盾构隧道重力式止水封堵结构与方法技术

本发明专利技术公开了盾构隧道重力式止水封堵结构与方法，结构包括：两道旋喷堵头墙，其间隔密封设置于完好管片内，两道旋喷堵头墙之间填充有混凝土或砂浆填充物；冻结体，其设置于所述管片内的填充物内以将管片内的填充物分为完全密封的两部分，还包括通过封堵结构进行封堵施工的方法。本发明专利技术的封堵结构以及施工方法解决了管片泥土清除范围不可控的缺点，也解决了封堵结构渗水的问题，在盾构隧道塌方事故处理中有较好的应用价值。

Gravity sealing structure and method for shield tunnel

The invention discloses a gravity sealing structure and method for shield tunnel, which comprises two rotary spraying plug walls, whose spacer seal is arranged in intact segments, concrete or mortar fillers are filled between the two rotary spraying plug walls, and a freezing body, which is arranged in the fillers in the segments to fill the fillers in the segments. It is divided into two parts which are completely sealed, and the method of plugging construction through plugging structure is also included. The plugging structure and construction method of the invention solves the defects of uncontrollable range of segment soil removal and the seepage problem of the plugging structure, and has good application value in the treatment of shield tunnel collapse accident.

【技术实现步骤摘要】
盾构隧道重力式止水封堵结构与方法
本专利技术涉及地铁施工
更具体地说，本专利技术涉及盾构隧道重力式止水封堵结构与方法。
技术介绍
地铁是提升城市交通能力的重要方式，盾构法隧道因机械化程度高、施工速度快、安全、无噪音等优点，在城市地铁建设中得到了广泛应用，成为城市地铁建设的主要施工方法，但由于盾构法在我国应用时间不长，且盾构技术复杂、施工工序多，暴露出不少问题，各种事故频繁发生。尤其是盾构隧道塌方事故，一旦发生，将会造成较大的人员伤亡和经济损失。近年来，上海、杭州、南京、天津、广州等地均有盾构隧道施工塌方的相关报道。由于盾构隧道埋深大，一旦发生塌方事故，工程修复难度较大，探寻完好管片与损坏管片分界线后，隧道封堵止水结构的可靠性是影响后期修复工程安全的重要因素，但目前尚无一套完整的盾构止水封堵结构和方法，容易引发二次事故。因此亟需设计一种盾构隧道重力式止水封堵结构与方法，确保隧道修复工作安全快速进行，该结构与施工方法具有较高的推广应用价值。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供盾构隧道重力式止水封堵结构与方法，解决了管片泥土清除范围不可控的缺点，也解决了封堵结构渗水的问题，在盾构隧道塌方事故处理中有较好的应用价值。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了盾构隧道重力式止水封堵结构，包括：两道旋喷堵头墙，其间隔密封设置于完好管片内，两道旋喷堵头墙之间填充有混凝土或砂浆填充物；冻结体，其设置于所述管片内的填充物内以将管片内的填充物分为完全密封的两部分。优选的是，所述冻结体由多根并排并列设置的冻结管通过冻结法施工形成，所述冻结管沿隧道轴线方向间距不大于1.2m，沿隧道横向排距不大于1.4m，冻结管直径为108mm～159mm。优选的是，所述冻结体沿隧道方向厚度至少2m，高度方向超出管片拱顶和拱底外轮廓至少2m，水平方向超过管片两侧至少1m。优选的是，还包括多个辅助结构，其包括浇筑管以及轴线重合的开洞孔和钢护筒，多个开洞孔沿隧道方向在所述管片拱顶间隔并贯穿管片设置，所述钢护筒直径大于所述开洞孔直径，所述开洞孔直径大于所述浇筑管直径，所述钢护筒下端嵌入所述管片内、上端平齐于地面，所述浇筑管竖直穿过所述开洞孔。