CN111764926A - 一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构及控制方法。一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构，包括第一管片环，所述第一管片环内侧底部设有道床，所述道床上设有若干轨枕，所述道床下方连接有支撑件，所述支撑件上端连接所述第一管片环、下端连接稳定地层。本发明通过支撑件同时连接于道床、第一管片环以及稳定地层，进而通过所述支撑件利用强度更高的稳定地层来支撑软土地层上方的隧道，能够提升隧道下地层对隧道的支撑能力，以此来减少隧道的不均匀沉降，保证隧道安全，有效地解决了目前受地面条件限制而无法实施地面加固以及洞内注浆加固效果差的问题，从而保证了隧道长期的安全运营。

Description

一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构及控制方法

技术领域

本发明涉及盾构和顶管隧道工程技术领域，特别是一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构及控制方法。

背景技术

盾构施工和顶管隧道工法是目前地下隧道施工中应用最广泛且最重要的工程技术，其具备安全、快速、能够更好的控制隧道质量等优点。但在液化砂层和软土地层中，盾构和顶管隧道在施工完成后，不仅存在地震液化问题，同时在运营期间沉降量较大，达到稳定所需的时间也很长，且沉降呈现明显的不均匀性特性，导致隧道管片存在长期耐久性问题，甚至会危及结构安全。

在盾构和顶管隧道工程中，解决地震液化问题以及控制软土稳定地层中的长期运营沉降最常规的方法为加固隧道周边的软弱稳定地层，因此加固设计一直是盾构和顶管隧道设计和施工的重难点，尤其是隧道复杂环境周边为深厚软土、富水液化砂层时，对其加固更是风险控制的难点。

隧道周边软弱稳定地层一般采用地面加固方式，如采用地面注浆、搅拌桩、旋喷桩等加固方式，但上述方式造价高昂；且隧道一般在现状市政道路或者建构筑物下方穿行，受地面交通、管线、建构筑物拆除等条件限制，大部分情况下无法实施地面加固。另一种方式为隧道洞内加固，如洞内注浆，但受限于土体渗透系数低及加固体扩散范围小，传统洞内注浆加固效果较差，无法根本性解决地震液化和运营期间不均匀沉降的问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术采用盾构和顶管隧道工法施工隧道后，容易产生不均匀的沉降，现有的控制沉降的方法有地面加固方式和洞内加固方式，采用地面加固方式来控制隧道沉降问题时，受限于地面交通、管线、建构筑物拆除等条件；采用洞内加固时，加固效果较差，进而在解决隧道在地震液化和运营期间的不均匀沉降时效果较差。针对于上述问题，提供一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构及控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构，包括第一管片环，所述第一管片环内侧底部设有道床，所述道床上设有若干轨枕，所述道床下方连接有支撑件，所述支撑件上端连接所述第一管片环、下端连接稳定地层。

其中，所述稳定地层是指隧道所在的软土地层下方深处的如具有岩层或硬土的地层；管片环为盾构或顶管施工方法中的永久内衬结构，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。所述管片环包括第一管片环和第二管片环，所述第一管片环为设置在液化砂层或软弱地层上的管片环，所述第二管片环是设置在与稳定地层的性质相近的地层上的管片环，所述第二管片环为现有技术中的管片环，所述第二管片环可以采用砼管片环或钢管片环等。所述道床和所述轨枕为现有的轨道结构，所述轨枕上铺设有钢轨。

所述支撑件同时连接于道床、第一管片环以及稳定地层，使所述道床、第一管片环、稳定地层以及所述支撑件形成一个明确的受力体系，能够减少隧道的不均匀沉降，所述支撑件的设置个数根据实际施工情况确定；通过所述支撑件利用强度更高的稳定地层来支撑软土地层上方的隧道，能够提升隧道下地层对隧道的支撑能力，进而提高隧道的承载能力，进而减少软土地层处隧道的沉降，保证隧道安全；且无需通过加固隧道下方软土地层来增加软土地层对隧道的支撑，避免加固软土地层的情况难以把控，进而避免反复加固施工；并无需在地面施工作业面，使本发明所述的盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构的施工不受限于地面交通、管线、建构筑物拆除等条件，进而能够更好的解决隧道在地震液化和运营期间不均匀沉降的问题。本发明所述的盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构有效地解决了目前受地面条件限制而无法实施地面加固以及洞内注浆加固效果差的问题，从而避免了由于隧洞内软基加固效果差所导致的后期运营隧道沉降增加、甚至管片破损等病害的发生，保证了隧道长期的安全运营。除了软土地层外，本发明所述的盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构还可用于岩溶发育、地下暗河等不良地质。

