CN107191197B - 一种盾构管片及其在盾构空推通过矿山法隧道中的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构管片，包括：管片本体；预埋设置在管片本体上的多个注浆孔，用于提供注浆通道；以及注浆袋，其设置于管片本体的外壁面外侧，用于充入注浆浆液，使得其凝固后可填充管片与初期支护间的空隙以对管片形成有效支撑，并在盾构通过矿山法隧道段后通过注浆孔充入浆液填充管片外侧各注浆袋之间的空隙，从而使得管片外侧的注浆袋内外的浆液填充密实形成隔水层。本发明还公开了该盾构管片在盾构空推通过矿山法隧道的施工方法。本发明在管片外侧设置注浆袋，以在拼装时在注浆袋内注入速凝浆液，填充初期支护与管片结构间空隙，并在管片结构上增设注浆孔，通过注浆孔对管片壁后注浆袋间空隙进行填充，确保管片壁后浆液填充密实，形成有效隔水层。
Description
技术领域
本发明属于盾构隧道施工技术领域，具体涉及一种盾构管片及盾构空推通过矿山法隧道中的施工方法。
背景技术
近年来，盾构法在铁路、公路、市政等行业得到了广泛应用。盾构机在局部穿越硬岩、孤石群或上软下硬等风险段时，往往采用矿山法先行开挖，盾构机再空推通过的方法。
传统盾构空推是在盾构推进时从刀盘前方（或管片注浆孔）喷射豆砾石充填管片与隧道初期支护间隙,再从管片注浆孔注浆或直接进行壁后同步注浆稳固。如专利文献CN102425427A中公开的一种盾构过空推段施工空隙填充方法和装置，包括：将预制管片拼装在隧道初支处，进行豆砾石喷射作业，注砂浆，从地面往隧道初支半径与预制管片外径之间灌浆液。采用豆砾石喷射、同步注浆和地面开孔灌浆三级填充方法，豆砾石运输、螺旋运输机上料和干喷射机喷射均机械施工，解决了现有技术施工方法存在施工效率低的缺陷，广泛适用于采用矿山法+盾构施工工法的隧道施工。
但是，上述方案由于豆砾石结合管片注浆方式无法对隧洞结构提供有效的压紧力，导致管片接缝容易张开，使防水密封垫因压缩量不足而无法防水，形成渗漏。而采用同步注浆方式由于浆液流动性好，在自重和压力作用下容易流入盾壳周边及开挖舱内，隧道结构上方往往形成空洞，既无法对隧洞结构提供压紧力，也无法在初期支护与管片之间形成有效的隔水层。盾构空推后，管片往往漏水频发，需进行堵漏处理。
因此，目前急需一种盾构空推通过矿山法隧道时，如何能够确保盾尾间隙被浆液均匀、密实填充，不产生管片注浆压力较高导致管片上浮而出现管片接缝张开、错台及破损，甚至浆液反窜至刀盘前端等状况的盾构管片及其施工方法。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种盾构管片及盾构空推通过矿山法隧道中的施工方法，其通过在在管片外侧设置注浆袋，以在拼装时在注浆袋内注入速凝浆液，填充初期支护与管片结构间空隙，并在管片结构上增设注浆管，通过注浆管对管片壁后注浆袋间空隙进行填充，确保管片后浆液填充密实，形成有效隔水层。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种盾构管片，用于盾构空推通过矿山法隧道的管片拼装施工，其特征在于，该盾构管片包括：
管片本体；
预埋设置在管片本体上的多个注浆孔，其分别贯通管片本体，用于提供注浆通道；以及
注浆袋，其设置于所述管片本体的外壁面外侧，其边缘与管片本体外壁面压紧密封，其中用于在管片拼装时通过注浆孔充入注浆浆液，使得其凝固后可填充管片与初期支护间的空隙以对管片形成有效支撑，并可在盾构通过矿山法隧道段后通过所述注浆孔充入浆液填充管片外侧各注浆袋之间的空隙，从而使得管片外侧的注浆袋内外浆液填充密实，在管片与初期支护间的空隙内形成有效隔水层。
作为本发明的进一步改进，所述注浆袋边缘通过紧固螺栓及压条压紧固定在管片本体外壁面，以用于注浆袋在填充浆液过程中浆液不外溢。
