[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

说明书

本发明公开了一种大直径盾构隧道变形控制结构及其施工方法，该结构在盾构隧道施工期进行安装，包括囊袋扩大式降排水预应力锚杆、囊袋扩大式预应力锚杆、蓄排水箱和控制系统；本发明通过扩大式囊袋增大了囊袋扩大式降排水预应力锚杆和囊袋扩大式预应力锚杆分别与盾构隧道下方和上方土层的接触面积，增加抗拔阻力，可有效预防大直径盾构隧道发生不均匀上浮或沉降灾害；在囊袋扩大式降排水预应力锚杆和囊袋扩大式预应力锚杆上对称施加预应力，在大直径盾构隧道断面上形成收敛变形的抗力，有效防治大直径盾构隧道断面的收敛变形及其可能引起的工程病害；通过囊袋扩大式降排水预应力锚杆和蓄排水箱联合作用，控制大直径盾构隧道上浮或沉降。

技术领域

本发明涉及盾构隧道的收敛变形控制技术领域，尤其涉及一种大直径盾构隧道变形控制结构及其施工方法。

背景技术

近年来，国内外大型及特大型城市已陆续规划和修建了许多大直径盾构隧道工程，通过“双洞双线”和“公轨混合交通”等行车模式增加城市地下交通的通行车道或轨道数量，在一定程度上增加了车辆通行效率、缓解交通压力，提供城市发展动力。

城市浅层空间开发完善，以及过江隧道和过海隧道建设需求，使得新增的大直径隧道的埋置深度日益增大。针对穿越软土地层的大直径盾构隧道，由于自身的横断面尺寸、顶覆土要求以及周边工程建设的影响，盾构隧道结构整体处于受压状态，一般覆土较深的情况下隧道断面呈“横鸭蛋”状的收敛变形。既有运营大直径隧道除断面收敛变形风险以外，在长期运营过程中受近接施工以及地下水位变化的影响，沿盾构隧道纵向将产生不均匀上浮或沉降变形。

大直径盾构隧道的断面收敛变形以及纵向上浮或沉降变形将导致管片之间出现裂缝或错台，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。针对大直径盾构隧道变形控制技术的研究和开发，主要集中在收敛变形的监控和预测方面。目前，尚无针对大直径隧道收敛变形或纵向不均匀上浮和沉降变形的有效预防和控制措施，通常是在超限变形产生甚至导致灾变事故后，进行具有针对性的加固处理。

因此，为预防和治理大直径盾构隧道变形及其可能导致的工程灾害，针对大直径盾构隧道的断面收敛变形以及纵向不均匀上浮或沉降等变形问题，亟需一种有效控制大直径盾构隧道变形的措施。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种大直径盾构隧道变形控制结构及其施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大直径盾构隧道变形控制结构，包括囊袋扩大式降排水预应力锚杆、囊袋扩大式预应力锚杆、蓄排水箱和控制系统；

所述囊袋扩大式降排水预应力锚杆由囊袋扩大式降排水预应力锚杆主体、排水通道、第一注浆体、第一预应力钢筋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上周向交错贯穿均布第一注浆孔和排水孔；在所述囊袋扩大式降排水预应力锚杆主体内侧布设排水通道，其余空间由外向内地置第一注浆体和第一预应力钢筋；

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

所述第一注浆囊袋包括第一端头注浆囊袋和第一中间注浆囊袋；所述第一端头注浆囊袋布置在囊袋扩大式降排水预应力锚杆主体端头，若干第一中间注浆囊袋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外侧；所述第一端头注浆囊袋和第一中间注浆囊袋通过第一注浆孔与第一注浆体连通；