CN115288729A - 自密封管片结构、管片封闭环及施工方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及自密封管片结构、管片封闭环及施工方法。自密封管片结构包括：管片本体，为弧形结构，其在径向上具有外弧面和内弧面，轴向上具有第一侧和第二侧；浆囊，设置在外弧面上并偏向第一侧或第二侧，其长度和走向与外弧面一致，两侧密封固定在外弧面上；注浆管，预埋在管片本体内，其一端伸出到内弧面，另一端伸出到外弧面并正对浆囊；第一浆囊保护部，设置在外弧面上并从外侧完全包覆浆囊，其两侧连接在外弧面上，并且能够在浆囊注浆膨胀过程中受到浆囊的挤压而与管片本体脱离。本公开提出的管片结构能够首尾拼接形成管片封闭环起到稳定周围管片的作用，以及能够形成单元区域封闭区间，避免灌浆时跑浆窜浆现象，提高回填体质量。

Description

自密封管片结构、管片封闭环及施工方法

技术领域

本公开涉及隧道施工技术领域，尤其涉及施工中的管片，具体涉及自密封管片结构、管片封闭环及施工方法。

背景技术

随着我国隧道建设机械化水平的提升，越来越多的隧道掘进机被应用在隧道掘进一线。随着我国隧道发展规模的增大，隧道建设面临深部化，随着隧道长度和埋深的加大，地质水文情况更加复杂且难以监测。在此背景下，TBM隧道掘进机相比于传统的施工工艺具有掘进效率高、经济效益好、衬砌整体性好、工作安全性高等一系列优点，应用愈发广泛。

TBM的工作原理是前盾在推进油缸的作用下通过最前端刀盘的旋转切削岩体使岩体崩裂脱落，主要分为敞开TBM、单护盾TBM、双护盾TBM。其中双护盾TBM应用较多，双护盾TBM工作流程主要分为掘进、管片支护和豆砾石回填灌浆三个阶段。其中豆砾石回填灌浆形成的豆砾石注浆层与管片的整体作用决定了支护结构整体的安全性和防水性，是影响隧道最终质量的决定性因素。

TBM回填灌浆实际工况下各环管片状态如图1所示，实际工程应用中豆砾石回填灌浆主要存在以下问题：

(1)参见图2至图4，豆砾石本身带有大量石粉，以及吹填压力较大，豆砾石间相互碰撞、豆砾石与岩壁之间碰撞也导致了石粉的产生，加之高压高速空气的带动，会导致大量的石粉和灰尘进入隧道内，影响视野，危害工人健康，影响安全隐患的及时发现与排查。虽然豆砾石吹填管片位置的后移可以改善上述问题，但是后移的同时也带了新的问题，最主要的就是豆砾石吹填位置的后移导致管片脱出盾尾后虽然有垫块(主要为木质，部分工程使用预制的底部带有凸起的底环管片)置于管片下方起到支撑作用，但是大直径的钢筋混凝土管片自重较大，木质垫块抗压强度较小，形变量大，管片缺乏竖向支撑，几乎处于悬空状态，容易导致管片产生竖向位移，发生错台、破损、渗漏水等问题。

(2)参见图5，豆砾石回填灌浆部分处在未封闭的开放区域，灌浆区域与吹填区域之间没有密封，区域不密封导致灌浆区域灌注的浆液流窜至吹填区域，且灌浆区域难以按照施工设计保持合理的浆液压力，浆液在灌注区间长时间处于低压甚至无压环境，只能依靠浆液自身的流动性在豆砾石间隙间渗透，灌注填充效果差，容易造成填充缺漏，使最终形成的豆砾石回填灌浆体出现纯水泥浆、部分空洞、灌浆体充填不密实、纯豆砾石等严重缺陷。

因此，有必要提出一种新的管片结构，通过新的管片结构拼接成的封闭环能够起到很好的单元区域封闭作用，避免以上问题的发生。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本公开的主要目的是提供一种自密封管片结构、管片封闭环及施工方法，以解决现有技术中的一个或多个问题。