优选的，所述轨枕下部嵌入所述道床内。

将所述轨枕的下部嵌入所述道床内，能够提高所述轨道的传力性能。

优选的，所述道床内设有沿隧道纵向设置的两个纵梁，两个所述纵梁位于所述轨枕的下方，所述支撑件连接所述纵梁。

所述纵梁设于所述轨枕下方，同时设于所述道床内部，通过所述支撑件的支撑，所述纵梁能够加强支撑其上方的轨枕，进而加强对轨枕上方钢轨的支撑能力，减少列车运营时的隧道沉降。

优选的，所述支撑件包括桩。

将所述支撑件设计为桩结构，通过桩连接纵梁，形成桩梁框架结构，桩梁框架结构的支撑能力和稳定性更高，能够更好的利用稳定地层支撑上方的轨道，降低了隧道内轨道对隧道的载荷；同时所述桩能够利用稳定地层直接支撑所述第一管片环，即是直接支撑隧道，进而提高隧道的承载能力。

优选的，所述桩和所述纵梁均设置在钢轨的正下方，使所述桩梁框架结构直接竖直向上为钢轨提供支撑力，进而提升了对所述隧道的支撑能力。

优选的，所述桩可以采用钢筋混凝土桩、预制管桩、CFG桩以及单管旋喷桩等。

钢筋混凝土桩为现浇混凝土工艺成熟质量可控。预制管桩由于洞内施工空间限制只适用于软弱地层，且连接点多质量难以控制。CFG桩以及单管旋喷桩。由于都为混合原状土成桩。桩基质量受控于配合比以及现场施工质量。

优选的，所述桩为钢筋混凝土构件，所述桩包含沿其纵向设置的桩纵筋，所述桩纵筋焊接于所述纵梁的顶面主筋。

采用所述钢筋混凝土桩，为现浇结构，便于根据实际情况进行施工，且受施工空间影响较小。所述桩纵筋为所述桩内部钢筋笼的纵向钢筋，所述桩纵筋的上端为浇筑所述桩时预留在所述桩的顶面上的部分，通过将所述桩纵筋穿过所述第一管片环并将其上端焊接在所述纵梁内部的钢筋网上的顶面主筋，能够提高所述桩和对应的纵梁的连接能力，使桩能够更好的借助稳定地层更好的支撑隧道结构。

优选的，所述桩的顶面为斜面，所述斜面从所述第一管片环的两侧向中部逐渐降低。

在所述第一管片环内有限的空间内，通过增加所述桩顶面的面积，进而可以增加梁的断面，进而增加了梁的钢度，强度，同时能更好的支撑轨枕。

优选的，所述第一管片环为底部具有孔洞的钢管片环，所述孔洞适配连接所述桩，所述孔洞设置于钢轨正下方。

其中，所述第一管片环为底部具有适配连接所述桩的孔洞的钢管片环，所述第一管片环为预制构件，所述第一管片环包括位于所述第一管片环顶部的封顶块、位于所述第一管片环底部的开洞块、分别连接于所述封顶块两侧的邻接块一和邻接块二、以及分别连接于所述开洞块两侧的两个标准块，所述孔洞在所述开洞块上，所述开洞块在每个钢轨下方至少设有一个所述孔洞。

所述第一管片环采用钢制构件，便于加工所述开洞块的孔洞。在所述第一管片环的底部开洞块上设置预留孔洞结构，用于施工桩，便于桩分别和第一管片环、纵梁连接在一起；且孔洞的位置在钢轨的正下方，能够使施工的桩和纵梁均在钢轨的正下方。且孔洞采用预制的方式，如：通过螺栓连接可实现快速拆卸开洞块预留的孔洞上的盖板，形成所述孔洞，可避免现场二次切割孔洞而破坏整块开洞块，进而避免隧道受损。

