本实用新型涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种基于盾构法隧道的地裂缝区域隧道衬砌结构。
背景技术：
对于目前国内各大城市的轨道交通工程，由于地质构造与人类活动原因，地层中存在不同程度的断裂带或破碎区，而且在长期过程中呈现一定的不稳定与持续变形特性，这对限界条件极其有限的城市轨道交通工程而言，是一大控制性因素。
基于地层活动特性与盾构法隧道技术特点，在隧道工程通过地裂缝区域时一般按矿山法隧道考虑，在考虑设计年限内地层最大变形量的前提下隧道净空相应做大，但由于地裂缝区域地质条件较差，矿山法隧道不利于工程风险控制与环境保护，不利于工程投资控制，更不利于工程质量控制，随着全国各地类似工程不断出现，常规矿山法隧道方案带来的弊端越来越明显。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种基于盾构法隧道的地裂缝区域隧道衬砌结构及其构建方法，实现地裂缝区域盾构法隧道施工，最大程度降低施工风险、提高工程质量。
本实用新型所采用的技术方案为：
一种基于盾构法隧道的地裂缝区域隧道衬砌结构，其特征在于：
于盾构法隧道内部的二次衬砌上预留环向的特殊变形缝，特殊变形缝处的二次衬砌向内环周凸起形成内凸式扩大头结构，内凸式扩大头结构上设置有扩大头处预埋注浆管。
盾构法隧道为预制拼装衬砌结构，每环管片由若干块管片拼装而成，管片环缝、纵缝间通过螺栓相连。
盾构法隧道的拼装管片与二次衬砌之间设置有预铺反粘防水卷材。
特殊变形缝处设置有防水结构，由外向内包括外贴式止水带、中埋式止水带与接水槽。
本实用新型具有以下优点：
本实用新型提供了一种新型的地裂缝区域盾构法隧道结构设计理念，丰富了地裂缝区域隧道衬砌结构处理方法。无论是地裂缝区域，还是一般地层区域，均采用盾构法施工，针对地裂缝区域可能存在的大变形情况，采用盾构法隧道内部浇筑二次衬砌的方式予以处理，同时设置特殊变形缝与内凸式扩大头，满足了结构承载与防水要求。外侧的盾构法隧道管片衬砌、内部浇筑的二次衬砌、在二次衬砌与管片衬砌之间铺设的全断面防水卷材、特殊变形缝防水材料、内凸式扩大头上预埋的注浆管，以及注浆小导管内压注的水泥浆、衬砌结构用钢材与混凝土等，涉及的钢材、水泥浆、防水混凝土以及注浆小导管打设所用的机械设备等均为常规材料（设备），其相应尺寸为常规类型，便于加工制造；注浆管的布置、数量与长度可根据施工情况进行调整；地层变形主要设防段与过渡段的长度、数量，可根据地裂缝特性与百年预估变形量灵活确定。基于内凸型扩大头处的特殊变形缝，以及变形缝内设置的多道止水装置，可实现变形缝两侧结构最大错动量情况下，结构防水需求。同时在扩大头内预埋的注浆管，可实现下沉段扩大头外部充填注浆，确保衬砌结构与围岩有效接触，实现结构与围岩联合承载。盾构法隧道一次连续通过地裂缝区域，以及盾构隧道管片衬砌与二次衬砌形成的复合式构件，极大提升了工程质量与风险管控水平，具有较高的经济效益和社会效益，在城市轨道交通、铁路、公路等工程中有广泛的应用前景。
附图说明
图1 地裂缝区域盾构法隧道纵断面布置图
图2 地裂缝区域盾构法隧道横断面布置图
图中，1-盾构法隧道，2-二次衬砌，3-特殊变形缝，4-内凸式扩大头结构，5-预铺反粘防水卷材，6-扩大头处预埋注浆管。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。
本实用新型涉及基于盾构法隧道的地裂缝区域隧道衬砌结构，于盾构法隧道1内部的二次衬砌2上预留环向的特殊变形缝3，特殊变形缝3处的二次衬砌2向内环周凸起形成内凸式扩大头结构4，内凸式扩大头结构4上设置有扩大头处预埋注浆管6。二次衬砌2包括特殊变形缝3与内凸型扩大头结构4，二次衬砌2在盾构法隧道1掘进完成后浇筑施工。内凸型扩大头结构4在二次衬砌2浇筑期间需要考虑预留后浇带，待其他部分衬砌结构浇筑完成后进行二次浇筑。
为满足特殊变形缝3两侧最大错动量，二衬结构2有效厚度不小于标准断面衬砌结构厚度，满足结构整体受力与纵向稳定性要求。
