[发明专利]一种盾构隧道抗浮控制结构及使用方法

说明书

本发明公开了一种盾构隧道抗浮控制结构及使用方法，包括隧道衬砌管片、沿管片径向设置的拉杆组件和设于隧道底部管片上的钢垫板，所述钢垫板与管片曲率一致，所述拉杆组件一端穿过管片预留孔后埋入土体中，另一端与钢垫板相连；还包括拉力杆，所述拉力杆连接相邻各环管片上的钢垫板。本发明通过在隧道底部管片上设置钢垫板和拉杆组件，该拉杆组件能够增强衬砌管片与地层的连接力，并通过拉力杆连接相邻各环管片上的钢垫板，从而将纵向各环衬砌管片连接成整体，解决了纵向管片间的整体稳定性不能保证的问题，提高衬砌结构的抗浮能力，降低了因管片上浮而导致的连接螺栓破坏、管片止水胶带止水效果降低、管片错台等风险。

技术领域

本发明涉及盾构隧道工程领域，特别涉及一种盾构隧道抗浮控制结构及使用方法。

背景技术

随着城市轨道交通工程的开发和利用，盾构法施工以其掘进速度快、施工安全、机械化程度高等特点越来越广泛地应用于城市地铁建设中。

然而，从盾构管片拼装成环到浆液最终凝固与围岩密贴前，软土地层经常出现管片上浮现象。管片上浮是指管片在脱出尾盾后，受地质、水、同步浆液等因素的影响，造成管片向上位移的现象，大多发生在管片刚脱出盾构机盾尾的时候。衬砌管片上浮主要有两种危害：一是管片上浮造成管片成型质量缺陷(管片错台)，当管片错台达到15mm时，管片螺栓连接处会出现破损，同时管片上浮影响管片止水胶条的止水效果，造成管片渗漏水；二是管片姿态超限，直接影响隧道线型是否符合设计轴线和是否满足隧道建筑界限。

现有中国发明专利201710455452.2中提供的抗浮体系存在一定局限，体系不能保证管片上浮时的纵向整体稳定性。因此，亟需发明一种用于盾构隧道的抗浮控制结构，能够为管片提供较好的整体稳定性，并将管片的上浮限制在安全范围内，不对盾构隧道造成危害。

发明内容

本发明目的在于：针对在盾构隧道施工中，管片在脱出盾构机尾盾后，受地质、水、同步浆液等因素影响而造成管片上浮的问题，提供一种盾构隧道抗浮控制结构，该抗浮控制结构通过增强衬砌管片与地层的连接力，同时将纵向各环衬砌管片连接成整体，极大提高衬砌结构的抗浮能力，克服了现有解决措施中纵向管片的整体稳定性不能保证、锚杆抗拔能力较弱等缺点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种盾构隧道抗浮控制结构，包括隧道衬砌管片、沿管片径向设置的拉杆组件和设于隧道底部管片上的钢垫板，所述钢垫板与管片曲率一致，所述拉杆组件一端穿过管片预留孔后埋入土体中，另一端与钢垫板相连；还包括拉力杆，所述拉力杆连接相邻各环管片上的钢垫板。

本发明通过在隧道底部管片上设置与管片曲率一致的钢垫板，以及沿管片径向设置的拉杆组件，且拉杆组件一端穿过管片预留孔后埋入土体中，另一端与钢垫板相连，该拉杆组件能够增强衬砌管片与地层的连接力，且钢垫板可以避免管片受拉力时损坏，并通过拉力杆连接相邻各环管片上的钢垫板，从而将纵向各环衬砌管片连接成整体，解决了现有技术中纵向管片间的整体稳定性不能保证的问题，有利于提高衬砌结构的抗浮能力，大大降低了因管片上浮而导致的连接螺栓破坏、管片止水胶带止水效果降低、管片错台等风险。

作为本发明的优选方案，所述拉杆组件布置在隧道拱底左右60°范围内，可使拉杆组件承受拉力，有利于控制管片上浮，也方便该抗浮结构施工。

作为本发明的优选方案，所述拉杆组件包括扩大头锚杆和土钉。通过采用扩大头锚杆，在有限长度的锚固体范围内使承载能力得以显著提高，并配合设置土钉，提高了隧道底部土体的抗剪强度，扩大头锚杆与土钉相结合，使隧道衬砌管片与隧道底部土体合为一体，大力提升了在地质、水、同步浆液等因素影响下盾构隧道的抗浮能力。

作为本发明的优选方案，所述扩大头锚杆环向间距为20°布置，可以使管片受到的锚杆拉力均匀。

作为本发明的优选方案，所述土钉间隔地布置在扩大头锚杆间，在扩大头锚杆间设置土钉，提高了隧道底部土体的抗剪强度。