一种防止上浮的盾构隧道管片结构的制作方法

本技术涉及土木工程，尤其涉及一种防止上浮的盾构隧道管片结构。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

技术实现思路

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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。

8、相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

9、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。

10、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。

11、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。

12、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。

13、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。

技术特征：

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。

技术总结
本技术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。

技术研发人员：黄笑,周桃志,张孝虎,王龙龙,郝昊,汪东林
受保护的技术使用者：安徽水安建设集团股份有限公司
技术研发日：20230209
技术公布日：2024/1/13