盾构法隧道1为预制拼装衬砌结构，每环管片由若干块管片拼装而成，管片环缝、纵缝间通过螺栓相连。二次衬砌2由受力钢筋与防水砼整体连续浇筑而成，二次衬砌2的厚度可根据地层情况、隧道埋深、地表超载以及二次衬砌2与盾构法隧道1联合承载效应综合考虑确定。
特殊变形缝3处需要考虑特殊的防水材料与防水体系，满足特殊变形缝3两侧最大错动量情况下的结构防水要求。盾构法隧道1的拼装管片与二次衬砌2之间设置有预铺反粘防水卷材5。
特殊变形缝3处设置有防水结构，由外向内包括外贴式止水带、中埋式止水带与接水槽。
二次衬砌2主要在地裂缝变形主要影响区域（主要设防区域）设置，每段设防长度（L1，按管片环宽的整数倍考虑）与整体设防长度（n×L1）根据地裂缝性质与影响范围确定；在主要影响区域外还需要设置一段地层变形过渡段（L2），二次衬砌2施做长度为n×L1+2×L2。
为满足断裂区域地层错动与变形要求，在地层主要变形设防区域内，在二次衬砌2浇筑前，盾构管片环缝螺栓需要取出，确保外侧盾构隧道与地层变形协调，同时尽量减少结构变形可能形成的结构附加应力与裂缝。
盾构法隧道1内部需要浇筑二次衬砌2，考虑内凸型扩大头4基础上，二次衬砌2内部净空需要满足行车与设备限界要求，盾构法隧道1断面尺寸相应扩大。
基于盾构法隧道的地裂缝区域隧道衬砌结构的构建方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤一：根据工筹安排，针对地裂缝主要影响区域，采用盾构掘进施工，盾构掘进过程中及时拼装管片，形成盾构法隧道1衬砌结构；
步骤二：待盾构掘进完成、隧道洞通后，对隧道内部及时进行清理，并将二次衬砌2浇筑范围内的盾构管片环缝螺栓取出；
步骤三：地裂缝影响区范围内全断面铺设防水层，预铺反粘防水卷材、钢筋绑扎、立模、浇筑二次衬砌2，二次衬砌2浇筑过程中，需将特殊变形缝3与内凸型扩大头4位置进行预留处理，随后后浇带处理；
步骤四：待二次衬砌2一般段浇筑完成后，施做特殊变形缝3与内凸型扩大头4处衬砌结构，在内凸型扩大头4上预埋注浆管，在特殊变形缝3处设置由外而内的三道防水装置，包括外贴式止水带、中埋式止水带与接水槽，特殊变形缝3宽度可按100mm考虑，满足特殊变形缝两侧结构上下自由活动与结构防水要求；
步骤五：待二次衬砌2、盾构法隧道1管片衬砌及附加防水层施做完成后，二次衬砌2、盾构法隧道1之间通过防水材料隔开，只传递轴力不传递剪力与弯矩，形成典型的复合式衬砌结构；
步骤六：及时施做道床、铺设轨道、安装接触网与其他设备，满足轨道交通列车运行要求；
步骤七：在隧道正常使用期间，地裂缝处如发生较大的地质运动，导致特殊变形缝3两侧结构出现错动，利用内凸型扩大头4上预埋注浆管6，对隧道拱顶区域由于结构错动形成的空洞进行注浆填充，确保衬砌背后密实。
盾构法隧道1掘进与管片衬砌拼装都是常规工艺，所涉及的盾构机与其他辅助设施都是常规机械设备；二次衬砌2、内凸型扩大头4所采用的钢筋、防水混凝土、钢模板、防水卷材都是常规材料，所用钢筋采用三级抗震钢筋、防水混凝土一般采用P10或P12，钢模板采用Q235钢，防水卷材采用预铺反粘卷材；特殊变形缝3处设置的三道防水装置分别为外铺式附加防水层、U型与且型止水带以及接水槽，所涉及的防水板、橡胶与钢板等都是常规材料。
盾构法隧道1施做期间涉及的管片衬砌（C50防水钢筋砼）、接缝防水材料（三元乙丙EPDM）、管片螺栓（M30）以及注浆材料（单液水泥浆）均为常规工艺与常规材料。
内凸式扩大头4施做时预埋的注浆钢管采用直径42mm，环向间距2.0m，内部压注水泥浆，注浆钢管与二次衬砌2钢筋焊接牢固，确保二次衬砌2、盾构隧道1与围岩之间密贴，满足结构整体受力要求。
特殊变形缝3内设置的三道闭合成环的止水措施后，完全能满足结构防水要求；同时内凸扩大头内预埋的注浆管，可满足断裂发生后，下沉段结构外侧注浆需求，确保衬砌结构与围岩之间密贴，实现地层稳定与周边环境安全。
本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。