CN110500116B - 一种主动泄水抗浮管片及衬砌结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种主动泄水抗浮管片及衬砌结构，其主体结构包括管片本体、泄水管、泄水孔、注浆孔、犄角块、止水条、防撞条、弧形侧端面、矩形侧端面；通过设置主动泄水孔将浆液硬化后在管片与围岩之间存在的多余的浆液析水泄出，然后可通过注浆孔再次注浆，直到管片与围岩之间全部由硬化混凝土填充，提高了浆液的填充率，消除了由于浆液硬化体积缩小导致管片上部仅有水填充的现象，极大的增加了管片的抗浮能力；通过设置由钢筋混凝土组成的三角形犄角块，使得管片和围岩接触更加密贴，管片两侧的三角形犄角块在围岩上的作用点向围岩深部传递形成受力拱，可以有效的阻止管片上浮。
Description
技术领域
本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种主动泄水抗浮管片及衬砌结构。
背景技术
管片是盾构及TBM（全断面硬岩隧道掘进机）中用于支护围岩的预制弧形结构，通常由钢筋绑扎成型后，再由高强抗渗混凝土一次性浇筑而成。管片作为隧道施工的主要装配构件，是隧道主要的支护结构，承担围岩带来的土压力、水压力以及某些特殊荷载作用。衬砌结构由多环管片沿隧道纵向拼装而成，管片与管片之间由螺栓连接，管片内外两侧表面为光滑的弧形面，四个侧面设有橡胶止水条，管片上设有注浆孔、定位孔、连接孔。通过定位孔和连接孔将管片拼装成环后，通过注浆孔对管片与围岩之间的空隙进行充填注浆，使围岩与管片形成整体结构。
目前在实际的隧道建设中，注浆结束后混凝土的初凝时间基本在6小时以上，在混凝土凝结过程中，砂浆沿管片外围下沉，导致下部砂浆密实，而上部只剩清水，最终管片下部与围岩连接紧密，而上部则被水充满，二次补浆已注不进去，最终使得上部不能有效地传递应力，导致隧道中管片上浮现象严重。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，寻求提供一种可主动泄水且有效抵抗上浮的管片。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：主动泄水抗浮管片，包括管片本体，所述管片本体包括弧形面外侧凸起的三角形犄角块，该主动泄水防渗管片还包括在弧形表面上的泄水管。
进一步的是，所述三角形犄角块沿管片的弧形外表面设置，三角形犄角块为四个，其中两个位于管片外表面的肩部位置，另两个位于管片外表面的另一侧肩部位置。
进一步的是，所述管片本体上设有注浆孔，注浆孔位于两个三角形犄角块的中间。
进一步的是，所述泄水管为半圆形结构，泄水管上部设置密集的微小孔。
进一步的是，所述泄水管沿管片的弧形外表面通长布置，泄水管为半圆形结构与管片外表面上的凹槽形成一体。
进一步的是，所述管片在泄水管两侧尽头设置泄水孔。
进一步的是，所述管片本体包括两个矩形侧断面和两个弧形侧断面，弧形侧断面上设有防撞条，防撞条为三条，其中弧形侧断面中间设置一条，两侧各设置一条。
进一步的是，该管片包含止水条，所述止水条沿弧形和矩形侧断面绕管片设置一周。
进一步的是，所述止水条靠近弧形和矩形断面的外表面。
本发明还提供了一种隧道管片衬砌结构，隧道衬砌环上部衬砌至少包括一块主动泄水抗浮管片，隧道衬砌环下部管片可使用普通管片。
本发明的有益效果是：通过设置主动泄水孔将浆液硬化后在管片与围岩之间存在的多余的浆液析水泄出，然后可通过注浆孔再次注浆，直到管片与围岩之间全部由硬化混凝土填充，提高了浆液的填充率，消除了由于浆液硬化体积缩小导致管片上部仅有水填充的现象，极大的增加了管片的抗浮能力。通过设置由钢筋混凝土组成的三角形犄角块，使得管片和围岩接触更加密贴，当管片受力较大时，管片与围岩之间的混凝土可能出现破坏，此时三角形犄角块中的钢筋混凝土将成为管片与围岩之间的传力构件，管片两侧的三角形犄角块在围岩上的作用点向围岩深部传递形成受力拱，可以有效的阻止管片上浮。
附图说明
图1是本发明涉及的主动泄水抗浮管片的主体结构原理示意图。
图2是本发明涉及的主动泄水抗浮管片的横截面结构原理示意图。
具体实施方式:
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例涉及的主动泄水抗浮管片的主体结构包括管片本体100、泄水管101、泄水孔102、注浆孔103、犄角块104、止水条105、防撞条106、弧形侧端面107、矩形侧端面108；弧形片状的管片本体100的弧形外表面弧长方向设置有半圆形凹槽，凹槽内嵌有泄水管101，泄水管101上部设有密集的微小孔，以便浆液硬化后析出的多余水分排出，为二次注浆提供浆液充填及硬化空间，提高浆液的填充率及密实度；泄水管101的两端设有泄水孔102，浆液析水由泄水孔102排出；管片本体100弧形外表面的最高处设有注浆孔103，以便注入浆液；止水条105沿两个弧形侧端面和107两个矩形侧端面108绕管片本体100设置一周，以便填充管片与管片之间的缝隙，防止浆液的外流和地下水经管片间的缝隙进入隧道；管片本体100弧形外表面上共设置四个三角形犄角块104，三角形犄角块104为钢筋混凝土结构与管片本体100浇筑固定连接，以便受到上浮力后嵌入围岩，与围岩一起快速的形成受力拱，提高抗浮能力；三角形犄角块104外侧设有橡胶填充物，以便与围岩之间形成软接触，避免安装时损失管片；防撞条106设置在管片本体100的两个弧形外端面107和两个矩形外端面108上，每个端面分别设有三个防撞条106，以便管片之间形成软接触，避免安装时损失管片。
