，且所述连接轴外侧壁与穿心孔内侧壁相互锲合。

前述的一种盾构隧道管片环缝插入自锁式快速连接件，所述限位体能位于螺母本体和支撑管中间位置，且所述支撑管能位于插套本体内部。

前述的一种盾构隧道管片环缝插入自锁式快速连接件，所述螺母本体预埋在第一盾构隧道管片环缝内侧壁，且所述第一螺纹槽开口端朝向第二盾构隧道管片；所述插套本体预埋在第二盾构隧道管片环缝内侧壁，且所述锯齿形内螺纹牙开口端朝向第一盾构隧道管片。

优选的，包括以下步骤：

步骤一，将螺母本体预埋在第一盾构隧道管片环缝内侧壁，并使得第一螺纹槽的开口端裸露在第一盾构隧道管片环缝外侧壁，与此同时通过螺母本体外侧壁设置有的螺母防滑键和螺母加强筋使得螺母本体能与第一盾构隧道管片内侧壁充分锲合；

步骤二，将插套本体预埋在第二盾构隧道管片环缝内侧壁，并使得第二螺纹槽的开口端裸露在第二盾构隧道管片环缝外侧壁，与此同时通过插套本体外侧壁设置有插套加强筋和插套防滑键使得插套本体能与第二盾构隧道管片内侧壁充分锲合；

步骤三，移动连接轴并将第一螺纹线贯穿螺母内螺纹扩口后沿着第一螺纹槽旋转，从而能将连接轴与螺母本体之间进行螺纹连接；

步骤四，移动限位体并将不含有限位键的一侧外壁对准第二螺纹线，再将穿心孔贯穿第二螺纹线后与连接轴外侧壁贴合，与此同时也就限位体不含有限位键的一侧外壁与螺母内螺纹扩口进行了贴合；

步骤五，移动支撑管并将含有限位槽的一端对齐第二螺纹线，再转动支撑管并通过第二螺纹线和第二螺纹槽之间的螺纹连接使得支撑管与连接轴之间能进行螺纹连接，接着将限位键与限位槽之间进行卡合从而通过限位体能对第二螺纹槽与第二螺纹线之间的螺纹连接进行限位；

步骤六，移动含有螺母本体、连接轴、限位体及支撑管的第一盾构隧道管片并将支撑管对齐第二盾构隧道管片环缝预埋有的插套本体，再移动第一盾构隧道管片靠向第二盾构隧道管片从而能将锯齿形外螺纹牙沿弹性斜槽收缩后插入锯齿形内螺纹牙，接着当支撑管完全插入插套本体内部后，锯齿形外螺纹牙能沿着弹性斜槽复位并与锯齿形内螺纹牙相互锲合从而完成自锁组件与预埋插套组件之间的自锁式连接，进而也就将第一盾构隧道管片环缝与第二盾构隧道管片环缝之间充分贴合并完成自锁式连接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、首先将螺母本体预埋在第一盾构隧道管片环缝内侧壁，并使得第一螺纹槽的开口端裸露在第一盾构隧道管片环缝外侧壁，与此同时通过螺母本体外侧壁设置有的螺母防滑键和螺母加强筋使得螺母本体能与第一盾构隧道管片内侧壁充分锲合，接着将插套本体预埋在第二盾构隧道管片环缝内侧壁，并使得第二螺纹槽的开口端裸露在第二盾构隧道管片环缝外侧壁，与此同时通过插套本体外侧壁设置有插套加强筋和插套防滑键使得插套本体能与第二盾构隧道管片内侧壁充分锲合，有效的实现了该连接件中的螺母本体和插套本体具有预埋在第一盾构隧道管片环缝和第二盾构隧道管片环缝连接处的功能，且预埋效果较为稳定及牢固，保障了第一盾构隧道管片环缝和第二盾构隧道管片环缝连接的可靠性。

