一种盾构中隔墙密封结构及其应用方法

技术领域

本发明涉及地下工程技术领域，尤其是一种盾构中隔墙密封结构及其应用方法。

背景技术

目前国内大断面轨道交通盾构隧道建设逐渐增加，为实现优良的化运营通风、防灾救援效果，在盾构隧道中间设立中隔墙，分隔不同行车方向的车辆。

目前中隔墙的施工有预制拼装、现浇施工、现浇与预制相综合使用三类施工方案，不同的施工方案均需要实现中隔墙顶部与盾构管片之间分隔开，以此避免中隔墙在盾构管片变形作用下出现破损，防止盾构管片受力体系出现变化。结构间预留的空隙与中隔墙两侧的行车空间需要相互密闭是难以解决的矛盾，现有解决方案是在空隙内填塞岩棉，但是此种施工方案存在诸多缺点：（1）空隙填塞难度大，并且难以填充密实；（2）岩棉在中隔墙两侧的活塞风压的作用下容易被吹散、掉落；（3）运营期间盾构管片变形，结构间隙增大后，填塞的岩棉密封作用会失效；（4）密封材料维修更换困难，工序复杂；（5）脱落的岩棉会危害隧道内运营养护人员的健康。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种盾构中隔墙密封结构及其应用方法，通过对可充气膨胀的结构设计使密封结构的密封条的高度可调，并且配合止水密封橡胶垫共同作用，实现中隔墙与盾构管片之间的长时、有效密封。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种盾构中隔墙密封结构，用于实现构成盾构隧道的盾构管片与中隔墙之间的密封，所述中隔墙设置在所述盾构管片内，其特征在于：在所述中隔墙的顶部两侧分别设置有限位结构，所述限位结构与所述盾构管片固定连接，在所述中隔墙顶端与所述盾构管片之间设置有中空弹性密封条，所述中空弹性密封条可通过充气膨胀以实现所述中隔墙与所述盾构管片之间的密封。

所述中空弹性密封条内部具有充气空腔，所述充气空腔连接有气体单向阀，且在所述充气空腔外围的所述中空弹性密封条处内开设有若干与外界连通的孔洞。

所述充气空腔的水平方向长度大于其竖直方向的高度。

所述中空弹性密封条的外围包括有柔性防火布。

在所述中隔墙的墙体顶端设置有凹槽，所述凹槽与所述中空弹性密封条的外轮廓形状、大小相吻合适配，且所述中空弹性密封条的下部置于所述凹槽之中并由所述凹槽限位。

所述中隔墙的墙体顶端内部设置有与其顶面形状相吻合的加配钢筋。

在所述盾构管片与所述中空弹性密封条之间以及所述中空弹性密封条与所述中隔墙之间分别设置有止水密封橡胶垫。

位于所述盾构管片与所述中空弹性密封条之间的所述止水密封橡胶垫的两端下弯包裹所述中空弹性密封条，所述中空弹性密封条由所述止水密封橡胶垫限位。

一种涉及上述的盾构中隔墙密封结构的应用方法，其特征在于：根据盾构隧道内的中隔墙的数量配置中空弹性密封条，所述中空弹性密封条的长度根据每片中隔墙的纵向长度配置，在构成所述盾构隧道的各盾构管片之间设置止水密封橡胶垫，通过对所述中空弹性密封条充气实现所述中隔墙与所述盾构管片之间的密封并同时对所述止水密封橡胶垫进行压紧密封。

在所述中隔墙的两侧安装限位结构，所述限位结构沿所述盾构管片的纵向间隔布置以对所述中隔墙进行限位，所述限位结构与所述中空弹性密封条的气体单向方的布置位置相错开。

本发明的优点是：

（1）止水密封橡胶是常用的地下工程结构防水材料，定制止水密封橡胶垫外形可以更好贴合盾构、中隔墙及密封条，提升密封效果。

（2）采用向密封条内空腔充气的方式调整密封条高度，可以适应不同宽度的中隔墙与管片间空隙，具有广泛的适用性。

（3）在中隔墙顶部设置凹槽，凹槽混凝土周边增加配筋提高局部强度，可以有效约束密封结构位置，止水密封橡胶垫均与混凝土直接粘贴，并且始终会受到中空弹性密封条的挤压，可以有效抵御活塞风的水平向荷载。

