[发明专利]一种盾构隧道的减压排水抗浮综合治理系统及其施工方法

说明书

本发明公开了一种盾构隧道的减压排水抗浮综合治理系统及其施工方法，该综合治理系统在盾构隧道施工期进行安装，包括囊袋扩大式降排水锚杆、降排水泵、蓄水箱和控制系统；囊袋扩大式降排水锚杆既能通过降排水减压有效防止隧道上浮，又能通过扩大式囊袋提供足够的抗拔力；采用环向钢梁和纵向钢梁，使得囊袋扩大式降排水锚杆提供的抗拔反力均布于盾构隧道底部的蓄水箱区域处的管片上，有效防止管片不均匀受力导致的变形和错台或局部破损；本发明囊袋扩大式降排水锚杆和蓄水箱联合作用，通过降排水降低盾构隧道底部土层中的孔隙水压力以减少盾构隧道的浮力，同时增加蓄水箱中的储水量以增加盾构隧道的自重，综合防治盾构隧道上浮。

技术领域

本发明涉及盾构隧道的抗浮技术领域，尤其涉及一种盾构隧道的减压排水抗浮综合治理系统及其施工方法。

背景技术

随着社会经济的飞速发展和城市化水平的大幅提升，为高效缓解交通压力，发掘地下空间的发展潜力，大量依托盾构法施工形成的地铁隧道和公路隧道不断增加。

运营期内盾构隧道受邻近建筑基坑、管廊基坑和地下通道开挖、其它线路穿越以及地下水位上升等情况的影响，将随之发生一定程度的上浮。当盾构隧道的上浮量超限时，将引起管片之间出现裂缝或错台，影响行车的平稳性，严重时会导致盾构隧道螺栓断裂、接头部位损坏、管片局部破碎以及裂缝扩张渗水等病害，甚至造成隧道主体结构发生破坏，对盾构隧道内列车或车辆的运营安全造成威胁。

目前对于施工期间盾构管片的上浮机理和控制措施有着较为详尽的研究，但仍缺少全面有效的运营期间隧道上浮控制的预警和治理技术。通常是在运营期盾构隧道发生上浮病害后进行整治，一般先在盾构管片上开凿泄水孔进行排水后，再注入双浆液加固，该方法仅适用于盾构隧道壁后脱空或不密实引起的隧道上浮问题，不适用于其他引起隧道上浮的工况；其他运营期间盾构隧道的抗浮措施，例如锚杆和微型桩技术，由于盾构隧道下卧土层散粒性特点、以及锚杆和微型桩截面较小提供的抗拔力有限等条件的制约，上述抗浮技术在盾构隧道中的应用并不广泛。

因此，为预防和治理盾构隧道上浮风险及其可能导致的工程危害，亟需一种有效的盾构隧道的减压排水抗浮综合治理技术。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种盾构隧道的减压排水抗浮综合治理系统及其施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种盾构隧道的减压排水抗浮综合治理系统，包括囊袋扩大式降排水锚杆、降排水泵、蓄水箱和控制系统；

所述囊袋扩大式降排水锚杆由锚杆主体、排水通道、注浆体、钢筋和注浆囊袋组成；所述锚杆主体上周向交错贯穿均布注浆孔和排水孔；在所述锚杆主体内侧布设排水通道，其余空间由外向内地置注浆体和钢筋；所述排水通道环向均布贯穿地沿锚杆主体布置在锚杆主体内侧，并紧密嵌入注浆体，通过排水孔与土层中的地下水水力连通，通过密封材料与注浆体水力不连通；部分所述排水孔内设置孔隙水压力传感器，孔隙水压力传感器表面的透水石与土层紧密贴合；

所述注浆囊袋包括端头注浆囊袋和中间注浆囊袋；所述端头注浆囊袋布置在锚杆主体的端头，若干所述中间注浆囊袋按一定间距环向布置在锚杆主体外侧；所述端头注浆囊袋和中间注浆囊袋通过注浆孔与注浆体连通；

所述囊袋扩大式降排水锚杆通过防水层、环向钢梁和纵向钢梁沿盾构隧道断面径向地布置于蓄水箱下方，囊袋扩大式降排水锚杆的顶部位于蓄水箱内；所述囊袋扩大式降排水锚杆的顶部通过锚头和固定螺栓密封，在排水通道所在的锚头区域留有排水通孔，在注浆体所在的锚头区域留有注浆通孔；

所述降排水泵位于蓄水箱内，通过锚头上的排水通孔和水管，与排水通道水力连通；

所述蓄水箱位于盾构隧道底部，通过蓄水箱周侧板和隧道底板，与盾构隧道内的交通空间、附属设备空间分隔；所述蓄水箱的底部和周侧铺设防水层，防止蓄水箱内的水渗入土层和盾构隧道的其他区域；通过蓄水箱蓄水和囊袋扩大式降排水锚杆排水协同控制盾构隧道上浮；