优选的，所述桩包括环向设置的止水板，所述止水板内侧焊接于所述桩纵筋，所述止水板外侧焊接于所述孔洞的内壁。

所述止水板的内侧焊接于桩纵筋上，为所述桩的一部分，用于将所述桩内部的桩纵筋和所述孔洞的内壁连接，即是使所述第一管片环和所述桩稳定连接；同时所述止水板能够封堵所述桩和所述孔洞之间的空隙，避免地下水涌入隧道内，满足隧道防水需求。通过上述连接，能够将桩和第一管片环连接，进而使所述桩、所述第一管片环和所述纵梁形成一个整体受力体系，使隧道的承载能力更好。

优选的，所述止水板为镀锌钢板。

优选的，所述孔洞的内壁设有环向钢板，所述止水板外侧焊接于所述环向钢板，所述环向钢板用于加强所述孔洞处的强度。

优选的，所述环向钢板的内侧下部设有止水件，所述止水件为橡胶条或止水棉条等，所述橡胶条能够遇水膨胀，所述止水件用于配合所述止水板一同止水。

优选的，所述轨枕两端外侧均设有沿隧道纵向设置的排水沟，用于排出隧道内的积水，保障隧道运营安全。

一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制方法，包含施工一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构，其施工方法包含如下步骤：

A：在需要进行沉降控制的位置安装所述第一管片环；其中，所述第一管片环为底部设有孔洞的钢管片环；

B：打开所述第一管片环底部的其中一个所述孔洞，然后通过旋挖钻机的套管从对应的所述孔洞伸入所述稳定地层并跟进旋挖形成桩孔，再将钢筋笼放入所述桩孔中，然后将环形的止水板的内侧与所述钢筋笼的桩纵筋焊接、外侧与当前所述孔洞的内壁焊接，再浇筑混凝土至所述桩的预设计高度，形成所述桩；

C：重复所述步骤B，至所述第一管片环对应的所有所述桩施工完成；

D：在所述桩的上方搭建所述道床的钢筋网和所述道床上部的轨枕的钢筋网，并将所述桩的桩纵筋与所述道床的钢筋网焊接，浇筑混凝土形成所述道床和所述轨枕，盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构施工完成。

本发明所述盾构或顶管隧道长期沉降的控制方法，在隧道洞内施工隧道结构时，根据隧道节段所在地质条件来确定是否施工所述盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构；确定施工后，先通过盾构机或顶管机将第一管片环拼装好，并脱出尾刷，使第一管片环安装在隧道洞内，然后通过拆卸预制于第一管片环下方的孔洞处的盖板，形成孔洞，便于从孔洞施工桩结构；每个所述第一管片环至少设有两个孔洞，至少有两个孔洞分别对应于两个钢轨；即每个所述第一管片环下至少设有两个桩，至少有两个桩分别对应于两个钢轨。施工桩结构和轨道结构时，采用从下至上分级浇筑的方式，先将桩施工完成，使桩下端连接于稳定地层、上端连接于第一管片环，进而使桩先支撑隧道，再施工轨道结构，能够减少隧道的沉降。且在施工桩结构时，采用旋挖钻机开挖桩孔，然后将钢筋笼安装至桩孔中，并将钢筋笼直接与沿钢筋笼环向设置的止水板焊接连接，再将止水板焊接连接于第一管片环，然后向所述桩孔内浇筑混凝土至预设计高度，形成桩，且桩纵筋从所述桩的顶部伸出，作为预留的连接钢筋，用于连接所述桩上方的道床；采用上述方式，一是使第一管片环和桩的连接性更好，二是能够封堵第一管片环上打开的孔洞，能够提前止水，减少涌沙现象对后续施工的影响；且桩的施工是按个分次施工，能够合理利用隧道内有限的施工空间，且能够对第一管片环上打开的孔洞及时进行封堵，避免打开多个孔洞而导致涌沙显现严重，进而提高施工安全性。在施工完所有所述桩后，通过预留出来的桩纵筋上端和施工的道床钢筋网焊接，以及搭建轨枕的钢筋网，将轨枕和道床一起浇筑，使下方的桩与道床形成稳定的刚性连接，所述盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构施工完成。本发明所述的盾构或顶管隧道长期沉降的控制方法，采用分级搭建、分级施工的方式，先后施工桩和位于所述第一管片环上方的轨道结构，在施工轨道结构前实现了桩对隧道的支撑，减少了隧道的沉降；且分级施工能够提高施工效率，提升桩分别与道床、第一管片环的连接能力，进而提升桩的支撑能力；且采用逐个施工桩，有效利用有限的洞内施工空间，减少涌沙显现，提高了施工安全性，相比于洞内注浆，本方法仅在洞内施工即可采用桩配合稳定地层来承载隧道，防隧道沉降效果更好。