本实施例还提供了一种隧道管片衬砌结构，其中至少包含一个沿隧道轴向设置的衬砌环，每个衬砌环至少包含一块管片，所述管片为上述的任意一种主动泄水抗浮管片；砌环中的主动泄水抗浮管片要设置在上半部分，提供泄出最上部水分的通道，从而保证衬砌与围岩之间不存在注浆空隙，提高注浆的充填率和密实度，进一步提高管片的抗浮能力。
实施例2：
如图1和图2 所示，主动泄水抗浮管片，包括管片本体100，所述管片本体包括位于弧形外表面外侧的泄水管101。其中，管片本体100为具有一定厚度的弧形片状体，泄水管101用于将注浆的浆液硬化后析出的多余水分排出，为二次注浆提供浆液充填及硬化空间，以提高浆液的填充率及密实度。
具体的，再如图1和图2所示，所述泄水管101沿管片本体100的弧形外表面弧长方向设置，泄水管101为半圆形结构，管片本体100弧形外表面设有半圆形凹槽，泄水管101嵌入弧形外表面的凹槽中，与管片本体100一起浇筑成型；泄水管上部设有密集的微小孔，浆液无法流出，但浆液硬化后析出的水分可经微小孔流入泄水管后排出，可为二次注浆的浆液提供充填空间，提高注浆率。
具体的，再如图1和图2所示，所述泄水管101的两端设有泄水孔102，浆液析水由泄水孔102排出；管片本体100弧形外表面的最高处设有注浆孔，浆液下沉，水分在上部经泄水管101和泄水孔102排出，然后可进行二次注浆，大大地提高了浆液的充填密实度。
注浆结束后可放置一段时间观察泄水孔出水情况，若依然有水分流出，可待水分完全泄出后再次进行补浆，如此循环，直到泄水孔无水分泄出，表明浆液以填充密实，可将泄水孔封闭。
具体的，该主动泄水抗浮管片还包括止水条105，所述止水条105沿两个弧形侧端面和107两个矩形侧端面108绕管片本体100设置一周，止水条用于填充管片与管片之间的缝隙，一方面防止浆液的外流，另一方面防止地下水经管片间的缝隙进入隧道。
具体的，该主动泄水抗浮管片还包括三角形犄角块104，三角形犄角块设置在管片本体100弧形外表面上，共设置四个，设置在泄水管101的两侧，弧形外表面的两端，三角形犄角块为钢筋混凝土结构，与管片本体100浇筑在一起，三角形犄角块可有效地抵抗上浮力，受力后嵌入围岩，与围岩一起快速的形成受力拱，提高抗浮能力。
盾构或TBM开挖后隧道岩壁一般都处于凹凸不平的状态，三角形犄角块104与岩壁之间很难完全吻合，为方便管片安装，在三角形犄角块104外侧设有橡胶填充物，使得结构与围岩之间为软接触，避免安装时损失管片。
具体的，该主动泄水抗浮管片还包括防撞条106，防撞条106设置在管片本体100的两个弧形外端面107和两个矩形外端面108上，每个端面分别设有三个防撞条106，同样是为防止安装时损伤管片，将管片之间的硬接触改为软接触。
本实施例还提供了一种隧道管片衬砌结构，其中至少包含一个沿隧道轴向设置的衬砌环，每个衬砌环至少包含一块管片，所述管片为上述的任意一种主动泄水抗浮管片。
具体的，衬砌环中的主动泄水抗浮管片要设置在上半部分，能够提供泄出最上部水分的通道，从而保证衬砌与围岩之间不存在注浆空隙，提高注浆的充填率和密实度，进一步提高管片的抗浮能力。
Claims (2)
1.一种主动泄水抗浮管片，其特征在于：主体结构包括管片本体、泄水管、泄水孔、注浆孔、犄角块、止水条、防撞条、弧形侧端面、矩形侧端面；弧形片状的管片本体的弧形外表面弧长方向设置有半圆形凹槽，凹槽内嵌有泄水管，泄水管上部设有密集的微小孔，以便浆液硬化后析出的多余水分排出，为二次注浆提供浆液充填及硬化空间，提高浆液的填充率及密实度；泄水管的两端设有泄水孔，浆液析水由泄水孔排出；管片本体弧形外表面的最高处设有注浆孔，以便注入浆液；止水条沿两个弧形侧端面和两个矩形侧端面绕管片本体设置一周，以便填充管片与管片之间的缝隙，防止浆液的外流和地下水经管片间的缝隙进入隧道；管片本体弧形外表面上共设置四个三角形犄角块，三角形犄角块为钢筋混凝土结构与管片本体浇筑固定连接，以便受到上浮力后嵌入围岩，与围岩一起快速的形成受力拱，提高抗浮能力；三角形犄角块外侧设有橡胶填充物，以便与围岩之间形成软接触，避免安装时损失管片；防撞条设置在管片本体的两个弧形外端面和两个矩形外端面上，每个端面分别设有三个防撞条，以便管片之间形成软接触，避免安装时损失管片。
2.一种隧道的衬砌结构，其特征在于：衬砌结构中至少包含一个沿隧道轴向设置的衬砌环，每个衬砌环至少包含一块如权利要求1所述的主动泄水抗浮管片；衬砌环中的主动泄水抗浮管片设置在上半部分，提供泄出最上部水分的通道，从而保证衬砌与围岩之间不存在注浆空隙，提高注浆的充填率和密实度，提高管片的抗浮能力。
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