优选的是，所述开洞孔沿隧道方向均匀间隔设置且间距不大于8m，且隧道每个断面只设置一个开洞孔；所述钢护筒嵌入管片的高度不小于5cm且不大于管片保护层厚度。优选的是，所述混凝土或砂浆填充物沿浇筑管在钢护筒内填充至管片顶部以上至少1m，形成砂浆或混凝土塞。优选的是，所述钢护筒外壁上还一体成型有一圈环形注浆层，其上端与钢护筒上端平齐、下端高于钢护筒下端，所述注浆层环形一圈均匀间隔设置有多个注浆孔，其贯通所述注浆层的上下端，所述钢护筒下端与所述注浆层下端之间的钢护筒外壁上还设置有可沿钢护筒外壁上下滑动的环形阻挡板，其直径大于所述注浆层直径，所述阻挡板内设置有多个L型通道，其上端与多个注浆孔一一对应、侧端贯通至阻挡板外。优选的是，所述钢护筒内壁沿其高度方向间隔设置有多个第一定位结构，其包括沿钢护筒内壁周向均匀间隔设置的多个第一挡板，其铰接于所述钢护筒内壁且所述第一挡板朝向钢护筒中心的一侧为弧形面，所述辅助结构还包括定位管，所述定位管的直径略大于浇筑管的直径，所述第一挡板的弧形面与所述定位管外壁过盈配合，所述定位管外壁沿其高度方向设置有多个第二定位结构，其包括沿定位管外壁周向均匀间隔设置的多个第二挡板，其铰接于所述定位管外壁上，所述第一定位结构与第二定位结构一一对应，所述第一挡板与第二挡板也一一对应，所述定位管外壁同列上下相邻的第二挡板之间均通过拉绳连接，所述拉绳的长度等于相邻第二挡板之间的间距，最上端的第二挡板上也连接有拉绳。本专利技术还提供一种盾构隧道重力式止水封堵方法，包括如下步骤：步骤一：完好管片内施工设置两道旋喷堵头墙；步骤二：在两道旋喷堵头墙之间的管片拱顶上设置多个开洞孔；步骤三：将开洞孔相互间隔错开分为两组，其中一组开洞孔射水，另一组开洞孔抽吸管片内的泥水混合物，抽吸清理完成后，再通过开洞孔向管片内浇筑混凝土或砂浆填充物；步骤四：在填充物内布设冻结管并形成冻结体。优选的是，所述步骤二设置开洞孔之前还进行了辅助结构的设置，具体包括：1)在两道旋喷堵头墙之间的管片拱顶等距钻孔，钻孔不穿透管片，且钻孔过程中钢护筒跟进并嵌入到钻孔的管片中；2)在钢护筒与管片接触圈外围进行旋喷加固或注浆加固；3)在钢护筒内下潜水式电动回旋钻机或其他开孔钻机，在管片顶部形成直径小于钢护筒的开洞孔；4)在钢护筒内下放直径小于开洞孔的浇筑管，并通过浇筑管进行射水或抽吸管片泥水混合物，以及后续浇筑填充物。本专利技术至少包括以下有益效果：1、通过两端旋喷封堵墙，解决了管片泥土清除范围不可控的缺点，更能保证重力式封堵结构的尺寸。2、在重力式封堵结构中间设置冻结体，解决了封堵结构渗水的问题，同时冻结体抗剪强度较高，增强了重力式封堵结构的安全系数。3、浇筑混凝土或砂浆时，在管片顶部形成混凝土或砂浆塞，可以增强封堵结构在的密封性。4、钢护筒进行注浆或旋喷加固，可以防止周边砂土从钢护筒与管片接缝涌入隧道内。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术的结构平面图；图2为本专利技术的结构纵断面图；图3为本专利技术图1中A-A横断面图；图4为本专利技术图1中B-B横断面图；图5为本专利技术图1中C-C横断面图；图6为本专利技术钢护筒的正视图；图7为本专利技术钢护筒的俯视图。附图标记说明：1、管片，2、旋喷堵头墙，3、钢护筒，4、开洞孔，5、浇筑管，6、填充物，7、冻结体，8、冻结管，9、混凝土或砂浆塞，31、注浆层，32、阻挡板，33、注浆孔，34、L型通道，35、第一挡板，36、第二挡板，37、拉绳，38、定位管。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本专利技术的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。如图1至5所示，本专利技术提供一种盾构隧道重力式止水封堵结构，包括：两道旋喷堵头墙2，其间隔密封设置于完好管片1内，两道旋喷堵头墙2之间填充有混凝土或砂浆填充物6；冻结体7，其设置于所述管片1内的填充物6内以将管片1内的填充物6分为完全密封的两部分。在上述技术方案中，旋喷堵头墙2高度范围可以是管片1顶部至管片1底部，也可以超过管片1高度范围，解决了管片1内泥土清除范围不可控的缺点，更能保证重力式封堵结构的尺寸。冻结体7的设置解决了封堵结构渗水的问题，可保证滴水不渗，同时冻结体7抗剪强度较高，增强了重力式封堵结构的安全系数。两道旋喷堵头墙2之间的间距不小于L，L为根据管片1破损位置和重力式封堵结构长度计算值。L的计算方法：水土压力侧向压力为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.盾构隧道重力式止水封堵结构，其特征在于，包括：两道旋喷堵头墙，其间隔密封设置于完好管片内，两道旋喷堵头墙之间填充有混凝土或砂浆填充物；冻结体，其设置于所述管片内的填充物内以将管片内的填充物分为完全密封的两部分。

