CN107130979A - 一种盾构空推过矿山法隧道的管片抗浮结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种盾构空推过矿山法隧道的管片抗浮结构及施工方法，此管片抗浮结构包括设置在矿山法隧道初衬与盾构管片之间的注浆袋体，注浆袋体的敞口端从盾构管片的注浆孔伸出，盾构管片的注浆孔处可拧入带螺纹的双液注浆管构件，通过双液注浆管构件向注浆袋体同时注入水泥浆和水玻璃，布袋可约束抗浮结构体形成的范围，可有效的形成块状的具有一定强度的填充处于矿山法隧道初衬与盾构管片之间空隙的抗浮结构体，其以块状面接触方式填充处于矿山法隧道初衬与盾构管片之间的空隙，能有效地防止局部应力集中引起管片的开裂和变形；而且，盾构管片上部的三个间隔布置的抗浮结构体范围较大，对隧道具有较好的包裹和紧箍，完全限制了盾构管片的位移和变形。
Description
技术领域
本发明涉及盾构隧道施工技术领域，特别涉及一种盾构空推过矿山法隧道的管片抗浮结构及施工方法。
背景技术
为确保盾构顺利推进，对隧道洞身需穿越极硬岩且长度较长时一般采用矿山法先行开挖，施做好矿山法隧道初衬结构后，盾构空推拼装管片通过，俗称盾构空推。盾构空推过矿山法隧道施工完成后，通常盾构管片与矿山法隧道初衬之间存在200mm左右的空隙，当这个空隙逐渐充水或管片后进行注浆时，管片上部没有约束，因此管片会上浮，由于拼装的盾构管片是通过不同的衬砌块采用螺栓连接构成，当浮力较大，管片上浮时，管片与管片之间的接头及螺栓孔处应力较大，往往导致管片破损、崩裂、错台等，使得管片结构损坏，同时过大的变形将导致隧道设计中线发生偏差，给后续的轨道铺设及运营等造成不小的困难，甚至导致隧道部分区段结构超限，造成较大损失。
现有技术为解决管片上浮而常利用盾构管片的注浆孔设计一种防管片上浮螺栓，如附图1和2所示，该螺栓1前端具有一个钢柱2，长度约为200mm，当空推管片成型后，将螺栓1拧入管片3的注浆孔4，直到螺栓1的钢柱2前端顶到矿山法隧道初衬5，从而达到防止管片上浮及限制管片位移的作用。
然而，通过该螺栓来防止管片上浮存在以下缺陷：
1、由于钢柱是以点接触方式抵紧矿山法隧道初衬面，随着围岩应力的逐步释放，在管片的浮力及围岩应力的双重叠加之下，注浆孔处的集中力往往较大，常常使得盾构管片螺栓孔周围混凝土出现环形裂缝；同时初衬喷混的强度相对较低，初衬厚度较薄且脆，在过大的钢柱集中力下容易对初衬结构造成破坏，使得以钢柱点支撑的管片结构容易失稳，管片上浮位移加大，管片结构损坏；
2、通过在钟表方位上10点钟方向、12点钟方向、2点钟方向布置该螺栓来达到约束管片位置的作用有限，约束点较少，由于钢柱与矿山法隧道初衬面之间是点接触，各接触点的变形不同步、不协调，并不能较好的固定管片的位置，管片与管片之间的错台及螺栓孔处的混凝土崩裂现象依然存在；
3、由于矿山法隧道初衬施工时的误差，管片与矿山法隧道初衬之间的距离不可能是刚好200mm，因此，存在钢柱前端与矿山法隧道初衬面之间没有抵紧接触的可能，实际施工时常常需要通过测量管片与矿山法隧道初衬面的实际距离来调整钢柱的长度，给施工造成较大不便，因此螺栓不能批量生产，影响施工进度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种安全可靠、施工方便的盾构空推过矿山法隧道的管片抗浮结构及施工方法。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种盾构空推过矿山法隧道的管片抗浮结构施工方法，包括以下步骤：
S1：拧出盾构管片上注浆孔处的管片螺旋盖，经盾构管片的注浆孔向盾构管片与矿山法隧道初衬之间的空隙塞入注浆袋体，注浆袋体的敞口端伸出盾构管片上的注浆孔；
S2：在注浆孔处拧入外壁具有螺纹的双液注浆管构件；
S3；经过双液注浆管构件向注浆袋体内同时注入水泥浆和水玻璃浆；
S4：待注浆袋体内的浆液充满后，逐步减少注浆压力，直至注浆袋体内的浆液快速初凝形成抗浮结构体；
S5：拧出注浆孔处的双液注浆管构件并冲洗干净备用，盾构管片上注浆孔处盖上止回阀。
