CN111963201A - 隧道管片结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道管片结构及施工方法，隧道管片结构包括管片和固定桩基，管片埋设于围岩土内，管片与围岩土之间具有注浆层；固定桩基设置在注浆层内，固定桩基包括囊袋装置和与囊袋装置连通的注浆管，通过注浆管向囊袋装置内注浆，以形成固定桩基，固定桩基一侧与围岩土抵接，固定桩基的另一侧与管片抵接。本发明的隧道管片结构利用囊袋装置包裹的特性，能够保证囊袋装置中的浆液不被冲散和稀释，使得管片与围岩土形成一个整体，利用围岩土的约束力来有效控制管片上浮，使得管片及时地稳固的设置在围岩土内，避免在管片在脱出盾尾后出现上浮而导致管片错台、裂缝破损乃至轴线偏移的情况，保证了隧道的防水性能，提高了隧道安全性。
Description
技术领域
本发明涉及盾构隧道施工技术领域，特别涉及一种隧道管片结构及施工方法。
背景技术
盾构机在富水地层条件下进行施工时，隧道管片上浮问题尤为突出，盾构隧道管片上浮是指管片在脱出尾盾后，受地质、地下水、同步浆液等因素的影响，造成管片向上位移的现象。管片局部或整体上浮均会直接导致管片错台、裂缝、破损，乃至轴线偏移等问题，此类问题会影响盾构隧道管片的工后高程、隧道走向和净空,也给隧道带来防水隐患和安全隐患，影响工程的质量。现有技术中通常采用在管片外注双液浆的环箍，但由于富水层的地下水冲刷，浆液容易被冲散，影响浆液的凝固速度，导致管片不能及时固定，从而造成管片错台裂缝、破损，乃至轴线偏移等问题。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种隧道管片结构及施工方法，旨在解决现有技术中在富水层进行隧道盾构施工过程中，管片容易出现错台、裂缝等的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种隧道管片结构，所述隧道管片结构包括：
管片，所述管片埋设于围岩土内，所述管片与围岩土之间具有注浆层；
固定桩基，所述固定桩基设置在所述注浆层内，所述固定桩基包括囊袋装置和与所述囊袋装置连通的注浆管，通过所述注浆管向所述囊袋装置内注浆，以形成所述固定桩基，所述固定桩基一侧与围岩土抵接，所述固定桩基的另一侧与所述管片抵接。
优选地，所述固定桩基的数量为多个，多个所述固定桩基环绕所述管片设置。
优选地，所述囊袋装置包括多个囊袋，多个所述囊袋依次堆叠设置。
优选地，管片的数量为多个，多个所述管片拼接形成隧道。
优选地，任意相邻的两个所述管片之间的拼接间隙小于等于5mm。
优选地，任意相邻的两个所述管片之间的拼接间隙处设置有止水条，所述止水条将拼接间隙密封。
优选地，任意相邻的两个所述管片之间的拼接间隙处还设置有防水层，所述防水层将所述止水条覆盖。
优选地，所述囊袋采用渗透性材料制成。
本发明还提出一种隧道管片施工方法，该方法用于如上所述的隧道管片结构，所述隧道管片施工方法包括如下步骤：
盾构机掘进施工；
将所述管片埋设在围岩土内；
在注浆层安装所述固定桩基装置；
通过所述注浆管对所述囊袋注浆，并同步对所述注浆层注浆。
本发明的隧道管片结构在管片和围岩土的间隙所形成的注浆层内设置囊袋装置，通过注浆管向囊袋装置内注浆，利用囊袋装置包裹的特性，在一定的水流作用下，能够保证囊袋装置中的浆液不被冲散和稀释，稳定性较高，且囊袋装置与与注浆层同步注浆，囊袋装置注浆完成之后，囊袋装置很快就能完成凝固，在注浆层还未彻底凝固之前形成结块，使得囊袋装置的一侧与围岩土抵紧，囊袋装置的另一侧与管片抵紧，从而填充注浆层的间隙，使得管片与围岩土形成一个整体，利用围岩土的约束力来有效控制管片上浮，使得管片及时地稳固的设置在围岩土内，避免在管片在脱出盾尾后出现上浮而导致管片错台、裂缝破损乃至轴线偏移的情况，保证了隧道的防水性能，提高了隧道安全性。且无需进过盾构机刀盘切削这一过程，不会产生切削扰动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一实施例隧道管片结构在一视角的截面示意图；
