[发明专利]一种自适应线状地下工程结构及其横向变形控制方法

说明书

本发明涉及地下线状工程建造与维护领域中的一种自适应线状地下工程结构及其横向变形控制方法，该结构包括线状地下工程结构(1)、自调节囊袋(6)、流体通道(9)三部分，其中的自调节囊袋(6)为能承担一定压力的密封袋，通过流体通道(9)自土体中引出至操作面，线状地下工程结构出现横向变形时，可通过向移位被动区土体内的自调节囊袋(6)内以适度的压力注入适度量的液体，以被动区土体为反力，实现线状地下工程结构(1)的复位，本发明可在线状地下工程结构使用过程中实时控制其横向移位与变形，控制精度高，成本低，可靠度高，速度快，操作方便。

技术领域

本发明涉及土木工程领域中地下线状工程建造与维护领域。

背景技术

地下线状工程是指埋设于地面以下的长条状中空地下工程，具体包括地铁、隧道等地下交通设施，地下管廊、自来水管、煤气管、通信、污水管、雨水管等各种地下市政管线设施及半埋于地下的度水槽等。根据与土体间的相互位置关系，可将地下线状工程的表面分为迎土面与背土面两类，其中的迎土面是指地下线状工程与土体的接触面，背土面是指地下线状工程不与土体接触的表面。地下线状工程具有纵向(即沿地下线状工程的轴线方向)跨度大，横向(即垂直于地下线状工程的方向)刚度小的结构特点。特别是地下线状工程位于软土区域、跨越不同地质条件或在地下线状工程附近有基坑开挖、打桩施工、堆载等工程活动时，往往使得已建地下线状工程产生较大的沉降及不均匀沉降，甚至会导致地下线状工程开裂、断开等工程问题，严重影响地下线状工程的安全与正常使用。目前的地下线状工程建设均将其直接埋设在土体中，少量地下线状工程埋设于经桩基或搅拌桩等加固后的土体中，因地下线状工程横向刚度低，横向变形控制能力差。地下线状工程横向变形后，现有的技术处理手段及其有限，比如城市地铁，目前只能通过以地铁内部作为施工操作面，向地铁隧道的外部土体中注浆来控制，此种地铁隧道横向变形控制方式造价特别高，精度差，且无法根治地铁隧道横向变形的根本问题。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种自适应线状地下工程结构，该自适应线状地下工程结构在建造过程中或建成运营维护中，可方便地调节控制自身的横向变形，工程适应性强，变形控制精度高，成本低。

本发明的自适应线状地下工程结构由线状地下工程结构、自调节囊袋、流体通道三部分组成，其中的线状地下工程结构为埋设于土体并能为地下线状工程提供线状空间的结构，自调节囊袋为设置于线状地下工程结构的迎土面且具备密封性能的袋状体，流体通道为将自调节囊袋引至操作面的流体通道。

本发明的第二个目的是提供一种自适应线状地下工程结构横向变形控制方法，该方法可以实时调节控制线状地下工程结构的横向变形，确保线状地下工程结构处于正常使用状态。

该自适应线状地下工程结构横向变形控制方法包括以下步骤：

a)测定自适应线状地下工程结构横向变形方向与大小，确定自适应线状地下工程结构横向移位方向；

b)根据自适应线状地下工程结构横向移位方向，确定自适应线状地下工程结构外围土体被动区；

c)通过流体通道向埋设于自适应线状地下工程结构被动区土体范围内的自调节囊袋注入流体；

d)分区块调节流体注入压力与注入量，以被动区土体提供反力，将横向移位的自适应线状地下工程结构复位；

e)在自适应线状地下工程结构复位过程中或达到复位目标后，通过流体通道向自调节囊袋内贯入固体颗粒或能够凝固为固体的流体，对自调节囊袋内的流体进行部分或全部置换。

本发明的自适应线状地下工程结构及其横向变形控制方法，可以在地下线状结构使用过程中实时控制其横向移位与变形，控制精度高，成本低，可靠度高，速度快，操作方便。

附图说明

图1为本发明的一个实施例所用的一种自适应线状地下工程结构横向变形前后位置横断面对比示意图；