CN112324456A - 一种盾构隧道复合衬砌结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种盾构隧道复合衬砌结构及方法，其技术方案为：包括管片、防水层和砂浆二衬，防水层设置于管片之间的环向连接缝和纵向连接缝处；砂浆二衬与管片可拆卸连接，且砂浆二衬之间的环向连接缝与管片之间的环向连接缝错开布置；所述防水层内安装渗漏水监测装置。本发明能够解决盾构隧道管片接缝防水问题、后期渗漏水的维修治理问题以及二衬结构错台等施工问题，防水效果好，施工简便，能够及时准确的发现渗漏水部位，实现隧道防水和隧道支护的双重加强。
Description
技术领域
本发明涉及盾构隧道技术领域，尤其涉及一种盾构隧道复合衬砌结构及方法。
背景技术
盾构法施工隧道内部采用具有一定弧度的管片衬砌而成，管片与管片之间存在管片环缝和管片纵缝，通过密封条密封处理，能够满足普通地下水条件下的防水要求。但是在富水大断面或超大断面盾构隧道中，由于地下水丰富，水压大，防水接缝长，同时受到施工偏压影响，极易出现密封垫密封不严，管片接缝局部出现渗漏水现象。而且，盾构隧道施工过程中，模板之间容易形成缝隙，存在渗漏缝隙问题；模板使用一段时间后，由于振捣器、振动棒等的使用，易产生一定的模板缝隙及错台等问题，这远远不能满足富水超大断面的施工要求。
针对上述问题，目前普遍采用注浆方式封堵管片渗漏接缝，注浆材料分为有机和无机两类，有机材料存在利用水硬性材料对管片渗漏接缝部位以此达到堵漏目的；对于较小错台，砂轮打磨平整后，用水泥浆或环氧砂浆涂抹，再以白灰装饰。这种事后处理方式十分麻烦、费时费力。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种盾构隧道复合衬砌结构及方法，能够解决盾构隧道管片接缝防水问题、后期渗漏水的维修治理问题以及二衬结构错台等施工问题，防水效果好，施工简便，能够及时准确的发现渗漏水部位，实现隧道防水和隧道支护的双重加强。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明的实施例提供了一种盾构隧道复合衬砌结构，包括管片、防水层和砂浆二衬，防水层设置于管片之间的环向连接缝和纵向连接缝处；砂浆二衬与管片可拆卸连接，且砂浆二衬之间的环向连接缝与管片之间的环向连接缝错开布置；所述防水层内安装渗漏水监测装置。
作为进一步的实现方式，所述砂浆二衬包括二衬壳体和填筑于其内部的防水砂浆，相邻二衬壳体通过相互配合的凸起与凹槽插接。
作为进一步的实现方式，所述二衬壳体开设有若干螺栓孔，且二衬壳体内侧设有注浆孔。
作为进一步的实现方式，所述渗漏水监测装置包括设置于环向连接缝的第一弱电导线、弱电导线束，第一弱电导线与弱电导线束中的任一导线通过若干遇水导线棉线连接；
还包括设于纵向连接缝的电极，所述电极一端与第二弱电导线相连，电极另一端与相互平行的第三弱电导线、第四弱电导线相连。
作为进一步的实现方式，所述第一弱电导线一端连接隧道信号线，另一端连接信号编码器。
作为进一步的实现方式，所述第三弱电导线、第四弱电导线远离电极一端设置遇水导线棉线。
作为进一步的实现方式，所述管片一侧设置若干纵向插筋，另一侧设有与纵向插筋相适配的纵向插筋孔。
作为进一步的实现方式，所述管片两端分别设有环向螺栓孔，所述管片内侧开设有螺栓孔。
作为进一步的实现方式，所述管片的环向连接缝和纵向连接缝处的防水层彼此搭接在一起。