优选的，所述旋挖钻机为DKZ-10工程钻机，为一种微型反循环旋挖钻机，能够用于地铁站建设，适用于土层、风化岩层、尤其适用于卵砾层、胶结层等复杂地层的基础施工。

优选的，所述步骤D能够替换为依次实施的D1和D2；

所述步骤D1：在对应所述桩的上方搭建两个沿隧道纵向设置的纵梁的钢筋网，并将所述纵梁的顶面主筋与所述桩纵筋的上端焊接，然后浇筑混凝土形成两个所述纵梁；

所述步骤D2：在所述纵梁的四周搭建所述道床的钢筋网并在所述纵梁上方搭建嵌入所述道床的轨枕的钢筋网，浇筑混凝土形成所述道床和所述轨枕，盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构施工完成。

采用桩梁框架结构来支撑隧道，使所述的盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构防隧道沉降的能力更好。当在道床内设有纵梁时，本发明所述方法依然采取分级搭建、分级施工的方式，先施工所有所述桩，预留桩纵筋的上端，搭建纵梁的钢筋网时，将所述纵梁的钢筋网的顶面主筋与所述桩纵筋的上端焊接，再浇筑混凝土形成纵梁。其中，桩的设计根据第一管片环下方的地质来确定是否施工，而纵梁是沿隧道纵向连续设置的。施工完当前所述第一管片环对应的纵梁后，施工道床和轨枕，将轨枕的钢筋网和道床的钢筋网绑扎在一起，然后同时浇筑，能够使轨枕嵌入道床内部，进而使轨枕的受力能力更好。

优选的，在所述步骤A前，先通过拼装机在盾构机或顶管机的内部拼装所述第一管片环和第二管片环，所述第一管片环和所述第二管片环之间通过连接钢环连接，所述连接钢环和所述第一管片环之间先通过螺栓连接、再焊接，所述第二管片环和所述连接钢环螺栓连接。

因所述第一管片环的尺寸有限，在所述第一管片环底部的开洞块设有施工桩的孔洞后，可能导致所述第一管片环的连接螺孔变少，进而使第一管片环和砼管片环连接时的连接强度变小。当第一管片环需要第二管片环连接且第二管片环为砼管片环时，通过在第一管片环和砼管片环之间设置所述连接钢环，所述连接钢环的尺寸和现有管片环一致，因无需设置用于施工桩基的孔洞，使所述连接钢环能够在两端开设正常的螺孔，其连接所述第一管片环的一端先通过螺栓与第一管片环连接，再通过焊接加强两者连接、另一端可通过螺栓正常连接砼管片环。通过所述连接钢环，能够加强第一管片环和砼管片环的连接强度，进而提高隧道内管片环的整体强度，提高隧道安全性。通过所述连接钢环，使所述第一管片环能够正常连接其它管片环，便于隧道的施工。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明所述盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构，通过支撑件同时连接于道床、第一管片环以及稳定地层，使所述道床、第一管片环、稳定地层以及所述支撑件形成一个明确的受力体系，通过所述支撑件利用强度更高的稳定地层来支撑软土地层上方的隧道，能够提升隧道下地层对隧道的支撑能力，进而提高隧道的承载能力，保证隧道安全，有效地解决了目前受地面条件限制而无法实施地面加固以及洞内注浆加固效果差的问题，从而避免了由于洞内软基加固效果差所导致的后期运营隧道沉降增加、甚至管片破损等病害的发生，保证了隧道长期的安全运营。

