CN219387903U - 一种防止上浮的盾构隧道管片结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及土木工程技术领域，公开了一种防止上浮的盾构隧道管片结构，包括注浆孔(兼吊装孔)与橡胶囊袋；注浆孔为传统注浆孔的末端设置倾斜管与喷嘴管，喷嘴管四周牢固绑扎、固定有橡胶囊袋；新型的管片在盾构施工一环管片拼装完成后、在管片脱离盾尾之前，新型注浆孔内部的连接软管与注浆系统相连，基于连接软管向橡胶囊袋内注入早强浆液，注浆后的膨胀橡胶囊袋紧密位于管片与围岩土体之间，浆液在管片脱离盾尾前达到凝固，对管片形成约束与固定作用，从而达到防止管片上浮的目的。膨胀后的橡胶囊袋不覆盖新型注浆孔主孔端部的砼保护层区域，保留了注浆孔向管片外侧进行二次注浆作业的通道，注浆孔的功能未因设置橡胶囊袋而减弱。

Description

一种防止上浮的盾构隧道管片结构

技术领域

本实用新型涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种防止上浮的盾构隧道管片结构。

背景技术

盾构隧道施工中，由于盾构管片受到的浮力大于其自重，对于同步注浆尚未凝固刚脱离盾尾的管片经常会出现局部或整体上浮，表现为管片错台、裂缝、破损，乃至轴线偏位等现象。在广州、上海、南京等地铁盾构施工中，都不同程度地出现过管片脱出盾尾后，注浆过程中的上浮现象，如某工程管片脱出盾尾后最大上浮量达170mm。广州地铁三号线施工过程中局部管片上浮量也达到100mm以上。而根据《盾构法隧道施工及验收规范》，隧道轴线平面位置的允许偏差不大于50mm，故施工过程中应采取有效措施降低盾构管片的上浮量。

一般地，一环地铁隧道由六块管片组装而成，包括三块标准块10、两块邻接块11与一块封顶块12。常用的管片1中心位置设置有注浆孔的孔体4-0(兼吊装孔)，孔体4-0不直接与外弧侧1-1贯通，其端部具有3-5cm厚的砼保护层，使用该孔体4-0时需用电锤钻穿砼保护层后才能开展二次注浆的施工(如图1-图4所示)。传统注浆孔的孔体4-0位于管片1中心位置，预制时在孔体4-0四周设置环向钢筋，管口内设置丝牙，拧入扣件后作为吊装孔使用，整体质量分布均匀，吊装施工技术成熟。

为了控制施工过程中盾构管片的上浮，诸如CN111255478A、CN114542108A、CN111577324A、CN209637774U、CN114893208A、CN216429622U等技术提出在管片脱离盾尾前基于注浆孔开展各类改进与创新，来抵抗管片的上浮。这些技术实施后，往往具有下列局限性：①同步注浆未凝固前已凿通注浆孔，导致注浆孔成为潜在的渗水点，特别在管片外围存在承压水情况下尤其影响较大；②注浆孔提前被占用，后续难以再基于注浆孔开展二次注浆活动，导致注浆孔丧失了部分功能。还有其它一些防止管片上浮的技术，则需大幅改变早已成熟的管片生产工艺(如管片外形、注浆孔数量与位置、钢筋布置等)及相应质量监控体系，实用性不强。

可见，有必要发展对盾构管片生产影响不大、对注浆孔功能无减弱或降低影响的能够防止盾构隧道管片上浮的新技术。

实用新型内容

为了弥补现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种防止上浮的盾构隧道管片结构，其仅对传统管片生产工艺进行微调(管片模具及配筋不变)且注浆孔的功能无影响，实现对脱离盾尾之前的管片进行有效加固，达到阻止盾构管片上浮的目的。

