CN107587882B - 一种双护盾tbm管片模袋灌浆快速支护结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双护盾TBM管片模袋灌浆快速支护结构及施工方法，包括模袋及其固定措施、灌浆口及模袋安装槽结构和施工步骤；所述的模袋由透水性较好透水泥浆性较差的材料制成，通过模袋压条固定于模袋安装槽中，并通过胶粘与管片连接，其外部通过模袋固定绳进行约束；所述的灌浆口和模袋安装槽可预制安装或后期制作，其尺寸可根据管片与围岩间尺寸进行调整；所述的施工步骤包括灌浆口和模袋安装槽的制作安装、模袋的安装、灌浆及封口；本发明可以对双护盾TBM管片外围岩进行快速支护，有效减少围岩变形。

Description

一种双护盾TBM管片模袋灌浆快速支护结构及施工方法

技术领域

本发明涉及地下工程围岩变形控制领域，具体是隧道开挖管片外围岩快速支护结构及施工方法。

背景技术

隧道(洞)工程中岩体开挖后，由于应力重新调整作用使得围岩产生变形。新奥法施工理念中考虑围岩自身稳定性，通过释放洞壁岩体一定的变形量降低所需支护强度，进而降低工程成本。TBM开挖推进中掌子面与管片之间围岩将处于临空无支撑状态，实际情况中由于豆砾石回填工序滞后和回填混凝土强度发挥需要一定时间，临空无支撑段长度将远高于刀盘至管片之间的长度，即形成理论上的简支梁结构。围岩在自重和地应力作用下将向洞内收敛变形，变形量值随掌子面支撑效应降低而增加，双护盾TBM设计中考虑了这一变化因素，即利用较长无支护距离使得围岩变形逐渐趋于稳定进而降低后期作用于管片衬砌上的围岩压力，但对于特殊地层，如挤压大变形地层，由于支护段围岩变形过大，这一设计思路有时会转变为围岩卡机的直接因素。由结构力学理论可知，在简支梁结构中增加支点将大大降低梁身挠度及自身弯矩，对于双护盾TBM而言则降低掌子面与管片之间围岩变形量，大大降低挤压变形下的卡机风险，如何在相对较为封闭的双护盾TBM施工空间和已有完善的施工流程中，在不影响工程进度情况下，将这一思路方法应用于工程建设中并有效控制围岩变形量，降低发生挤压变形卡机风险，仍是目前亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双护盾TBM管片模袋灌浆快速支护结构及施工方法，能够对隧道施工中管片外围岩进行快速支护，限制围岩变形，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双护盾TBM管片模袋灌浆快速支护结构,包括模袋，管片，灌浆口，堵头，水泥浆，模袋压条，模袋压条固定螺栓，模袋安装槽，模袋锚固裙边，模袋固定绳，模袋固定绳锚固条，模袋固定绳锚固条螺栓，模袋灌浆口；所述模袋安装槽设置于所述管片的外周面上，所述模袋安装在所述模袋安装槽内，且模袋和模袋安装槽粘接在一起，所述模袋上设置所述模袋锚固裙边，通过所述模袋压条和所述模袋压条固定螺栓将所述模袋锚固裙边固定于模袋安装槽内，所述灌浆口位于管片中心位置，所述的模袋在其底部中心部位设有所述模袋灌浆口，所述模袋灌浆口与所述灌浆口相连通；所述水泥浆通过所述灌浆口灌注入模袋内，所述堵头安装在灌浆口上，在灌浆完成后可对模袋进行密封；所述模袋在管片安装前通过折叠置于模袋安装槽内，并通过模袋固定绳对其进行约束，以避免管片翻转过程中模袋变形移动；所述的模袋固定绳通过所述模袋固定绳锚固条和所述模袋固定绳锚固条螺栓固定于模袋安装槽两侧，在管片翻转安装到位后，在灌浆前从一侧解除模袋固定绳约束，使模袋在灌浆过程中能自由变形膨胀。

