CN220978035U - 一种主被动联合控制隧道变形结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种主被动联合控制隧道变形结构，包括内支撑、加固区、囊式注浆装置、监测设备、加固注浆体，加固区沿隧道纵向布设在基坑围护结构内侧，加固区顶部与隧道顶部埋深一致，加固注浆体填充在加固区和基坑围护结构之间的空隙内，内支撑布设在基坑围护结构内侧，并贯穿对应的加固区，基坑围护结构和隧道之间施工有钻孔，囊式注浆装置布设在钻孔内，囊式注浆装置中心点位于隧道中心点之下一米，监测设备沿隧道纵向布设在隧道内。本实用新型有效解决了传统注浆技术对围护结构变形产生影响的难题，同时实现了基坑开挖过程中隧道变形的实时控制技术，保证隧道的正常工作状态。

Description

一种主被动联合控制隧道变形结构

技术领域

本实用新型涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种主被动联合控制隧道变形结构。

背景技术

基坑工程是城市发展、地下空间开发的重要手段，随着城市化建设的不断推进，大面积深基坑不断增多。基坑施工会引起围护结构以及周围土层的变形，并由此对基坑周围建(构)筑物产生影响。随着大量地铁隧道的建设和投入使用，不可避免地需要在地铁隧道周边进行基坑施工，为保证地铁隧道的结构安全和运营安全，地铁隧道的变形控制标准逐渐严格化，由原来的厘米级控制要求转变为毫米级。因此，针对基坑施工引起隧道变形的控制措施应具有精细控制的特点。

当前，针对基坑开挖引起临近隧道变形的控制方法中，袖筏管注浆主动控制技术在工程中得到广泛应，但是袖筏管注浆存在劈裂、渗透以及窜浆的问题，导致注浆效率十分低。公告号为CN218757413U的中国实用新型专利公开了一种一种用于控制位移的多点联合注浆系统，提出了囊式注浆控制技术，其实质是通过钻孔注浆实现对周围土体的侧向挤压，从而达到控制隧道变形的目的。但是，当隧道距离基坑较近时，位于隧道及基坑中间的囊氏注浆系统将会严重影响基坑变形。

因此，针对服役期隧道近接基坑施工工程，研发一种既可减小对基坑变形影响，同时又能实现经济、安全、高效、实时主动的隧道变形控制技术具有迫切需求。

发明内容

本实用新型旨在解决现有技术的不足，而提供一种主被动联合控制隧道变形结构，其适用于服役期隧道近接基坑施工工程，在不影响基坑变形的前提下，该结构可根据现场实际情况对隧道变形进行实时主动控制。

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种主被动联合控制隧道变形结构，包括内支撑、加固区、囊式注浆装置、监测设备、加固注浆体，加固区沿隧道纵向布设在基坑围护结构内侧，加固区顶部与隧道顶部埋深一致，加固注浆体填充在加固区和基坑围护结构之间的空隙内，内支撑布设在基坑围护结构内侧，并贯穿对应的加固区，基坑围护结构和隧道之间施工有钻孔，囊式注浆装置布设在钻孔内，囊式注浆装置中心点位于隧道中心点之下一米，囊式注浆装置包括囊袋和注浆杆，注浆杆穿进囊袋内，囊袋顶部和底部设有卡扣并通过卡扣与注浆杆连接固定，注浆杆由上到下设有若干注浆孔，注浆孔上安装有单向阀门，监测设备沿隧道纵向布设在隧道内。

特别的，加固区为水泥掺量20％的三轴水泥土搅拌桩结构。

特别的，加固注浆体为水灰比0.55的水泥。

特别的，囊袋为圆柱体结构，直径为50cm，长度为8m，与隧道净距为3-5m，沿隧道纵向水平布置间距为1-2m。

特别的，监测设备为位移计或全站仪，并布置在隧道侧腰处。

特别的，注浆杆连接有注浆设备，监测设备和注浆设备通过电控箱联动，监测设备记录变形接近警戒时，注浆设备启动并对囊式注浆装置注浆。

特别的，监测设备的警戒值为隧道变形容许值的70％，每间隔6-8m对囊式注浆装置进行同时注浆作业，当实时监测变形值达到60％的警戒值时停止注浆。

特别的，待进行注浆作业的囊袋根据隧道上的监测设备沿纵向的实时监测结果确定，选取隧道沿纵向变形峰值范围内的囊袋进行注浆，且同一峰值范围内的囊袋注浆作业间距保持在6-8m。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用囊式注浆技术，可以克服传统袖筏管注浆漏浆等缺点，提高了注浆效率，并且根据实时监测数据确定定点注浆范围，可提高注浆的精确度。