本实用新型采用以下技术方案实现：一种防止上浮的盾构隧道管片结构，包括设置于管片上的注浆孔，所述注浆孔具有孔体，所述孔体靠近所述管片外弧侧的一端依次连通设置有倾斜管和喷嘴管，所述倾斜管内设置有逆止阀，位于所述喷嘴管四周的所述外弧侧上安装有注浆后形成膨胀橡胶囊袋的折叠橡胶囊袋，所述喷嘴管贯穿所述外弧侧、并连通于所述折叠橡胶囊袋。

作为上述方案的进一步改进，所述喷嘴管远离所述倾斜管一端的端面高度小于等于所述外弧侧的表面高度。

作为上述方案的进一步改进，所述折叠橡胶囊袋通过绑扎的方式固定在所述喷嘴管四周的所述外弧侧表面。

作为上述方案的进一步改进，所述注浆孔内收容有连接软管，所述连接软管一端连通于橡胶囊袋的内部，另一端可与外接的注浆系统相连通。

作为上述方案的进一步改进，位于所述喷嘴管外侧的所述外弧侧表面上开设有环绕所述喷嘴管四周的凹槽，所述凹槽适配于所述橡胶囊袋。

作为上述方案的进一步改进，所述折叠橡胶囊袋的厚度小于等于1cm；折叠橡胶囊袋在注浆膨胀后，位于注浆孔的喷嘴管端部砼保护层的四周形成中空预留孔，膨胀橡胶囊袋不覆盖注浆孔的喷嘴管端部的砼保护层区域。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型所提的新型管片与传统管片的区别在于：注浆孔上增设分叉的倾斜管，其对管片的模具、配筋无本质影响，进行改变注浆孔的局部构造，注浆孔主孔的中心位置及兼做吊装孔的功能无变化，对管片生产影响非常小。

2、基于连接软管向橡胶囊袋注浆，橡胶囊袋注浆膨胀后位于新型注浆孔主孔端部砼保护层的四周形成中空预留孔，膨胀后的橡胶囊袋不覆盖新型注浆孔主孔端部的砼保护层区域，保留了注浆孔向管片外侧进行二次注浆作业的通道，注浆孔的功能未因设置橡胶囊袋而减弱。

3、基于连接软管向橡胶囊袋内注入早强浆液，注浆后的膨胀橡胶囊袋紧密位于管片与围岩土体之间，浆液在管片脱离盾尾前达到凝固，对管片形成约束与固定作用，从而达到防止管片上浮的目的。

4、封闭的橡胶囊袋基于袋口与喷嘴管固定、密闭相连，管片外侧的地下水无法基于新型注浆孔进入管片内侧，即新型管片不会弱化管片的防水效果。

5、可按需对传统管片标准块、邻接块或封顶块进行局部改造，形成基于新型注浆孔、连接软管、橡胶囊袋形成独立封闭、早强注浆体系，造价低廉，注浆施工简便，性价比高。

附图说明

图1为传统管片外侧三维方位的结构示意图；

图2为传统管片内侧三维方位的结构示意图；

图3为传统管片剖面结构示意图；

图4为传统管片的预埋注浆孔孔体的结构示意图；

图5为本实用新型提供的管片剖面结构示意图；

图6为本实用新型提供的管片外侧三维方位的结构示意图；

图7为图5中的管片预埋注浆孔剖面的结构示意图；

图8为图5中的管片预埋注浆孔三维方位的结构示意图；

图9为图5中的管片外壁固定安装折叠橡胶囊袋的结构示意图；

图10为图9中的管片外壁固定安装的折叠橡胶囊袋充浆后形成膨胀橡胶囊袋的结构示意图；

图11为图10中的管片外壁注浆囊袋填充的三维方位结构示意图；

图12为一环管片中使用一块本申请管片结构的环管片组装结构示意图；

图13为一环管片中使用两块本申请管片结构的环管片组装结构示意图；

图14为一环管片中使用三块本申请管片结构的环管片组装结构示意图。

主要符号说明：

1、管片；1-1、外弧侧；1-2、内弧侧；1-3、螺栓孔；4、注浆孔；4-0、孔体；4-1、倾斜管；4-2、逆止阀；4-3、喷嘴管；5、凹槽；6、折叠橡胶囊袋；7、连接软管；8、膨胀橡胶囊袋；9、预留孔；10、标准块；11、邻接块；12、封顶块。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例1

