一种盾构隧道抗浮控制结构及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种盾构隧道抗浮控制结构及使用方法，包括隧道衬砌管片、沿管片径向设置的拉杆组件和设于隧道底部管片上的钢垫板，所述钢垫板与管片曲率一致，所述拉杆组件一端穿过管片预留孔后埋入土体中，另一端与钢垫板相连；还包括拉力杆，所述拉力杆连接相邻各环管片上的钢垫板。本发明专利技术通过在隧道底部管片上设置钢垫板和拉杆组件，该拉杆组件能够增强衬砌管片与地层的连接力，并通过拉力杆连接相邻各环管片上的钢垫板，从而将纵向各环衬砌管片连接成整体，解决了纵向管片间的整体稳定性不能保证的问题，提高衬砌结构的抗浮能力，降低了因管片上浮而导致的连接螺栓破坏、管片止水胶带止水效果降低、管片错台等风险。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构隧道抗浮控制结构及使用方法
本专利技术涉及盾构隧道工程领域，特别涉及一种盾构隧道抗浮控制结构及使用方法。
技术介绍
随着城市轨道交通工程的开发和利用，盾构法施工以其掘进速度快、施工安全、机械化程度高等特点越来越广泛地应用于城市地铁建设中。然而，从盾构管片拼装成环到浆液最终凝固与围岩密贴前，软土地层经常出现管片上浮现象。管片上浮是指管片在脱出尾盾后，受地质、水、同步浆液等因素的影响，造成管片向上位移的现象，大多发生在管片刚脱出盾构机盾尾的时候。衬砌管片上浮主要有两种危害：一是管片上浮造成管片成型质量缺陷(管片错台)，当管片错台达到15mm时，管片螺栓连接处会出现破损，同时管片上浮影响管片止水胶条的止水效果，造成管片渗漏水；二是管片姿态超限，直接影响隧道线型是否符合设计轴线和是否满足隧道建筑界限。现有中国专利技术专利201710455452.2中提供的抗浮体系存在一定局限，体系不能保证管片上浮时的纵向整体稳定性。因此，亟需专利技术一种用于盾构隧道的抗浮控制结构，能够为管片提供较好的整体稳定性，并将管片的上浮限制在安全范围内，不对盾构隧道造成危害。
技术实现思路
本专利技术目的在于：针对在盾构隧道施工中，管片在脱出盾构机尾盾后，受地质、水、同步浆液等因素影响而造成管片上浮的问题，提供一种盾构隧道抗浮控制结构，该抗浮控制结构通过增强衬砌管片与地层的连接力，同时将纵向各环衬砌管片连接成整体，极大提高衬砌结构的抗浮能力，克服了现有解决措施中纵向管片的整体稳定性不能保证、锚杆抗拔能力较弱等缺点。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种盾构隧道抗浮控制结构，包括隧道衬砌管片、沿管片径向设置的拉杆组件和设于隧道底部管片上的钢垫板，所述钢垫板与管片曲率一致，所述拉杆组件一端穿过管片预留孔后埋入土体中，另一端与钢垫板相连；还包括拉力杆，所述拉力杆连接相邻各环管片上的钢垫板。本专利技术通过在隧道底部管片上设置与管片曲率一致的钢垫板，以及沿管片径向设置的拉杆组件，且拉杆组件一端穿过管片预留孔后埋入土体中，另一端与钢垫板相连，该拉杆组件能够增强衬砌管片与地层的连接力，且钢垫板可以避免管片受拉力时损坏，并通过拉力杆连接相邻各环管片上的钢垫板，从而将纵向各环衬砌管片连接成整体，解决了现有技术中纵向管片间的整体稳定性不能保证的问题，有利于提高衬砌结构的抗浮能力，大大降低了因管片上浮而导致的连接螺栓破坏、管片止水胶带止水效果降低、管片错台等风险。作为本专利技术的优选方案，所述拉杆组件布置在隧道拱底左右60°范围内，可使拉杆组件承受拉力，有利于控制管片上浮，也方便该抗浮结构施工。作为本专利技术的优选方案，所述拉杆组件包括扩大头锚杆和土钉。通过采用扩大头锚杆，在有限长度的锚固体范围内使承载能力得以显著提高，并配合设置土钉，提高了隧道底部土体的抗剪强度，扩大头锚杆与土钉相结合，使隧道衬砌管片与隧道底部土体合为一体，大力提升了在地质、水、同步浆液等因素影响下盾构隧道的抗浮能力。作为本专利技术的优选方案，所述扩大头锚杆环向间距为20°布置，可以使管片受到的锚杆拉力均匀。作为本专利技术的优选方案，所述土钉间隔地布置在扩大头锚杆间，在扩大头锚杆间设置土钉，提高了隧道底部土体的抗剪强度。作为本专利技术的优选方案，所述扩大头锚杆包括锚头、自由段和扩大头锚固段，其中锚头设置在钢垫板上，自由段和扩大头锚固段设置在土体中。通过采用扩大头锚杆，在有限长度的锚固体范围内使承载能力得以显著提高，从而能够为管片提供更大的锚固力。作为本专利技术的优选方案，所述扩大头锚杆包括注浆管和带肋钢筋，所述带肋钢筋布置在注浆管中，在带肋钢筋上间隔布置有钢构承载体，有利于增加带肋钢筋与水泥浆固结体间的拉拔力。作为本专利技术的优选方案，所述带肋钢筋表面刷有防腐涂层，有利于提高带肋钢筋的抗腐蚀性能。作为本专利技术的优选方案，所述钢垫板上设有连接块，所述拉力杆连接相邻钢垫板上的连接块，从而方便拉力杆的安装。