图2为本发明一实施例隧道管片结构在另一视角的截面示意图；
图3为本发明一实施隧道管片施工方法的流程示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 隧道管片结构 | 211 | 囊袋 |
| 1 | 管片 | 22 | 注浆管 |
| 2 | 固定桩基 | 3 | 注浆层 |
| 21 | 囊袋装置 | 200 | 围岩土 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种隧道管片结构。
如图1和图2所示，本实施例中的隧道管片结构100包括管片1和固定桩基2，管片1埋设于围岩土200内，管片1与围岩土200之间具有注浆层3；固定桩基2设置在注浆层3内，固定桩基2包括囊袋装置21和与囊袋装置21连通的注浆管22，通过注浆管22向囊袋装置21内注浆，以形成固定桩基2，固定桩基2一侧与围岩土200抵接，固定桩基2的另一侧与管片1抵接。
具体地，本实施例的隧道管片结构100在管片1和围岩土200的间隙所形成的注浆层3内设置囊袋装置21，通过注浆管22向囊袋装置21内注浆，利用囊袋装置21包裹的特性，在一定的水流作用下，能够保证囊袋装置21中的浆液不被冲散和稀释，稳定性较高，且囊袋装置21与与注浆层3同步注浆，囊袋装置21注浆完成之后，囊袋装置21很快就能完成凝固，在注浆层3还未彻底凝固之前形成结块，使得囊袋装置21的一侧与围岩土200抵紧，囊袋装置21的另一侧与管片1抵紧，从而填充注浆层3的间隙，使得管片1与围岩土200形成一个整体，利用围岩土200的约束力来有效控制管片1上浮，使得管片1及时地稳固的设置在围岩土200内，避免在管片1在脱出盾尾后出现上浮而导致管片1错台、裂缝破损乃至轴线偏移的情况，保证了隧道的防水性能，提高了隧道安全性。也无需进过盾构机刀盘切削这一过程，不会产生切削扰动。
在小半径曲线盾构施工过程中，盾构对外侧地层是挤压的状态，盾尾空隙会使地层向隧道内侧位移，回填注浆压力也会使隧道产生位移；同时，由于在小半径曲线地段的盾构是依靠管片1和地层反力掘进的，盾构机推进力的反力会使隧道向曲线外侧位移，如果隧道的纵向刚度和地层的刚度过小，可能引起管片1和其外地层的过大位移，以及使土压超过土体的被动压力而过大扰动；因此轴线控制难度较大。管片1向外侧扭曲挤压地层，使地层和管片1结构均受到复杂的影响，极易造成盾构与管片1之间的卡壳及管片1碎裂现象发生。
本发明的另一实施例中，通过囊袋装置21有效的解决了小曲线盾构施工过程中，盾构对外侧地层的挤压和注浆压力对隧道产生的作用力，避免了盾构机推进力的反力导致隧道向曲线外侧位移，从而避免了管片1向外侧扭曲挤压地层，使得隧道管片结构100不受到地层土压、盾构机反力以及注浆压力等复杂受力的影响，使得管片1及时有效地固定。
进一步地，如图1所示，本实施例中固定桩基2的数量为多个，多个固定桩基2环绕管片1设置。多个固定桩基2环绕管片1与围岩土200配合，使得围岩土200的约束力环绕管片1并有效固定管片1，增加了固定桩基2的受力面积，使得管片1受力平衡，进一步提升了管片1的稳固性，防止管片1上浮。
本实施例中，囊袋装置21包括多个囊袋211，多个囊袋211依次堆叠设置。由于囊袋211的尺寸具有一定限制，尺寸太大减小了囊袋211的抗压性能，容易导致囊袋211破裂，在设计施工过程中，多个囊袋211叠加配合以填充注浆层3的间隙，使得管片1通过囊袋211与围岩土200形成一个整体，使得管片1及时有效的稳固在围岩土200内。
本实施例中，管片1的数量为多个，多个管片1拼接形成隧道。盾构施工过程中，管片1依次拼接形成隧道，结构稳定，与固定桩基2配合保证了本实施例中的隧道管片结构100的整体稳固性。