2、本发明所述盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构的所述支撑件包括桩，所述桩的顶部连接有设于道床内的纵梁，形成桩梁框架结构，桩梁框架结构的支撑能力和稳定性更高，能够更好的利用稳定地层支撑上方的轨道，降低了隧道内轨道对隧道的载荷；同时所述桩能够利用稳定地层直接支撑所述第一管片环，即是直接支撑隧道，进而提高隧道的承载能力。

3、本发明所述盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构，通过在所述第一管片环的底部开洞块上设置的预留孔洞结构，用于施工桩，便于桩分别和第一管片环、纵梁连接在一起；同时所述第一管片环采用钢制结构，便于所述孔洞的加工；且孔洞的位置在钢轨的正下方，能够使施工的桩和纵梁均在钢轨的正下方，使所述桩梁框架结构直接竖直向上为钢轨提供支撑力，进而提升了对所述隧道的支撑能力；且孔洞采用预制的方式，可避免现场二次切割孔洞而破坏整块开洞块，进而避免隧道受损。

4、本发明所述盾构或顶管隧道长期沉降的控制方法，采用分级搭建、分级施工的方式，先后施工桩和位于所述第一管片环上方的轨道结构，在施工轨道结构前实现了桩对隧道的支撑，减少了隧道的沉降；且分级施工能够提高施工效率，提升桩分别与道床、第一管片环的连接能力，进而提升桩的支撑能力；且采用逐个施工桩，有效利用有限的洞内施工空间，减少涌沙显现，提高了施工安全性，相比于洞内注浆，本方法仅在洞内施工即可采用桩配合稳定地层来承载隧道，防隧道沉降效果更好。且当桩上连接有设于道床内的纵梁时，本发明所述方法依然采取分级搭建、分级施工的方式，先施工所有所述桩，预留桩纵筋的上端，搭建纵梁的钢筋网时，将所述纵梁的钢筋网的顶面主筋与所述桩纵筋的上端焊接，再浇筑混凝土形成纵梁。采用桩梁框架结构来支撑隧道，使所述的盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构防隧道沉降的能力更好。

附图说明

图1是实施例1中所述盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构的立面示意图。

图2是实施例1中所述桩和所述梁的布置示意图；

图3是实施例1中所述加强连接构造的节点示意图。

图标：11-封顶块；12-邻接块一；13-邻接块二；14-标准块；15-开洞块；16-孔洞；17-桩；20-钢轨；21-轨枕；22-道床；23-排水沟；24-纵梁；30-桩螺旋箍筋；31-桩纵筋；32-顶面主筋；33-止水板；34-环向钢板；35-橡胶条；36-螺栓。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构，参见图1-3，包括第一管片环，所述第一管片环内侧底部设有道床22，所述道床22上设有若干轨枕21，所述道床22下方连接有支撑件，所述支撑件上端连接所述第一管片环、下端连接稳定地层。

其中，长期沉降指隧道在运营期间的沉降；所述稳定地层是指隧道所在的软土地层下方深处的如具有岩层或硬土的地层；管片环为盾构或顶管施工方法中的永久内衬结构，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。所述道床22和所述轨枕21为现有的轨道结构。所述第一管片环为设置在液化砂层或软弱地层上的管片环，当所述第一管片环两端连接的管片环处于地层的性质与稳定地层的性质相近且能够满足受力要求时，采用第二管片环，所述第二管片环为现有技术中的管片环，所述第二管片环可以采用砼管片环或钢管片环等。本实施例中，所述轨枕21的下部嵌入所述道床22内，能够提高所述轨道的传力性能。

本实施例中，如图1所示，所述第一管片环为钢管片环，所述第一管片环包括位于所述第一管片环底部的开洞块15、位于所述第一管片环顶部的封顶块11、分别连接于所述封顶块11两侧的邻接块一12和邻接块二13、以及分别连接于所述开洞块15两侧的两个标准块14。所述开洞块15具有若干个孔洞16，所述孔洞16的间距根据实际地质条件确定，所述支撑件连接于所述孔洞16的内壁上。具体的，如图1-3所示，所述开洞块15具有沿横向分布的两个所述孔洞16，两个孔洞16的位置分别对应设置在两个钢轨20的正下方，每个所述孔洞16的内壁分别设有环向钢板34，所述环向钢板34用于加强所述孔洞16处的强度。两个所述孔洞16均采用预制的方式，如：通过螺栓36连接可实现快速拆卸所述开洞块15预留的孔洞16处的盖板，打开所述孔洞16，可避免现场二次切割孔洞16而破坏整块开洞块15，进而避免隧道受损。所述孔洞16的内壁设有环向钢板34，所述止水板33外侧焊接于所述环向钢板34，所述环向钢板34用于加强所述孔洞16处的强度。

