[发明专利]一种自密实混凝土管片衬砌结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种自密实混凝土管片衬砌结构及其施工方法，所述自密实混凝土管片衬砌结构包括管片、分隔环和自密实混凝土。管片组装于掘进机中且沿环向依次衔接形成环形管段，多个环形管段沿轴向依次拼接形成隧道管，分隔环环绕隧道管，设置于掘进端隧道管的外壁，自密实混凝土填充于围岩、隧道管和分隔环之间空腔，管片、围岩、分隔环形成空腔，空腔内填充自密实混凝土以形成自密实混凝土管片衬砌结构。根据本发明实施例的自密实混凝土管片衬砌结构通过采用自密实混凝土回填，实现管片与围岩间隙的密实填充和围岩的及时支护，简化了施工工艺，通过自密实混凝土选型，实现围岩有效支护以及解决隧道存在地下水及围岩发生岩爆的问题。

技术领域

本发明涉及岩土工程围岩支护领域，尤其涉及一种自密实混凝土管片衬砌结构及其施工方法。

背景技术

全断面掘进机已被广泛应用于公路、铁路以及水工隧洞等施工领域，其具有机械化程度高、掘进速度快、安全性高、地质条件适应性强等优点。其中双护盾TBM施工过程主要包括掘进、管片衬砌、吹填豆粒石和灌注水泥砂浆4个过程。传统的回填方法首先向围岩与管片空隙中吹填豆粒石，在距掘进端较远的位置通过管片注浆孔向豆粒石空隙中灌注水泥浆。这种方法一定程度上可以控制围岩后期变形，但存在以下不足：1)掘进端与回填段没有形成有效的分隔，豆粒石在掘进方向上是临空面，豆粒石并不能密实吹填于管片与围岩空腔，同时豆粒石吹填工艺又滞后于掘进，为围岩压力释放和变形提供了时间和空间；2)吹填的豆粒石密实度低，灌注的水泥浆沿着豆粒石的孔隙流向掘进端，导致水泥浆的大量流失，不能形成力学性能良好的胶结豆粒石围岩支护结构体；3)流失的水泥浆又会影响掘进机的正常运转，为了降低影响，水泥浆的灌注点距掘进端较远，胶结豆粒石不能很好阻止围岩的初期大变形，形成不了有效的初期支护。基于上述情况，迫切需要提出适合于全断面掘进的管片衬砌结构，有效控制围岩变形。

在本发明之前，“发明专利：堆石混凝土大坝施工方法(发明人：金峰等；专利号：ZL3102674.5)”公开了堆石混凝土大坝施工方法，采用流动性好且抗材料分离性强的混凝土材料密实填充堆石体空隙，形成力学性能好的堆石混凝土材料，该发明表明高性能的自密实混凝土能实现狭小区域(如管片与围岩空隙)的密实填充。

在本发明之前，“发明专利：一种水下不分散水泥基自密实材料施工方法(发明人：金峰等；专利号：ZL 201310465710.7)”公开了水下不分散水泥基自密实材料施工方法，水下不分散水泥基自密实材料在重力作用下能密实填充水下微小空隙，形成水下不分散混凝土。

在本发明之前，“发明专利：全圆隧道全断面一次成型自密实砼浇筑施工方法(申请号：201610952136.1)”采用自密实混凝土浇筑由衬砌台车各模板与围岩形成的环形浇筑空间，浇筑完成后，拆除模板。但这种浇筑方法并不能适用于TBM管片衬砌中，TBM衬砌时，回填材料、管片以及围岩将形成联合作用的围岩支护体，同时自密实混凝土的选型需要与管片相匹配。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种自密实混凝土管片衬砌结构，所述自密实混凝土管片衬砌结构能够及时有效控制围岩变形。

本发明还旨在提出一种自密实混凝土管片衬砌结构的施工方法。