盾构隧道管片及其作业方法技术

本公开提供一种盾构隧道管片，包括：盾构管片本体，其内壁面设置有注浆孔和联络孔，盾构管片本体内部设置有多条与注浆孔相连的注浆通道；电源盒，设置在盾构管片本体内壁面；多个升降支座系统，用于监测隧道周围土层对盾构管片本体的压力；多个伸缩式锚杆系统，用于对隧道周围土层注浆加固，每个伸缩式锚杆系统包括：伸缩式锚杆，设置于升降支座系统的中心处，伸缩式锚杆的一端连接注浆通道，另一端具有多个小孔且能够延伸至隧道周围土层中；多个管片错台电测系统，用于监测管片间错台值；同时，本公开还提供一种基于上述盾构隧道管片的作业方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
盾构隧道管片及其作业方法


[0001]本公开涉及隧道工程设备
，尤其涉及一种盾构隧道管片及其作业方法，具体为适用于软土地层的附带升降支座的新型盾构管片。

技术介绍

[0002]随着经济的不断发展和科技的进步，我国城市化的进程不断加快，城市人口数量也开始飞速上涨，进而给城市交通带来了前所未有的压力。由于地面空间相对有限，许多大城市的地面交通已经接近饱和，为解决地面交通运输能力不足与人口持续增长的矛盾，地下交通运输开始逐步发展，地铁以其方便、快捷、高效的运输特点而被各大城市广泛建造，而盾构法以其不影响地面交通、掘进速度快、无噪音污染等优越性在城市隧道中被广泛使用，就在地铁日益发展的同时，地铁建设及运营方面的诸多问题相继出现。在上海、广州、天津为代表的地区，其土层大多为软土，具有高压缩性、低强度、高灵敏度的特点，这种特性的土层极易出现不均匀沉降，而盾构隧道中起关键承载作用的结构是由盾构管片拼装而成的衬砌环，在土层沉降的作用下，隧道管片产生错台，使得隧道结构破裂产生隧道渗漏水等问题，当错台发展过快，危险发现不及时时，还会引起隧道坍塌从而造成不可挽回的损失。软土地区盾构隧道的快速发展与各大城市对隧道衬砌错台量要求的不断提高，使得盾构隧道管片结构的改型和优化具有重要意义。
[0003]传统盾构隧道管片存在以下问题：为减小软土地层沉降给隧道带来的危害，会对沉降严重地段进行一定的地表注浆加固，而地表注浆存在一定的不均匀性和未知性，注浆效果相对较差，且在占用地表空间的同时会大大增加工程造价；在地层发生不均匀沉降时，管片所受外力分布产生变化，部分位置产生受力集中，而管片间是拼装而成，仅凭管片接头和管片间的摩擦力难以抵抗外力，进而使管片发生错台，降低管片的承载能力和防水能力；隧道管片错台在发展较快超过错台限值时，没有一个及时的报警装置来进行预警，使得救险不及时，严重时会引起隧道坍塌，带来极大危害和不可挽回的损失。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]基于上述问题，本公开提供了一种盾构隧道管片及其作业方法，以缓解现有技术中软土地层地表注浆占用地面空间多，注浆效率低，管片在土层不均匀沉降作用下易发生纵缝或环缝错台，降低管片承载能力和防水能力，管片错台量超限时不能实时监测反馈等技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]本公开提供一种盾构隧道管片，包括：盾构管片本体，其内壁面设置有注浆孔和联络孔，盾构管片本体内部设置有多条与注浆孔相连的注浆通道；电源盒，设置在盾构管片本体内壁面；多个升降支座系统，设置于盾构管片本体上，用于监测隧道周围土层对盾构管片本体的压力；多个伸缩式锚杆系统，用于对隧道周围土层注浆加固，每个伸缩式锚杆系统包
括：伸缩式锚杆，其为中空杆，设置于升降支座系统的中心处，伸缩式锚杆的一端连接注浆通道，另一端具有多个小孔且能够延伸至隧道周围土层中；多个管片错台电测系统，用于监测管片间错台值，判断错台量是否超限，每个管片错台电测系统包括：磁性电阻块，通过导线连接至电源盒，磁性电阻块设置于盾构管片本体的边缘处并连接有置弹簧，相邻管片间的磁性电阻块发生错动时引起电阻发生变化从而得出相应的错台值。
[0008]根据本公开实施例，每个升降支座系统，包括：液压升降支座，对应注浆通道设置于盾构管片本体的外壁面；套管，套设于液压升降支座外；以及压力传感器，设置于液压升降支座顶部，能够随液压升降支座同步升降，用于监测隧道周围土层对盾构管片本体的压力。
[0009]根据本公开实施例，伸缩式锚杆系统，还包括：压力监测器，设置在每个伸缩式锚杆内，用于监测对应伸缩式锚杆注浆时的注浆压力；以及注浆开关，用于根据压力监测器所监测的注浆压力选择性的控制对应的伸缩式锚杆的注浆状态。
[0010]根据本公开实施例，位于相邻盾构管片上的相对应位置的磁性电阻块的极性相反。
[0011]根据本公开实施例，内置弹簧用于在相邻盾构管片之间产生一定张开量时伸长，从而保持电路处于接通状态。