所述支撑件包括竖向设置在所述孔洞16内的桩17，所述桩17可以采用钢筋混凝土桩、预制管桩、CFG桩以及单管旋喷桩等，所述桩17的下端伸入稳定地层中，所述桩17的上端侧面连接于所述环向钢板34上；作为优选，本实施例中，如图3所示，所述桩17为钢筋混凝土构件，所述桩17的顶面为斜面，所述斜面从所述第一管片环的两侧向中部逐渐降低，所述桩17包含其内部的钢筋笼和与所述钢筋笼连接的环向设置的止水板33，钢筋笼包括沿其所述桩17纵向设置的桩纵筋31和沿所述桩17环向设置的桩螺旋箍筋30，所述止水板33为镀锌钢板，所述止水板33外侧焊接于所述孔洞16内壁处的所述环向钢板34，所述止水板33内侧焊接于所述桩17内部纵向设置的桩纵筋31。

所述桩17的上端端面连接有沿隧道纵向设置的两个纵梁24，所述纵梁24的底面适配于所述桩17的顶面，且两个所述纵梁24位于所述道床22内且位于所述轨枕21的下方，具体的，两个所述纵梁24以及对应的桩17分别对应设置在两个钢轨20的正下方。所述桩纵筋31穿过所述第一管片环焊接于所述纵梁24的顶面主筋32。具体的，所述桩纵筋31的上端焊接于所述纵梁24的顶面主筋32；所述顶面主筋32为所述纵梁24内部的钢筋网沿纵向设置的配筋，位于所述纵梁24的上部。作为较优的实施方式，所述环向钢板34的内侧下部设有止水件，所述止水件为橡胶条35或止水棉条等，所述橡胶条35能够遇水膨胀，所述止水件用于配合所述止水板33一同止水。

如图2所示，所述纵梁24是沿隧道纵向连续设置，即图2中的3个第一管片环均有纵梁24结构，但两个沿纵向分布的桩17分别设置在两个间隔的第一管片环底部，通过所述纵梁24，能够间接的将同一纵向上相应的所有所述桩17连接起来，形成整体桩梁框架结构，桩梁框架结构的支撑能力和稳定性更高，能够更好的利用稳定地层支撑上方的轨道，降低了隧道内轨道对隧道的载荷；同时所述桩17能够利用稳定地层直接支撑所述第一管片环，即是直接支撑隧道，进而提高隧道的承载能力。

实施例2

本实施例提供一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制方法，包括施工如实施例1中所述一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构来控制盾构或顶管隧道的长期沉降，参见图1-3。在隧道洞内施工隧道结构时，根据隧道节段所在软土地质条件来确定是否施工所述盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构；当所述一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构没有所述纵梁24时，所述盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构的施工方法包括以下步骤：

先通过拼装机在盾构机或顶管机的内部拼装管片环，当所述管片环全为第一管片环时，则将所有所述第一管片环之间通过螺栓连接、再焊接，然后按照步骤A-D依次施行每一个所述第一管片环对应的所述盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构；当所述管片环全为第二管片环，则全部通过螺栓连接，并将所有所述管片环安装在隧道洞内，然后进行下一个循环的管片环拼装；当所有所述管片环中既有第二管片环，又有第一管片环时，其中，所述第一管片环为底部设有孔洞16的钢管片环，所述第二管片环为砼管片环，当所述第一管片环需要和砼管片环连接时，通过在第一管片环和砼管片环之间设置所述连接钢环，能够保证所述第一管片环和砼管片环之间的正常连接；当所述第一管片环需要和相邻第一管片环连接，则先通过螺栓连接，再通过焊接；