2、通过移动连接轴并将第一螺纹线贯穿螺母内螺纹扩口后沿着第一螺纹槽旋转，从而能将连接轴与螺母本体之间进行螺纹连接，接着移动限位体并将不含有限位键的一侧外壁对准第二螺纹线，再将穿心孔贯穿第二螺纹线后与连接轴外侧壁贴合，与此同时也就限位体不含有限位键的一侧外壁与螺母内螺纹扩口进行了贴合，随后移动支撑管并将含有限位槽的一端对齐第二螺纹线，再转动支撑管并通过第二螺纹线和第二螺纹槽之间的螺纹连接使得支撑管与连接轴之间能进行螺纹连接，然后将限位键与限位槽之间进行卡合从而通过限位体能对第二螺纹槽与第二螺纹线之间的螺纹连接进行限位，有效的实现了该连接件中连接轴、限位体和支撑管三者之间具有插入前预连接的功能，且预连接速度较快，为随后的插入自锁式连接提供了基础，与此同时通过限位键与限位槽之间的卡合结构使得能对第二螺纹槽与第二螺纹线之间的螺纹连接结构进行限位，避免了支撑管与插套本体之间发生松动。

3、通过移动含有螺母本体、连接轴、限位体及支撑管的第一盾构隧道管片并将支撑管对齐第二盾构隧道管片环缝预埋有的插套本体，再移动第一盾构隧道管片靠向第二盾构隧道管片从而能将锯齿形外螺纹牙沿弹性斜槽收缩后插入锯齿形内螺纹牙，接着当支撑管完全插入插套本体内部后，锯齿形外螺纹牙能沿着弹性斜槽复位并与锯齿形内螺纹牙相互锲合从而完成自锁组件与预埋插套组件之间的自锁式连接，进而也就将第一盾构隧道管片环缝与第二盾构隧道管片环缝之间充分贴合并完成自锁式连接，有效的实现了该连接件具有能将盾构隧道管片环缝之间采用插入自锁式连接的功能，且该连接件的连接过程中无需手动二次连接，也无需对盾构隧道管片开设手孔类的辅助施工结构，减少了对盾构隧道管片结构的影响，而通过设置有的限位体能将螺母本体和插套本体之间的连接空隙充分填满，避免了第一螺纹槽和第二螺纹槽内部受到液体腐蚀，与此同时通过锯齿形外螺纹牙外侧壁开设有的切口使得锯齿形外螺纹牙与锯齿形内螺纹牙的锲合连接相互独立，从而进一步提高了锯齿形外螺纹牙与锯齿形内螺纹牙的连接稳固性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的连接组件结构示意图；

图3为本发明的预埋螺母组件外表面结构示意图；

图4为本发明的预埋螺母组件剖视结构示意图；

图5为本发明的自锁组件外表面结构示意图；

图6为本发明的自锁组件剖视结构示意图；

图7为本发明的预埋插套组件外表面结构示意图；

图8为本发明的预埋插套组件剖视结构示意图；

图9为本发明的限位组件外表面结构示意图；

图10为本发明的预埋插套组件剖视结构示意图。

图中：1、连接组件；101、连接轴；102、第一螺纹线；103、第二螺纹线；2、预埋螺母组件；201、螺母本体；202、螺母加强筋；203、螺母防滑键；204、螺母内螺纹扩口；205、第一螺纹槽；3、自锁组件；301、支撑管；302、锯齿形外螺纹牙；303、弹性斜槽；304、管体内螺纹扩口；305、第二螺纹槽；306、限位槽；307、切口；4、预埋插套组件；401、插套本体；402、锯齿形内螺纹牙；403、插套内螺纹扩口；404、内螺纹入口标识；405、插套加强筋；406、插套防滑键；5、限位组件；501、限位体；502、穿心孔；503、限位键。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种盾构隧道管片环缝插入自锁式快速连接件及其使用方法，包括连接组件，所述连接组件1的一端螺纹连接有预埋螺母组件2，且所述连接组件1的另一端螺纹连接有自锁组件3，而所述自锁组件3外侧壁设置有预埋插套组件4，其中所述预埋螺母组件2和预埋插套组件4中间位置设置有限位组件5；所述预埋螺母组件2用于预埋在第一盾构隧道管片环缝内侧壁，且所述预埋插套组件4用于预埋在第二盾构隧道管片环缝内侧壁，其中所述第一盾构隧道管片和第二盾构隧道管片的环缝能相互锲合，且所述预埋螺母组件2和预埋插套组件4相互对齐；所述连接组件1用于将预埋螺母组件2、限位组件5和自锁组件3之间进行连接，且所述限位组件5位于预埋螺母组件2和自锁组件3中间位置，其中所述限位组件5用于对自锁组件3与连接组件1之间的位置进行限位，所述自锁组件3用于将连接组件1与预埋插套组件4之间进行自锁式连接，通过设置有的连接组件1、预埋螺母组件2、自锁组件3、预埋插套组件4和限位组件5实现了具有将盾构隧道管片环缝之间采用插入自锁式连接的功能，且该连接件的连接效果较好及无需手动二次连接，减少了对盾构隧道管片结构的影响。

