一种降低膨胀压力的膨胀土地层盾构隧道结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种降低膨胀压力的膨胀土地层盾构隧道结构，应用于膨胀性岩土地层中，包括多片衬砌管片结构，且多片衬砌管片结构环绕设置于膨胀性岩土地层中盾构机切削后形成的地层空洞内，衬砌管片结构与地层空洞内壁之间环绕设置有注浆层，衬砌管片结构的迎土侧环向设置有至少一个凹槽，凹槽内设置有缓冲层结构。通过隧道衬砌管片拼装成环后在外侧进行注浆层填充和缓冲层结构设置，当膨胀性岩土地层发生膨胀变形，产生膨胀力作用于注浆层和缓冲层结构，有效降低膨胀土地层传递到隧道衬砌结构上的膨胀接触压力，进而减小膨胀土地层盾构隧道的结构内力，可保证工程结构的安全，并取得良好的经济效益。并取得良好的经济效益。并取得良好的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种降低膨胀压力的膨胀土地层盾构隧道结构


[0001]本技术涉及市政工程
，尤其涉及一种降低膨胀压力的膨胀土地层盾构隧道结构。

技术介绍

[0002]膨胀土广泛分布于我国的湖北、湖南、江苏、安徽、广西、四川等南方地区，由于其矿物成分主要为蒙脱石和伊利石，具备显著的吸水膨胀、失水收缩的特征，根据其吸水后体积膨胀率，可以分为弱、中、强膨胀土。根据工程调查，膨胀土地区的地下工程不同程度地受到膨胀土的影响。
[0003]盾构隧道是在盾构机切削土体后形成的空洞内拼装预制的衬砌管片结构，然后通过隧道内的同步注浆系统对土体空洞和隧道衬砌管片结构之间的空隙进行注浆填充，支撑隧道衬砌结构，减小土体损失引起的地面沉降。常规的同步注浆结构采用的材料为水泥砂浆，其强度较大，可以较好地支撑隧道。但是在膨胀性岩土层中，由于水泥砂浆凝固后的强度远大于膨胀土的膨胀压力，因此膨胀压力作用在同步注浆结构上后将直接传递至隧道的衬砌结构，由衬砌结构承受全部的膨胀压力。
[0004]根据相关研究，膨胀性岩土层中的盾构隧道除常规的水土压力、地面超载、地基反力外，还会受到额外的膨胀压力，不同地区膨胀土的物理力学性质不同及其与隧道相对位置的不同，将会对盾构隧道管片衬砌结构的内力产生不同的影响，不利情况下，可能会大幅度增加管片的结构内力。
[0005]目前应对膨胀性岩土层中盾构隧道受到额外膨胀压力的问题，处理方式还是以结构加强为主，如加大结构钢筋含量或者厚度，对于弱膨胀性岩土中的处理方案是可以接受的，但是对于隧道上半部分位于强膨胀性岩土中等不利情况，会传递的较大膨胀压力，对结构的弯矩影响可能超过100％，大幅度加强结构的方案显然不经济合理。

