[发明专利]一种控制盾构隧道上浮的排水减压方法及其管片

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制盾构隧道上浮量的排水减压方法及其管片型式，主要适用于可液化地层。

背景技术

可液化土主要包括砂土和低塑性粉土，在我国分布很广。随着我国地铁发展，越来越多盾构隧道穿越可液化土地层。由于盾构隧道多采用全封闭防水设计，地层液化时隧道周围孔隙水压力迅速提高，容易促使隧道上浮，严重危及隧道结构安全。目前国内外常采用在隧道沿线布设碎石排水通道、隔离桩或者注浆加固隧道所处地层的方案来防止隧道所处地层液化，进而控制隧道上浮量，这样的整治方案对于隧道这样的长结构而言，往往需要大量的工程成本。为了降低隧道上浮控制成本，本发明根据盾构隧道结构的特点，提出一种盾构隧道抗浮的新方法显得十分重要。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种成本低且效果好的控制盾构隧道上浮的排水减压方法。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种实现该控制盾构隧道上浮的排水减压方法的管片。

为了解决第一个技术问题，本发明提供的控制盾构隧道上浮的排水减压方法，在盾构隧道起拱线下的管片上布设泄压阀，常时泄压阀关闭，当地震发生时隧道所处可液化地层孔隙水压力一旦上升到压力预警值时，泄压阀自动打开排水泄压，将隧道所处地层孔隙水压力控制到压力预警值范围内，进而控制隧道上浮。

在所述的隧道起拱线以下的每个所述的管片上布设两个泄压阀。

基于土动力学理论，防止管片上浮所对应的所述的管片壁后压力允许值，确定沿隧道纵向每十环所述的管片范围内需布设所述的泄压阀的管片环数以及单位时间排水量。

对于每十环所述的管片内不需布设泄压阀的管环，用普通管片即可。

背离隧道中心侧的所述的泄压阀上放置有过滤层以防止所述的泄压阀减压排水时砂土进入隧道内。

在预制所述的管片时在所述的管片内预埋好钢套，并在隧道现场拼装所述的管片前安装好所述的泄压阀，所述的管片拼装好后，卸下所述的泄压阀进行排水泄压，然后再次装上所述的泄压阀，确保所述的钢套和所述的泄压阀排水顺畅，对泄压阀的工作性能检查验收。

将所述的泄压阀的压力预警值设为防止管片上浮所对应的压力允许值的70％，常时所述的泄压阀关闭，地震时管片壁后水压力允许值立即自动排水泄压。

为了解决第二个技术问题，本发明提供的实现控制盾构隧道上浮的排水减压方法的管片，包括管片，在所述的管片上布设有泄压阀。

所述的管片上布设有钢套，所述的泄压阀采用螺纹安装在所述的钢套内。

在所述的泄压阀背离隧道中心的一侧放置有过滤层。

采用上述技术方案的控制盾构隧道上浮的排水减压方法及其管片，泄压阀优选在隧底中间布置，然后往隧底两侧管片布置泄压阀，要求所有泄压阀在隧道起拱线以下管片上。以防止管片上浮时壁后水压力为依据，得到泄压阀的压力预警值(设为压力阀值的70％)和数量。在得到泄压阀的设计参数后，进行现场泄压阀安装。针对盾构隧道管片均在预制场制作完成的特点，可将泄压阀在预制场按照设计要求预埋在管片内。为了在现场隧道内管片拼装后方便排查泄压阀是否存在因为管片二次注浆封堵等故障，要求泄压阀可拆卸，并且拆卸后的泄压孔不影响管片结构受力。现场隧道二次注浆完成后，排查泄压阀减压排水的性能，如果打开泄压阀发现不漏水，要拆卸泄压阀对泄压孔进行清排，确保泄压阀打开后能起到减压排水效果。

在地震发生时，管片壁后压力值一旦达到泄压阀所设置的压力预警值，泄压阀自动打开进行排水泄压，否则关闭。由于地震是不可预料的偶发事故，要求根据泄压阀的厂家说明，在地铁运营过程中定期进行泄压阀维护和管理。

本发明操作简单，技术手段易于掌握；相对传统的隧道所处地层抗液化方案，工程成本大大降低；并且可以用于盾构隧道施工过程中控制管片上浮，即打开隧道起拱线以下泄压阀进行排水减压，防止管片上浮，待二次注浆的浆液凝固后再关闭所有泄压阀。

本发明依据减压排水的原理来控制地震发生时隧道壁后孔隙水压力的大小。在盾构隧道起拱线以下的管片结构上预埋泄压阀，设定隧道壁后孔隙水压力的预警值。常时泄压阀关闭，地震发生时，一旦孔隙水压力超过预警值，泄压阀自动打开进行减压排水，使隧道壁后孔隙水压力的降到安全范围内，从而控制隧道上浮量。因此，本发明是一种有效而低价的控制盾构隧道上浮的排水减压方法及其管片。

附图说明

图1是沿隧道横断面上泄压阀的布置示意图。

图2是管片上泄压阀的布置示意图

图3是泄压阀与钢套的剖面简图。(注：市场上有泄压阀产品，这里不对泄压阀具体结构进行介绍)