一种钢帽的制作方法

本实用新型涉及沉管隧道技术领域，特别涉及一种钢帽。

背景技术：

沉管法隧道施工，就是把在半潜驳或者干坞内预制好的隧道沉管分别浮运到预定位置沉放对接，为使最后一节管段的沉放顺利必须留有长于该管段的距离空间，该余下距离空间所沉放对接的管段即视为最终接头。

沉管隧道最终接头的结构如图1和图2所示，最终接头19包括管节一191和管节二192，两个管节之间通过剪力键20连接，管节一191和管节二192与相邻管节25连接一侧的外周设有环形空腔，环形空腔内设置有千斤顶21和顶推小梁22，顶推小梁22的端部平行于管节一191和管节二192连接面，顶推小梁22的端面设置有止水带23，止水带23垂直于顶推小梁22端面，该小梁前端止水带23的材质为天然橡胶，通过压件系统固定在小梁的端部斜面上，止水带和压件系统均垂直于小梁端部斜面。止水带沿小梁端部斜面布置一圈，千斤顶21的活塞杆上连接顶推小梁22，所述顶推小梁22通过小梁滑块24分别连接在所述管节一191和管节二192连接面上，止水带23在顶推小梁22的作用下，与已安装相邻管节25表面接触，止水带23被充分压缩后实现结合腔与外界的止水，便于之后的结合腔排水，形成干燥的施工环境。

在沉放最终接头前，其余沉管管节均已安装完毕，形成用于安装最终接头的缺口，由于海底存在复杂的海流等环境条件，安装好的其他管节相当于在海底建设了一条拦截大坝，在缺口处存在较大的水体流动，很难保证最终接头19与相邻管节25之间无偏差对接，致使相邻管节的端面与止水带23之间发生偏离。因此，如何保证止水带23与相邻管节25拼接，使最终接头19与相邻管节25安装后，止水带23顺利贴合在相邻管节25的端面从而实现密封止水，成为完成最终接头安装的关键因素。

为了保障止水带的止水效果，在与最终接头拼接的相邻管节的端部设置钢帽。钢帽需要提供一个平整度和施工误差极小的端面，以顺利实现止水带挤压，实现最终接头钢壳混凝土与相邻管节钢筋混凝土结构之间荷载平顺传递，钢帽需要承受顶推小梁顶推时产生的载荷，并且在顶推载荷下发生的变形量不会影响到止水带的密封止水，因此，钢帽的结构对止水带实现密封止水具有重要作用。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：在安装最终接头过程中，针对顶推小梁的止水带对相邻管节端部的钢帽挤压时，钢帽容易发生变形导致止水失败的问题，提供一种钢帽，该钢帽通过设置承压板，且在承压板一侧布置多个用于支撑和加强承压板的翼板，从而对承压板形成支撑，使承压板在承受止水带传递的载荷时变形量小，能保持较好的平整状态，从而达到密封止水的效果，实现最终接头的安装，保证施工安装和施工顺利。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种钢帽，包括形状与沉管管节截面形状对应的承压板，所述承压板一面用于和止水带接触，另一侧板面上连接有多个用于加强承压板强度的翼板，多个所述翼板与承压板的板面大致垂直，且沿承压板长度方向延伸。

钢帽安装在沉管管节端部，为了使其与相邻管节的止水带接触，达到密封止水效果，钢帽的承压板的形状与沉管管节的截面形状相对应，从而实现对应拼接。相邻管节的止水带与承压板接触顶推时，承压板受压很容易产生变形，导致止水带与承压板之间出现缝隙，失去密封止水效果，本方案中，通过在承压板的另一个板面方向上安装多个翼板，多个翼板与承压板的板面垂直，且翼板沿承压板的长度方向延伸，使承压板在其长度范围内均得到加强，保证承压板具有足够的强度，在受到相邻管节顶推作用载荷时，能保持较好的平面度，从而达到良好的密封止水效果。

作为本实用新型的优选方案，钢帽包括顶板段、顶折板段、底板段、侧墙段和中墙段，在各段上均设有翼板，所述顶板段、顶折板段、底板段和侧墙段的翼板包括位于迎水侧的外翼板和位于行车侧的内翼板，所述外翼板和内翼板之间还安装有中翼板，形成E字形结构，所述中墙段的翼板包括位于廊道侧的内翼板和位于行车道侧的外翼板，形成门形结构。

在各段（除中墙段）承压板的板面上布置包括外翼板、中翼板和内翼板的翼板，使各翼板与承压板形成E字形结构，从而对承压板形成较好的支撑，使其在两侧和中部都得到加强，有效避免各段承压板发生变形。

由于止水带是沿管节端部环形布置一圈，在中墙段的位置并没有设置止水带，因此，中墙段的翼板只包括外翼板和内翼板，从而使中墙段的钢帽将管节的钢筋混凝土包覆，与其他各段的钢帽形成整体结构。

