CN112780305B - 一种盾构叠交地铁隧道用加固结构及其加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构叠交地铁隧道用加固结构及其加固方法，涉及隧道盾构技术领域，针对现有的隧道加固结构效果差且易变性，无法及时获取变形信息的问题，现提出如下方案，加固结构包括隧道土体，隧道土体的通道内壁上铺设有管片，管片的内壁上固定有多个同轴的加固环，每个加固环均由多个空心的弧形方管拼接而成，加固方法为：根据勘察情况确定加固结构和施工方法、既有地铁隧道的加固防护、地表沉降变形、地下管线、地下通道结构物进行监测的检测、盾构和同步注浆以及二次注浆、加固环的安装固定。本发明通过通过注浆、二次注浆和加固环的安装实现对隧道内整体结构的加固，还可对隧道情况进行监测，隧道的使用年限长且安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及隧道盾构技术领域，尤其涉及一种盾构叠交地铁隧道用加固结构及其加固方法。
背景技术
近年来,随着经济的快速发展,全国各地区开始了城市地铁的大建设时期。盾构隧道因其施工过程对周围环境影响小，几乎成为了修建地铁的必选项。盾构隧道结构是典型的拼装结构，采用高强螺栓将一块块的混凝土预制块进行纵横向连接，形成具有承载能力的结构体。然而地下条件复杂，地下水位等变化对结构外荷载影响较大，盾构隧道结构在这些影响下会发生变形，如横向截面收敛。考虑到材料、结构的老化，隧道结构的加固将具有非常大的市场。
隧道在盾构后，随着长期的使用，由于地面超载、结构老化等原因导致加固结构的变形，既加剧了地表沉降也影响了隧道的正常使用另外在隧道的使用过程中，加固后结构性能的变化无法及时获取，不利于及时对隧道进行整修，影响隧道使用的安全性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在隧道的加固结构效果差且易变性，无法及时获取变形信息的缺点，而提出的一种盾构叠交地铁隧道用加固结构及其加固方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种盾构叠交地铁隧道用加固结构，包括隧道土体，所述隧道土体的通道内壁上铺设有管片，所述管片的内壁上固定有多个同轴的加固环，每个所述加固环均固定于相邻两个管片的连接缝上，且每个加固环均由多个空心的弧形方管拼接而成，空心腔内焊接有网格状的加强筋，加固环的顶部开设有通孔，通孔内活动连接有检测杆，所述检测杆的顶部穿过管片的一端延伸至隧道土体内，另一端穿过加固环，并固定有检测板，所述检测板为开口朝下的U形板，U形板内滑动连接有支撑板，所述支撑板水平安装于加固环的内壁上，支撑板的上表面中部固定有压力传感器，所述压力传感器的两侧均固定有弹性元件，弹性元件连接检测板和支撑板。
优选的，相邻两个所述管片之间的缝隙内涂有灌缝胶，管片上开设有注浆孔，每个注浆孔内均插接有注浆管，且注浆管的一端与管片的内壁在同一曲面，另一端延伸至隧道土体内部。
优选的，所述加强筋采用碳纤维增强复合材料。
优选的，所述加固环和支撑板之间设有固定在检测杆上的限位环。
优选的，所述加固环先通过碳纤维底胶黏贴在管片上，再通过锚栓固定。
优选的，所述检测板的两侧通过弹性带与支撑板相连。
一种盾构叠交地铁隧道用加固结构的加固方法，包括以下步骤：
S1、勘察盾构区间地质、水文，以及叠交的既有隧道的工程概况，并根据勘察结果确定加固结构和施工方法；
S2、在叠交的既有地铁隧道内每隔30米架设支撑架，并从既有地铁隧道向下部注浆，预加固盾构将通过的土体；
S3、对地表沉降变形、地下管线、地下通道结构物进行监测，并根据监测结果绘制管理图表，通过监测数据结果，设定注浆的控制方式；
S4、盾构机通过盾构区时，进行单液浆的同步注浆，并在盾构机尾部通过通道后，通过管片上的注浆孔进行二次注浆；
S5、盾构结束后，清理相邻管片连接的缝隙和内侧壁处，并在缝隙处涂抹灌缝胶，自然风干固化后，在管片的内侧壁上均匀的涂覆一层环氧树脂，然后通过碳纤维底胶黏贴加固环；
S6、用过锚栓将加固环固定在管片上，并在加固环的顶部钻孔，安装检测杆。
优选的，步骤S1中，工程概况包括隧道里程、里程内的线路纵面图以及地下通道现状。
优选的，步骤S4中，预加固和二次注浆时的浆液均为水泥和水玻璃等比配合的混合浆液，水玻璃的浓度为35Be′。