进一步地，所述的模袋由涤纶(PET)或丙纶(PP)制成的纤维纺织而成，其孔隙可满足透水但不透水泥浆的要求。

进一步地，所述的模袋在灌注水泥浆后能变形达到一定厚度，并能适应管片外围岩形状，在水泥浆固结后起到支撑作用；所述的模袋尺寸可根据管片与围岩的实际情况进行调整以满足支撑需要。

进一步地，所述的模袋安装槽可以在管片制作过程中预制，或者在管片制作完成后进行开槽制作；所述的模袋安装槽尺寸可根据模袋尺寸进行调整。

进一步地，所述的灌浆口预制于管片中或通过在预制管片上开孔安装在管片中。

本发明还提供了一种双护盾TBM管片模袋灌浆快速支护结构的施工方法，包括以下施工步骤：

步骤1：预制模袋安装槽，或在制作好的管片上开槽制作模袋安装槽；将灌浆口预制于管片中，或在制作好的管片上开孔安装灌浆口；

步骤2：通过胶粘和模袋压条将模袋固定于模袋安装槽中，使模袋灌浆口与灌浆口对应连接；用模袋固定绳对模袋进行约束；

步骤3：安装管片，安装后在管片一侧解除模袋固定绳的约束；

步骤4：使用灌浆设备通过灌浆口对模袋进行灌浆，灌浆压力逐渐增大至目标值，当回浆管中有浆液返回时，停止灌浆；

步骤5：灌浆完成后通过堵头对灌浆口进行密封，完成双护盾TBM管片模袋灌浆快速支护结构施工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单、设计合理、施工高效；本发明可以在相对较为封闭的双护盾TBM施工空间和已有完善的施工流程中，在不影响工程进度情况下，有效控制围岩变形量，降低发生挤压变形卡机风险，极大地体现出双护盾TBM快速、安全施工的优势。

附图说明

图1为本发明中模袋灌浆后整体图。

图2为本发明中模袋灌浆后剖面图。

图3为本发明中模袋灌浆后单片模袋图。

图4为本发明中模袋灌浆后单片模袋剖面图。

图5为本发明中模袋灌浆后细节图。

图6为本发明中模袋灌浆前单片模袋图。

图7为本发明中模袋灌浆前单片模袋剖面图。

图8为本发明中模袋灌浆前细节图。

图9为本发明中灌浆口剖面图。

图10为本发明中堵头示意图。

图11为本发明中模袋剖面图。

其中，1-模袋；2-管片；3-灌浆口；4-堵头；5-水泥浆；6-模袋压条；7-模袋压条固定螺栓；8-模袋安装槽；9-模袋锚固裙边；10-模袋固定绳；11-模袋固定绳锚固条；12-模袋固定绳锚固条螺栓；13-模袋灌浆口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。应该了解，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1-11所示的一种双护盾TBM管片模袋灌浆快速支护结构,包括模袋1，管片2，灌浆口3，堵头4，水泥浆5，模袋压条6，模袋压条固定螺栓7，模袋安装槽8，模袋锚固裙边9，模袋固定绳10，模袋固定绳锚固条11，模袋固定绳锚固条螺栓12，模袋灌浆口13；模袋安装槽8设置于管片2的外周面上，模袋1安装在模袋安装槽8内，且模袋1和模袋安装槽8通过胶水粘接在一起，以保证模袋1稳固，模袋1上设置模袋锚固裙边9，通过模袋压条6和模袋压条固定螺栓7将模袋锚固裙边9固定于模袋安装槽8内，灌浆口3位于管片2中心位置，模袋1在其底部中心部位设有模袋灌浆口13，模袋灌浆口13与灌浆口3相连通；水泥浆5通过灌浆口3灌注入模袋1内，模袋1在灌注水泥浆5后能变形达到一定厚度，并能适应管片2外围岩形状，在水泥浆5固结后起到支撑作用；堵头4安装在灌浆口3上，在灌浆完成后可对模袋1进行密封；模袋1在管片2安装前通过折叠置于模袋安装槽8内，并通过模袋固定绳10对其进行约束，以避免管片2翻转过程中模袋1变形移动；模袋固定绳10通过模袋固定绳锚固条11和模袋固定绳锚固条螺栓12固定于模袋安装槽8两侧，在管片2翻转安装到位后，在灌浆前从一侧解除模袋固定绳10约束，使模袋1在灌浆过程中能自由变形膨胀。模袋1尺寸可根据管片2与围岩的实际情况进行调整以满足支撑需要。