[0012]根据本公开实施例，套管与液压升降支座之间设置有空隙，空隙为5mm。
[0013]根据本公开实施例，伸缩式锚杆延伸至隧道周围土层中的部分沿轴向设置多个小孔，小孔用于向土层进行注浆。
[0014]根据本公开实施例，导线设置于注浆通道内，导线外套设有保护盒。
[0015]本公开的另一方面，提供一种盾构隧道管片作业方法，采用以上任一项的盾构隧道管片进行作业，作业方法包括：
[0016]操作S1：根据工程测量资料结合工程经验，确定隧道维持稳定及最小变形所需的周围土层的加固范围，从而确定伸缩式锚杆需延伸的长度；
[0017]操作S2：控制液压升降支座系统上升至与隧道周围土层接触，并延伸伸缩式锚杆至土层中进行注浆；
[0018]操作S3：监控每个伸缩式锚杆的注浆时的注浆压力，从而选择性的控制对应的伸缩式锚杆的注浆状态，完成注浆；
[0019]操作S4：监控每个液压升降支座系统所承受的隧道周围土层的压力，并通过其对侧的隧道管片的对应液压升降支座系统向土层施加与该压力同等大小的力，维持衬砌环的整体受力平衡；以及
[0020]操作S5：监控每个管片错台电测系统所监测的错台值。
[0021]根据本公开实施例，错台值超过设定阈值时，对应的管片错台电测系统将发出警告给施工人员或管理人员。
[0022](三)有益效果
[0023]从上述技术方案可以看出，本公开盾构隧道管片及其作业方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
[0024](1)通过伸缩式锚杆对隧道周围土体进行注浆加固，在锚杆的嵌固作用以及浆液加固作用下，抑制了管片发生纵缝错台；
[0025](2)通过压力传感器实时监测管片所受压力并在对侧管片液压升降支座施加压力，可以实时调节衬砌环的整体受力状态，有效抑制管片因土层不均匀沉降而发生的环缝错台。
[0026](3)相邻管片间发生错台时，两管片的磁性电阻块发生错动，根据电阻变化可测出管片错台值，并将错台值实时反馈，从而在隧道管片错台超限时及时补救，降低损失。
附图说明
[0027]图1是本公开实施例的盾构隧道管片的侧视结构示意图。
[0028]图2是本公开实施例的盾构隧道管片的俯视结构示意图。
[0029]图3是本公开实施例的盾构隧道管片中升降支座系统的局部示意图。
[0030]图4是本公开实施例的盾构隧道管片中注浆通道及刚性保护盒的安装结构示意图。
[0031]图5是本公开实施例的盾构隧道管片的作业方法流程示意图。
[0032]【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
[0033]1‑
注浆孔；2
‑
联络孔；3
‑
磁性电阻块；4
‑
圆形套管；
[0034]5‑
液压升降支座；6
‑
伸缩式锚杆；7
‑
刚性保护盒；8<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道管片，包括：盾构管片本体，其内壁面设置有注浆孔和联络孔，所述盾构管片本体内部设置有多条与所述注浆孔相连的注浆通道；电源盒，设置在盾构管片本体内壁面；多个升降支座系统，设置于所述盾构管片本体上，用于监测隧道周围土层对盾构管片本体的压力；多个伸缩式锚杆系统，用于对隧道周围土层注浆加固，每个所述伸缩式锚杆系统包括：伸缩式锚杆，其为中空杆，设置于所述升降支座系统的中心处，所述伸缩式锚杆的一端连接所述注浆通道，另一端具有多个小孔且能够延伸至隧道周围土层中；多个管片错台电测系统，用于监测管片间错台值，判断错台量是否超限，每个所述管片错台电测系统包括：磁性电阻块，通过导线连接至所述电源盒，所述磁性电阻块设置于盾构管片本体的边缘处并连接有内置弹簧，相邻管片间的磁性电阻块发生错动时引起电阻发生变化从而得出相应的错台值。2.根据权利要求1所述的盾构隧道管片，每个所述升降支座系统，包括：液压升降支座，对应所述注浆通道设置于所述盾构管片本体的外壁面；套管，套设于所述液压升降支座外；以及压力传感器，设置于所述液压升降支座顶部，能够随液压升降支座同步升降，用于监测隧道周围土层对盾构管片本体的压力。3.根据权利要求1所述的盾构隧道管片，所述伸缩式锚杆系统，还包括：压力监测器，设置在每个所述伸缩式锚杆内，用于监测对应伸缩式锚杆注浆时的注浆压力；以及注浆开关，用于根据所述压力监测器所监测的注浆压力选择性的控制对应的伸缩式锚杆的注浆状态。4.根据权利要求1所述的盾构隧道管片，位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张稳军，来涛涛，张弛，起建兵，牛荣健，张高乐，郭卫社，高攀，李治国，曾垂刚，
申请(专利权)人：盾构及掘进技术国家重点实验室，
类型：发明
国别省市：