如图2所示，所述连接组件1包括连接轴101，所述连接轴101的一端开设有第一螺纹线102，且所述连接轴101的另一端开设有第二螺纹线103，通过移动连接轴101并将第一螺纹线102贯穿螺母内螺纹扩口204后沿着第一螺纹槽205旋转，从而能将连接轴101与螺母本体201之间进行螺纹连接。

如图3和图4所示，所述预埋螺母组件2包括螺母本体201，所述螺母本体201的一端开设有第一螺纹槽205，且所述第一螺纹槽205开口端设置有螺母内螺纹扩口204，所述螺母本体201外侧壁开设有螺母防滑键203，而所述螺母防滑键203内侧壁设置有螺母加强筋202；所述第一螺纹槽205内侧壁与第一螺纹线102外侧壁螺纹连接，通过将螺母本体201预埋在第一盾构隧道管片环缝内侧壁，并使得第一螺纹槽205的开口端裸露在第一盾构隧道管片环缝外侧壁，与此同时通过螺母本体201外侧壁设置有的螺母防滑键203和螺母加强筋202使得螺母本体201能与第一盾构隧道管片内侧壁充分锲合。

如图5和图6所示，所述自锁组件3包括支撑管301，所述支撑管301外侧壁设置有锯齿形外螺纹牙302，且所述锯齿形外螺纹牙302靠向支撑管301的一侧外壁开设有弹性斜槽303，其中所述锯齿形外螺纹牙302外侧壁开设有切口307；所述支撑管301内侧壁开设有第二螺纹槽305，且所述第二螺纹槽305的两端均设置有管体内螺纹扩口304，其中所述支撑管301靠向锯齿形外螺纹牙302倾斜方向的端口开设有限位槽306；所述第二螺纹槽305内侧壁与第二螺纹线103外侧壁螺纹连接，通过移动支撑管301并将含有限位槽306的一端对齐第二螺纹线103，再转动支撑管301并通过第二螺纹线103和第二螺纹槽305之间的螺纹连接使得支撑管301与连接轴101之间能进行螺纹连接。

如图7和图8所示，所述预埋插套组件4包括插套本体401，所述插套本体401的一端开设有锯齿形内螺纹牙402，且所述锯齿形内螺纹牙402开口端设置有插套内螺纹扩口403，其中所述插套内螺纹扩口403外侧壁设置有内螺纹入口标识404；所述插套本体401外侧壁开设有插套防滑键406，且所述插套防滑键406内侧壁设置有插套加强筋405；所述锯齿形内螺纹牙402内侧壁与锯齿形外螺纹牙302外侧壁相互锲合，通过将插套本体401预埋在第二盾构隧道管片环缝内侧壁，并使得第二螺纹槽305的开口端裸露在第二盾构隧道管片环缝外侧壁，与此同时通过插套本体401外侧壁设置有插套加强筋405和插套防滑键406使得插套本体401能与第二盾构隧道管片内侧壁充分锲合。

如图9和图10所示，所述限位组件5包括限位体501，所述限位体501外侧壁开设有穿心孔502，且所述穿心孔502的一端设置有限位键503；所述限位键503外侧壁与限位槽306内侧壁相互锲合，通过将限位键503与限位槽306之间进行卡合从而通过限位体501能对第二螺纹槽305与第二螺纹线103之间的螺纹连接进行限位。

具体地，所述连接轴101能贯穿穿心孔502，且所述连接轴101外侧壁与穿心孔502内侧壁相互锲合，通过移动限位体501并将不含有限位键503的一侧外壁对准第二螺纹线103，再将穿心孔502贯穿第二螺纹线103后与连接轴101外侧壁贴合，与此同时也就限位体501不含有限位键503的一侧外壁与螺母内螺纹扩口204进行了贴合。