本公开的技术方案如下：

本公开第一方面提供一种自密封管片结构，包括：

管片本体，为弧形结构，其在径向上具有外弧面和内弧面，轴向上具有第一侧和第二侧；

浆囊，设置在所述管片本体的外弧面上并偏向所述第一侧或第二侧，其长度和走向与所述外弧面一致，两侧密封固定在外弧面上；

注浆管，预埋在所述管片本体内，其一端伸出到管片本体的所述内弧面，另一端伸出到所述外弧面并正对所述浆囊；

第一浆囊保护部，设置在所述管片本体的外弧面上并从外侧完全包覆所述浆囊，其两侧连接在所述外弧面上，并且能够在所述浆囊注浆膨胀过程中受到浆囊的挤压而与管片本体脱离。

本公开通过对现有管片结构进行改进，形成自密封管片结构，通过对浆囊注浆使管片封闭环能够与四周建立起管片围岩支撑体系，可以起到稳定该环管片的作用，并且该自密封管片结构的浆囊注浆后可以填充到相邻管片与岩体之间的空隙，避免了豆砾石回填灌浆时跑浆窜浆现象以及之后的管片错台、管片破损、管片渗漏水问题的发生。浆囊的布置可以在管片预制场事先制作好，现场直接使用，也可以在施工现场临时安装，形式灵活，施工简便，具有很好的实用性。

在一些实施例中，所述浆囊为橡胶浆囊，由三层丁腈橡胶夹两层尼龙布制成，最大承压5bar。

在一些实施例中，所述浆囊对称折叠在所述管片本体的外弧面上，浆囊两侧通过密封机构固定，每一侧的所述密封机构包括螺栓和压板，所述压板压接在所述浆囊的上表面，所述螺栓穿过压板固定在管片本体上。

在一些实施例中，每一侧的所述密封机构还包括光面圆压筋，光面圆压筋设置两根，两根光面圆压筋分别布设在所述螺栓的两侧并所述压板与浆囊之间，由所述压板压接在所述浆囊的上表面。

在一些实施例中，所述螺栓和压板沿浆囊长度方向均匀间隔设置，所述光面圆压筋通长布置，其长度与浆囊长度一致。

在一些实施例中，该自密封管片结构还包括第二浆囊保护部，所述第二浆囊保护部沿浆囊长度方向通长设置在所述浆囊的两侧，并所述密封机构与浆囊之间。

在一些实施例中，所述第二浆囊保护部为保护橡胶，保护橡胶横截面呈圆弧状，弧面凹向浆囊一侧，并且其下部压接在浆囊上表面并固定在管片本体上。

在一些实施例中，所述第一浆囊保护部为PA板，其横截面呈半椭圆状，两侧通过胶水粘贴在所述管片本体上。

本公开另一方面提供一种管片封闭环，该管片封闭环由本公开第一方面提供的自密封管片结构以相邻自密封管片结构的浆囊错位的方式首尾拼接形成。本公开的管片封闭环起到很好的单元区域封闭作用，方便注浆，提高回填质量。做到不停机的封闭环结构施工，施工时间短、成本低、安全性高、止浆效果好。

本公开再一方面提供一种管片封闭环的施工方法，包括：

S1：普通管片脱离盾尾后3环吹填豆砾石；

S2：每隔20环进行自密封管片结构的拼装，使整体形成管片封闭环；

S3：对管片封闭环上的自密封管片上的浆囊进行注浆作业，浆囊膨胀压紧在管片本体与围岩之间，相邻自密封管片上的浆囊首尾搭接，使管片封闭环外围与围岩之间形成环形封闭区域；

S4：对环形封闭区域内进行注浆填充，建立永久支护。

本公开相对于现有技术的有益效果是：本公开提出的自密封管片结构以相邻自密封管片结构的浆囊错位的方式首尾拼接可以形成管片封闭环，通过对自密封管片结构的浆囊注浆能够使管片封闭环与四周围岩建立起管片浆囊围岩支撑体系，可以起到稳定该环管片的作用，防止管片大规模的姿态偏移；管片封闭环还可以起到很好的单元区域封闭作用，方便注浆，提高回填质量。自密封管片结构完美的解决了掘进效率与管片豆砾石回填灌浆过程的施工矛盾，做到不停机的封闭环结构施工，施工时间短、成本低、安全性高、止浆效果好。具体而言，至少还具有如下实际效果：