请结合图5和图8，防止上浮的盾构隧道管片结构，包括设置于管片1上的注浆孔4，注浆孔4具有孔体4-0，孔体4-0靠近管片1外弧侧1-1的一端依次连通设置有倾斜管4-1和喷嘴管4-3。

位于喷嘴管4-3四周的外弧侧1-1上安装有注浆后形成膨胀橡胶囊袋8的折叠橡胶囊袋6，

本实施例的注浆孔4的孔体4-0与传统注浆主孔的构造完全相同(在管片1上的中心位置也相同)，仅在孔体4-0末端增设倾斜管4-1与喷嘴管4-3，为后续注浆提供避开传统注浆主孔位置的新通道。

倾斜管4-1内设置有逆止阀4-2，如图7所示，是为了防止基于连接软管7向橡胶囊袋内部注浆时浆液在压力作用下的回流。

喷嘴管4-3贯穿外弧侧1-1、并连通于折叠橡胶囊袋6，位于喷嘴管4-3外侧的外弧侧1-1表面上开设有环绕喷嘴管4-3四周的凹槽5，凹槽5适配于橡胶囊袋，如图5与图6所示。折叠橡胶囊袋6通过绑扎的方式固定在喷嘴管4-3四周的外弧侧1-1表面。

凹槽5的设置，是为了在管片1的外弧侧1-1绑扎、固定折叠橡胶囊6袋提供绑扎支点。折叠橡胶囊袋6绑扎、固定于管片1的外弧侧1-1，是在管片1预制养护完成后、盾构拼装前完成的。封闭的橡胶囊袋基于袋口与喷嘴管4-3固定、密闭相连，管片1外侧的地下水无法基于新型的注浆孔4进入管片1内侧，即新型的管片1不会弱化管片1的防水效果。

喷嘴管4-3远离倾斜管4-1一端的端面高度小于等于外弧侧1-1的表面高度，故新型的管片1在搬运、堆放过程中不会触碰到喷嘴管4-3，形成对外露喷嘴管4-3的有效保护。

新型的管片1在拼装前，折叠橡胶囊袋6基于袋口与喷嘴管4-3固定相连，折叠橡胶囊袋6整体折叠后简单固定、紧贴于新型的管片1的外弧侧1-1表面，折叠橡胶囊袋6厚度小于等于1cm，如图9所示。即在盾构拼装前，折叠橡胶囊袋6简单固定(如用透明胶、低强度胶粘贴等)于新型的管片1外弧侧1-1，厚度非常小，不会明显增加管片1厚度，对管片1拼装基本无影响。

新型注浆孔4内设置连接软管7，连接软管7一端置于橡胶囊袋内部，另一端折叠、蜷缩于新型注浆孔4内部(空置状态的连接软管7体积较小)，可与外接的注浆系统相连通，且对管片1的新型的注浆孔4作为吊装孔进行吊装作业时无影响。

本实施例中连接软管7、橡胶囊袋采用高强、厚度小、承压大、具有一定弹性的材料制成，在常用注浆压力作用下不发生破裂与失效。

新型的管片1在盾构施工一环管片拼装完成后、在管片1脱离盾尾之前，新型注浆孔4内部的连接软管7与注浆系统相连，基于连接软管7向折叠橡胶囊袋6内注入早强浆液形成膨胀橡胶囊袋8，示意图如图10所示。

基于连接软管7向折叠橡胶囊袋6内注入早强浆液，注浆后形成膨胀橡胶囊袋8紧密位于管片1与围岩土体之间，浆液在管片1脱离盾尾前达到凝固，对管片1形成约束与固定作用，从而达到防止管片1上浮的目的。

折叠橡胶囊袋6在注浆膨胀后，位于新型的注浆孔4的喷嘴管4-3端部砼保护层的四周形成中空预留孔9，膨胀橡胶囊袋8不覆盖新型的注浆孔4的喷嘴管4-3端部的砼保护层区域，如图10与图11所示。

