一种用于地铁隧道的抗浮结构的制作方法

本实用新型涉及隧道施工技术领域，尤其涉及用于预防地铁隧道抗浮技术领域，具体地说，是一种用于地铁隧道的抗浮结构。

背景技术：

随着隧道技术的飞速发展，使用盾构法技术施工隧道已经成为建造城市隧道的主要技术手段，盾构法掘进隧道主要方式是使用盾构机根据设计隧道设计方案对隧道进行掘进，盾构法掘进隧道的主要技术流程为，首先使用盾构机进行隧道掘进，进一步地，采用预制管片拼装成环，进一步地在管片环外壁与地质层之间进行注浆加固。目前，隧道上浮的现象多出至盾尾附近，在现有施工技术中，管片拼装以及注浆完成之后，成形隧道往往会因为地质层富含地下水，而此时隧道自身重量又不足以抵抗地下水对隧道产生的上浮力，这一结果就会导致隧道临近盾尾的数环管片出现上浮情况。

为解决盾构机在掘进过程中各部件发热的问题，在盾构机研发过程中便在盾构机上设置了内循环系统，同时配套设计了冷却水外循环系统，内循环系统采用冷却液等液体对盾构机工作过程中产生的热量进行收集，冷却水外循环系统与内循环系统进行热量交换，故而外循环系统通常情况由一根进水管和一根热水管以及一个交换池组成，外循环系统皆延以成型隧道铺设，其出水口端头连接盾构机上的外循环管路，也就是说，外循环系统是一直铺设至盾尾附近的。

在现有技术中，针对隧道上浮的解决方案主要分为两个方面：

一，在隧道上浮区域建立拉锚体系对隧道上浮段进行拉锚固定；具体做法为：采用钻孔设备对上浮段各环管片进行钻孔并致使所钻孔洞嵌入至地质层中，进一步地，将锚杆或注浆钢管预埋至所钻孔洞中，进一步地，向已预埋的锚杆或注浆钢管的孔中注入速凝砂浆，进一步地形成完整的锚固体系。

二、在隧道上浮区域建立附加压力体系以平衡地下水产生的上浮力；具体做法为，在隧道上浮区域施加附加荷载，如增加盾构机后配套设备的重力，增加渣车重力，并使得渣车压在上浮段等。

上述技术公开的方案中存在以下技术问题：

1）使用拉锚体系对上浮段隧道进行锚固的技术虽然有效解决了隧道上浮的技术问题，但是在施工过程中存在以下技术缺陷：

a、在钻孔阶段，由于地质层多变性和不确定性的特点，导致钻孔过程中的施工难度增加，以及钻孔成果不可控的技术缺陷；

b、采用拉锚体系处理隧道上浮的问题，产生了成本增加的问题，同时也降低了施工效率。

2）采用上述两个技术方案处理隧道上浮的问题，都是采用堵的思路，众所周知，在大多数城市地下水都是非常丰富的，堵虽然可以解决问题，但是从对隧道自身结构要求等多方面考虑，采用堵的思路并不是解决隧道上浮问题的最佳技术手段。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供一种用于地铁隧道的抗浮结构，结合盾构隧道施工过程中管片衬砌，注浆加固，冷却水外循环系统等已有技术，采用蓄水机构，排水管等部件，运用对水流需要进行排的思路，解决了现有盾构施工技术中隧道上浮的技术缺陷，同时基于对水流需要进行排的思路提出了处理隧道上浮的技术方案。采用本实用新型后可以直接使用简单的技术和装置实现对隧道上浮问题的处理。

为实现上述技术方案，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种用于地铁隧道的抗浮结构，包括预制管片衬砌环，地质层，注浆层，内嵌螺纹预埋穿管接头，冷却水外循环系统，所述若干预制管片衬砌环进行拼装形成隧道，所述注浆层用于填充预制管片衬砌环形成的隧道与地质层之间的空隙，所述内嵌螺纹预埋穿管接头设置在各预制管片衬砌环上，所述冷却水外循环系统沿隧道径向走向铺设，所述抗浮结构还包括蓄水机构，排水管，所述蓄水机构包括连接部，积水部，所述连接部用于连接排水管和固定蓄水机构，所述积水部用于收集地质层中的富余地下水，所述排水管一端与连接部连接，所述排水管另一端与冷却水外循环系统相连接。

为了更好的实现本实用新型，作为上述技术方案的进一步描述，所述连接部包括壳头，外螺纹，内螺纹，预制管片衬砌环上设置有贯穿的螺纹通孔，蓄水机构通过连接部设置的外螺纹与所述螺纹通孔螺纹连接，所述排水管的一端设置有外螺纹，所述排水管与蓄水机构通过外螺纹与所述内螺纹螺纹连接；所述壳头设置在水管连接端，所述壳头大于积水部，在安装蓄水机构时，所述壳头用于防止蓄水机构完全掉落至地质层中，进而保障整个蓄水机构的正常使用。