本实施例中，在所述第一管片环两端设有连接钢环，所述连接钢环和所述第一管片环之间先通过螺栓连接，再焊接，所述第二管片环和所述连接钢环螺栓连接；

在上述管片环组装完成后，进行步骤A的施工；

A：在需要进行沉降控制的位置安装所述第一管片环；

将通过拼装机拼装的所述第一管片环脱出尾刷，其中所述第一管片环为底部具有预留的孔洞16的钢管片环，当所述第一管片环安装在指定位置后，进行步骤B的施工；

所述步骤B：打开当前所述第一管片环底部的开洞块15的其中一个预留孔洞16；具体的，选择当前所述第一管片环的任意一个孔洞16施工桩17，先通过拆卸螺栓36来将封堵当前所述孔洞16的结构拆卸掉，使孔洞16打开。然后执行步骤：通过微型反循环旋挖钻机的套管从当前所述孔洞16伸入所述稳定地层并跟进旋挖形成桩孔，所述微型反循环旋挖钻机为DKZ-10工程钻机，再将钢筋笼放入所述桩孔中，并在所述钢筋笼四周的桩纵筋31上焊接环形的止水板33，同时将所述止水板33的外侧焊接于当前所述孔洞16的内壁的环形钢板上，再向所述桩孔内浇筑混凝土至所述桩17的预设计高度，形成所述桩17，此时，所述桩纵筋31的上端伸出所述桩17顶面；

在当前桩17施工完成后，进行步骤C的施工；所述步骤C：重复所述步骤B，至所述第一管片环对应的所有所述桩17施工完成；所述步骤C是从前一个桩17施工完成并达到一定强度后开始施工，重复步骤B，选择另一个孔洞16重复施工桩17，至所述第一管片环所有的孔洞16对应的桩17均施工完成，所述步骤C结束，然后进行步骤D的施工；

所述步骤D：搭建所述道床22的钢筋网和镶嵌于所述道床22上部的轨枕21的钢筋网，并将所述桩的桩纵筋31的上端焊接于所述道床22的钢筋网上，浇筑混凝土形成所述道床22和所述轨枕21，盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构施工完成。

本实施例所述的盾构或顶管隧道长期沉降的控制方法，采用分级搭建、分级施工的方式，先后施工桩17和位于所述第一管片环上方的轨道结构，在施工轨道结构前实现了桩17对隧道的支撑，减少了隧道的沉降；且分级施工能够提高施工效率，提升桩17分别与道床22、第一管片环的连接能力，进而提升桩17的支撑能力；且采用逐个施工桩17，有效利用有限的洞内施工空间，减少涌沙显现，提高了施工安全性，相比于洞内注浆，本方法仅在洞内施工即可采用桩17配合稳定地层来承载隧道，防隧道沉降效果更好。

实施例3

本实施例提供一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制方法，其与实施例2中所述盾构或顶管隧道长期沉降的控制方法基本一致，依然包括施工如实施例1中所述一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构来控制盾构或顶管隧道的长期沉降，参见图1-3。其不同之处在于，所述盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构具有两个设于所述道床22内的所述纵梁24，且所述步骤D替换为依次实施的D1和D2；

所述步骤D1：在对应所述桩17的上方搭建两个沿隧道纵向设置的纵梁24的钢筋网，并将所述纵梁24的钢筋网的顶面主筋32与所述桩纵筋31的上端焊接，然后浇筑混凝土形成两个所述纵梁24；

所述步骤D2：在所述纵梁24的四周搭建所述道床22的钢筋网并在所述纵梁24上方搭建嵌入所述道床22的轨枕21的钢筋网，浇筑混凝土形成所述道床22和所述轨枕21，盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构施工完成。

采用桩梁框架结构来支撑隧道，使所述的盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构防隧道沉降的能力更好。当在道床22内设有纵梁24时，本发明所述方法依然采取分级搭建、分级施工的方式，先施工所有所述桩17，预留桩纵筋31的上端，搭建纵梁24的钢筋网时，将所述纵梁24的钢筋网的顶面主筋32与所述桩纵筋31的上端焊接，再浇筑混凝土形成纵梁24。其中，桩17的设计根据第一管片环下方的地质来确定是否施工，而纵梁24是沿隧道纵向连续设置的。施工完当前第一管片环对应的纵梁24后，施工道床22和轨枕21，将轨枕21的钢筋网和道床22的钢筋网绑扎在一起，然后同时浇筑，能够使轨枕21嵌入道床22内部，进而使轨枕21的受力能力更好。

