一种地底隧道抗浮结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及隧道施工技术领域，更具体地说，涉及一种地底隧道抗浮结构。
【背景技术】
[0002] 目前，随着城市化的发展，地面交通日益变得拥挤，地铁隧道应运而生。当隧道埋 深较浅，或在已有隧道上部开挖卸载时，隧道依靠上覆土重及自身管片重量不能满足抗浮 要求，隧道会面临上浮的威胁，隧道的上浮会影响隧道管片的拼装，同时会影响管片间的密 封作用，甚至危及隧道安全，因此，隧道的抗浮已成为新型盾构施工的重点和难点。对于深 埋隧道，隧道上方的覆土自身重量及自重已能满足隧道的抗浮要求；但对于埋深较浅或由 于上方开挖导致卸载的隧道，上覆土重及管片自重小于隧道所受上浮力，隧道不能满足抗 浮要求，所以，必须通过设置额外的结构措施来增加隧道的抗浮能力，从而，使其满足抗浮 要求。
[0003] 锚杆作为深入地层的受拉构件，它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中，整 根锚杆分为自由段和锚固段，自由段是指将锚杆头处的拉力传至锚固体的区域，其功能是 对锚杆施加预应力；锚固段是指水泥浆体将预应力筋与土层粘结的区域，其功能是将锚固 体与土层的粘结摩擦作用增大，增加锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至土体深处。
[0004] 通常为解决由于浅埋或上部卸载而导致隧道结构不能满足抗浮要求的问题，提出 了在隧道管片内表面开设固定孔及在孔中设置抗浮锚杆结构的方法。但很多已建成隧道为 了防止管片结构受到破坏，是绝不允许在其内部开设孔洞的，另外，在隧道管片下部开设固 定孔会导致隧道密闭不严，甚至会出现渗水漏泥的现象，从而使隧道不能满足防水要求，此 外，开孔不仅会在一定程度上导致应力集中，对隧道的受力不利，还会在一定程度上削弱隧 道管片的强度。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种隧道抗浮结构，用于在不对所述地底隧道造成损坏的 基础上为所述地底隧道提供抗浮力。
[0006] 为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
[0007] -种地底隧道抗浮结构，包括：多个按预设间距分布的抗浮单元，所述抗浮单元包 括：
[0008] 设置在地底隧道水平方向上的一侧的抗拔粧；
[0009] 锚索，所述锚索的锚固段设置在所述地底隧道水平方向上的另一侧并采用注浆体 浇筑在锚索孔内，所述固定段的端头处设置有固定台座，所述锚索的自由段跨过所述地底 隧道与所述抗拔粧固定相连，用于向所述地底隧道提供向下的应力。
[0010] 优选的，所述地底隧道抗浮结构中，所述锚索的锚固段长度满足条件：l2 = max{Lml, Lm2}，Br^. Lml= FL iK/2 π D τ s sin a , Lm2= FL iK/2 π nD τ w sin a ；
[0011] 其中，所述F为地底隧道各环单位长度所受的上浮力与自重的合力；1^为地底隧 道各环的长度；K为安全系数；D为所述锚索孔的直径；τ s为所述注浆体与所述锚索孔孔壁 间平均粘结强度；τ w为注浆体受力筋粘结强度；n为锚索受力筋根数；α为锚索锚固段与 水平线的夹角。
[0012] 优选的，所述地底隧道抗浮结构中，所述锚索锚固段与水平线的夹角不小于45°、 不大于60°。
[0013] 优选的，所述地底隧道抗浮结构中，所述抗拔粧的长度满足条件： L3^ KF/2JT (D!fs+D2p)；
[0014] 其中，所述K为安全系数；F为地底隧道各环单位长度所受的上浮力与自重的合 力为抗拔粧外径；D 2为抗拔粧平均直径；f s为粧土摩擦系数；P为抗拔粧重度。
[0015] 优选的，所述地底隧道抗浮结构中，所述抗浮单元还包括：