2、本实用新型中的被动侧加固区为基坑围护结构提供了更大的侧向土压力，增强了基坑围护结构的嵌固作用，减小了基坑变形，从而减弱了基坑开挖对临近隧道的影响。

3、本实用新型中的加固区成型后，相较于周围土体而言，由于其具有较大的刚度和强度，因此其对囊氏注浆产生一定的遮拦作用，从而提高了囊式注浆效率。

4、本发明中囊袋位于隧道中心点下方，可通过挤压周围土体实现对隧道水平及竖向变形的同时控制。

5、本实用新型中的囊氏注浆装置位于隧道和基坑围护结构中间，注浆过程中会对基坑围护结构产生一定的挤压效果，然而基坑被动侧加固区可有效抑制此不利影响，从而实现了在不影响基坑变形的前提下，对隧道进行高效的变形控制。

附图说明

图1为本实用新型的剖视示意图；

图2为本实用新型的俯视示意图；

图3为本实用新型的囊式注浆装置结构示意图；

图中：1-内支撑；2-基坑围护结构；3-隧道；4-加固区；5-囊式注浆装置；6-监测设备；7-加固注浆体；8-囊袋；9-单向阀门；10-注浆孔；11-卡扣；12-注浆杆；

以下将结合本实用新型的实施例参照附图进行详细叙述。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1-图3所示，一种主被动联合控制隧道变形结构，包括内支撑1、加固区4、囊式注浆装置5、监测设备6、加固注浆体7；

加固区4沿隧道3纵向布设在基坑围护结构2内侧，加固区4顶部与隧道3顶部埋深一致，加固区4为水泥掺量20％的三轴水泥土搅拌桩结构；

加固注浆体7填充在加固区4和基坑围护结构2之间的空隙内，加固注浆体7为水灰比0.55的水泥；

内支撑1布设在基坑围护结构2内侧，并贯穿对应的加固区4；

基坑围护结构2和隧道3之间施工有钻孔，囊式注浆装置5布设在钻孔内，囊式注浆装置5中心点位于隧道3中心点之下一米，囊式注浆装置5包括囊袋8和注浆杆12，注浆杆12穿进囊袋8内，囊袋8顶部和底部设有卡扣11并通过卡扣11与注浆杆12连接固定，注浆杆12由上到下设有若干注浆孔10，注浆孔10上安装有单向阀门9，囊袋8为圆柱体结构，直径为50cm，长度为8m，与隧道3净距为3-5m，沿隧道3纵向水平布置间距为1-2m；

监测设备6沿隧道3纵向布设在隧道3内，监测设备6为位移计或全站仪，并布置在隧道3侧腰处，注浆杆12连接有注浆设备，监测设备6和注浆设备通过电控箱联动，监测设备6记录变形接近警戒时，注浆设备启动并对囊式注浆装置5注浆；监测设备6的警戒值为隧道3变形容许值的70％，每间隔6-8m对囊式注浆装置5进行同时注浆作业，当实时监测变形值达到60％的警戒值时停止注浆；待进行注浆作业的囊袋8根据隧道3上的监测设备6沿纵向的实时监测结果确定，选取隧道3沿纵向变形峰值范围内的囊袋8进行注浆，且同一峰值范围内的囊袋8注浆作业间距保持在6-8m。

本实用新型施工步骤如下：

步骤1：根据基坑开挖范围，布设基坑围护结构2；

步骤2：在基坑围护结构2内侧一定范围内采用三轴搅拌桩机施工加固区4，加固范围仅为基坑靠近隧道3侧，并沿隧道3纵向进行裙边满堂加固，根据设计要求，确定土层的加固深度范围，加固区4顶部与隧道3顶部埋深一致，根据设计要求，确定土层的加固深度范围，并采用水泥掺量20％的三轴水泥土搅拌桩进行加固；

步骤3：在基坑围护结构2和加固区4之间的空隙采用压密注浆方式进行填充加固，填充的加固体为加固注浆体7，加固注浆体7的注浆液采用水灰比0.55的水泥；

步骤4：在基坑围护结构2及隧道3之间，沿隧道纵向进行钻孔，根据工程设计要求确定钻孔位置及深度，采用钻孔机进行钻孔，孔径为80-100mm，钻孔过程中采用泥浆护壁，当钻机达到指定深度后进行提钻；

步骤5：布设囊式注浆装置5，囊式注浆装置5包括囊袋8和注浆杆12，囊袋8采用高强度高弹性的橡胶，为圆柱体结构，直径为50cm，长度为8m；与隧道3净距为3-5m，囊氏注浆装置5中心位于隧道3中心点之下1m；沿隧道纵向囊袋8水平布置间距为1-2m；囊袋8与注浆杆12通过卡扣11相连接，注浆杆12采用钢管，直径50mm，注浆杆12上存在注浆孔10，孔径为30mm，沿埋深注浆孔10间距为100mm，卡扣11采用钢圆块，直径为70mm，厚度为40mm，为避免注浆液回流至杆内，在注浆孔10位置处安装单向阀门9；

