[发明专利]一种盾构隧道防上浮的管片结构及其施工方法

说明书

一种盾构隧道防上浮的管片形式及其施工方法，涉及一种盾构管片及其施工方法。多个管片环单元沿盾构隧道的延伸方向依次排布，每个管片环单元由多个管片拼装围合而成，且其中一个管片作为封顶管片，封顶管片均设有注浆孔，每隔一个管片环单元的封顶管片对应安装有两个抗浮片，两个抗浮片均为弧形片并沿对应的管片环单元的竖向中轴线左右对称设置于封顶管片上方，两个抗浮片内表面均朝向对应的封顶管片，两个抗浮片分别通过至少一根支撑螺杆与对应的封顶管片连接，其中，支撑螺杆与对应的封顶管片螺接配合，支撑螺杆外端与对应的抗浮片支撑配合。通过抗浮片作用于隧道初衬，产生约束作用，有效控制管片的上浮，简单有效。

技术领域

本发明属于盾构管片及其施工技术领域，尤其是一种盾构隧道防上浮的管片结构及其施工方法。

背景技术

盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。它是将盾构机在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。

盾构隧道穿越跨河段浅覆土地层时，当竖向土压力及管片自重等其它效应所产生力的总和不足以抵消作用在管片的上浮力时，对刚脱离盾尾的管片，经常会发生局部或整体上浮现象，从而导致管片错台、破损，隧道纵向轴线不符合设计要求。此外，盾构机推进过程中，由于管片环与隧道初期支护结构之间存在间隙，拼装完成的管片环在背后注浆形成的浮力作用下，也会不可避免地向上偏离设计轴线。

因此，有必要对现有管片形式进行改进，使其便于在施工期间控制管片发生上浮，以保证隧道纵向轴线符合设计要求。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种盾构隧道防上浮的管片结构及其施工方法。

本发明采取以下技术方案：一种盾构隧道防上浮的管片结构，包括若干个管片环单元，所述若干个管片环单元沿盾构隧道的延伸方向依次排布，每个所述管片环单元由若干个管片拼装围合而成，其中一个所述管片作为封顶管片，所述封顶管片上均设有注浆孔，每隔一个管片环单元的封顶管片对应安装有两个抗浮片，所述抗浮片为弧形片，两个抗浮片沿对应的管片环单元的竖向中轴线左右对称设置于封顶管片上方，两个抗浮片内表面均朝向对应的封顶管片，两个抗浮片分别通过至少一根支撑螺杆与对应的封顶管片连接，所述支撑螺杆与对应的封顶管片螺接配合，支撑螺杆外端与对应的抗浮片支撑配合。

进一步的，支撑螺杆沿对应的管片环单元径向设置，支撑螺杆对应的封顶管片预埋固定有螺纹套管，支撑螺杆与所述螺纹套管螺接，支撑螺杆外端对应的抗浮片内表面凹设有顶槽，支撑螺杆外端支撑在所述顶槽内。

进一步的，两个抗浮片的支撑螺杆沿对应的管片环单元的竖向中轴线左右一一对称设置，每对称的两根支撑螺杆之间的夹角为α，α为60°。

进一步的，抗浮片的曲率与对应位置的隧道开挖断面相同，抗浮片的外径大于封顶管片的外径与隧道初衬的内径一致，抗浮片的厚度小于管片环单元与隧道初期支护结构之间的间隙，抗浮片的厚度为5~10cm，沿盾构隧道纵向的宽度为30cm，沿盾构隧道环向的长度为封顶管片长度的1/3~2/3。

一种所述的盾构隧道防上浮的管片结构的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：

S100～盾构机推进结束后，迅速将管片拼装成环围合成管片环单元，从下部开始再依次左右两侧交替安装，然后拼装邻接的管片，最后安装封顶管片,由于管片采取错缝拼装，故沿盾构隧道的延伸方向每隔一个管片环单元的封顶管片安装两个抗浮片，为了不发生损伤及密封条剥离，必须充分注意正确地插入封顶管片。

S200～紧固管片之间的连接螺栓，确保管片环单元拼装稳定。

S300～通过外部工具旋转紧固支撑螺杆，使抗浮片进行顶升与隧道初衬充分接触，经复测上浮满足要求后，将支撑螺杆伸入封顶管片内侧的多余部分截断。