其中，模袋安装槽8是在管片2制作过程中预制，模袋安装槽8尺寸可根据模袋1尺寸进行调整。灌浆口3预制于管片2中。

其中，模袋1由涤纶(PET)或丙纶(PP)制成的纤维纺织而成，其孔隙可满足透水但不透水泥浆的要求。

上述的一种双护盾TBM管片模袋灌浆快速支护结构的施工方法，包括以下施工步骤：

步骤1：预制模袋安装槽8，将灌浆口3预制于管片2中；

步骤2：通过胶粘和模袋压条6将模袋1固定于模袋安装槽8中，使模袋灌浆口13与灌浆口3对应连接；用模袋固定绳10对模袋1进行约束；

步骤3：安装管片2，安装后在管片2一侧解除模袋固定绳10的约束；

步骤4：使用灌浆设备通过灌浆口3对模袋1进行灌浆，灌浆压力逐渐增大至目标值，当回浆管中有浆液返回时，停止灌浆；

步骤5：灌浆完成后通过堵头4对灌浆口3进行密封，完成双护盾TBM管片模袋灌浆快速支护结构施工。

实施例2：

如图1-11所示的一种双护盾TBM管片模袋灌浆快速支护结构,包括模袋1，管片2，灌浆口3，堵头4，水泥浆5，模袋压条6，模袋压条固定螺栓7，模袋安装槽8，模袋锚固裙边9，模袋固定绳10，模袋固定绳锚固条11，模袋固定绳锚固条螺栓12，模袋灌浆口13；模袋安装槽8设置于管片2的外周面上，模袋1安装在模袋安装槽8内，且模袋1和模袋安装槽8通过胶水粘接在一起，以保证模袋1稳固，模袋1上设置模袋锚固裙边9，通过模袋压条6和模袋压条固定螺栓7将模袋锚固裙边9固定于模袋安装槽8内，灌浆口3位于管片2中心位置，模袋1在其底部中心部位设有模袋灌浆口13，模袋灌浆口13与灌浆口3相连通；水泥浆5通过灌浆口3灌注入模袋1内，模袋1在灌注水泥浆5后能变形达到一定厚度，并能适应管片2外围岩形状，在水泥浆5固结后起到支撑作用；堵头4安装在灌浆口3上，在灌浆完成后可对模袋1进行密封；模袋1在管片2安装前通过折叠置于模袋安装槽8内，并通过模袋固定绳10对其进行约束，以避免管片2翻转过程中模袋1变形移动；模袋固定绳10通过模袋固定绳锚固条11和模袋固定绳锚固条螺栓12固定于模袋安装槽8两侧，在管片2翻转安装到位后，在灌浆前从一侧解除模袋固定绳10约束，使模袋1在灌浆过程中能自由变形膨胀。模袋1尺寸可根据管片2与围岩的实际情况进行调整以满足支撑需要。