技术实现思路

[0006]本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种降低膨胀压力的膨胀土地层盾构隧道结构，当膨胀性岩土地层产生的膨胀力过大时，能够有效降低作用于衬砌管片结构上的膨胀接触压力，使得盾构隧道的衬砌管片结构内力更小，结构方案更加经济合理。
[0007]本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种降低膨胀压力的膨胀土地层盾构隧道结构，应用于膨胀性岩土地层中，包括多片衬砌管片结构，且多片所述衬砌管片结构环绕设置于所述膨胀性岩土地层中盾构机切削后形成的地层空洞内壁上，所述衬砌管片结构与所述地层空洞内壁之间环绕设置有注浆层，所述衬砌管片结构的迎土侧环向设置有至少一个凹槽，所述凹槽内设置有缓冲层结构，且所述膨胀性岩土地层产生的膨胀力可通过缓冲层结构传递至盾构隧道衬砌管片结构上。
[0008]本技术的有益效果是：本技术的降低膨胀压力的膨胀土地层盾构隧道结
构，通过隧道衬砌管片拼装成环后在外侧进行注浆层填充和缓冲层结构设置，当膨胀性岩土地层发生膨胀变形，产生膨胀力作用于注浆层和缓冲层结构，有效降低膨胀土地层传递到隧道衬砌结构上的膨胀接触压力，向隧道衬砌结构传递等同于其材料自身抗压强度的膨胀接触压力，进而减小膨胀土地层盾构隧道的结构内力，可保证工程结构的安全，并取得良好的经济效益。
[0009]在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进：
[0010]进一步：所述注浆层为弹性材质，且所述注浆层为同步注浆浆液凝固形成。
[0011]上述进一步方案的有益效果是：采用弹性材质的注浆层，可以在膨胀性岩土地层膨胀时起到缓冲的作用，采用同步注浆方便施工，操作简单，并且能形成很好的缓冲结构。
[0012]进一步：所述注浆层由骨架支撑材料和泡孔产生材料混合后注浆凝固形成。
[0013]上述进一步方案的有益效果是：通过骨架支撑材料可以提高整个注浆层的强度，通过所述泡孔产生材料可以增加整个注浆层的变形模量并适当降低其抗压强度。
[0014]进一步：所述缓冲层结构为弹性材质，且其抗压强度小于所述膨胀性岩土地层的膨胀力。
[0015]上述进一步方案的有益效果是：通过采用弹性材质，可以使得所述缓冲层结构有效吸收所述膨胀性岩土地层膨胀时产生的膨胀力。
[0016]进一步：所述缓冲层结构的宽度为所述衬砌管片结构宽度的1/2～1/5，所述缓冲层结构的厚度不小于所述膨胀性岩土地层的膨胀变形量的2倍。
附图说明
[0017]图1为本技术一实施例的降低膨胀压力的膨胀土地层盾构隧道结构,的横剖面结构示意图；
[0018]图2为本技术一实施例的降低膨胀压力的膨胀土地层盾构隧道结构,的平面结构示意图；
[0019]图3为本技术一实施例的降低膨胀压力的膨胀土地层盾构隧道结构,的纵剖面结构示意图。
[0020]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0021]1、膨胀性岩土地层，2、衬砌管片结构，3、凹槽，4、注浆层，5、缓冲层结构。
具体实施方式
[0022]以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。
[0023]如图1至图3所示，一种降低膨胀压力的膨胀土地层盾构隧道结构,应用于膨胀性岩土地层1中，包括多片衬砌管片结构2，且多片所述衬砌管片结构2环绕设置于所述膨胀性岩土地层1中盾构机切削后形成的地层空洞内，所述衬砌管片结构2与所述地层空洞内壁之间环绕设置有注浆层4，所述衬砌管片结构2的迎土侧环向设置有至少一个凹槽3，所述凹槽3内设置有缓冲层结构5，且所述膨胀性岩土地层1产生的膨胀力可通过缓冲层结构5传递至盾构隧道衬砌管片结构2上。
[0024]本技术的降低膨胀压力的膨胀土地层盾构隧道结构，通过隧道衬砌管片2拼
装成环后在外侧进行注浆层4填充和缓冲层结构5设置，当膨胀性岩土地层1发生膨胀变形，产生膨胀力作用于注浆层4和缓冲层结构5，有效降低膨胀土地层传递到隧道衬砌结构上的膨胀接触压力，向隧道衬砌结构传递等同于其材料自身抗压强度的膨胀接触压力，进而减小膨胀土地层盾构隧道的结构内力，可保证工程结构的安全，并取得良好的经济效益。
[0025]实际中，根据地下土层的土质分布，所述衬砌管片结构2部分或者是全部位于膨胀性岩土地层1中。
[0026]本技术的一个或多个实施例中，所述注浆层4为弹性材质，且所述注浆层4为同步注浆浆液凝固形成。采用弹性材质的注浆层4，可以在膨胀性岩土地层1膨胀时起到缓冲的作用，采用同步注浆方便施工，操作简单，并且能形成很好的缓冲结构。
[0027]具体地，本技术的一个或多个实施例中，所述注浆层4由骨架支撑材料和泡孔产生材料混合后注浆凝固形成。通过骨架支撑材料可以提高整个注浆层4的强度，通过所述泡孔产生材料可以增加整个注浆层4的变形模量并适当降低其抗压强度，二者的比例会影响注浆层4的抗压强度和变形模量，具体可以根据所述的膨胀性岩土地层1的膨胀力进行调整，
[0028]这里，所述骨架支撑材料可以是常见的为水泥砂浆材料，所述泡孔产生材料包括但不限于松香树脂类发泡剂、烷基和烷基芳烃磺酸盐类发泡剂或聚氨酯发泡剂等，主要作用是增加同步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低膨胀压力的膨胀土地层盾构隧道结构,应用于膨胀性岩土地层(1)中，其特征在于：包括多片衬砌管片结构(2)，且多片所述衬砌管片结构(2)环绕设置于所述膨胀性岩土地层(1)中盾构机切削后形成的地层空洞内，所述衬砌管片结构(2)与所述地层空洞内壁之间环绕设置有注浆层(4)，所述衬砌管片结构(2)的迎土侧环向设置有至少一个凹槽(3)，所述凹槽(3)内设置有缓冲层结构(5)，且所述膨胀性岩土地层(1)产生的膨胀力可通过缓冲层结构(5)传递至盾构隧道衬砌管片结构(2)上。2.根据权利要求1所述的降低膨胀压力的膨胀土地层盾构隧道结构,其特征在于：所述注浆层(4)为弹性材质...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙凡，胡云华，卢方伟，
申请(专利权)人：武汉市政工程设计研究院有限责任公司，
类型：新型
国别省市：