作为上述技术方案的进一步描述，所述积水部包括积水壳，渗水孔，所述积水壳的侧壁及底部均布设有渗水孔。

作为上述技术方案的进一步描述，所述积水壳内填充有滤水材料，所述滤水材料用于防止地质层中的淤泥进入排水管。

作为上述技术方案的进一步描述，所述滤水材料粒径不小于渗水孔孔径，所述渗水孔用于滤水。

作为上述技术方案的进一步描述，所述积水部还设置有流水层，流水层设置在滤水材料填充层的上方，所述流水层用于防止滤水材料被水流冲入冷却水外循环系统而失效。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1）本实用新型结合盾构隧道施工过程中管片衬砌，注浆加固，冷却水外循环系统等已有技术，采用蓄水机构，排水管等部件，运用对水流需要进行排的思路，解决了现有盾构施工技术中隧道上浮的技术缺陷。

2）本实用新型基于对水流需要进行排的技术思路，提出来处理隧道上浮问题的新方案。

附图说明

图1为本实用新型的三维结构示意图；

图2为本实用新型的蓄水机构安装结构示意图；

图3为本实用新型的a部放大结构示意图；

图4为本实用新型的蓄水机构三维示意图；

图5为本实用新型的蓄水机构三维结构示意图；

图中标记：1-蓄水机构，2-预制管片衬砌环，3-内嵌螺纹预埋通长接头，4-排水管，5-冷却水外循环系统，6-注浆层，7-地质层，101-壳头，102-内螺纹，103-外螺纹，104-流水层，105-渗水孔，106-滤水材料，107-积水壳。

具体实施方式

下面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型做进一步地详细、准确说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，“垂直”等术语并不表示要求部件之间绝对垂直，而是可以稍微倾斜。如“垂直”仅仅是指其方向相对而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：

根据图1～图5，一种用于地铁隧道的抗浮结构，包括若干预制管片衬砌环2，地质层7，注浆层6，内嵌螺纹预埋穿管接头，冷却水外循环系统5，所述若干预制管片衬砌环2进行拼装形成隧道，所述注浆层6用于填充预制管片衬砌环2形成的隧道与地质层7之间的空隙，所述内嵌螺纹预埋穿管接头设置在各预制管片衬砌环2上，所述冷却水外循环系统5沿隧道径向走向铺设，所述抗浮结构还包括蓄水机构1，排水管4，所述蓄水机构1包括连接部，积水部，所述连接部用于连接排水管4和固定蓄水机构1，所述积水部用于收集地质层7中的富余地下水，所述排水管4一端与连接部连接，所述排水管4另一端与冷却水外循环系统5相连接。

为了更好的实现本实用新型，作为上述技术方案的进一步描述，所述连接部包括壳头101，外螺纹103，内螺纹102，预制管片衬砌环2上设置有贯穿的螺纹通孔，蓄水机构1通过连接部设置的外螺纹103与所述螺纹通孔螺纹连接，所述排水管4的一端设置有外螺纹103，所述排水管4与蓄水机构1通过外螺纹103与所述内螺纹102螺纹连接；所述壳头101设置在水管连接端，所述壳头101大于积水部，在安装蓄水机构1时，所述壳头101用于防止蓄水机构1完全掉落至地质层7中，进而保障整个蓄水机构1的正常使用。

作为上述技术方案的进一步描述，所述积水部包括积水壳107，渗水孔105，所述积水壳107的侧壁及底部均布设有渗水孔105。

作为上述技术方案的进一步描述，所述积水壳107内填充有滤水材料106，所述滤水材料106用于防止地质层7中的淤泥进入排水管4。

作为上述技术方案的进一步描述，所述滤水材料106粒径不小于渗水孔105孔径，所述渗水孔105用于滤水。

作为上述技术方案的进一步描述，所述积水部还设置有流水层104，流水层104设置在滤水材料106填充层的上方，所述流水层104用于防止滤水材料106被水流冲入冷却水外循环系统5而失效。

本实用新型采用预埋法安装，具体步骤为，首先使用钻头或打孔设备延内嵌螺纹预埋通长接头3所在位置钻孔，所钻孔洞需穿透注浆加固层并嵌入地质层7，进一步地，所蓄水机构1预埋至孔中，进一步地，将排水管4和蓄水机构1的内螺纹102进行螺纹连接，另一端与冷却水外循环系统5的出水口相连接；此刻，从渗水孔105内进入蓄水机构1并通过滤水材料106过滤的地下水便沿排水管4汇入至冷却水外循环系统5中。

通过上述方案，使用滤水机构对隧道上浮段地质层中富余的地下水进行收集和过滤，再运用排水管外接冷却水外循环系统将过滤之后的地下水排出，进而就从根本上解决了地下水产生的上浮力导致了施工过程中隧道上浮的技术问题。

优选的，所述滤水材料106为豆粒石，所述渗水孔105的最小孔径不小于豆粒石的最小粒径，所述流水层104为孔状结构，且所述流水层104的最小孔径不小于豆粒石的最小粒径。

优选的，所述滤水材料106为泡沫，所述流水层104的目的是防止泡沫被过滤之后的水冲走。

优选的，所述滤水材料106为土工布，所述流水层104为防止土工布被过滤之后的水冲走的档杆。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。