[实用新型]一种适用于液化粉砂土层的盾构隧道衬砌结构

说明书

本实用新型涉及一种适用于液化粉砂土层的盾构隧道衬砌结构。该盾构隧道衬砌结构由预埋内螺纹套管的混凝土管片拼装而成，内螺纹套管沿混凝土管片径向埋设，并与外螺纹钢管咬合连接；外螺纹钢管迎土端伸入液化粉砂土层，被土端经由电动控制阀门与隧道内部的汇水管相连；电动控制阀门由固定于混凝土管片内部的无线加速度传感器控制。本实用新型建造的盾构隧道衬砌结构，通过地震发生时自动排水泄压有效降低隧道周围土体的液化风险，同时大幅缩减地基土抗液化处理的工程成本。

技术领域

本实用新型涉及一种适用于液化粉砂土层的盾构隧道衬砌结构，适用于隧道工程领域。

背景技术

盾构隧道作为城市地铁的主流建设方式，设计使用年限达到100年。地铁盾构隧道既是城市交通系统的主要运输通道，也是地震救灾的重要运输通道。考虑到液化土层中建设的盾构隧道在地震发生时可能受到较大的上浮力，导致隧道衬砌的环向接头张开，产生渗水漏沙，影响隧道的正常使用功能，大多城市地铁在选线阶段就采取尽量避开液化土层的对策。

随着城市地下空间开发力度加大，地铁选线有时无法完全避开液化土层，一般需要采取挤密碎石桩、深层水泥搅拌桩或注浆等地基处理措施来消除潜在的液化风险。然而，对于穿越繁华都市区的长细状地铁工程而言，由于地面施工空间、工程成本、工期等因素的限制，地基处理的可实施性低。亟需拓展一种新的盾构隧道结构形式，以同时满足地铁抗地震液化、地面交通通行和工程经济性的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于液化粉砂土层的盾构隧道衬砌结构，在满足地铁结构安全和使用功能的条件下，有效缓解地震发生时液化地基对运营隧道的不利影响，克服因地基处理引起的地面交通改道和投资额增加，为进一步解决盾构隧道穿越液化地层的工程问题提供一种结构设计方案。

本实用新型的目的是采用以下技术方案实现的：

一种适用于液化粉砂土层的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：由预埋内螺纹套管的混凝土管片拼装成环，其中内螺纹套管沿混凝土管片径向埋设，并与外螺纹钢管咬合连接，所述外螺纹钢管迎土端伸入液化粉砂土层，背土端伸出管片内壁并经由电动控制阀门与隧道内部的汇水管相连，所述电动控制阀门由固定于混凝土管片内部的无线加速度传感器控制。

进一步地，所述电动控制阀门常时关闭，一旦无线加速度传感器监测的地震加速度超过城镇抗震设防烈度下的设计基本加速度值时，电动控制阀门自动开启进行排水泄压，当监测的地震加速度持续5s低于设计基本加速度值之后更改为关闭状态。

进一步地，所述内螺纹套管均匀预埋在混凝土管片的环向轴线上，其中封顶块管片预埋一个内螺纹套管，邻接块管片和标准块管片预埋两个内螺纹套管。

进一步地，所述内螺纹套管的内径为60～70mm，外螺纹钢管的内径为 40～50mm。

进一步地，所述外螺纹钢管内部设置多层过滤不锈钢网，与内螺纹套管咬合界面铺设高分子防水材料。

进一步地，所述汇水管为直径60～75mm的圆环状钢管，与电动控制阀门“T”字型连接，最底端接入汇水总管。

进一步地，在轻微～中等液化土层中，所述预埋内螺纹套管的混凝土管片与普通盾构管片沿隧道长度方向间隔交错布置，在严重液化土层中，预埋内螺纹套管的混凝土管片连续布置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在弧形混凝土管片上沿其径向布置一组无线传感控制的过水阀门，在地震发生时提供由液化土层向隧道内部的排水通道，有效抑制隧道周围液化地层的孔隙水压力上升，避免因受力模式突变造成盾构衬砌环向接头损坏，有利于提高地震期间隧道结构安全。本实用新型在盾构管片预制厂内生产完成，对盾构施工和管片拼装工艺没有影响，且检修方便。与液化地基处理措施相比，造价合理、工期可控、不占用地面施工空间。

附图说明

图1是本实用新型的结构立面示意图；