作为本实用新型的优选方案，所述外翼板和中翼板之间连接有外加劲板。设置外加劲板，对外翼板和中翼板进行固定和支撑，从而能进一步加强承压板的强度，避免其发生变形，从而影响和止水带之间的连接。

作为本实用新型的优选方案，所述中翼板和内翼板之间设置有内加劲板，包括连接中翼板和内翼板的第一内加劲板，以及用于连接相邻两块第一内加劲板的第二内加劲板。设置内加劲板，对内翼板和中翼板进行固定和支撑，从而能进一步加强承压板的强度，避免其发生变形，从而影响和止水带之间的接触，设置第一内加劲板和第二内加劲板，二者与中翼板和内翼板形成整体结构，使其强度更高，连接更牢。

作为本实用新型的优选方案，所述翼板上安装有焊钉，所述焊钉分别安装在外翼板背水面、中翼板两个板面和内翼板靠近中翼板面上。钢帽安装在沉管管节的端部，为了使钢帽于管节主体的钢筋混凝土连接更为牢固，在翼板上安装焊钉，用于增加钢帽与混凝土之间的结合力，有效防止钢帽发生松动、脱离等影响两个管节拼接的问题。

作为本实用新型的优选方案，所述内加劲板和外加劲板上开设有排气孔，在钢帽顶板段、顶折板段的外翼板和中翼板上设有振捣孔和排气孔，在钢帽底板段的内翼板和中翼板上也设有振捣孔和排气孔。设置排气孔，用于浇筑混凝土过程中排出钢帽内部浇筑腔体的空气，使浆液充满钢帽的腔体内部空间，设置振捣孔和排气孔，能确保混凝土浇筑质量，保证混凝土填满钢帽的内部腔体。

进一步地，位于内加劲板和外加劲板10上的排气孔布置在加劲板、翼板和承压板的交接处，采取这种方式，便于混凝土填满，达到密实、无缝隙的程度。

作为本实用新型的优选方案，所述承压板上布置有止水钢片，该止水钢片位于外翼板与中翼板之间且与外翼板大致平行，所述止水钢片沿承压板长度方向延伸一圈，形成与沉管断面形状对应的整圈结构。

钢帽安装在沉管管节的端部，承压板和翼板之间形成的空腔用于浇筑混凝土，由于混凝土在承压板和翼板之间的夹角部位或多或少存在缝隙，导致外部海水沿钢帽与管节的接头部位从缝隙渗入，进而导致沉管渗水，为了防止发生这种现象，通过在外翼板和中翼板之间设置止水钢片，有效防止外部海水渗入，保证钢帽和管节的连接部位不会发生渗水现象，对沉管后期安全运行起到重要作用。

进一步地，所述止水钢片的数量为两道，两道止水钢片平行布置，所述止水钢片表面涂布冷镀锌涂层，涂层厚度为80um。

作为本实用新型的优选方案，钢帽外表面覆盖有防腐蚀涂层，内表面喷涂有可焊性底漆，所述外表面包括承压板的承压面、外翼板的迎水面和内翼板的行车道侧面，所述内表面包括承压板、外翼板和内翼板的另一个板面，以及中翼板、外加劲板和内加劲板的所有板面。

采取上述方式，可以大幅度延长钢帽的使用寿命，使其寿命与沉管的设计寿命相当，能在较长时间内发挥作用，不会发生损坏、腐蚀等影响其使用的问题。

作为本实用新型的优选方案，所述钢帽上还安装有用于将钢帽与混凝土锚固连接的锚筋，所述锚筋位于承压板的翼板安装面上。

在钢帽上设置锚筋，用于和钢筋连接完成张拉，使钢帽与沉管管节之间产生预应力，实现钢帽和沉管管节之间的有效连接。

进一步地，所述锚筋通过预埋套筒焊接在承压板上。

作为本实用新型的优选方案， 所述承压板的顶板段、顶折板段、底板段和侧墙段上安装有外伸翼板，该外伸翼板沿承压板外端面延伸，且板面齐平，所述外伸翼板与外翼板之间设置有外伸腹板。

设置外伸翼板，能加大承压板的板面宽度，保证与相邻管节连接时，相邻管节上的止水带能与承压板贴合，达到密封止水效果。由于在水下安全沉管时，受到海水涌动的影响，两个相邻管节之间很难达到较为精确的对接，造成止水带不能完全落在承压板上，为了避免止水带不能完全贴合在承压板上，设置外伸翼板，使承压板的板面宽度加宽，从而解决上述问题，使止水带完全安装在钢帽的承压板上。