浆囊为橡胶浆囊，采用三层丁腈橡胶夹两层尼龙布制成加高压厚浆囊，耐磨，耐热，最大承压可达5bar，可以应对多变的注浆压力和各类复杂的地质环境。

第一浆囊保护部使用胶水粘贴到管片本体上，可以保护结构在运输过程中的完整性，同时浆囊注浆膨胀后可以防止围岩上的突起对浆囊造成损坏。

第二浆囊保护部设置在密封机构与浆囊之间，主要起到保护浆囊的作用，防止浆囊在运输过程中被破坏以及浆囊注浆过程中被密封机构破坏。

应当理解，本公开任一实施方式的实现并不意味要同时具备或达到上述有益效果的多个或全部。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本公开的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本公开可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本公开所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本公开所揭示的技术内容涵盖的范围内。

图1为现有双护盾TBM回填灌浆实际工况下各环状态示意图；

图2为某常规隧道内出现的管片错台问题图；

图3为某常规隧道内出现的管片破损问题图；

图4为某常规隧道内出现的管片渗漏水问题图；

图5为某常规隧道区间内豆砾石回填灌浆中出现的空洞问题图；

图6为本公开一种实施方式的自密封管片结构的剖视图；

图7为本公开一种实施方式的自密封管片结构的俯视图；

图8为本公开一种实施方式的自密封管片结构示意图；

图9为本公开一种实施方式的自密封管结构与相邻自密封管片结构拼接示意图，其中(a)为浆囊注浆前，(b)为浆囊注浆后；

图10为自密封管片结构拼装后的管片封闭环结构示意图；

图11为管片封闭环施工流程图；

图12为管片封闭环施工完成状态的剖视示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本公开实施例作进一步详细说明。在此，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，但并不作为对本公开的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或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公开中的具体含义。

应当理解，术语“包括/包含”、“由……组成”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

还需要理解，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示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公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本公开的限制。

常见的封闭环(或称止浆梗)有两种，第一种为每隔一段40-60m在管片与岩体之间注入速凝水泥浆，在区域与区域之间形成封闭空间，但是实际施工过程在轴向没有支护的间隙通过注入液体的方式难以形成有效的可以阻止浆液在区域间流动的封闭环。第二种是在盾尾脱出后采用人工构筑水泥封闭环，即在管片脱离TBM时停机，工人在管片与TBM之间的接缝处构筑水泥封闭。这种方法构筑的封闭环结构完整，止浆效果好，但是耗费人力，成本高，构筑期间TBM暂停掘进，时间成本大，且施工人员在盾尾与管片之间的无支护区域，危险系数大。

本公开提出的自密封管片结构和相邻自密封管片结构的浆囊错位的方式首尾拼接可以形成管片封闭环。通过对自密封管片结构的浆囊注浆使管片封闭环能够与四周建立起管片围岩支撑体系，可以起到稳定该环管片的作用，并且该自密封管片结构的浆囊注浆后可以填充到相邻管片与岩体之间的空隙，避免了豆砾石回填灌浆时跑浆窜浆现象以及之后的管片错台、管片破损、管片渗漏水问题的发生。

以下结合较佳的实施方式对本公开的实现进行详细的描述。

本公开提出的自密封管片结构，如图6至图8所示，包括管片本体1、浆囊2、注浆管3以及第一浆囊保护部4。

参见图7、图8，管片本体1为弧形结构，管片本体1在径向上具有外弧面和内弧面，并且管片本体1在轴向上具有第一侧和第二侧。

本公开所说的第一侧和第二侧只是一种方位指示，是管片本体1轴向的左右两边或左右两侧。

继续参见图7、图8，浆囊2设置在管片本体1的外弧面上并偏向第一侧或第二侧，其长度和走向与管片本体1的外弧面一致，两侧被密封固定在管片本体1的外弧面上。

应当理解，这里所说的浆囊2的长度和走向与管片本体1的外弧面一致，是浆囊2在管片本体1的一侧沿着管片本体1的外弧面的弧面长度方向通长设置，也就是说浆囊2长度至少与管片本体1的长度一致，方便浆囊2注浆后可以完全填充到管片与岩体之间的间隙，对整个管片长度范围内全覆盖。