第二方面，本发明实施例还提供了一种盾构隧道复合衬砌结构的施工方法，包括：
安装管片，管片环向通过螺栓连接，纵向通过纵向插筋与纵向插筋孔连接；
在管片之间的连接缝处铺设防水层，防水层内置弱电导线和遇水导电棉线；将弱电导线与隧道光缆、信号编码器相连；
安装二衬壳体，通过二衬壳体上凹槽与凸起的配合实现紧密搭接；且二衬壳体环向连接缝与管片环向连接缝错开；
将二衬壳体与管片通过螺栓固定；
通过二衬壳体的预留注浆孔完成防水砂浆的灌入。
上述本发明的实施例的有益效果如下：
(1)本发明的一个或多个实施方式在传统连接缝处采用密封条密封处理的基础上布设防水层，并结合铝盒砂浆二衬构成三个防水体系，防水效果好、整体性能好、承载力高；
(2)本发明的一个或多个实施方式的二衬壳体上含有凹槽和凸起，实现了二衬壳体之间的紧密贴合，防水性能加强；同时二衬壳体与管片通过螺栓固定在一起，支护作用加强、施工简便；
(3)本发明的一个或多个实施方式的二衬壳体环向连接缝与管片环向连接缝错开，避免了防水薄弱环节集中，大大提高整个复合衬砌结构防水性能；
(4)本发明的一个或多个实施方式的二衬壳体的设置，与传统布设钢筋网后浇筑二衬相比，避免了钢筋定位不准确，二衬由于浇筑时间长产生缝隙和错台等问题，同时实现了二衬壳体自固定在管片上，施工操作更加简单，机械化程度更高，极大提高了施工效率；
(5)本发明的一个或多个实施方式的防水层内设置渗漏水监测装置，有利于在渗漏水发生初期就被隧道监控平台发现，及时获取渗漏水发生的位置和范围，便于采取合理有效措施，减少更大损失。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的防水式复合衬砌结构示意图；
图2是本发明根据一个或多个实施方式的二衬壳体结构示意图；
图3是本发明根据一个或多个实施方式的管片结构示意图；
图4是本发明根据一个或多个实施方式的渗漏水监测装置结构示意图；
图5是本发明根据一个或多个实施方式的防水式复合衬砌结构断面示意图；
其中，1-管片，2-防水层，3-二衬壳体，4-防水砂浆，5-第二螺栓孔，6-凸起，7-凹槽，8-注浆孔，9-第二环向螺栓孔，10-第一螺栓孔，11-第一环向螺栓孔，12-纵向插筋，13-遇水导电棉线，14-第一弱电导线，15-弱电导线束，16-第二弱电导线，17-信号编码器，18-电极，19-第三弱电导线，20-第四弱电导线。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
环向螺栓孔：沿环向布置的螺栓孔；遇水导电棉线：采用遇水导电材料制成的棉线。
实施例一：
本实施例提供了一种盾构隧道复合衬砌结构，如图1-图5所示，包括管片层、防水层2和砂浆二衬，管片层包括若干管片1，管片1沿周向连接成环形结构，若干环形结构沿纵向拼接形成空心圆柱形结构；相邻管片1之间周向的连接处形成环向连接缝，纵向的连接处形成纵向连接缝。防水层2设置于环向连接缝和纵向连接缝处。二衬壳体3的环向连接缝与管片1的环向连接缝错开布置。
本实施例在传统连接缝处采用密封条密封处理的基础上，在环向连接缝和纵向连接缝处采用反粘式防水层2；之后安装砂浆二衬，管片层、防水层2和砂浆二衬均有防水功能。所述防水层2内安装渗漏水监测装置，以实现对渗漏水的快速精准监测。