[0016] 设置在所述锚索的自由段上、靠近所述抗拔粧一端的用于检测所述自由段张力的 张力传感器。
[0017] 优选的，所述地底隧道抗浮结构中，所述抗浮单元还包括：
[0018] 与所述张力传感器相连的显示器。
[0019] 优选的，所述地底隧道抗浮结构中，还包括：
[0020] 与所述抗浮单元中的张力传感器相连的处理器，用于获取所述张力传感器输出的 张力信号，比较所述张力信号与预设参考信号的大小，并通过显示器显示比较结果。
[0021] 优选的，所述地底隧道抗浮结构中，所述处理器包括告警单元，用于当判断所述预 设参考信号大于所述张力传感器输出的张力信号时，通过显示器输出告警信息以及与所述 张力传感器相匹配的地址信息。
[0022] 优选的，所述地底隧道抗浮结构中，所述抗拔粧在距顶部H+L*tan α处设置有用 于固定所述自由段的开孔，其中，所述Η为地底隧道埋深，L为所述抗拔粧与所述地底隧道 之间的水平距离，α为锚索锚固段与水平线的夹角。
[0023] 优选的，所述地底隧道抗浮结构中，所述抗拔粧为PHC管粧。
[0024] 通过以上方案可知，本发明实施例提供的地底隧道抗浮结构，通过设置在所述地 底隧道水平两侧的所述锚索和所述抗拔粧为所述地底隧道提供抗浮力，防止了地底隧道因 管片自重小于管片所受的上浮力而引起的向上移动，实现了在不对所述地底隧道的管片造 成损坏的前提下，有效防止了所述地底隧道上浮。
【附图说明】
[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0026] 图1为本发明实施例公开的一种地底隧道抗浮结构的结构示意图；
[0027] 图2为本申请实施例公开的一种抗浮单元的结构图。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029] 图1为本申请实施例公开的一种地底隧道抗浮结构的结构示意图；
[0030] 图2为本申请实施例公开的一种抗浮单元的结构图。
[0031] 本发明实施例公开了一种地底隧道抗浮结构图，用于解决现有技术中的抗浮方案 易使隧道渗水、漏泥、削弱隧道管片的强度的问题，参见图1和图2,本申请公开的所述地底 隧道抗浮结构包括：
[0032] 多个按预设间距分布的抗浮单元100,其中，所述抗浮单元100与所述地底隧道1 的管片--对应，所述抗浮单元100包括：
[0033] 设置在地底隧道1水平方向上的一侧的抗拔粧7 ;
[0034] 锚索，所述锚索的锚固段设置在所述地底隧道1水平方向上的另一侧并采用注浆 体浇筑在锚索孔内，所述固定段的端头处设置有固定台座2,所述锚索的自由段3跨过所述 地底隧道1与所述抗拔粧7固定相连，用于向所述地底隧道1提供向下的应力。
[0035] 当应用有本申请上述实施例公开的地底隧道抗浮结构的隧道管片受浮力影响上 浮时，所述锚索和所述抗拔粧为所述地底隧道提供抗浮力，防止了地底隧道因管片自重小 于管片所受的上浮力而引起的向上移动，实现了在不对所述地底隧道的管片造成损坏的前 提下，有效防止了所述地底隧道上浮。
[0036] 优选的，本申请上述实施例中公开的锚索为空注浆锚索，所述锚索规格采用7束 6 X 37+IWS钢丝绳，所述抗拔粧7采用预应力高强混凝土管粧，具体可为PHC管粧。
[0037] 可以理解的是，所述的所述锚索的锚固段能够提供足够的抓地力，所述锚固段的 长度应满足条件：L2= maxlL^ LJ，即本申请上述实施例公开的所述锚固段的长度L2 = max{Lml, Lm2}，Br^. Lml= FL iK/2 π D τ s sin a , Lm2= FL iK/2 π nD τ w sin a ；
[0038] 其中，所述F为地底隧道各环单位长度所受的上浮力与自重的合力；1^为地底隧 道各环的长度；K为安全系数；D为所述锚索孔的直径；τ s为所述注浆体与所述锚索孔孔壁 间平均粘结强度；τ w为注浆体受力筋粘结强度；