【技术特征摘要】
1.盾构隧道重力式止水封堵结构，其特征在于，包括：两道旋喷堵头墙，其间隔密封设置于完好管片内，两道旋喷堵头墙之间填充有混凝土或砂浆填充物；冻结体，其设置于所述管片内的填充物内以将管片内的填充物分为完全密封的两部分。2.如权利要求1所述的盾构隧道重力式止水封堵结构，其特征在于，所述冻结体由多根并排并列设置的冻结管通过冻结法施工形成，所述冻结管沿隧道轴线方向间距不大于1.2m，沿隧道横向排距不大于1.4m，冻结管直径为108mm～159mm。3.如权利要求2所述的盾构隧道重力式止水封堵结构，其特征在于，所述冻结体沿隧道方向厚度至少2m，高度方向超出管片拱顶和拱底外轮廓至少2m，水平方向超过管片两侧至少1m。4.如权利要求1所述的盾构隧道重力式止水封堵结构，其特征在于，还包括多个辅助结构，其包括浇筑管以及轴线重合的开洞孔和钢护筒，多个开洞孔沿隧道方向在所述管片拱顶间隔并贯穿管片设置，所述钢护筒直径大于所述开洞孔直径，所述开洞孔直径大于所述浇筑管直径，所述钢护筒下端嵌入所述管片内、上端平齐于地面，所述浇筑管竖直穿过所述开洞孔。5.如权利要求4所述的盾构隧道重力式止水封堵结构，其特征在于，所述开洞孔沿隧道方向均匀间隔设置且间距不大于8m，且隧道每个断面只设置一个开洞孔；所述钢护筒嵌入管片的高度不小于5cm且不大于管片保护层厚度。6.如权利要求4所述的盾构隧道重力式止水封堵结构，其特征在于，所述混凝土或砂浆填充物沿浇筑管在钢护筒内填充至管片顶部以上至少1m，形成砂浆或混凝土塞。7.如权利要求4所述的盾构隧道重力式止水封堵结构，其特征在于，所述钢护筒外壁上还一体成型有一圈环形注浆层，其上端与钢护筒上端平齐、下端高于钢护筒下端，所述注浆层环形一圈均匀间隔设置有多个注浆孔，其贯通所述注浆层的上下端，所述钢护筒下端与所述注浆层下端之间的钢护筒外壁上还设置有可沿钢护筒外壁上下滑动的环形阻挡板，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈培帅，翟世鸿，谭啸峰，黄威，许超，高如超，刘东军，罗会武，杨睿，余磊，李德杰，蒋道东，江鸿，胡乘恺，孔茜，袁青，蔡超君，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42