优选的，步骤S4中，二次注浆时，需要实时根据S3中的监测数据动态的调整施工参数。
本发明的有益效果为：
1、本发明中的加固环由多个空心的弧形方管拼接而成，先黏贴定位，再通过锚栓固定，固定效果好，且固定效率高，即使一个工人也可自行完成；
2、本发明中通过注浆、二次注浆和加固环的安装实现对隧道内整体结构的加固，且加固环的内部焊接有碳纤维增强复合材质的加强筋，提高了加固环的整体刚性，支撑和固定效果好，有助于延长隧道的使用年限；
3、本发明中的加固环顶部安装有检测杆，当上方的隧道土体发生塌陷时，会下压检测杆，检测板下压压力传感器，并传送信号给上位机，便于工作人员及时发现危险，快速补救，减少危险发生的概率，提高了安全性。
4、本发明中在盾构前对各个关键数据进行监控，以及盾构前既有叠交隧道的支撑加固，保证了既有叠交隧道的安全，且加固方法操作简单，高效完成隧道的加固。
综上，本发明通过通过注浆、二次注浆和加固环的安装实现对隧道内整体结构的加固，还可对隧道情况进行监测，隧道的使用年限长且安全性高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的剖视图；
图3为图2中的A处放大图。
图中标号：1、隧道土体；2、管片；3加固环；4、加强筋；5、检测板；6、支撑板；7、压力传感器；8、弹性元件；9、注浆管；10、限位环；11、检测杆。
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一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
参照图1-3，一种盾构叠交地铁隧道用加固结构及一种盾构叠交地铁隧道用加固结构及其加固，包括隧道土体1，隧道土体1的通道内壁上铺设有管片2，管片2的内壁上固定有多个同轴的加固环3，加固环3先通过碳纤维底胶黏贴在管片2上，再通过锚栓固定，每个加固环3均固定于相邻两个管片2的连接缝上，且每个加固环3均由多个空心的弧形方管拼接而成，空心腔内焊接有网格状的加强筋4，加强筋4采用碳纤维增强复合材料，加固环3的顶部开设有通孔，通孔内活动连接有检测杆11，检测杆11的顶部穿过管片2的一端延伸至隧道土体1内，另一端穿过加固环3，并固定有检测板5，加固环 3和支撑板6之间设有固定在检测杆11上的限位环10，检测板5为开口朝下的U形板，U形板内滑动连接有支撑板6，支撑板6水平安装于加固环3的内壁上，支撑板6的上表面中部固定有压力传感器7，压力传感器7采用型号为MD-S272的无线压力传感器，压力传感器7 的两侧均固定有弹性元件8，弹性元件8连接检测板5和支撑板6，检测板5的两侧通过弹性带与支撑板6相连。
相邻两个管片2之间的缝隙内涂有灌缝胶，管片2上开设有注浆孔，每个注浆孔内均插接有注浆管9，且注浆管9的一端与管片2的内壁在同一曲面，另一端延伸至隧道土体1内部，二次注浆时可通过注浆管9将隧道土体1中注浆，加固土体。
加固环3由多个空心的弧形方管拼接而成，先黏贴定位，再通过锚栓固定，固定效果好，且固定效率高，即使一个工人也可自行完成，加固环3的顶部安装有检测杆11，当上方的隧道土体1发生塌陷时，会下压检测杆11，检测板5下压压力传感器7，并传送信号给上位机，便于工作人员及时发现危险，快速补救，减少危险发生的概率，提高了安全性，且使用过程中，检测板5和支撑板6之间，通过弹性带连接为较为密闭的空间，可减少外接环境对弹性元件8的老化影响，延长使用寿命，而且加固环3的内部焊接有加强筋4，提高了加固环3 的整体刚性，支撑效果好。
实施例二
参照图1-3，一种盾构叠交地铁隧道用加固结构的加固方法，包括以下步骤：
S1、勘察盾构区间地质、水文，以及叠交的既有隧道的工程概况，并根据勘察结果确定加固结构和施工方法；
S2、在叠交的既有地铁隧道内每隔30米架设支撑架，支撑架可为钢杆焊接成的方形结构，并从既有地铁隧道向下部注浆，预加固盾构将通过的土体，避免下方的盾构区工作时既有隧道的塌陷和变形；
S3、对地表沉降变形、地下管线、地下通道结构物进行监测，并根据监测结果绘制管理图表，通过监测数据结果，设定注浆的控制方式；
S4、盾构机通过盾构区时，进行单液浆的同步注浆，并在盾构机尾部通过通道后，通过管片2上的注浆孔进行二次注浆；
S5、盾构结束后，清理相邻管片2连接的缝隙和内侧壁处，并在缝隙处涂抹灌缝胶，自然风干固化后，在管片的内侧壁上均匀的涂覆一层环氧树脂，然后通过碳纤维底胶黏贴加固环3；