膨胀后形成的膨胀橡胶囊袋8不覆盖新型的注浆孔4的喷嘴管4-3端部的砼保护层区域，保留了注浆孔4向管片1外侧进行二次注浆作业的通道，注浆孔4的功能未因设置橡胶囊袋而减弱。

一般地，三块标准块10通常拼装于一环管片的中下部，而两块邻接块11、一块封顶块12通常拼装于一环管片的中上部。在一环管片中上部外侧形成早强浆液凝结体，显然有利于阻止管片上浮。故优选地，所提新型的管片1为局部优化、改造的邻接块11或封顶块12。

实施例2

如图12，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例是在一环盾构管片的一块邻接块上设置新型的注浆孔4与橡胶囊袋，邻接块11拼装于管片的中上部。新型的邻接块11在盾构施工一环管片拼装完成后、在管片1脱离盾尾之前，注浆孔4内部的连接软管7与注浆系统相连，基于连接软管7向折叠橡胶囊袋6内注入早强浆液，浆液在管片脱离盾尾前达到凝固。

实施例3

如图13，在一环盾构管片的两块邻接块上均设置新型的注浆孔4与橡胶囊袋，两块邻接块拼装于管片的中上部。新型的邻接块在盾构施工一环管片拼装完成后、在管片脱离盾尾之前，新型的注浆孔内部的连接软管7与注浆系统相连，基于连接软管7向橡胶囊袋6内注入早强浆液，浆液在管片脱离盾尾前达到凝固。

实施例4

如图14，在一环盾构管片的两块邻接块、一块封顶块上均设置新型的注浆孔4与橡胶囊袋6，两块邻接块、一块封顶块拼装于管片的中上部。所述的新型的管片在盾构施工一环管片拼装完成后、在管片脱离盾尾之前，新型的注浆孔4内部的连接软管7与注浆系统相连，基于连接软管7向橡胶囊袋6内注入早强浆液，浆液在管片脱离盾尾前达到凝固。

实施例5

所提新型的管片1的预制与拼装施工方法，具体步骤如下：

1、制作一定数量的带上述所提橡胶囊袋的邻接块、封顶块，供管片拼装过程中按需选用。预制管片时，仅需用新型的注浆孔4替换传统注浆孔2，注浆孔主孔位置相同，喷嘴管4-3的外洞口与管片外弧侧1-1模具紧密接触。钢筋绑扎与传统管片相同。所提新型的管片1浇筑混凝土预制养护后堆叠待用。

2、根据盾构施工管片脱离盾尾后上浮特征，确定拟用新型的管片1的位置，选择步骤1中已预作好的相应新型管片1。在所提新型的管片1吊装至盾构施工工作面之前，把折叠橡胶囊袋6基于袋口与喷嘴管4-3固定相连，折叠橡胶囊袋6整体折叠后简单固定、紧贴于新型管片1外弧侧1-1，折叠橡胶囊袋6厚度不大于1cm。盾构拼装前折叠橡胶囊袋6简单固定(如用透明胶、低强度胶粘贴等)于新型的管片1外弧侧1-1，厚度非常小。新型的注浆孔4内设置连接软管7，连接软管7一端置于橡胶囊袋内部，另一端折叠、蜷缩于新型的注浆孔4内部。

3、把安装好折叠的橡胶囊袋6、连接软管7的新型的管片1吊运至盾构机内部工作面，扣件拧入新型的注浆孔4形成吊装作用点，把所提新型的管片1拼装至一环管片的指定位置，再去除新型注浆孔4中的吊装扣件。

4、把蜷缩于新型的注浆孔4内部的连接软管7拉出洞口，连接注浆系统，基于连接软管7向橡胶囊袋内注入早强浆液，达到设定注浆压力后停止注浆。注浆后的膨胀橡胶囊袋紧密位于管片与围岩土体之间，浆液在管片脱离盾尾前达到凝固。