步骤6：在隧道3内布设监测设备6；监测设备6可采用位移计或全站仪，并布置在隧道3侧腰处，为保监测数据的连续性，沿隧道3纵向间隔五倍管片宽度布置；

步骤7：进行基坑开挖和内支撑1施工作业，并实时监测隧道3的变形；

步骤8：监测设备6记录变形接近警戒值时，对囊式注浆装置5进行注浆；警戒值为隧道变形容许值的70％，为避免注浆点间隔距离太远造成管片差异变形从而产生错位，每间隔6-8m囊式注浆装置5进行同时注浆作业，当实时监测变形值达到60％的警戒值时停止注浆，浆液选用水泥和水玻璃混合液，具体配置参数需根据试验及结合实际情况进行确定；

注浆作业所对应的囊袋8，需要根据隧道3沿纵向的实时监测结果确定，选取隧道3沿纵向变形峰值范围进行注浆，同一峰值范围内的囊袋8注浆作业间距保持在6-8m；

在基坑施工过程中，可依据小注浆量，多次注浆原则进行注浆变形控制，并且需根据实际工程情况确定具体注浆方案。

本实用新型采用的技术方案主要选择被动侧土体加固联合主动侧囊氏注浆控制结构，克服传统袖筏管注浆漏浆等缺点，提高了注浆效率，并且根据实时监测数据确定定点注浆范围，可提高注浆的精确度；被动侧加固区4为基坑围护结构2提供了更大的侧向土压力，增强了基坑围护结构2的嵌固作用，减小了基坑变形，从而减弱了基坑开挖对临近隧道3的影响；并且，加固区4成型后，相较于周围土体而言，由于其具有较大的刚度和强度，因此其对囊氏注浆装置5产生一定的遮拦作用，从而提高了囊式注浆效率；囊式注浆装置5的囊袋8中心点位于隧道3中心点下方，可通过挤压周围土体实现对隧道3水平及竖向变形的同时控制；囊氏注浆装置5位于隧道3及基坑围护结构2中间，注浆过程中会对基坑围护结构2产生一定的挤压效果，然而基坑被动侧加固区4可有效抑制此不利影响，从而实现了在不影响基坑变形的前提下，对隧道3进行高效的变形控制。

在本实用新型的描述中，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”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。

在本实用新型中，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，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种主被动联合控制隧道变形结构，其特征在于，包括内支撑(1)、加固区(4)、囊式注浆装置(5)、监测设备(6)、加固注浆体(7)，加固区(4)沿隧道(3)纵向布设在基坑围护结构(2)内侧，加固区(4)顶部与隧道(3)顶部埋深一致，加固注浆体(7)填充在加固区(4)和基坑围护结构(2)之间的空隙内，内支撑(1)布设在基坑围护结构(2)内侧，并贯穿对应的加固区(4)，基坑围护结构(2)和隧道(3)之间施工有钻孔，囊式注浆装置(5)布设在钻孔内，囊式注浆装置(5)中心点位于隧道(3)中心点之下一米，囊式注浆装置(5)包括囊袋(8)和注浆杆(12)，注浆杆(12)穿进囊袋(8)内，囊袋(8)顶部和底部设有卡扣(11)并通过卡扣(11)与注浆杆(12)连接固定，注浆杆(12)由上到下设有若干注浆孔(10)，注浆孔(10)上安装有单向阀门(9)，监测设备(6)沿隧道(3)纵向布设在隧道(3)内。

2.根据权利要求1所述的一种主被动联合控制隧道变形结构，其特征在于，加固区(4)为水泥掺量20％的三轴水泥土搅拌桩结构。

3.根据权利要求1所述的一种主被动联合控制隧道变形结构，其特征在于，加固注浆体(7)为水灰比0.55的水泥。

4.根据权利要求1所述的一种主被动联合控制隧道变形结构，其特征在于，囊袋(8)为圆柱体结构，直径为50cm，长度为8m，与隧道(3)净距为3-5m，沿隧道(3)纵向水平布置间距为1-2m。

5.根据权利要求1所述的一种主被动联合控制隧道变形结构，其特征在于，监测设备(6)为位移计或全站仪，并布置在隧道(3)侧腰处。

6.根据权利要求5所述的一种主被动联合控制隧道变形结构，其特征在于，注浆杆(12)连接有注浆设备，监测设备(6)和注浆设备通过电控箱联动，监测设备(6)记录变形接近警戒时，注浆设备启动并对囊式注浆装置(5)注浆。

7.根据权利要求6所述的一种主被动联合控制隧道变形结构，其特征在于，监测设备(6)的警戒值为隧道(3)变形容许值的70％，每间隔6-8m对囊式注浆装置(5)进行同时注浆作业，当实时监测变形值达到60％的警戒值时停止注浆。

8.根据权利要求7所述的一种主被动联合控制隧道变形结构，其特征在于，待进行注浆作业的囊袋(8)根据隧道(3)上的监测设备(6)沿纵向的实时监测结果确定，选取隧道(3)沿纵向变形峰值范围内的囊袋(8)进行注浆，且同一峰值范围内的囊袋(8)注浆作业间距保持在6-8m。