具体地，所述限位体501能位于螺母本体201和支撑管301中间位置，且所述支撑管301能位于插套本体401内部，通过设置有的限位体501能将螺母本体201和插套本体401之间的连接空隙充分填满，避免了第一螺纹槽205和第二螺纹槽305内部受到液体腐蚀。

具体地，所述螺母本体201预埋在第一盾构隧道管片环缝内侧壁，且所述第一螺纹槽205开口端朝向第二盾构隧道管片；所述插套本体401预埋在第二盾构隧道管片环缝内侧壁，且所述锯齿形内螺纹牙402开口端朝向第一盾构隧道管片，通过移动含有螺母本体201、连接轴101、限位体501及支撑管301的第一盾构隧道管片并将支撑管301对齐第二盾构隧道管片环缝预埋有的插套本体401，再移动第一盾构隧道管片靠向第二盾构隧道管片从而能将锯齿形外螺纹牙302沿弹性斜槽303收缩后插入锯齿形内螺纹牙402。

具体地，包括以下步骤：

步骤一，将螺母本体201预埋在第一盾构隧道管片环缝内侧壁，并使得第一螺纹槽205的开口端裸露在第一盾构隧道管片环缝外侧壁，与此同时通过螺母本体201外侧壁设置有的螺母防滑键203和螺母加强筋202使得螺母本体201能与第一盾构隧道管片内侧壁充分锲合，即使得本发明具有将螺母本体201稳定预埋在第一盾构隧道管片环缝连接处的功能；

步骤二，将插套本体401预埋在第二盾构隧道管片环缝内侧壁，并使得第二螺纹槽305的开口端裸露在第二盾构隧道管片环缝外侧壁，与此同时通过插套本体401外侧壁设置有插套加强筋405和插套防滑键406使得插套本体401能与第二盾构隧道管片内侧壁充分锲合，即使得本发明具有将插套本体401稳定预埋在第二盾构隧道管片环缝连接处的功能；

步骤三，移动连接轴101并将第一螺纹线102贯穿螺母内螺纹扩口204后沿着第一螺纹槽205旋转，从而能将连接轴101与螺母本体201之间进行螺纹连接，即使得本发明具有将连接轴101与螺母本体201之间进行预连接的功能；

步骤四，移动限位体501并将不含有限位键503的一侧外壁对准第二螺纹线103，再将穿心孔502贯穿第二螺纹线103后与连接轴101外侧壁贴合，与此同时也就限位体501不含有限位键503的一侧外壁与螺母内螺纹扩口204进行了贴合，即使得本发明具有将限位体501与连接轴101之间进行预连接的功能；

步骤五，移动支撑管301并将含有限位槽306的一端对齐第二螺纹线103，再转动支撑管301并通过第二螺纹线103和第二螺纹槽305之间的螺纹连接使得支撑管301与连接轴101之间能进行螺纹连接，接着将限位键503与限位槽306之间进行卡合从而通过限位体501能对第二螺纹槽305与第二螺纹线103之间的螺纹连接进行限位，即使得本发明具有将连接轴101、限位体501和支撑管301三者之间在插入前进行快速预连接的功能；

步骤六，移动含有螺母本体201、连接轴101、限位体501及支撑管301的第一盾构隧道管片并将支撑管301对齐第二盾构隧道管片环缝预埋有的插套本体401，再移动第一盾构隧道管片靠向第二盾构隧道管片从而能将锯齿形外螺纹牙302沿弹性斜槽303收缩后插入锯齿形内螺纹牙402，接着当支撑管301完全插入插套本体401内部后，锯齿形外螺纹牙302能沿着弹性斜槽303复位并与锯齿形内螺纹牙402相互锲合从而完成自锁组件3与预埋插套组件4之间的自锁式连接，进而也就将第一盾构隧道管片环缝与第二盾构隧道管片环缝之间充分贴合并完成自锁式连接，即使得本发明具有将盾构隧道管片环缝之间采用插入自锁式连接的功能。

本发明所使用的电子部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

以上显示和描述了本发明的基本原理和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。