所述外伸腹板同时连接外伸翼板和外翼板，外伸腹板垂直于外翼板和承压板，对外伸翼板形成支撑和固定。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、通过在承压板的板面上安装多个翼板，多个翼板与承压板的板面垂直，且翼板沿承压板的长度方向延伸，使承压板在其长度范围内均得到加强，保证承压板具有足够的强度，在受到相邻管节顶推作用载荷时，能保持较好的平面度，从而达到良好的密封止水效果；

2、在翼板上安装焊钉，用于增加钢帽与混凝土之间的结合力，有效防止钢帽发生松动、脱离等影响两个管节拼接的问题；

3、设置排气孔，用于浇筑混凝土过程中排出钢帽内部浇筑腔体的空气，使浆液充满钢帽的腔体内部空间，设置振捣孔和排气孔，能确保混凝土浇筑质量，保证混凝土填满钢帽的内部腔体；

4、通过在外翼板和中翼板之间设置止水钢片，有效防止外部海水渗入，保证钢帽和管节的连接部位不会发生渗水现象，对沉管后期安全运行起到重要作用。

附图说明

图1为沉管隧道最终接头的结构示意图。

图2为图1中F处的局部放大图。

图3为本实用新型的钢帽的结构示意图。

图4为沿图3中A-A线的剖视图。

图5为沿图3中A′-A′线的剖视图。

图6为沿图3中B-B线的剖视图。

图7为沿图3中B′-B′线的剖视图。

图8为沿图3中C-C线的剖视图。

图9为沿图3中C′-C′线的剖视图。

图10为沿图3中D-D线的剖视图。

图11为沿图3中D′-D′线的剖视图。

图12为沿图3中E-E线的剖视图。

图13为沿图3中E′-E′线的剖视图。

图中标记：1-承压板，101-承压面，2-顶板段，3-顶折板段，4-底板段，5-侧墙段，6-中墙段，7-外翼板，8-内翼板，9-中翼板，10-外加劲板，11-第一内加劲板，12-焊钉，13-排气孔，15-止水钢片，16-锚筋，17-外伸翼板，18-外伸腹板，19-最终接头，191-管节一，192-管节二，20-剪力键，21-千斤顶，22-顶推小梁，23-止水带，24-滑块，25-相邻管节，26-左行车道，27-右行车道，28-廊道。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

如图3-13所示，钢帽包括形状与沉管管节截面形状对应的承压板1，所述承压板1的一侧板面用于和止水带接触，另一侧板面上连接有多个用于加强承压板强度的翼板，多个所述翼板与承压板1的板面大致垂直，且沿承压板1长度方向延伸。

本实施例中，钢帽的形状与沉管管节的截面形状对应，包括顶板段2、顶折板段3、底板段4、侧墙段5和中墙段6，顶板段2和底板段4布置于上下两侧，顶板段2和底板段4的左右两侧为侧墙段5，侧墙段5与顶板段2之间采用顶折板段3连接，三者围合形成大致矩形状，在顶板段2和底板段4的中部连接两节中墙段6，从而形成左行车道26和右行车道27，两节中墙段6之间为廊道28。

承压板1的承压面101用于和相邻管节的止水带接触，另一个板面用于布置翼板，所述顶板段2、顶折板段3、底板段4和侧墙段5的翼板包括位于迎水侧的外翼板7和位于行车侧的内翼板8，所述外翼板7和内翼板8之间还安装有中翼板9，形成E字形结构，所述中墙段6的翼板包括位于廊道28侧的内翼板8和位于行车道侧的外翼板7，形成门形结构。

在各段（除中墙段）承压板的板面上布置包括外翼板、中翼板和内翼板的翼板，使各翼板与承压板形成E字形结构，从而对承压板形成较好的支撑，使其在两侧和中部都得到加强，有效避免各段承压板发生变形。

由于止水带是沿管节端部环形布置一圈，在中墙段的位置并没有设置止水带，因此，中墙段的翼板只包括外翼板和内翼板，从而使中墙段的钢帽将管节的钢筋混凝土包覆，与其他各段的钢帽形成整体结构。

作为其中一种优选的实施方式，所述外翼板7和中翼板9之间连接有外加劲板10，设置外加劲板10，对外翼板7和中翼板9进行固定和支撑，从而能进一步加强承压板1的强度，避免其发生变形，从而影响和止水带之间的连接。

进一步地，所述中翼板9和内翼板8之间设置有内加劲板，包括连接中翼板9和内翼板8的第一内加劲板11，以及用于连接相邻两块第一内加劲板11的第二内加劲板（图中未示出），设置内加劲板，对内翼板8和中翼板9进行固定和支撑，从而能进一步加强承压板1的强度，避免其发生变形，从而影响和止水带之间的连接，设置第一内加劲板和第二内加劲板，二者与中翼板和内翼板形成整体结构，使其强度更高，连接更牢。

