[发明专利]面向沉管隧道用橡胶止水带硬度分层方法及其橡胶止水带

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程构筑物中的防水部件的性能改进方法以及改进后的防水部件，具体地说是涉及一种面向沉管隧道用的橡胶止水带的硬度改进方法以及改进后的橡胶止水带。 

背景技术

沉管法是20世纪初发展起来的一种修建水下隧道的新工法，随着国内外沉管隧道的顺利运行，沉管法已成为水下隧道建设的首选工法。沉管隧道水下接头是沉管隧道施工技术的核心所在，其工作特性和效果将直接影响沉管隧道的质量及使用寿命，GINA橡胶止水带普遍用作接头的第一道防水，对其正常工作性能分析显得尤为重要。沉管隧道的每一个管段都是一个预制件，在管段之间和管段与通风塔之间存在接头。管段接头是沉管隧道的重要部位，同时也是薄弱部位，其结构强度和刚度相对混泥土而言都显得非常脆弱。接头一般分为两种形式：一种接头具有与其连接管段相似的断面刚度和强度——刚性接头；另一种接头则允许在三个主轴方向上有相对位移——柔性接头。目前，国内外沉管隧道多采用柔性接头，柔性接头的防水体系一般采用“压缩式橡胶止水带（GINA橡胶止水带）+内贴式橡胶止水带（OMEGA橡胶止水带）”双层组合的方式。常规沉管隧道管节接头结构断面如附图3所示，常规沉管隧道用橡胶止水带5的结构如附图2所示，从图中可以看出常规沉管隧道用橡胶止水带5主要组成特征包括尖部、主体和底部，且橡胶止水带各个功能结构单元采用同一硬度胶料，鼻尖主要用于压缩变形；中部主体主要用于承载、剪切和压缩；底部主要用于承载。 

沉管隧道管节之间的密封止水问题，涉及沉管隧道用橡胶止水带的可靠性，已经成为隧道能否顺利运行的关键项点。目前，用于沉管隧道第一层防水的GINA止水带普遍采用单硬度橡胶硫化而成，考虑到GINA止水带从安装到运行整个过程中，GINA止水带的每一个功能结构单元都有其专项性能，鼻尖主要用于压缩，中部主体主要用于承载、剪切和压缩，底部主要用于承载，因此采用单硬度橡胶不能根据每一个功能结构单元的功效所需设置所匹配的硬度，具有一定的局限性。目前还没有相关技术方案能改善该缺陷。  

因为橡胶止水带在使用过程中并不局限于承载，还应具有压缩变形和剪切功能，但目前沉管隧道项目中所使用的橡胶止水带都是单一硬度，因此具有很大的局限性。在这种情况下，一种能够根据GINA止水带每一个功能结构单元功效所需而设置其匹配胶料硬度，从而增强GINA止水带密封性和可靠性的硬度分层方法就显得非常迫切与重要，通过采用硬度分层将结构与功能进行最优匹配，使得橡胶止水带可靠性、安全性能更高，使用寿命更久。

发明内容

本发明的目的在于针对目前沉管隧道用橡胶止水带采用单一硬度橡胶而存在的局限性问题，提供一种面向沉管隧道用橡胶止水带各个功能结构单元功效所需而设置其匹配胶料硬度的硬度分层方法。采用硬度分层的方法将橡胶止水带的结构与功能进行优化匹配，使得橡胶止水带的可靠性、安全性能更高，使用寿命更长。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种面向沉管隧道用橡胶止水带硬度分层方法，根据橡胶止水带在实际工况中的受力情况及其所起到的作用将橡胶止水带分为多个功能结构单元，然后根据每个功能结构单元具体的受力情况及其所起到的作用给相应的功能结构单元设置相配套的硬度，使得每个功能结构单元的硬度与作用相匹配，增加了橡胶止水带的扩展性和可靠性，扩大了橡胶止水带的使用范围。 

在本发明中，根据橡胶止水带在实际工况中的受力情况将橡胶止水带分为鼻尖、中部主体和底部三个功能结构单元；所述鼻尖主要通过自身的压缩变形跟密封面充分接触来实现密封止水效果，因此所述鼻尖的硬度最小；所述底部主要用于承载，承受的外力最大，因此所述底部的硬度最大；所述中部主体主要用于承载、剪切和压缩，承受的外力在所述鼻尖与底部承受的外力之间，因此所述中部主体的硬度设置在所述鼻尖与底部的硬度之间，即所述中部主体的硬度居中；鼻尖、中部主体和底部三个功能结构单元之间的硬度分布比例为1∶1.25~1.5∶1.5~1.85。通过以上硬度分层方法，根据实际工况给橡胶止水带的每个功能结构单元设置与其功能相匹配的硬度，增加了橡胶止水带的扩展性和可靠性，提高了橡胶止水带的安全性能，延长了橡胶止水带的使用寿命，扩大了橡胶止水带的适用范围。 

在本发明中，所述橡胶止水带鼻尖的的硬度为邵氏40±5度；所述橡胶止水带中部主体的硬度为邵氏50±5度；所述橡胶止水带底部的硬度为邵氏60±5度。