浆囊2在管片本体1的外弧面上偏向第一侧或第二侧设置而不是在管片本体1的外弧面上全宽度布设或居中布设，是为了确保自密封管片结构与相邻自密封管片结构首尾拼接时，自密封管片结构上的浆囊2在注浆后能够错缝搭接，完整填充相邻自密封管片结构间的缝隙，保证接缝处的密封性。

注浆管3预埋在管片本体1内，注浆管3一端伸出到管片本体1的内弧面，另一端伸出到管片本体1的外弧面并正对浆囊2。

第一浆囊保护部4设置在管片本体1的外弧面上并完全包覆在浆囊2的外侧，第一浆囊保护部4两侧连接在管片本体1的外弧面上，并且能够在浆囊2注浆过程中受到浆囊2的挤压而与管片本体1脱离。

容易理解，第一浆囊保护部4在浆囊2注浆过程中受到浆囊2的挤压能够与管片本体1脱离是为了确保浆囊2注浆后能够伸展到相邻自密封管片结构上，填充相邻自密封管片结构间的空隙，防止跑浆窜浆现象的发生。

在一些实施例中，管片本体1可以为预制混凝土管片结构，也可以是钢制管片结构，本文优选为预制混凝土管片结构。

应当理解，预制混凝土管片结构的尺寸应当与实际施工中隧道的尺寸相对应，本文在这里不做具体的限定。

在一些实施例中，浆囊2为橡胶浆囊，较佳的是采用三层丁腈橡胶夹两层尼龙布制成加高压厚浆囊，耐磨，耐热，最大承压可达5bar，可以应对多变的注浆压力和各类复杂的地质环境。

在一些实施例中，注浆管3采用直径为100mm的注浆管，并且注浆管3应该按照管片本体1的尺寸和位置设计并预埋在管片本体1内，保证后期浆囊2注浆的稳定性。注浆管3可在管片生产制作过程中预埋，也可现场在现成管片结构上打孔安装。

在一些实施例中，浆囊2对称折叠在管片本体1的外弧面上，这样设置可以节约空间，保证浆囊2注浆后同时可以填充到相邻环的管片与岩体之间的间隙。

较佳的，浆囊2两侧通过密封机构固定，密封机构将浆囊2两侧完全固定在管片本体1的外弧面上，确保浆囊2注浆后不跑浆。

在一些实施例中，浆囊2每一侧的密封机构均包括螺栓5和压板6，压板6直接压接在浆囊2的上表面，螺栓5穿过压板6固定在管片本体1上，通过压板6将浆囊2两侧的边缘密封。

较佳的，浆囊2每一侧上的螺栓5设置有多个，按一定距离沿着浆囊2的长度方向均匀设置，并且浆囊2两侧的螺栓5一一对应。

较佳的，压板6可以是在浆囊2的两侧沿浆囊2的长度方向均匀间隔布置，也可以是沿浆囊2的长度方向通长布置。

应当理解，这里的多个可以是三个、四个、或者更多，具体数量本文不做限定，只要能够确保浆囊2两侧被完全密封固定即可。

较佳的，螺栓5采用尺寸为Φ22的六角螺栓，经过实验室试验验证，Φ22的六角螺栓对管片本体1的受力影响极小，预埋的螺栓5不会影响自密封管片结构的寿命以及安全性和防水性，同时Φ22的六角螺栓可以满足固定装置所需压力，采用六角螺栓保证了装置安装工具的通用性，安装效率高。