S6、用过锚栓将加固环3固定在管片2上，并在加固环3的顶部钻孔，安装检测杆11。
通过上述的注浆、二次注浆和加固环3的安装，可实现对隧道内整体结构的加固，固定效果好，可延长隧道的使用年限，同时还可对隧道进行监测，实时掌握隧道的具体情况，提高隧道的安全性，且操作简单，工作效率高。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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发明的限制。
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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种盾构叠交地铁隧道用加固结构，包括隧道土体(1)，其特征在于，所述隧道土体(1)的通道内壁上铺设有管片(2)，所述管片(2)的内壁上固定有多个同轴的加固环(3)，每个所述加固环(3)均固定于相邻两个管片(2)的连接缝上，且每个加固环(3)均由多个空心的弧形方管拼接而成，空心腔内焊接有网格状的加强筋(4)，加固环(3)的顶部开设有通孔，通孔内活动连接有检测杆(11)，所述检测杆(11)的顶部穿过管片(2)的一端延伸至隧道土体(1)内，另一端穿过加固环(3)，并固定有检测板(5)，所述检测板(5)为开口朝下的U形板，U形板内滑动连接有支撑板(6)，所述支撑板(6)水平安装于加固环(3)的内壁上，支撑板(6)的上表面中部固定有压力传感器(7)，所述压力传感器(7)的两侧均固定有弹性元件(8)，弹性元件(8)连接检测板(5)和支撑板(6)。
2.根据权利要求1所述的一种盾构叠交地铁隧道用加固结构，其特征在于，相邻两个所述管片(2)之间的缝隙内涂有灌缝胶，管片(2)上开设有注浆孔，每个注浆孔内均插接有注浆管(9)，且注浆管(9)的一端与管片(2)的内壁在同一曲面，另一端延伸至隧道土体(1)内部。
3.根据权利要求1所述的一种盾构叠交地铁隧道用加固结构，其特征在于，所述加强筋(4)采用碳纤维增强复合材料。
4.根据权利要求1所述的一种盾构叠交地铁隧道用加固结构，其特征在于，所述加固环(3)和支撑板(6)之间设有固定在检测杆(11)上的限位环(10)。
5.根据权利要求1所述的一种盾构叠交地铁隧道用加固结构，其特征在于，所述加固环(3)先通过碳纤维底胶黏贴在管片(2)上，再通过锚栓固定。
6.根据权利要求1所述的一种盾构叠交地铁隧道用加固结构，其特征在于，所述检测板(5)的两侧通过弹性带与支撑板(6)相连。
7.一种权利要求1所述的盾构叠交地铁隧道用加固结构的加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、勘察盾构区间地质、水文，以及叠交的既有隧道的工程概况，并根据勘察结果确定加固结构和施工方法；
S2、在叠交的既有地铁隧道内每隔30米架设支撑架，并从既有地铁隧道向下部注浆，预加固盾构将通过的土体；
S3、对地表沉降变形、地下管线、地下通道结构物进行监测，并根据监测结果绘制管理图表，通过监测数据结果，设定注浆的控制方式；
S4、盾构机通过盾构区时，进行单液浆的同步注浆，并在盾构机尾部通过通道后，通过管片(2)上的注浆孔进行二次注浆；
S5、盾构结束后，清理相邻管片(2)连接的缝隙和内侧壁处，并在缝隙处涂抹灌缝胶，自然风干固化后，在管片的内侧壁上均匀的涂覆一层环氧树脂，然后通过碳纤维底胶黏贴加固环(3)；
S6、通过锚栓将加固环(3)固定在管片(2)上，并在加固环(3)的顶部钻孔，安装检测杆(11)。
8.根据权利要求7所述的一种盾构叠交地铁隧道用加固结构的加固方法，其特征在于，步骤S1中，工程概况包括隧道里程、里程内的线路纵面图以及地下通道现状。
9.根据权利要求7所述的一种盾构叠交地铁隧道用加固结构的加固方法，步骤S2、S4中，预加固和二次注浆时的浆液均为水泥和水玻璃等比配合的混合浆液，水玻璃的浓度为35Be′。
10.根据权利要求7所述的一种盾构叠交地铁隧道用加固结构的加固方法，步骤S4中，二次注浆时，需要实时根据S3中的监测数据动态的调整施工参数。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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