其中，模袋安装槽8是在管片2制作过程中预制，模袋安装槽8尺寸可根据模袋1尺寸进行调整。灌浆口3通过在预制管片2上开孔安装在管片2中。

其中，模袋1由由涤纶(PET)或丙纶(PP)制成的纤维纺织而成，其孔隙可满足透水但不透水泥浆的要求。

上述的一种双护盾TBM管片模袋灌浆快速支护结构的施工方法，包括以下施工步骤：

步骤1：预制模袋安装槽8，在制作好的管片2上开孔安装灌浆口3；

步骤2：通过胶粘和模袋压条6将模袋1固定于模袋安装槽8中，使模袋灌浆口13与灌浆口3对应连接；用模袋固定绳10对模袋1进行约束；

步骤3：安装管片2，安装后在管片2一侧解除模袋固定绳10的约束；

步骤4：使用灌浆设备通过灌浆口3对模袋1进行灌浆，灌浆压力逐渐增大至目标值，当回浆管中有浆液返回时，停止灌浆；

步骤5：灌浆完成后通过堵头4对灌浆口3进行密封，完成双护盾TBM管片模袋灌浆快速支护结构施工。

实施例3：

如图1-11所示的一种双护盾TBM管片模袋灌浆快速支护结构,包括模袋1，管片2，灌浆口3，堵头4，水泥浆5，模袋压条6，模袋压条固定螺栓7，模袋安装槽8，模袋锚固裙边9，模袋固定绳10，模袋固定绳锚固条11，模袋固定绳锚固条螺栓12，模袋灌浆口13；模袋安装槽8设置于管片2的外周面上，模袋1安装在模袋安装槽8内，且模袋1和模袋安装槽8通过胶水粘接在一起，以保证模袋1稳固，模袋1上设置模袋锚固裙边9，通过模袋压条6和模袋压条固定螺栓7将模袋锚固裙边9固定于模袋安装槽8内，灌浆口3位于管片2中心位置，模袋1在其底部中心部位设有模袋灌浆口13，模袋灌浆口13与灌浆口3相连通；水泥浆5通过灌浆口3灌注入模袋1内，模袋1在灌注水泥浆5后能变形达到一定厚度，并能适应管片2外围岩形状，在水泥浆5固结后起到支撑作用；堵头4安装在灌浆口3上，在灌浆完成后可对模袋1进行密封；模袋1在管片2安装前通过折叠置于模袋安装槽8内，并通过模袋固定绳10对其进行约束，以避免管片2翻转过程中模袋1变形移动；模袋固定绳10通过模袋固定绳锚固条11和模袋固定绳锚固条螺栓12固定于模袋安装槽8两侧，在管片2翻转安装到位后，在灌浆前从一侧解除模袋固定绳10约束，使模袋1在灌浆过程中能自由变形膨胀。模袋1尺寸可根据管片2与围岩的实际情况进行调整以满足支撑需要。

其中，模袋安装槽8是在管片2制作完成后进行开槽制作；模袋安装槽8尺寸可根据模袋1尺寸进行调整。灌浆口3通过在预制管片2上开孔安装在管片2中。

其中，模袋1由涤纶(PET)或丙纶(PP)制成的纤维纺织而成，其孔隙可满足透水但不透水泥浆的要求。

上述的一种双护盾TBM管片模袋灌浆快速支护结构的施工方法，包括以下施工步骤：

步骤1：在制作好的管片2上开槽制作模袋安装槽8，在制作好的管片2上开孔安装灌浆口3；

步骤2：通过胶粘和模袋压条6将模袋1固定于模袋安装槽8中，使模袋灌浆口13与灌浆口3对应连接；用模袋固定绳10对模袋1进行约束；

步骤3：安装管片2，安装后在管片2一侧解除模袋固定绳10的约束；

步骤4：使用灌浆设备通过灌浆口3对模袋1进行灌浆，灌浆压力逐渐增大至目标值，当回浆管中有浆液返回时，停止灌浆；

步骤5：灌浆完成后通过堵头4对灌浆口3进行密封，完成双护盾TBM管片模袋灌浆快速支护结构施工。

显然，本发明不限于上述实施例的细节。上述实施例应被视为是示范性的，而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求限定，且包括落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化。权利要求中的任何附图标记不应被视为对所涉及的权利要求具有限制性。