较佳的，压板6采用20mm厚的钢制压板，经过实验室试验验证，20mm是钢制压板在保证压力传递效果下最合适的厚度，可以减轻重量，节约成本。

压板6将螺栓5的点状压力均匀作用于浆囊2的上表面，保证浆囊2的密封效果。

在一些实施例中，每一侧的密封机构还包括压筋7。较佳的，压筋7设置有两根，两根压筋7分别布设在螺栓5的两侧，并且压筋7位于压板6与浆囊2之间，由压板6压接在浆囊2的上表面。

在一些实施例中，压筋7优选为光面圆压筋，光面圆压筋在浆囊2的两侧通长布置，并且光面圆压筋的长度与浆囊2的长度一致。

应当理解，双根压筋7设置在沿浆囊2的长度方向设置的螺栓5的两侧，在压板6的作用下将浆囊2压在管片本体1上来减少二者之间缝隙，实现不同材质之间的密封。

较佳的，压筋7采用尺寸为Φ20的光面圆压筋。

在一些实施例中，自密封管片结构还包括第二浆囊保护部8，第二浆囊保护部8沿浆囊2的长度方向通长设置，第二浆囊保护部8设置在浆囊2的两侧，密封机构与浆囊2之间。

应当理解，第二浆囊保护部8主要起到从两侧保护浆囊2的作用，防止浆囊2在运输过程中被破坏以及浆囊2注浆过程中被密封机构破坏。

较佳的，第二浆囊保护部8为保护橡胶，保护橡胶横截面呈圆弧状，弧面凹向浆囊2一侧，并且其下部压接在浆囊2的上表面通过螺栓5固定在管片本体1上。

较佳的，保护橡胶采用耐磨厚橡胶制成，橡胶具有一定的弹性，且表面涂有润滑剂，例如黄油，不仅起到保护浆囊2的作用，还能够和注浆后的浆囊2一起向外侧延展开。

应当理解，这里的保护橡胶设置成圆弧状并且弧面凹向浆囊2一侧，自然状态下如同双手从两侧包住浆囊2，保护浆囊两侧免于破坏浆囊2注浆膨胀后，浆囊2两侧能够与保护橡胶完全贴合，随着浆囊2的膨胀挤压向外张开，浆囊2在长度和宽度方向上均向外延展，保护橡胶可以隔离管片和浆囊2，同时其表面的润滑剂能够减小对称折叠时的浆囊2注浆膨胀时所受的阻力。

在一些实施例中，第一浆囊保护部4为PA板，其横截面呈半椭圆状，两侧通过胶水粘贴在管片本体1上。半椭圆状设计能够从外围完全包覆浆囊2，并减少浆囊2注浆膨胀过程中与第一浆囊保护部4之间的摩擦力。

PA板耐磨性能好，还防刮防穿刺，使用胶水将包裹住整个浆囊2的PA板两端粘贴到管片本体1的外侧，可以保护装置在运输过程中的完整性，同时浆囊2注浆膨胀后能够在预定压力下实现脱落，将PA板压在围岩上，可以防止围岩上的突起对浆囊2造成损坏。

较佳的，这里的胶水应具有无污染，流动性适中，固结时间短的特性，并且还需满足在浆囊2注浆膨胀过程中能够自然脱落，解除PA板和管片本体1之间的连接。

应当理解，这里的胶水不是永久性将PA板两端粘贴在管片本体1上，而是自密封管片结构运输过程中胶水将PA板粘贴在管片本体1的外弧面上，确保自密封管片结构在运输过程中的完整性；浆囊2注浆膨胀过程中胶水还需要能够脱落，解除PA板与管片本体1之间的连接。确保浆囊2注浆膨胀后能够向外侧延伸到相邻管片上，填充相邻管片间缝隙，保证接缝处的密封性。

在一些实施例中，注浆管3伸出到管片本体1的内弧面一端设置有注浆口9。应当理解，注浆口9设置在管片本体1的内弧面一侧是为了方便安装和拆卸。

较佳的，注浆口9为集成化智能注浆口，注浆口9集成有压力传感器、安全阀以及封堵器。集成化智能注浆口可以保证注浆过程的安全性和可靠性，同时能够实时监测浆囊2内浆液压力，及时调整注浆量，解决注浆管道浆液压力监测不准的问题。