砂浆二衬为刚性防水层，其由二衬壳体3和防水砂浆4组成，整体浇筑而成。进一步的，如图2和图5所示，二衬壳体3的形状与管片1相适应，所述二衬壳体3沿环向布置3-6个，二衬壳体3的厚度不得小于浇筑砂浆厚度150mm。二衬壳体3内部为空心结构；二衬壳体3内侧设有注浆孔8，注浆孔8与空心结构贯通，通过注浆孔8向其内部浇筑防水砂浆4。二衬壳体3表面开设有第二螺栓孔5，以实现与相邻层的连接。在本实施例中，所述二衬壳体3采用高强铝制成。可以理解的，在其他实施例中，二衬壳体3也可以采用其他材质。
进一步的，二衬壳体3一侧设置凸起6，另一侧开设凹槽7，凹槽7与凸起6相适配，同样，二衬壳体3一端设置凸起6，另一侧开设凹槽7；通过凸起6与凹槽7的插接实现二衬壳体3之间的连接。二衬壳体3通过凹槽7与凸起6紧密连接在一起，有效避免了模板缝隙及二衬错台问题。优选地，凸起6为长条形。
所述防水层2采用防水卷材，为了充分保证防水层2的防水效果，防水层2必须紧密搭接；即环向连接缝和纵向连接缝处的防水层2彼此搭接在一起。在本实施例中，防水层2的搭接长度等于防水层2的宽度。
具体的，如图3所示，管片1一侧设置若干纵向插筋12，另一侧设有与纵向插筋12相适配的纵向插筋孔；以使相邻的管片1在纵向通过纵向插筋12与纵向插筋孔实现连接，拆装方便。所述纵向插筋12的端部具有锥形凸起，既可以用较小的挤压力完成管片1安装，又能保证安装完成后管片1紧密连接、不易脱落，中间起突以达到连接紧固作用。
管片1两端开设有若干第二环向螺栓孔9，沿环向分布的相邻管片1之间通过在第二环向螺栓孔9中设置螺栓实现连接；管片1内侧表面边缘开设有若干第一环向螺栓孔11，通过在第一环向螺栓孔11中设置螺栓实现与相邻层的连接。管片1表面还设置有若干第一螺栓孔10，第一螺栓孔10与第二螺栓孔5位置对应，以实现管片1与砂浆二衬的连接。纵向插筋12、第一环向螺栓孔11、第二环向螺栓孔9、第一螺栓孔10的个数可以根据实际支撑强度要求而定。
进一步的，管片1之间的环向连接缝、纵向连接缝位置安装渗漏水监测装置，如图4所示，所述渗漏水监测装置包括第一弱电导线14、弱电导线束15、第二弱电导线12、第三弱电导线19、第四弱电导线20、电极18、遇水导电棉线13和信号编码器17，其中，第一弱电导线14、弱电导线束15和第二弱电导线12间隔设置于环向连接缝，且相互平行。第三弱电导线19、第四弱电导线20设置于纵向连接缝，且二者相互平行。
考虑到纵向连接缝位置的特殊性，在管片1环向设置第二弱电导线12和电极18，所述第二弱电导线12与电极18一端相连，电极18另一端与相互平行的第三弱电导线19、第四弱电导线20一端相连，第三弱电导线19、第四弱电导线20另一端连接遇水导电棉线13；以便遇水导电棉线13的渗漏水信号及时准确被信号编码器17捕捉到。
进一步的，第一弱电导线14、第二弱电导线12的一端连接隧道信号线25，另一端连接信号编码器17。弱电导线束15具有多根导线，每一根导线均通过若干遇水导电棉线13与第一弱电导线14连接；且弱电导线束15连接信号编码器17。遇水导电棉线13在遇水前不导电，遇水浸湿后导电，以使第一弱电导线14与弱电导线束15中某一个或多个导线连通。
在本实施例中，每个管片1环向接缝处布置2处遇水导电棉线13，管片1组成的每个圆环约12处；每个管片1纵向接缝处布置一处遇水导电棉线13，一环管片1约6处。可以理解的，在其他实施例中，遇水导电棉线13布设数量也可以是其他数值，具体根据实际施工需要而定。使用时，对遇水导电棉线13预先编号，同时每条连接缝也单独编号。信号编码器17通过隧道信号线将渗漏水信号传出给信息监测采集器，由信息监测采集器再将信号传输给隧道监控平台，能够实时快速精准的监测到渗漏水初期发生的位置和范围，从而采取有效合理措施防水、治水。
