[发明专利]一种利用钢绞线张拉的隧道防隆沉加固结构及施工方法

权利要求书

1.一种利用钢绞线张拉的隧道防隆沉加固结构，其特征在于：包括预制混凝土桩(1)、预埋钢管(2)、锚固装置(3)、上拉钢绞线(4)、下拉钢绞线(5)、地铁隧道(6)、预制桩顶(7)、定滑轮a(13)、定滑轮b(14)、定滑轮c(15)、预埋塑料管(16)、钢筋笼(17)和张拉设备(24)；预制混凝土桩(1)对称设置于地铁隧道(6)两侧一定距离，每一根预制混凝土桩(1)打设于土层中并且其顶部设置预制桩顶(7)，预制桩顶(7)位于地表，预制混凝土桩(1)与预制桩顶(7)通过混凝土及内部的钢筋笼(17)连接为整体；预埋钢管(2)主体设置于预制混凝土桩(1)内部靠近地铁隧道(6)一侧，预埋钢管(2)顶部预埋在预制桩顶(7)内部，预埋钢管(2)与预制混凝土桩(1)内部的钢筋笼(17)连接固定；预埋钢管(2)在底端靠近地铁隧道(6)一侧留有开孔，并且预埋钢管(2)底端设置定滑轮c(15)，预制桩顶(7)内部的预埋钢管(2)顶部设置定滑轮a(13)和定滑轮b(14)，并且预制桩顶(7)内部根据钢绞线布置要求设置开孔，开孔内嵌入预埋塑料管(16)；钢绞线分为上拉钢绞线(4)和下拉钢绞线(5)，上拉钢绞线(4)底端连接地铁隧道(6)内部的锚固装置(3)，上拉钢绞线(4)上端通过预制桩顶(7)内部的定滑轮a(13)牵出并连接张拉设备(24)；下拉钢绞线(5)内端连接地铁隧道(6)内部的锚固装置(3)，并且下拉钢绞线(5)通过预埋钢管(2)底端的定滑轮c(15)铺设在预埋钢管(2)内部，下拉钢绞线(5)顶端通过预制桩顶(7)内部的定滑轮b(14)牵出并连接张拉设备(24)。

2.根据权利要求1所述的利用钢绞线张拉的隧道防隆沉加固结构，其特征在于：锚固装置(3)等间距设置于地铁隧道(6)管片上，锚固装置(3)包括孔道防护套(8)、锚固环(9)、聚氨酯防水填料(10)、止水片(11)和集水盒(12)，其中锚固环(9)连接钢绞线，孔道防护套(8)嵌入地铁隧道管片的吊装孔(19)内，孔道防护套(8)内表面为波纹状或螺旋状，止水片(11)沿着环向设置于锚固环(9)外侧，止水片(11)一端通入集水盒(12)内部，吊装孔(19)内填充聚氨酯防水填料(10)。

3.根据权利要求1所述的利用钢绞线张拉的隧道防隆沉加固结构，其特征在于：预制混凝土桩(1)内设置若干根并排的预埋钢管(2)，下拉钢绞线(5)分成若干组对应铺设在不同预埋钢管(2)内。

4.根据权利要求1所述的利用钢绞线张拉的隧道防隆沉加固结构，其特征在于：定滑轮分别布置在每一根预埋钢管(2)的底端和顶部，预埋钢管(2)底端设置定滑轮c(15)用于下拉钢绞线(5)的连接，预埋钢管(2)顶部位于预制桩顶(7)内部并设置定滑轮a(13)和定滑轮b(14)，靠上的定滑轮a(13)连接上拉钢绞线(4)，靠下的定滑轮b(14)连接下拉钢绞线(5)。

5.根据权利要求1所述的利用钢绞线张拉的隧道防隆沉加固结构，其特征在于：上拉钢绞线(4)和下拉钢绞线(5)由钢丝缠绕而成，钢绞线外部包裹保护层。

6.根据权利要求1所述的利用钢绞线张拉的隧道防隆沉加固结构，其特征在于：预制混凝土桩(1)和预制桩顶(7)内部需要引入或引出钢绞线的位置均设置预埋塑料管(16)。