作为本发明的进一步改进，所述管片壁面在注浆袋覆盖区域内外均有注浆孔，以分别用于向注浆袋中注入浆液和向注浆袋之间的空隙注入浆液。
作为本发明的进一步改进，所述管片本体上设置有一个或多个注浆袋。
作为本发明的进一步改进，所述注浆袋采用具透气性并可有效防止浆液渗漏的塑料、土工布或无纺布制作而成。
按照本发明的另一方面，提供一种应用上述盾构管片在盾构空推通过矿山法隧道的施工方法，其特征在于，该方法包括：
S1 在盾构通过矿山法隧道段拼装管片时，通过管片本体上的注浆孔向注浆袋灌注注浆液，使其凝固后填充管片与初期支护间空隙，对管片结构形成支撑；
S2矿山法隧道段管片拼装完成后，进行壁后注浆，即通过管片本体上的注浆孔填充各注浆袋间的空隙，从而填充管片与初期支护间的整个空隙，形成有效隔水层。
作为本发明的进一步改进，所述注浆袋边缘通过紧固螺栓及压条压紧固定在管片本体外壁面，以用于注浆袋在填充浆液过程中浆液不外溢。
作为本发明的进一步改进，所述管片壁面在注浆袋覆盖区域内外均有注浆孔，以分别用于向注浆袋中注入浆液和向注浆袋之间的空隙注入浆液。
作为本发明的进一步改进，所述管片本体上设置有一个或多个注浆袋。
作为本发明的进一步改进，所述注浆袋采用具透气性并可有效防止浆液渗漏的塑料、土工布或无纺布制作而成。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
（1）本发明中，创造性地采用注浆袋结构，即在管片外侧设置注浆袋，管片拼装时在注浆袋内注入速凝浆液，填充初期支护与管片结构间空隙，以对管片结构形成有效支撑，减小管片错台、破损现象；在盾构通过矿山法隧道段后，用浆液填充管片壁后注浆袋之间的空隙，以确保管片后浆液填充密实，形成有效隔水层。
（2）本发明的盾构管片结构和施工方法，可以确保盾尾间隙被浆液均匀、密实填充，不会产生管片注浆压力较高导致管片上浮而出现管片接缝张开、错台及破损现象，特别适用于盾构在岩石地层矿山法隧道通过时的施工。
附图说明
图1为现有盾构通过矿山法隧道时盾构管片壁后豆砾石填充示意图；
图2为现有盾构通过矿山法隧道时盾构管片壁后同步注浆填充示意图；
图3为本发明一个实施例中的外侧设置注浆袋的管片结构示意图；
图4为图3中的管片外侧设置注浆袋1-1剖面图；
图5为图3中的管片外侧设置注浆袋2-2剖面图；
图6为本发明一个实施例的管片拼装完成后的结构示意图；
图7为图6中的管片注浆完成后的隧道结构示意。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：10-管片本体，20-浇筑袋，30-浇注孔，40-压条及螺栓，50-初期支护。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图2至图7所示，本发明实施例的盾构管片10包括管片本体，管片本体上预埋设置有多个注浆孔，用于提供注浆通道，其分别贯通管片本体，优选是一个管片本体上预埋设置三个或以上的注浆孔。其中，至少一个注浆孔预埋设置在管片本体的周向中间位置。
管片本体的外壁面外侧连接有注浆袋，其边缘与管片本体外壁面压紧密封，优选实施方案中是通过压条压紧边缘，并通过螺栓固定，防止注浆袋中的浆液外溢出来，螺栓及压条形状及紧固程度依据填充压力优选由试验确定。但本发明中对注浆袋便于的固定方式和固定材料并不作具体限定，只要能够满足上述注浆袋相应功能的固定方式和固定材料均可适用。
在一个优选实施例中，单个盾构管片外壁面外侧配套设置一个注浆袋，注浆袋口径优选小于管片外周壁面积。但本发明中对管片配套的注浆袋数量不作限制，也可以是多个，而且注浆袋口径大小与管片外周壁面积也不作具体限定，可以根据实际需求进行具体选择。