（4）通过维持充气空腔内气体压力的方式来保障密封效果，可以在盾构管片结构出现较小不均匀变形时维持密封效果。当出现较大的不均匀变形，盾构与中隔墙间空隙大幅度变化时，可以通过放气或充气的方式简单恢复密封效果。

（5）运营期间仅需要定期充气即可保持中隔墙密封结构的正常使用，日常维护方便。

（6）在密封结构到达使用寿命，需要更换时，仅需要排空中空弹性密封条内部气体，从限位结构间隙抽出旧密封结构，再放入新的弹性密封条重新充气即可，更换速度快，便于后期维养。

（7）与传统的岩棉相比，新型橡胶、防火布均是新型环保材料，是未来绿色建筑推广普及的发展方向，适于推广。

附图说明

图1为本发明的中隔墙结构示意图；

图2为本发明中密封结构的纵向安装结构示意图；

图3为本发明中密封结构的断面安装结构示意图；

图4为本发明中密封结构的细部结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-4所示，图中标记1-14分别表示为：盾构管片1、中隔墙2、密封结构3、限位结构4、止水密封橡胶垫5、中空弹性密封条6、锚固螺栓7、加配钢筋8、弹性橡胶9、充气空腔10、气体单向阀11、柔性防火布12、孔洞13、管片拼装缝隙14。

实施例：如图1所示，本实施例中盾构中隔墙密封结构用于实现盾构管片1与中隔墙2之间实现之间的密封。中隔墙2架设在盾构管片1之中以实现盾构管片1断面内的分隔上下行方向行车空间的功能。在盾构管片1与中隔墙2之间存在空隙，该空隙即采用密封结构3进行填充密封，以避免中隔墙2在盾构管片1的变形作用下出现破损，防止盾构管片1受力体系出现变化。

结合图2和图3所示，在中隔墙2的两侧分别设置有限位结构4，该限位结构4通过锚固螺栓7固定在盾构管片1上。此时，中隔墙2被固定在两侧限位结构4之间最终组成一个可竖向自由活动的简支梁结构，同时避免中隔墙2在水平方向内发生移动而造成的不良影响。限位结构4沿中隔墙2的纵向间隔布置，以保证对中隔墙2的限位效果。

结合图2和图3所示，密封结构3主体为中空弹性密封条6。如图4所示，该中空弹性密封条6的中心位置开设有一充气空腔10，空腔横断面形状为橄榄型或椭圆形，水平方向较长，竖直方向较短，空腔整体密闭。该充气空腔10的一端设置有气体单向阀11，气体单向阀11的阀口作为充气口突出于中空弹性密封条6的外侧表面；当通过气体单向阀11在向内充气时，充气空腔10可产生膨胀，且该膨胀主要表现为竖直方向膨胀，其次为纵向膨胀，这样一来中空弹性密封条6的高度便可根据充气量的不同进行调整。该气体单向阀11为可充气（进气）不可排气（出气）的单向阀，以避免因气密性不足而导致从气体外泄，长时间保持充气空腔10的内部气压不变，保证密封效果。

如图4所示，充气空腔10左右两侧弹性橡胶9为实心结构，即中空弹性密封条6的主体为弹性橡胶材质。在充气空腔10的上下两侧弹性橡胶9中设置不等数量的若干孔洞13，这部分孔洞13与外界直接连通，通过孔洞13的合理排布，可将充气空腔10膨胀压力均匀传递到密封结构3上下表面，防止密封结构3上下表面出现曲面外突，同时适当增加孔洞13可以在出现盾构顶部沉降快速增加、周围气温剧烈变化等不利情况发生而引起充气空腔10内气压短期快速增加时，避免中空弹性密封条6主体以及气体单向阀11损坏。