自密封管片结构不需要开模重做，只需要在原正常管片即管片本体1上竖向每隔一定间隔埋设一对具有一定横向间距的Φ22的六角螺栓并在管片本体1上预留注浆管3和注浆口9，在两排螺栓5上分别插入高压橡胶浆囊，并将浆囊2按照对折方式折叠于两排螺栓5之间，并在浆囊2的外侧放置横截面近似条形的耐磨厚橡胶保护浆囊，在每一排螺栓5两侧耐磨厚橡胶外各放置一条于管片本体1等长的Φ20的光面圆压筋，并使用20mm厚钢制压板压在Φ20的光面圆压筋上，防止光面圆压筋移动，在20mm厚钢制压板上方通过圆头螺母51拧紧螺栓5，最后使用胶水将覆盖在整个浆囊2上的PA板两端粘贴在管片本体1上以保护整个浆囊2防止伤害事件发生。

在一些实施例中，参见图9、图10，自密封管片结构和相邻自密封管片结构通过管片本体1上的浆囊2错位的方式首尾拼接，浆囊与浆囊端部形成搭接，能够形成管片封闭环。

需要说明的是，图8和图10中管片和浆囊形状仅是作为一种示意，目的是展示浆囊在管片上的布置以及拼接状态下的交错搭接效果，并不是对浆囊及其注浆膨胀后的形状的限制，浆囊注浆膨胀后的形状还与浆囊自身尺寸的大小、注浆压力以及管片与围岩之间的空间大小有关。

应当理解，这里的浆囊2错位拼接是相邻两片管片本体1上的浆囊2不在同一侧布置，分别布置在管片本体1的左右两侧，确保首尾拼接在一起的自密封管片结构的浆囊2能够在浆囊2注浆后错位搭接在一起，浆囊2注浆后相邻两个浆囊2间相互挤压能够完整填充相邻自密封管片结构间的缝隙，保证接缝处的密封性。

这里的首尾拼接即自密封管片结构的首和自密封管片结构整体翻转后的尾拼接在一起；自密封管片结构的尾和自密封管片结构整体翻转后的首拼接在一起。

应当理解，这里所说的首和尾是一种方位指示，是指每一片自密封管片结构的一端和另一端。

当自密封管片结构拼装成完整管片封闭环后使用注浆泵通过注浆控制器连接到管片本体1预留的注浆管3的注浆阀嘴进行注浆，使高压橡胶浆囊与围岩接触建立密封，达到设定注浆压力(3bar或更高)后停止注浆并解除注浆装置，随时监测浆囊2内部浆压值。

应当理解，这里的注浆泵是共同使用TBM配套台车内的注浆泵，无需另行安装注浆泵，通用性好。

参见图11，自密封管片结构形成管片封闭环的施工方法如下：

S1：普通管片脱离盾尾后3环吹填豆砾石；

S2：每隔20环进行自密封管片结构的拼装，使整体形成管片封闭环；

S3：对管片封闭环上的自密封管片上的浆囊进行注浆作业，浆囊膨胀压紧在管片本体与围岩之间，相邻自密封管片上的浆囊首尾搭接，使管片封闭环外围与围岩之间形成环形封闭区域；

S4：对环形封闭区域内进行注浆填充，建立永久支护。

如图12，完成注浆的预埋浆囊管片封闭环整环通过浆囊2与四周围岩建立起管片浆囊围岩支撑体系可以起到稳定该环管片的作用，并通过环与环间的固定结构对20环内的管片群起到稳定作用，防止管片大规模的姿态偏移。