本发明实施例的注浆袋可优选采用塑料、土工布、无纺布等材料制作，该材料具有一定透气性并可有效防止浆液渗，但本发明中并不对注浆袋的材料进行具体限定，只要满足上述功能要求的材料都可以适用。
本实施例的上述管片结构，在管片拼装时通过注浆袋覆盖的注浆孔向注浆袋中充入注浆浆液，优选是充入速凝浆液，这样使得其凝固后可以迅速填满注浆袋，并进而将管片外侧与隧道初期支护之间的空隙在径向上填满，从而可对管片形成有效支撑。
在盾构通过矿山法隧道段后，通过位于管片本体其他区域（即未被注浆袋覆盖区域）的注浆孔进行浆液注入，使得管片外侧各注浆袋之间的空隙充满浆液，进而使得管片外侧的注浆袋内外浆液填充密实，可形成有效隔水层。
本发明实施例的管片拼装时充满速凝浆液的注浆袋可有效填充管片与初期支护间空隙并避免浆液外溢，对管片结构形成支撑，减小管片错台与破损；盾构通过矿山法隧道段后用浆液填充注浆袋，确保管片外侧填充体形成有效隔水层。
本实施例的盾构管片尤其适用于盾构空推通过矿山法隧道的管片拼装施工中，在进行具体施工时，其可以按照如下步骤实施：
（1）在盾构通过矿山法隧道段拼装管片时，先对注浆袋结构采用速凝浆液填充，确保注浆袋有效填充管片与初期支护间空隙并避免浆液外溢，对管片结构形成支撑。
（2）矿山法隧道段管片拼装完成后，进行壁后注浆，填充注浆袋间空隙，确保形成有效隔水层。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种盾构管片，适用于盾构空推通过矿山法隧道的管片拼装施工，其特征在于，该盾构管片包括：
管片本体；
预埋设置在管片本体上的多个注浆孔，其分别贯通管片本体，用于提供注浆通道；以及
注浆袋，其设置于所述管片本体的外壁面外侧，其边缘与管片本体外壁面压紧密封，其中用于在管片拼装时通过注浆孔充入注浆浆液，使得其凝固后可填充管片与初期支护间的空隙以对管片形成有效支撑，并可在盾构通过矿山法隧道段后通过所述注浆孔充入浆液填充管片外侧各注浆袋之间的空隙，从而使得管片外侧的注浆袋内外浆液填充密实，在管片与初期支护间的空隙内形成有效隔水层；
所述管片壁面在注浆袋覆盖区域内外均有注浆孔，以分别用于向注浆袋中注入浆液和向注浆袋之间的空隙注入浆液；
所述注浆袋边缘通过紧固螺栓及压条压紧固定在管片本体外壁面，以用于注浆袋在填充浆液过程中浆液不外溢。
2.根据权利要求1所述的一种盾构管片，其中，所述管片本体上设置有一个或多个注浆袋。
3.根据权利要求1所述的一种盾构管片，其中，所述注浆袋采用具透气性并可有效防止浆液渗漏的塑料、土工布或无纺布制作而成。
4.一种应用权利要求1至3中任一项所述的盾构管片在盾构空推通过矿山法隧道的施工方法，其特征在于，该方法包括：
S1 在盾构通过矿山法隧道段拼装管片时，通过管片本体上的注浆孔向注浆袋灌注注浆液，使其凝固后填充管片与初期支护间空隙，对管片结构形成支撑；
S2矿山法隧道段管片拼装完成后，进行壁后注浆，即通过管片本体上的注浆孔充入浆液填充各注浆袋间的空隙，填充管片与初期支护间的整个空隙，形成有效隔水层。
5.权利要求4所述的一种盾构管片在盾构空推通过矿山法隧道的施工方法，其中，所述注浆袋边缘通过紧固螺栓及压条压紧固定在管片本体外壁面，以用于注浆袋在填充浆液过程中浆液不外溢。
6.权利要求4所述的一种盾构管片在盾构空推通过矿山法隧道的施工方法，其中，所述管片壁面在注浆袋覆盖区域内外均有注浆孔，以分别用于向注浆袋中注入浆液和向注浆袋之间的空隙注入浆液。
7.权利要求4至6中任一项所述的一种盾构管片在盾构空推通过矿山法隧道的施工方法，其中，所述管片本体上设置有一个或多个注浆袋。
8.权利要求4至6中任一项所述的一种盾构管片在盾构空推通过矿山法隧道的施工方法，其中，所述注浆袋采用具透气性并可有效防止浆液渗漏的塑料、土工布或无纺布制作而成。
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