[发明专利]一种大直径盾构隧道变形控制结构及其施工方法

权利要求书

1.一种大直径盾构隧道变形控制结构，其特征在于：包括囊袋扩大式降排水预应力锚杆(1)、囊袋扩大式预应力锚杆(3)、蓄排水箱(2)和控制系统；

所述囊袋扩大式降排水预应力锚杆(1)由囊袋扩大式降排水预应力锚杆主体(1-1)、排水通道(1-2)、第一注浆体(1-3)、第一预应力钢筋(1-4)和第一注浆囊袋组成；所述囊袋扩大式降排水预应力锚杆主体(1-1)上周向交错贯穿均布第一注浆孔(1-1-1)和排水孔(1-2-1)；在所述囊袋扩大式降排水预应力锚杆主体(1-1)内侧布设排水通道(1-2)，其余空间由外向内置第一注浆体(1-3)和第一预应力钢筋(1-4)；

所述排水通道(1-2)环向均布贯穿地沿囊袋扩大式降排水预应力锚杆主体(1-1)布置在其内侧，并紧密嵌入第一注浆体(1-3)，通过排水孔(1-2-1)与土层中的地下水水力连通，通过密封材料与第一注浆体(1-3)水力不连通；部分所述排水孔(1-2-1)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；

所述第一注浆囊袋包括第一端头注浆囊袋(1-5-1)和第一中间注浆囊袋(1-5-2)；所述第一端头注浆囊袋(1-5-1)布置在囊袋扩大式降排水预应力锚杆主体(1-1)端头，若干第一中间注浆囊袋(1-5-2)按一定间距环向布置在囊袋扩大式降排水预应力锚杆主体(1-1)外侧；所述第一端头注浆囊袋(1-5-1)和第一中间注浆囊袋(1-5-2)通过第一注浆孔(1-1-1)与第一注浆体(1-3)连通；

所述囊袋扩大式降排水预应力锚杆(1)通过第一防水层(2-1)、第一环向钢梁(1-6)和第一纵向钢梁(1-7)沿盾构隧道(5)断面径向地布置于蓄排水箱(2)下方，囊袋扩大式降排水预应力锚杆(1)的顶部位于蓄排水箱(2)内；所述囊袋扩大式降排水预应力锚杆(1)的顶部通过第一锚头(1-1-2)和第一固定螺栓(1-1-3)密封，在排水通道(1-2)所在的第一锚头(1-1-2)区域留有排水通孔，在第一注浆体(1-3)所在的第一锚头(1-1-2)区域留有第一注浆通孔；

所述蓄排水箱(2)内设有降排水泵(1-8)，所述降排水泵(1-8)通过第一锚头(1-1-2)上的排水通孔和水管，与排水通道(1-2)水力连通；

所述蓄排水箱(2)位于盾构隧道(5)底部，通过蓄排水箱(2)周侧板和隧道底板(4)，与盾构隧道(5)内的交通空间、附属设备空间分隔；所述蓄排水箱(2)的底部和周侧铺设第一防水层(2-1)，防止蓄排水箱(2)内的水渗入土层和盾构隧道(5)的其他区域；所述蓄排水箱(2)通过蓄水或排水分别控制盾构隧道(5)的上浮或沉降；

所述囊袋扩大式预应力锚杆(3)由囊袋扩大式预应力锚杆主体(3-1)、第二注浆体(3-2)、第二预应力钢筋(3-3)和第二注浆囊袋组成；所述囊袋扩大式预应力锚杆主体(3-1)上周向交错贯穿均布第二注浆孔(3-1-1)；在所述囊袋扩大式预应力锚杆主体(3-1)内，由外向内置第二注浆体(3-2)和第二预应力钢筋(3-3)；

所述第二注浆囊袋包括第二端头注浆囊袋(3-4-1)和第二中间注浆囊袋(3-4-2)；所述第二端头注浆囊袋(3-4-1)布置在囊袋扩大式预应力锚杆主体(3-1)端头，若干第二中间注浆囊袋(3-4-2)按一定间距环向布置在囊袋扩大式预应力锚杆主体(3-1)外侧；所述第二端头注浆囊袋(3-4-1)和第二中间注浆囊袋(3-4-2)通过第二注浆孔(3-3-1)与第二注浆体(3-2)连通；

所述囊袋扩大式预应力锚杆(3)通过第二防水层(3-5)、第二环向钢梁(3-6)和第二纵向钢梁(3-7)沿盾构隧道(5)断面径向地布置于盾构隧道(5)上方；所述囊袋扩大式预应力锚杆(3)的顶部通过第二锚头(3-1-2)和第二固定螺栓(3-1-3)密封，在第二注浆体(3-2)所在的第二锚头(3-1-2)区域留有第二注浆通孔；

所述隧道底板(4)和盾构隧道(5)上设置若干位移传感器；

所述控制系统包括信号采集仪和报警器；所述控制系统与孔隙水压力传感器、位移传感器和降排水泵(1-8)连接；采集仪能够通过孔隙水压力传感器自动读取和保存盾构隧道(5)底部土层中孔隙水压力数据，通过位移传感器自动读取和保存盾构隧道(5)的位移数据，所述盾构隧道(5)的位移数据包括隧道的上浮量、上浮速率或沉降量、沉降速率等数据；报警器能够对采集到的孔隙水压力数据和位移数据进行读取、预警和处理。