进一步地，本实施例中，任意相邻的两个管片1之间的拼接间隙小于等于5mm。管片1之间的缝隙过大容易导致管片1的拼接缝隙渗水，且缝隙过大，影响防水施工的进度，导致不能及时完成隧道的整体防水施工而使得隧道出现漏水渗水等现象。
本实施例中，任意相邻的两个管片1之间的拼接间隙处设置有止水条，止水条将拼接间隙密封。止水条能够浸水膨胀，具有“以水止水”的效果；具有膨胀速度慢，且止水条安装施工方便，价格低廉，并且无毒无污染，在长时浸水作用下无溶解物析出仍能够有效防水，彻底解决了管片1拼接缝隙之间产生绕渗的难题。
进一步地，本实施例中，任意相邻的两个管片1之间的拼接间隙处还设置有防水层，防水层将止水条覆盖。在止水条外部喷涂防水层，能够进一步提高了防水性能，防水层至少采用环氧树脂材料至少喷涂两层，反水层的厚度为1.5mm-2.5mm。
本实施例中，囊袋211采用渗透性材料制成。使得注浆层3与囊袋装置21同步注浆的浆液形成一个整体，避免出现裂缝，进一步保证了隧道的防水性能。
本发明还提出一种隧道管片施工方法，如图3所示，为本发明的隧道管片施工方法一实施例的流程示意图，该方法包括如下步骤：
步骤S10，盾构机掘进施工；
步骤S20，将管片埋设在围岩土内；
步骤S30，在注浆层安装固定桩基装置；
步骤S40，通过注浆管对囊袋注浆，并同步对注浆层注浆。
本实施例中，在完成盾构机组装之后，对盾构机进行防水处理，然后启动盾构机进行掘进施工，在盾构机掘进一段距离之后，然后进行砟土清理，再将管片1运送至管片安装区域，然后进行管片1对位安装，在管片1外的注浆层3设置固定桩基2，管片1对位安装好后，通过注浆管22对囊袋211进行注浆，并同步进行注浆层3注浆，由于囊袋211的包裹特性，具有一定稳定性的特点，在一定地下水流的作用下，能够保证囊袋211中的浆液不被冲散，使得囊袋211能够及时凝固，避免管片1上浮，然后继续进行盾构掘进施工，盾构掘进施工是一个往复的流水线作业流程，直至完成隧道整体施工，且由于囊袋211能够及时凝固将管片1支撑住，还提高了盾构施工的施工效率。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种隧道管片结构，其特征在于，所述隧道管片结构包括：
管片，所述管片埋设于围岩土内，所述管片与围岩土之间具有注浆层；
固定桩基，所述固定桩基设置在所述注浆层内，所述固定桩基包括囊袋装置和与所述囊袋装置连通的注浆管，通过所述注浆管向所述囊袋装置内注浆，以形成所述固定桩基，所述固定桩基一侧与围岩土抵接，所述固定桩基的另一侧与所述管片抵接。
2.如权利要求1所述的隧道管片结构，其特征在于，所述固定桩基的数量为多个，多个所述固定桩基环绕所述管片设置。
3.如权利要求1所述的隧道管片结构，其特征在于，所述囊袋装置包括多个囊袋，多个所述囊袋依次堆叠设置。
4.如权利要求3所述的隧道管片结构，其特征在于，所述管片的数量为多个，多个所述管片拼接形成隧道。
5.如权利要求4所述的隧道管片结构，其特征在于，任意相邻的两个所述管片之间的拼接间隙小于等于5mm。
6.如权利要求5所述的隧道管片结构，其特征在于，任意相邻的两个所述管片之间的拼接间隙处设置有止水条，所述止水条将拼接间隙密封。
7.如权利要求6所述的隧道管片结构，其特征在于，任意相邻的两个所述管片之间的拼接间隙处还设置有防水层，所述防水层将所述止水条覆盖。
8.如权利要求1-7中任一项所述的隧道管片结构，其特征在于，所述囊袋采用渗透性材料制成。
9.一种隧道管片施工方法，其特征在于，该方法用于权利要求1-8中任一项所述的隧道管片结构，所述隧道管片施工方法包括如下步骤：
盾构机掘进施工；
将所述管片埋设在围岩土内；
在所述注浆层安装所述固定桩基装置；
通过所述注浆管对所述囊袋注浆，并同步对所述注浆层注浆。
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