本专利技术还提供一种盾构隧道抗浮控制结构使用方法，包括以下步骤：a、预制管片和钢垫板，并在管片和钢垫板上设置与扩大头锚杆、土钉位置相对应的预留孔；b、采用钻机在管片预留孔位置处向地层钻孔；c、在扩大头设计位置处采用高压喷射流束切割土体排出后形成扩孔空腔；d、在隧道底部管片上安装钢垫板；e、在钻孔内安装扩大头锚杆和土钉并注浆；f、扩大头锚杆与土钉施工完成后，在钢垫板上安装拉力杆。该盾构隧道抗浮控制结构的使用方法，通过预制管片和钢垫板，并向地层钻设扩大头锚杆和土钉孔洞，同时在扩大头设计位置处采用高压喷射流束切割土体排出后形成扩孔空腔，然后在隧道底部管片上安装钢垫板，并在钻孔内安装扩大头锚杆和土钉并注浆，扩大头锚杆与土钉施工完成后，在钢垫板上安装拉力杆，增强了衬砌管片与地层的连接力，并通过拉力杆将纵向各环衬砌管片连接成整体，解决了现有技术中纵向管片间的整体稳定性不能保证的问题，有利于提高衬砌结构的抗浮能力，且使用操作简单，容易在工程中实施。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过在隧道底部管片上设置与管片曲率一致的钢垫板，以及沿管片径向设置的拉杆组件，且拉杆组件一端穿过管片预留孔后埋入土体中，另一端与钢垫板相连，该拉杆组件能够增强衬砌管片与地层的连接力，且钢垫板可以避免管片受拉力时损坏，并通过拉力杆连接相邻各环管片上的钢垫板，从而将纵向各环衬砌管片连接成整体，解决了现有技术中纵向管片间的整体稳定性不能保证的问题，有利于提高衬砌结构的抗浮能力，大大降低了因管片上浮而导致的连接螺栓破坏、管片止水胶带止水效果降低、管片错台等风险；2、通过采用扩大头锚杆，在有限长度的锚固体范围内使承载能力得以显著提高，并配合设置土钉，提高了隧道底部土体的抗剪强度，扩大头锚杆与土钉相结合，使隧道衬砌管片与隧道底部土体合为一体，大力提升了在地质、水、同步浆液等因素影响下盾构隧道的抗浮能力；3、本方法通过预制管片和钢垫板，并向地层钻设扩大头锚杆和土钉孔洞，同时在扩大头设计位置处采用高压喷射流束切割土体排出后形成扩孔空腔，然后在隧道底部管片上安装钢垫板，并在钻孔内安装扩大头锚杆和土钉并注浆，扩大头锚杆与土钉施工完成后，在钢垫板上安装拉力杆，增强了衬砌管片与地层的连接力，并通过拉力杆将纵向各环衬砌管片连接成整体，解决了现有技术中纵向管片间的整体稳定性不能保证的问题，且使用操作简单，容易在工程中实施，能适用于软土层盾构隧道和水下盾构隧道。附图说明图1为本专利技术盾构隧道抗浮控制结构整体立体图。图2为图1中的断面示意图。图3为本专利技术中的扩大头锚杆结构图。图4为本专利技术中的钢构承载体结构图。图中标记：1-管片，2-扩大头锚杆，3-土钉，4-注浆管，5-锚头，6-连接块，7-钢垫板，8-拉力杆，9-钢构承载体，10-带肋钢筋，11-防腐涂层，12-水泥浆固结体。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1本实施例提供一种盾构隧道抗浮控制结构；如图1-图4所示，本实施例中的盾构隧道抗浮控制结构，包括隧道衬砌管片1、沿管片径向设置的拉杆组件和设于隧道底部管片上的钢垫板7，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构隧道抗浮控制结构，其特征在于，包括隧道衬砌管片、沿管片径向设置的拉杆组件和设于隧道底部管片上的钢垫板，所述钢垫板与管片曲率一致，所述拉杆组件一端穿过管片预留孔后埋入土体中，另一端与钢垫板相连；还包括拉力杆，所述拉力杆连接相邻各环管片上的钢垫板。

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道抗浮控制结构，其特征在于，包括隧道衬砌管片、沿管片径向设置的拉杆组件和设于隧道底部管片上的钢垫板，所述钢垫板与管片曲率一致，所述拉杆组件一端穿过管片预留孔后埋入土体中，另一端与钢垫板相连；还包括拉力杆，所述拉力杆连接相邻各环管片上的钢垫板。2.根据权利要求1所述的盾构隧道抗浮控制结构，其特征在于，所述拉杆组件布置在隧道拱底左右60°范围内。3.根据权利要求1或2所述的盾构隧道抗浮控制结构，其特征在于，所述拉杆组件包括扩大头锚杆和土钉。4.根据权利要求3所述的盾构隧道抗浮控制结构，其特征在于，所述扩大头锚杆环向间距为20°布置。5.根据权利要求4所述的盾构隧道抗浮控制结构，其特征在于，所述土钉间隔地布置在扩大头锚杆间。6.根据权利要求3所述的盾构隧道抗浮控制结构，其特征在于，所述扩大头锚杆包括锚头、自由段和扩大头锚固段，其中锚头设置在钢垫板上，自由...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪，黄琦，张军伟，霍鹏，周秦灏，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51