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 (10)

1.一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构，其特征在于，包括第一管片环，所述第一管片环内侧底部设有道床(22)，所述道床(22)上设有若干轨枕(21)，所述道床(22)下方连接有支撑件，所述支撑件上端连接所述第一管片环、下端连接稳定地层。

2.根据权利要求1所述的盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构，其特征在于，所述道床(22)内设有沿隧道纵向设置的两个纵梁(24)，两个所述纵梁(24)位于所述轨枕(21)的下方，所述支撑件连接所述纵梁(24)。

3.根据权利要求2所述的盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构，其特征在于，所述支撑件包括桩(17)，所述桩(17)为钢筋混凝土构件，所述桩(17)包含沿其纵向设置的桩纵筋(31)，所述桩纵筋(31)焊接于所述纵梁(24)的顶面主筋(32)。

4.根据权利要求3所述的盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构，其特征在于，所述第一管片环为底部具有孔洞(16)的钢管片环，所述孔洞(16)适配连接所述桩(17)，所述孔洞(16)设置于钢轨(20)正下方。

5.根据权利要求4所述的盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构，其特征在于，所述桩(17)包括环向设置的止水板(33)，所述止水板(33)内侧焊接于所述桩纵筋(31)，所述止水板(33)外侧焊接于所述孔洞(16)的内壁。

6.根据权利要求5所述的盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构，其特征在于，所述止水板(33)为镀锌钢板。

7.根据权利要求1-6任一所述的盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构，其特征在于，所述轨枕(21)两端外侧均设有沿隧道纵向设置的排水沟(23)。

8.一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制方法，其特征在于，包含施工一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构，其施工方法包含如下步骤：

A：在需要进行沉降控制的位置安装第一管片环；其中，所述第一管片环为底部设有孔洞(16)的钢管片环；

B：打开所述第一管片环底部的其中一个所述孔洞(16)，然后通过旋挖钻机的套管从对应的所述孔洞(16)伸入稳定地层并跟进旋挖形成桩孔，再将钢筋笼放入所述桩孔中；

然后，将环形的止水板(33)的内侧与所述钢筋笼的桩纵筋(31)焊接、外侧与当前所述孔洞(16)的内壁焊接，再浇筑混凝土至桩(17)的预设计高度，形成所述桩(17)；

C：重复所述步骤B，至所述第一管片环对应的所有所述桩(17)施工完成；

D：在所述桩(17)的上方搭建道床(22)的钢筋网和所述道床(22)上部的轨枕(21)的钢筋网，并将所述桩(17)的桩纵筋(31)与所述道床(22)的钢筋网焊接，浇筑混凝土形成所述道床(22)和所述轨枕(21)，盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构施工完成。

9.根据权利要求8所述的盾构或顶管隧道长期沉降的控制方法，其特征在于，所述步骤D能够替换为依次实施的D1和D2；

所述步骤D1：在对应所述桩(17)的上方搭建两个沿隧道纵向设置的纵梁(24)的钢筋网，并将所述纵梁(24)的顶面主筋(32)与所述桩纵筋(31)的上端焊接，然后浇筑混凝土形成两个所述纵梁(24)；

所述步骤D2：在所述纵梁(24)的四周搭建所述道床(22)的钢筋网并在所述纵梁(24)上方搭建嵌入所述道床(22)的轨枕(21)的钢筋网，浇筑混凝土形成所述道床(22)和所述轨枕(21)，盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构施工完成。

10.根据权利要求8或9任一所述的盾构或顶管隧道长期沉降的控制方法，其特征在于，在所述步骤A前，先通过拼装机在盾构机或顶管机的内部拼装所述第一管片环和第二管片环，所述第一管片环和所述第二管片环之间通过连接钢环连接，所述连接钢环和所述第一管片环之间先通过螺栓连接、再焊接，所述第二管片环和所述连接钢环螺栓连接。

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