此外，本说明书应被视为一个整体，上述实施方式并非本发明唯一的独立技术方案，实施例中的技术方案可经适当组合调整，形成本领域技术人员可理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种双护盾TBM管片膜袋灌浆快速支护结构,包括膜袋(1)、管片(2)、灌浆口(3)，所述灌浆口(3)位于管片(2)中，其特征在于，所述快速支护结构还包括堵头(4)、水泥浆(5)、膜袋压条(6)、膜袋压条固定螺栓(7)、膜袋安装槽(8)、膜袋锚固裙边(9)、膜袋固定绳(10)、膜袋固定绳锚固条(11)和膜袋固定绳锚固条螺栓(12)；所述膜袋安装槽(8)设置于所述管片(2)的外周面上，所述膜袋(1)安装在所述膜袋安装槽(8)内，且膜袋(1)和膜袋安装槽(8)粘接在一起，所述膜袋(1)上设置所述膜袋锚固裙边(9)，通过所述膜袋压条(6)和所述膜袋压条固定螺栓(7)将所述膜袋锚固裙边(9)固定于管片(2)上，所述的膜袋(1)在其底部中心部位设有膜袋灌浆口(13)，所述膜袋灌浆口(13)与所述灌浆口(3)相连；所述水泥浆(5)通过所述灌浆口(3)灌注入膜袋(1)内，所述堵头(4)安装在灌浆口(3)上，在灌浆完成后对膜袋(1)进行密封；所述膜袋(1)在管片(2)安装前通过折叠置于膜袋安装槽(8)内，并通过膜袋固定绳(10)对其进行约束，所述的膜袋固定绳(10)通过所述膜袋固定绳锚固条(11)和所述膜袋固定绳锚固条螺栓(12)固定于膜袋安装槽(8)两侧，在管片(2)翻转安装到位后，在灌浆前从一侧解除膜袋固定绳(10)约束，使膜袋(1)在灌浆过程中能自由变形膨胀；所述的膜袋(1)由可透水但不透水泥浆的材料制成，所述可透水但不透水泥浆的材料，按重量组分计，是由以下成分组成：氯化聚氯乙烯树脂50-100份、纤维20-40份、聚烯烃基弹性体5-20份、乙烯3-10份、交联剂0.01-0.1份、分散剂0.2-0.3份、改性胶原蛋白1-4份；所述纤维为合成纤维或抗碱玻璃纤维，所述交联剂为恶唑烷鞣剂，所述分散剂为三聚磷酸钠。

2.根据权利要求1所述的双护盾TBM管片膜袋灌浆快速支护结构，其特征在于，所述的膜袋(1)在灌注水泥浆(5)后能变形达到一定厚度，并能适应管片(2)外围岩形状，在水泥浆(5)固结后起到支撑作用；所述的膜袋(1)尺寸根据管片(2)与围岩的实际情况进行调整以满足支撑需要。

3.根据权利要求1所述的双护盾TBM管片膜袋灌浆快速支护结构，其特征在于，膜袋(1)和膜袋安装槽(8)通过胶水粘接。

4.根据权利要求1所述的双护盾TBM管片膜袋灌浆快速支护结构，其特征在于，所述的膜袋安装槽(8)可以在管片(2)制作过程中预制，或者在管片(2)制作完成后进行开槽制作；所述的膜袋安装槽(8)尺寸可根据膜袋(1)尺寸进行调整。

5.根据权利要求1所述的双护盾TBM管片膜袋灌浆快速支护结构，其特征在于，所述的灌浆口(3)预制于管片(2)中或通过在预制管片(2)上开孔安装在管片(2)中。

6.根据权利要求1所述的双护盾TBM管片膜袋灌浆快速支护结构，其特征在于，所述的灌浆口(3)是通过在预制管片(2)上开孔安装在管片(2)中。

7.一种如权利要求1-6任一所述的双护盾TBM管片膜袋灌浆快速支护结构，其特征在于，包括以下施工步骤：

步骤1：预制膜袋安装槽(8)，或在制作好的管片(2)上开槽制作膜袋安装槽(8)；将灌浆口(3)预制于管片(2)中，或在制作好的管片(2)上开孔安装灌浆口(3)；

步骤2：通过胶粘和膜袋压条(6)将膜袋(1)固定于膜袋安装槽(8)中，使膜袋灌浆口(13)与灌浆口(3)对应连接；用膜袋固定绳(10)对膜袋(1)进行约束；

步骤3：安装管片(2)，安装后在管片(2)一侧解除膜袋固定绳(10)的约束；

步骤4：使用灌浆设备通过灌浆口(3)对膜袋(1)进行灌浆，灌浆压力逐渐增大至目标值，当回浆管中有浆液返回时，停止灌浆；

步骤5：灌浆完成后通过堵头(4)对灌浆口(3)进行密封，完成双护盾TBM管片膜袋灌浆快速支护结构施工。