实施例二：
本实施例提供了一种盾构隧道复合衬砌结构的施工方法，包括以下步骤：
(1)盾构机安装管片1，管片1环向通过螺栓连接，纵向通过纵向插筋12与纵向插筋孔连接。
(2)在管片1之间的连接缝处铺设防水层2，防水层2内置渗漏水监测装置，渗漏水监测装置的结构如实施例一所述。
(3)盾构机机械臂安装二衬壳体3，通过二衬壳体3上凹槽7与凸起6的配合，实现紧密搭接，且缝隙很小，特别地，二衬壳体3环向连接缝与管片1的环向连接缝错开。
(4)固定二衬壳体3，通过第一螺栓孔10、第二螺栓孔5、高强螺栓实现二衬壳体3与管片1的固定。
(5)通过注浆孔8向二衬壳体3内注入防水砂浆4。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种盾构隧道复合衬砌结构，其特征在于,包括管片、防水层和砂浆二衬，防水层设置于管片之间的环向连接缝和纵向连接缝处；砂浆二衬与管片可拆卸连接，且砂浆二衬之间的环向连接缝与管片之间的环向连接缝错开布置；所述防水层内安装渗漏水监测装置。
2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道复合衬砌结构，其特征在于，所述砂浆二衬包括二衬壳体和填筑于其内部的防水砂浆，相邻二衬壳体通过相互配合的凸起与凹槽插接。
3.根据权利要求2所述的一种盾构隧道复合衬砌结构，其特征在于，所述二衬壳体开设有若干螺栓孔，且二衬壳体内侧设有注浆孔。
4.根据权利要求1所述的一种盾构隧道复合衬砌结构，其特征在于，所述渗漏水监测装置包括设置于环向连接缝的第一弱电导线、弱电导线束，第一弱电导线与弱电导线束中的任一导线通过若干遇水导线棉线连接；
还包括设于纵向连接缝的电极，所述电极一端与第二弱电导线相连，电极另一端与相互平行的第三弱电导线、第四弱电导线相连。
5.根据权利要求4所述的一种盾构隧道复合衬砌结构，其特征在于，所述第一弱电导线一端连接隧道信号线，另一端连接信号编码器。
6.根据权利要求4所述的一种盾构隧道复合衬砌结构，其特征在于，所述第三弱电导线、第四弱电导线远离电极一端设置遇水导线棉线。
7.根据权利要求1所述的一种盾构隧道复合衬砌结构，其特征在于，所述管片一侧设置若干纵向插筋，另一侧设有与纵向插筋相适配的纵向插筋孔。
8.根据权利要求7所述的一种盾构隧道复合衬砌结构，其特征在于，所述管片两端分别设有环向螺栓孔，所述管片内侧开设有螺栓孔。
9.根据权利要求1所述的一种盾构隧道复合衬砌结构，其特征在于，所述管片的环向连接缝和纵向连接缝处的防水层彼此搭接在一起。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种盾构隧道复合衬砌结构的施工方法，其特征在于，包括：
安装管片，管片环向通过螺栓连接，纵向通过纵向插筋与纵向插筋孔连接；
在管片之间的连接缝处铺设防水层，防水层内置弱电导线和遇水导电棉线；将弱电导线与隧道光缆、信号编码器相连；
安装二衬壳体，通过二衬壳体上凹槽与凸起的配合实现紧密搭接；且二衬壳体环向连接缝与管片环向连接缝错开；
将二衬壳体与管片通过螺栓固定；
通过二衬壳体的预留注浆孔完成防水砂浆的灌入。
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