进一步地，步骤S3中，水泥浆的水灰比为0.6～1.0，水泥浆与水玻璃浆的体积比为1：0.6～1：1，注浆压力采用0.3～1.0Bar，也可根据现场实际进行实验确定。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种盾构空推过矿山法隧道的管片抗浮结构，所述管片抗浮结构处于盾构管片的上半圈部分，包括设置在矿山法隧道初衬与盾构管片之间的注浆袋体，所述注浆袋体的敞口端伸出盾构管片上的注浆孔，所述盾构管片的注浆孔处可拧入带螺纹的双液注浆管构件，通过所述双液注浆管构件向注浆袋体同时注入水泥浆和水玻璃浆，直至注浆袋体内的浆液快速初凝形成抗浮结构体，所述抗浮结构体以块状面接触方式填充处于矿山法隧道初衬与盾构管片之间的空隙。
进一步地，所述双液注浆管构件外壁具有一段外螺纹，所述注浆孔内壁具有内螺纹，通过螺纹配合连接实现双液注浆管构件拧入注浆孔内。
进一步地，所述双液注浆管构件具有伸入注浆袋体内并列的第一注浆管和第二注浆管。
进一步地，所述盾构管片与矿山法隧道初衬之间位于钟表方位上的10点钟方向、12点钟方向、2点钟方向分别形成三个抗浮结构体。当然，根据实际施工情况抗浮结构体的方位和数量会进行相应调整。
进一步地，所述注浆袋体为布袋，所述布袋的面料支数为40-80支，布袋可约束抗浮结构体形成的范围，且布袋具有一定的透气性和致密性，可使得注浆时浆液能饱满填充袋体又不会造成大的浆液流失，可有效的形成块状的具有一定强度的填充处于隧道初衬与盾构管片之间空隙的注浆加固体，布袋的半径可为0.2～0.5m，深度可为1.0～1.5m，也可根据实际工程需要确定布袋尺寸，必要的时候可采用两个或多个袋子叠加使用。
有益效果：此管片抗浮结构及施工方法中，通过注浆袋体和双液注浆管构件在矿山法隧道初衬与盾构管片之间快速形成块状的抗浮结构体，其以块状面接触方式填充处于矿山法隧道初衬与盾构管片之间的空隙，能有效地防止局部应力集中引起管片的开裂和变形；而且，盾构管片上部的三个间隔布置的抗浮结构体形成了较大范围的块状填充，具有较好的包裹和紧箍，完全限制了盾构管片的位移和变形。本发明盾构空推过矿山法隧道的管片抗浮结构及施工方法可有效地解决盾构空推过矿山法隧道的管片上浮造成管片开裂、破损、错台及隧道中心线偏移过大等问题，同时解决了采用设置钢柱抗浮带来的管片应力集中引起的相关问题，保证隧道的施工品质，减少管片的开裂渗漏和破损变形，减少了后期运营维护的费用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；
图1为现有技术防止管片上浮结构示意图；
图2为现有技术中防止管片上浮螺栓的结构示意图；
图3为本发明实施例管片抗浮结构示意图；
图4为本发明实施例中双液注浆管的结构示意图。
具体实施方式
参照图3和图4，本发明一种盾构空推过矿山法隧道的管片抗浮结构施工方法，包括以下步骤：
S1：拧出盾构管片10上注浆孔11处的管片螺旋盖，经盾构管片10的注浆孔11向盾构管片10与矿山法隧道初衬20之间的空隙40塞入注浆袋体42，注浆袋体42的敞口端伸出盾构管片10上的注浆孔11；
S2：在注浆孔11处拧入外壁具有螺纹的双液注浆管构件30，其中，双液注浆管构件30具有伸入注浆袋体内并列的第一注浆管31和第二注浆管32；
S3：经过双液注浆管构件30向注浆袋体42内同时注入水泥浆和水玻璃浆，水泥浆的水灰比通常采用0.6～1.0，水泥浆与水玻璃的体积比可采用1：0.6～1：1，注浆压力采用0.3～1.0Bar，也可根据现场实际进行实验确定；
S4：注浆之前，需先估算单个注浆袋体42的注浆体积，实际注浆体积可稍大于理论计算体积，待注浆袋体42中的浆液充满后，逐步减少注浆压力，直至浆液快速初凝形成抗浮结构体41，通常是3～6分钟；
S5：拧出双液注浆管构件30，冲洗干净可继续使用，注浆孔11处盖上止回阀。