5、基于连接软管7向橡胶囊袋内注浆完成后，因新型的注浆孔4内部设置了逆止阀4-2浆液不会回流，及时把新型的注浆孔4内部连接软管7内残余的浆液清理干净，把连接软管7折叠、蜷缩于新型的注浆孔4内部(或切除)，使其不影响后续基于主孔的二次注浆施工。

本实用新型的优点是：注浆孔上增设分叉的倾斜管，其对管片的模具、配筋无本质影响，进行改变注浆孔的局部构造，注浆主孔的中心位置及兼做吊装孔的功能无变化，对管片生产影响非常小；基于连接软管向橡胶囊袋注浆，橡胶囊袋注浆膨胀后位于新型的注浆孔主孔端部砼保护层的四周形成中空预留孔，膨胀后的橡胶囊袋不覆盖新型的注浆孔主孔端部的砼保护层区域，保留了注浆孔向管片外侧进行二次注浆作业的通道，注浆孔的功能未因设置橡胶囊袋而减弱；基于连接软管向橡胶囊袋内注入早强浆液，注浆后的膨胀橡胶囊袋紧密位于管片与围岩土体之间，浆液在管片脱离盾尾前达到凝固，对管片形成约束与固定作用，从而达到防止管片上浮的目的；封闭的橡胶囊袋基于袋口与喷嘴管固定、密闭相连，管片外侧的地下水无法基于新型注浆孔进入管片内侧，即新型管片不会弱化管片的防水效果；可按需对传统管片标准块、邻接块或封顶块进行局部改造，形成基于新型注浆孔、连接软管、橡胶囊袋形成独立封闭、早强注浆体系，造价低廉，注浆施工简便，性价比高。

附图中仅展示了新型注浆孔、连接软管、橡胶囊袋的部分形状及部分连接方式，按照所提思路，可以改变橡胶囊袋的形状与位置，或采用其它形式的可供独立注入早强浆液的膨胀结构，其均属于本实用新型的等效修改与变更，此处不再赘述。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种防止上浮的盾构隧道管片结构，其特征在于，包括设置于管片(1)上的注浆孔(4)，注浆孔(4)具有孔体(4-0)，孔体(4-0)靠近管片(1)外弧侧(1-1)的一端依次连通设置有倾斜管(4-1)和喷嘴管(4-3)，倾斜管(4-1)内设置有逆止阀(4-2)，位于所述喷嘴管(4-3)四周的外弧侧(1-1)上安装有注浆后形成膨胀橡胶囊袋(8)的折叠橡胶囊袋(6)，喷嘴管(4-3)贯穿外弧侧(1-1)、并连通折叠橡胶囊袋(6)。

2.如权利要求1所述的防止上浮的盾构隧道管片结构，其特征在于，喷嘴管(4-3)远离倾斜管(4-1)一端的端面高度小于等于外弧侧(1-1)的表面高度。

3.如权利要求1所述的防止上浮的盾构隧道管片结构，其特征在于，折叠橡胶囊袋(6)通过绑扎的方式固定在喷嘴管(4-3)四周的外弧侧(1-1)表面。

4.如权利要求1所述的防止上浮的盾构隧道管片结构，其特征在于，注浆孔(4)内收容有连接软管(7)，连接软管(7)一端连通于橡胶囊袋的内部。

5.如权利要求1所述的防止上浮的盾构隧道管片结构，其特征在于，位于喷嘴管(4-3)外侧的外弧侧(1-1)表面上开设有环绕喷嘴管(4-3)四周的凹槽(5)，凹槽(5)适配于橡胶囊袋。

6.如权利要求1所述的防止上浮的盾构隧道管片结构，其特征在于，折叠橡胶囊袋(6)的厚度小于等于1cm；折叠橡胶囊袋(6)在注浆膨胀后，位于注浆孔(4)的喷嘴管(4-3)端部砼保护层的四周形成中空预留孔(9)，膨胀橡胶囊袋(8)不覆盖注浆孔(4)的喷嘴管(4-3)端部的砼保护层区域。