7.根据权利要求1所述的利用钢绞线张拉的隧道防隆沉加固结构，其特征在于：预制混凝土桩(1)底端深度大于地铁隧道(6)埋深。

8.一种如权利要求1所述的利用钢绞线张拉的隧道防隆沉加固结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)测量定位：根据地表及土层中管线的埋设情况合理规划预制混凝土桩(1)的打设位置、深度以及钢绞线的埋设布置方案；利用管片上的吊装孔(19)进行钻孔，确定地铁隧道(6)内部的钻孔位置和钻孔角度；根据钻孔角度确定钻孔的线路，在地面上标记钻孔的出土点(18)；

2)预制混凝土桩(1)的制作：进行预制混凝土桩(1)的生产和制作，在混凝土浇筑前，根据钢筋笼(17)的布设位置，在预定位置布置若干根并排的预埋钢管(2)，且预埋钢管(2)底端预先安装定滑轮c(15)，预埋钢管(2)顶部预先安装定滑轮a(13)和定滑轮b(14)，在预埋钢管(2)表面预设牵引钢绞线的小孔；预埋钢管(2)和预制混凝土桩(1)内部的钢筋笼(17)连接固定，在需要牵引钢绞线的位置预先固定预埋塑料管(16)，埋设过程中使安装定滑轮a(13)和定滑轮b(14)的预埋钢管(2)顶端布置在预制桩顶(7)内，各定滑轮的安装位置、小孔的布置方向以及预埋塑料管(16)的布设均精准无误后进行混凝土的浇筑；

3)洞内钻孔：在地铁隧道(6)内部确定的钻孔位置，利用钻机(20)从吊装孔(19)按照钻孔角度和钻孔线路进行钻孔，边钻孔边进行纠偏，使实际的出土点(18)位置与设计点位偏差在允许范围内，当偏差过大时，则重新钻孔；

4)钢绞线的预处理及埋设：钢绞线外部包裹防腐蚀、防渗漏的保护层，施工前在保护层表面涂抹润滑油，涂抹完毕后置于设计的出土点(18)附近作为备用；当导向钻头(22)到达出土点(18)位置后，卸下钻杆(21)顶部的导向钻头(22)，换上反转钻头或采用其他的连接方式将上拉钢绞线(4)和下拉钢绞线(5)与钻杆(21)连接形成连接接头(23)，之后由地铁隧道(6)内部进行回拖，将钢绞线回拉至地铁隧道(6)内部，暂时连接固定在张拉设备(24)上；

5)完成一处点位施工后，重复步骤3)和步骤4)完成剩余点位的钻孔及钢绞线回拖施工；

6)钢绞线的布置及预制混凝土桩(1)的下沉：将地面留有的上拉钢绞线(4)和下拉钢绞线(5)分别穿入到预制混凝土桩(1)及预制桩顶(7)内部的预留通道内，检查无误后将预制混凝土桩(1)打设到指定深度；

7)钢绞线的预张拉：待预制混凝土桩(1)打设稳定后，将地面上的钢绞线同样连接张拉设备(24)，利用隧道内部和地面上的张拉设备(24)同时张拉钢绞线两端，使得下拉钢绞线(5)埋入土层，并到达指定位置，同时使上拉钢绞线(4)和下拉钢绞线(5)处于绷直状态；

8)隧道内锚固：待上拉钢绞线(4)和下拉钢绞线(5)均通过预张拉拉到指定位置后，在吊装孔(19)内嵌入孔道防护套(8)，将地铁隧道(6)内部的钢绞线一端从张拉设备(24)上拆下，连接固定在锚固环(9)上，向吊装孔(19)内填充聚氨酯防水填料(10)，同时在锚固环(9)外部设置止水片(11)和集水盒(12)，并利用水泥砂浆进行封闭处理；

9)施工收尾及后期保护：完成地铁隧道(6)控制段两侧的钢绞线张拉固定及隧道内锚固端处理之后，对地铁隧道(6)内的锚固装置(3)进行进一步的外部保护工作，之后搬出地铁隧道(6)内的张拉设备(24)及其他施工设备及材料；预制桩顶(7)做好保护措施，周围设置围挡结构；

10)地铁隧道(6)隆沉的动态控制：在张拉控制前，在地铁隧道(6)内部每隔一段距离设置监测断面，布设测点，利用水准仪测量隧道纵向沉降或隆起变形值，利用断面收敛监测仪器监测隧道断面收敛情况；当地铁隧道(6)出现上浮或者上浮趋势时，通过地面的张拉设备(24)张拉下拉钢绞线(5)施加拉力；而当地铁隧道(6)出现下沉或下沉趋势时，通过地面的张拉设备(24)张拉上拉钢绞线(4)施加拉力。