其中，由于注浆袋体42内同时注入水泥浆和水玻璃浆，并且水玻璃浆具有速凝固作用，注浆袋体42内的浆液能快速凝固定型，并达到一定强度，注浆袋体42为浆液提供了一个快速凝固区域，防止浆液流窜。注浆袋体42采用一种轻薄布袋，布袋可约束抗浮结构体形成的范围，且布袋具有一定的透气性和致密性，可使得注浆时浆液能饱满填充袋体又不会造成大的浆液流失，可有效的形成块状的具有一定强度的填充处于矿山法隧道初衬20与盾构管片10之间空隙40的注浆加固体，布袋的面料支数可为40～80支，布袋半径可为0.2～0.5m，深度可为1.0～1.5m，也可根据实际工程需要确定布袋尺寸，必要的时候可采用两个或多个袋子叠加使用。
本发明一种盾构空推过矿山法隧道的管片抗浮结构，包括设置在矿山法隧道初衬20与盾构管片10之间的抗浮结构体41，其数量为三个，分别处于钟表方位上的10点钟方向、12点钟方向、2点钟方向，当然，根据实际施工情况抗浮结构体的方位和数量会进行相应调整。注浆袋体42的敞口端从盾构管片10的注浆孔11伸出，盾构管片10的注浆孔11处可拧入带螺纹的双液注浆管构件30，具体地，双液注浆管构件30外壁具有一段外螺纹，盾构管片10上的注浆孔11内壁具有内螺纹，通过螺纹配合连接可实现带螺纹的双液注浆管构件30拧入注浆孔11内。其中，带螺纹的双液注浆管构件30具有伸入注浆袋体内并列的第一注浆管31和第二注浆管32，分别与水泥浆软管和水玻璃浆软管相连接，通过第一注浆管31和第二注浆管32分别将水泥浆和水玻璃浆注入注浆袋体，水泥浆和水玻璃在注浆袋体内快速凝固定型，形成块状的抗浮结构体41，其以块状面接触方式填充矿山法隧道初衬与盾构管片之间的空隙，能有效地防止局部应力集中引起管片的开裂和变形；而且，盾构管片上部的三个间隔布置的抗浮结构体41范围较大，对隧道具有较好的包裹和紧箍，完全限制了盾构管片的位移和变形。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种盾构空推过矿山法隧道的管片抗浮结构施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：拧出盾构管片上注浆孔处的管片螺旋盖，经盾构管片的注浆孔向盾构管片与矿山法隧道初衬之间的空隙塞入注浆袋体，注浆袋体的敞口端伸出盾构管片上的注浆孔；
S2：在注浆孔处拧入外壁具有螺纹的双液注浆管构件；
S3；经过双液注浆管构件向注浆袋体内同时注入水泥浆和水玻璃浆；
S4：待注浆袋体内的浆液充满后，逐步减少注浆压力，直至注浆袋体内的浆液快速初凝形成抗浮结构体；
S5：拧出注浆孔处的双液注浆管构件并冲洗干净备用，盾构管片上注浆孔处盖上止回阀。
2.根据权利要求1所述的盾构空推过矿山法隧道的管片抗浮结构施工方法，其特征在于：步骤S3中，水泥浆的水灰比为0.6～1.0，水泥浆与水玻璃浆的体积比为1：0.6～1：1，注浆压力采用0.3～1.0Bar。
3.一种盾构空推过矿山法隧道的管片抗浮结构，所述管片抗浮结构处于盾构管片的上半圈部分，其特征在于：包括设置在矿山法隧道初衬与盾构管片之间的注浆袋体，所述注浆袋体的敞口端伸出盾构管片上的注浆孔，所述盾构管片的注浆孔处可拧入带螺纹的双液注浆管构件，通过所述双液注浆管构件向注浆袋体同时注入水泥浆和水玻璃浆，直至注浆袋体内的浆液快速初凝形成抗浮结构体，所述抗浮结构体以块状面接触方式填充处于矿山法隧道初衬与盾构管片之间的空隙。
4.根据权利要求3所述的盾构空推过矿山法隧道的管片抗浮结构，其特征在于：所述双液注浆管构件外壁具有一段外螺纹，所述注浆孔内壁具有内螺纹，通过螺纹配合连接实现双液注浆管构件拧入注浆孔内。
5.根据权利要求3或4所述的盾构空推过矿山法隧道的管片抗浮结构，其特征在于：所述双液注浆管构件具有伸入注浆袋体内并列的第一注浆管和第二注浆管。
6.根据权利要求3或4所述的盾构空推过矿山法隧道的管片抗浮结构，其特征在于：所述盾构管片与矿山法隧道初衬之间位于钟表方位上的10点钟方向、12点钟方向、2点钟方向分别形成三个抗浮结构体。
7.根据权利要求3或4所述的盾构空推过矿山法隧道的管片抗浮结构，其特征在于：所述注浆袋体为布袋，所述布袋的面料支数为40-80支。
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