[发明专利]一种凸形盾构隧道管片结构及施工方法

说明书

本发明公开了一种凸形盾构隧道管片结构及其施工方法，由多个单环管片结构串接而成，所述单环管片结构由多个正凸形管片和多个反凸形管片沿隧道圆周方向交错拼装而成，所述正凸形管片包括第一注浆孔；所述反凸形管片包括第二注浆孔；所述第一注浆孔为短注浆孔道，分别设置在正凸形管片两翼；所述第二注浆孔包括短注浆孔道和长注浆孔道，长注浆孔道设置在反凸形管片腹中心，短注浆孔道分别设置在反凸形管片两翼；当所述正凸形管片与反凸形管片契合时，在短注浆孔道对应后插入第一空心圆柱形钢管，在长注浆孔道插入第二空心圆柱形钢管。本发明通过凸形管片结构的相互契合，减小了整环盾构管片结构的径向错台，有利于隧道长期稳定和安全。

技术领域

本发明涉及盾构地铁隧道工程领域，尤其是一种凸形盾构隧道管片结构及施工方法。

背景技术

随着城市地铁隧道建设的不断发展，盾构法以其施工安全可靠，掘进速度快、不受地面交通和季节气候影响等特点被广泛应用于城市地铁工程，尤其在松软含水地层中修建埋深较大的长距离地铁隧道往往具有技术和经济方面的优越性。盾构施工主要包括土体开挖、盾构掘进控制与纠偏、管片拼装、管片背后注浆等工艺，其中管片拼装与管片背后注浆是决定盾构隧道结构整体稳定性和安全性的关键步骤。

近些年，盾构地铁隧道施工和运营过程中出现了大量管片错台的现象，极易影响隧道整体质量，甚至会导致管片开裂、破损和渗漏水等进一步灾害发生，威胁隧道结构的安全性。相比于管片错台引起的结构安全性，管片防水可靠性对其结构变形特征更为敏感。管片纵缝的防水核心为布设的弹性橡胶密封垫，拼装阶段拼装力使其压缩产生接触应力以抵御外部水土压力。但是，若管片发生径向错台，管片与管片之间形成了具有一定环向宽度的间隙，管片端面发生挤压接触，管片环整体结构的稳定性遭到破坏，继而引起管片环结构形态变化和防水性能失效。究其原因，主要是由于管片拼装过程中的不规范拼装作业以及管片背后注浆施工不当所导致的。当管片脱出盾尾后，管片与周围土体之间存在一定环形间隙，一般采用管片背后注浆工艺进行填充，注入的水泥浆既能起到抑制地层沉降作用，又能起到固定管片和防止隧道漏水的作用。

因此，如何设计一种有效防止管片径向错台和便于施工拼装的结构，同时便于注浆施工过程中控制注浆扰动压力、延长注浆路径及分散注浆区域避免应力集中，达到最优的注浆效果，是实际工程中迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供了一种凸形盾构隧道管片结构及施工方法，以解决相关技术中存在的管片径向错台、施工拼装繁杂以及注浆施工过程中应力集中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种凸形盾构隧道管片结构，由多个单环管片结构串接而成，所述单环管片结构由多个正凸形管片和多个反凸形管片沿盾构隧道圆周方向交错拼装围合而成；所述正凸形管片包括第一注浆孔，所述反凸形管片包括第二注浆孔，所述第一注浆孔为短注浆孔道，分别设置在正凸形管片的两翼，所述第二注浆孔包括短注浆孔道和长注浆孔道，长注浆孔道设置在反凸形管片的腹中心，短注浆孔道分别设置在反凸形管片的两翼，当所述正凸形管片与反凸形管片契合连接时，在正凸形管片上的短注浆孔道与反凸形管片上的短注浆孔道对应后插入第一空心圆柱形钢管，并对所述第一空心圆柱形钢管进行封堵，在所述反凸形管片上的长注浆孔道插入第二空心圆柱形钢管，并对所述第二空心圆柱形钢管进行封堵。

进一步地，所述正凸形管片具有用于环向连接的第一环向螺栓孔和用于纵向连接的第一纵向螺栓孔，所述反凸形管片具有用于环向连接的第二环向螺栓孔和用于纵向连接的第二纵向螺栓孔，所述正凸形管片和正凸形管片拼装后通过向第一环向螺栓孔和第二环向螺栓孔内穿入管片螺栓进行环向相连，相邻两个单环管片结构之间通过向第一纵向螺栓孔和第二纵向螺栓孔内穿入管片螺栓进行纵向相连。

进一步地，所述正凸形管片和反凸形管片周围均设置纵缝与环缝的膨胀防水密封条。

进一步地，所述第一空心圆柱形钢管和第二空心圆柱形钢管的底部设置反滤网，顶部设置有在封堵时与注浆孔盖连接的螺旋丝扣。