构建的管片封闭环还可以起到良好的单元区域封闭作用，在封闭的区间段进行豆砾石回填灌浆保证了区域的豆砾石回填灌浆的压力均匀，防止跑浆窜浆现象，保证管片封闭环顶部的豆砾石回填灌浆效果，提高了回填体质量。同时形成的管片封闭环完美的解决了掘进效率与管片豆砾石回填灌浆过程的施工矛盾，做到不停机的管片封闭环结构施工，施工时间短、成本低、安全性高、止浆效果好。本公开尤其适用于TBM隧道施工，管片封闭环与TBM隧道尺寸相同，每环管片封闭环包括多片混凝土管片，例如四片，四片混凝土管片可以相同或不同，例如上下两片管片尺寸相同且偏大，左右两片管片尺寸相同且偏小，具体根据隧道施工的设计要求以及管片的制作工艺。

应当理解，对于管片本体1上的浆囊2内的填充浆液，本公开没有额外的要求，只需要考虑可注性、适当的凝结时间、及满足普通水泥浆的强度即可。

本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本公开的较佳实施方式而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自密封管片结构，其特征在于，包括：

管片本体，为弧形结构，其在径向上具有外弧面和内弧面，轴向上具有第一侧和第二侧；

浆囊，设置在所述管片本体的外弧面上并偏向所述第一侧或第二侧，其长度和走向与所述外弧面一致，两侧密封固定在外弧面上；

注浆管，预埋在所述管片本体内，其一端伸出到管片本体的所述内弧面，另一端伸出到所述外弧面并正对所述浆囊；

第一浆囊保护部，设置在所述管片本体的外弧面上并从外侧完全包覆所述浆囊，其两侧连接在所述外弧面上，并且能够在所述浆囊注浆膨胀过程中受到浆囊的挤压而与管片本体脱离。

2.根据权利要求1所述的自密封管片结构，其特征在于，所述浆囊为橡胶浆囊，由三层丁腈橡胶夹两层尼龙布制成，最大承压5bar。

3.根据权利要求1所述的自密封管片结构，其特征在于，所述浆囊对称折叠在所述管片本体的外弧面上，浆囊两侧通过密封机构固定，每一侧的所述密封机构包括螺栓和压板，所述压板压接在所述浆囊的上表面，所述螺栓穿过压板固定在管片本体上。

4.根据权利要求3所述的自密封管片结构，其特征在于，每一侧的所述密封机构还包括光面圆压筋，光面圆压筋设置两根，两根光面圆压筋分别布设在所述螺栓的两侧并所述压板与浆囊之间，由所述压板压接在所述浆囊的上表面。

5.根据权利要求4所述的自密封管片结构，其特征在于，所述螺栓和压板沿浆囊长度方向均匀间隔设置，所述光面圆压筋通长布置，其长度与浆囊长度一致。

6.根据权利要求1所述的自密封管片结构，其特征在于，该自密封管片结构还包括第二浆囊保护部，所述第二浆囊保护部沿浆囊长度方向通长设置在所述浆囊的两侧，并所述密封机构与浆囊之间。

7.根据权利要求6所述的自密封管片结构，其特征在于，所述第二浆囊保护部为保护橡胶，保护橡胶横截面呈圆弧状，弧面凹向浆囊一侧，并且其下部压接在浆囊上表面并固定在管片本体上。

8.根据权利要求1所述的自密封管片结构，其特征在于，所述第一浆囊保护部为PA板，其横截面呈半椭圆状，两侧通过胶水粘贴在所述管片本体上。

9.一种管片封闭环，其特征在于，该管片封闭环由根据权利要求1至8中任一项所述的自密封管片结构以相邻自密封管片结构的浆囊错位的方式首尾拼接形成。

10.一种根据权利要求9所述管片封闭环的施工方法，其特征在于，包括：

S1：普通管片脱离盾尾后3环吹填豆砾石；

S2：每隔20环进行自密封管片结构的拼装，使整体形成管片封闭环；

S3：对管片封闭环上的自密封管片上的浆囊进行注浆作业，浆囊膨胀压紧在管片本体与围岩之间，相邻自密封管片上的浆囊首尾搭接，使管片封闭环外围与围岩之间形成环形封闭区域；

S4：对环形封闭区域内进行注浆填充，建立永久支护。

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