作为其中一种优选的实施方式，翼板上安装有焊钉12，所述焊钉12分别安装在外翼板7背水面、中翼板9两个板面和内翼板8靠近中翼板9一侧的板面面上，钢帽安装在沉管管节的端部，为了使钢帽于管节主体的钢筋混凝土连接更为牢固，在翼板上安装焊钉，用于增加钢帽与混凝土之间的结合力，有效防止钢帽发生松动、脱离等影响两个管节拼接的问题。

作为其中的一种实施方式，所述内加劲板和外加劲板10上开设有排气孔13，在钢帽顶板段2、顶折板段4的外翼板7和中翼板9上设有振捣孔和排气孔，在钢帽底板段4的内翼板8和中翼板9上也设有振捣孔和排气孔，设置排气孔，用于浇筑混凝土过程中排出钢帽内部浇筑腔体的空气，使浆液充满钢帽的腔体内部空间，设置振捣孔和排气孔，能确保混凝土浇筑质量，保证混凝土填满钢帽的内部腔体。

进一步地，位于内加劲板和外加劲板10上的排气孔布置在加劲板、翼板和承压板1的交接处，采取这种方式，便于混凝土填满，达到密实、无缝隙的程度。

作为其中一种优选的实施方式，承压板1上布置有止水钢片15，该止水钢片15位于外翼板7与中翼板9之间且与外翼板7大致平行，所述止水钢片15沿承压板1长度方向延伸一圈，形成与沉管断面形状对应的整圈结构。

钢帽安装在沉管管节的端部，承压板1和翼板之间形成的空腔用于浇筑混凝土，由于混凝土在承压板1和翼板之间的夹角部位或多或少存在缝隙，导致外部海水沿钢帽与管节的接头部位从缝隙渗入，进而导致沉管渗水，为了防止发生这种现象，通过在外翼板7和中翼板9之间设置止水钢片15，止水钢片15的底部与承压板1连为一体，其顶部向混凝土内部延伸，从而与混凝土连为一体，这样就使得海水无法绕过止水钢片15，进而有效防止外部海水渗入，保证钢帽和管节的连接部位不会发生渗水现象，对沉管后期安全运行起到重要作用。

进一步地，所述止水钢片15的数量为两道，两道止水钢片15平行布置，所述止水钢片15表面涂布冷镀锌涂层，涂层厚度为80um。

作为其中一种实施方式，钢帽外表面覆盖有防腐蚀涂层，内表面喷涂有可焊性底漆，所述外表面包括承压板1的承压面101、外翼板7的迎水面和内翼板8的行车道侧面，所述内表面包括承压板1、外翼板7和内翼板8的另一个板面，以及中翼板9、外加劲板10和内加劲板的所有板面。

采取上述方式，可以大幅度延长钢帽的使用寿命，使其寿命与沉管的设计寿命相当，能在较长时间内发挥作用，不会发生损坏、腐蚀等影响其使用的问题。

作为其中的一种实施方式，所述钢帽上还安装有用于将钢帽与混凝土锚固连接的锚筋16，所述锚筋16位于承压板1的翼板安装面上，在钢帽上设置锚筋16，用于和钢筋连接完成张拉，使钢帽与沉管管节之间产生预应力，实现钢帽和沉管管节之间的有效连接。

进一步地，所述锚筋16通过预埋套筒焊接在承压板1上。

作为其中一种优选的实施方式，所述承压板1的顶板段2、顶折板段3、底板段4和侧墙段5上安装有外伸翼板17，该外伸翼板17沿承压板1外端面延伸，且板面齐平，所述外伸翼板17与外翼板7之间设置有外伸腹板18。

设置外伸翼板18，能加大承压板1的板面宽度，保证与相邻管节连接时，相邻管节上的止水带能与承压板1贴合，达到密封止水效果。由于在水下安全沉管时，受到海水涌动的影响，两个相邻管节之间很难达到较为精确的对接，造成止水带不能完全落在承压板上，为了避免止水带不能完全贴合在承压板上，设置外伸翼板，使承压板的板面宽度加宽，从而解决上述问题，使止水带完全安装在钢帽的承压板上。

所述外伸腹板18同时连接外伸翼板17和外翼板7，外伸腹板17垂直于外翼板7和承压板1，对外伸翼板17形成支撑和固定。

当承压板1连接有外伸翼板17时，且通过外伸腹板18对外伸翼板17进行固定和加强，所述外伸翼板17和外伸腹板18上同样布置有防腐蚀涂层。

本实施例通过在承压板的另一个板面方向上安装多个翼板，多个翼板与承压板的板面垂直，且翼板沿承压板的长度方向延伸，使承压板在其长度范围内均得到加强，保证承压板具有足够的强度，在受到相邻管节顶推作用载荷时，能保持较好的平面度，从而达到良好的密封止水效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。