如图2和3所示，在中空弹性密封条6与盾构管片1内壁之间以及中空弹性密封条6与中隔墙2的顶部凹槽表面均设置止水密封橡胶垫5，以起到止水密封作用。止水密封橡胶垫5分别同盾构管片1和中隔墙2紧密粘接，其中止水密封橡胶垫5是粘接在中隔墙2顶端所设置的凹槽结构的表面。同时，密封结构3上部亦粘贴有止水密封橡胶垫5，位于盾构管片1内壁的止水密封橡胶垫5与密封结构3贴合位置，其宽度略大于中空弹性密封密封条6上的止水密封橡胶垫5；当中空弹性密封条6充气膨胀时，密封结构3顶部的止水密封橡胶垫5与管片内壁粘贴的止水密封橡胶垫5可以紧密贴合，下部的止水密封橡胶垫5则对中隔墙2凹槽内的止水橡胶密封垫进行压紧，提高止水橡胶密封垫5的止水密封效果，并且可以有效抵御活塞风的水平向荷载。

如图3所示，中隔墙2顶端设置有凹槽结构，该凹槽结构以及设置在其槽体内的止水密封橡胶垫5的外轮廓形状、大小均与中空弹性密封条6的外轮廓形状、大小相匹配。在使用时，中空弹性密封条6的下部卡接在中隔墙2顶端的凹槽结构内，此时该凹槽结构即对中空弹性密封条6起到限位作用，尤其是可进一步保证中空弹性密封条6在充气膨胀时主要为竖向膨胀，进而提高中空弹性密封条所能实现的密封效果。为了提高该中隔墙该位置处的结构强度，在中隔墙2顶部凹槽两侧位置加配钢筋8。

如图4所示，在密封结构3左右两侧采用柔性防火布12包裹中空弹性密封条6，采用柔性防火布12可以同中空弹性密封条6一同变形，并且柔性防火布12的长度略大于正常使用中的中空弹性密封条6外周长，从而使得中空弹性密封条6可以顺利变形。

本实施例在实际应用时，包括如下应用方法：

一个中空弹性密封条6与一片中隔墙2板配合使用，在安装中隔墙2之前未充气的弹性密封条6已经粘贴在中隔墙2顶部凹槽内，密封条6顶部的止水密封橡胶垫5在两端下弯包裹密封条，密封条6和橡胶垫5长度略微超出中隔墙2。在盾构隧道中，中隔墙2的宽度与盾构管片1环宽保持一致，中隔墙2的接缝位置与管片拼装缝隙14的位置相同，中隔墙2安装前先进行顶部管片接缝14嵌缝填塞，中隔墙2拼装时要确保相邻两块中隔墙板顶部中空密封橡胶条6之间的止水橡胶垫5紧密贴合。在中空弹性密封条6充气完成后，两密封条之间的止水橡胶垫5被压紧，起到密封防水作用，即使相邻管片拼装缝隙14处发生相互错动也不影响密封效果，提高盾构管片1之间管片拼装缝隙14处的密封性。

在应用时，用于对中隔墙2起到限位作用的限位结构4与中空弹性密封条6的气体单向阀11错开布置，以保证中空弹性密封条6的正常使用，避免因限位结构4遮挡而造成的不良影响。

当各盾构管片1的差异沉降明显，相邻空隙差异较大时，在日常运营维护中改变充气空腔10内的充气量，维持合理的气压值，即可确保中隔墙2的密封性能。当出现同一空隙两端宽度差异较大时，充气空腔上下两侧分布的对外联通的孔洞13即可保证不等宽间隙条件下中空弹性密封条6的使用效果。

当密封结构到达使用寿命，需要更换时，仅需要排空中空弹性密封条6内部气体，从限位结构4间隙抽出旧密封结构，再放入新的中空弹性密封条6重新充气即可，更换速度快；且通过中隔墙2顶部的凹槽结构设计，使新的中空弹性密封条6可得到快速定位，提高其安装时的位置精度，确保密封效果。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。