一种固定盾构隧道管片的管片固定桩装置的制作方法

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本实用新型属于盾构隧道工程技术领域，具体为一种固定盾构隧道管片的管片固定桩装置。


背景技术：

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随着我国城市地铁建设的快速发展，盾构法以其高效、安全、环保的优点被广泛采用。但当盾构在富水地层条件下进行施工时，隧道管片上浮问题尤为突出，盾构隧道管片上浮是指管片在脱出尾盾后，受地质、地下水、同步浆液等因素的影响，造成管片向上位移的现象。管片局部或整体上浮均会直接导致管片错台、裂缝、破损，乃至轴线偏移等问题，此类问题会影响盾构隧道管片的工后高程、隧道走向和净空，也给隧道带来防水隐患和安全隐患，影响工程的质量。如果与设计高程相差过大，就要采用各种方法对其调整，还会增加工程造价，造成浪费。


技术实现要素：

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为解决上述问题，本实用新型旨在提供一种固定盾构隧道管片的管片固定桩装置及施工方法。本实用新型采用的技术方案具体如下：
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一种固定盾构隧道管片的管片固定桩装置，包括注浆外套筒和注浆内套筒；所述注浆外套筒的前端设有连接部和台阶部，所述连接部和台阶部固定连接，所述注浆外套筒的后端设有密封盖；所述注浆内套筒的前端设有支撑部，所述支撑部位于台阶部上，且台阶部和支撑部之间固定连接，所述注浆内套筒的后端连接有注浆囊袋；所述连接部和注浆外套筒靠近连接部的一端的外部均设有螺纹。
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优选地，所述注浆内套筒的入口为圆弧形入口。
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优选地，所述注浆囊袋包括直筒部和球形囊袋，所述球形囊袋设有开孔，所述开孔正对注浆内套筒的出口，所述直筒部的一端与开孔边缘连接，直筒部的另一端套在注浆内套筒外，且通过弹性带固定，未注浆前，所述球形囊袋压紧收纳在注浆外套筒的末端内。
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本实用新型的有益效果在于：
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1、突破了盾构在富水砂卵石、富水硬岩地层中控制隧道管片上浮量的困难。对于无法通过常规同步注浆以及二次注浆方式控制管片上浮的问题，本方法采取管片固定桩装置让管片和顶部的围岩土很快连成一个整体，利用围岩土的约束力来有效控制管片上浮是解决问题的有效途径。管片固定桩装置可在管片与围岩土之间形成结块，在同步注浆的浆液未凝固之前，管片固定桩装置凝固的结块镶嵌在管片和围岩土之间，控制了管片的上浮。
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2、突破了盾构在小半径曲线推进时，由于盾构推进油缸的分区压差导致管片受偏力变形的困难。管片固定桩装置可充分填充超挖间隙，加强隧道轴向刚性，控制隧道受偏力导致的错台变形。
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3、安全性强，克服传统二次注浆特点。传统单、双液二次注浆在隧道管片与围岩土间隙形成填充，但浆液受地下水影响，容易被冲散、稀释，同时浆液还会受重力影响流向管
片下部，进一步增加管片所受浮力，导致管片上浮。而特殊加固方法如地面施做抗浮桩，在盾构磨桩时因抗浮桩有冠梁相连接，则会引起大范围地层扰动，增加沉降风险。本施工工艺利用注浆囊袋包裹特性，具有一定稳定性的特点，在一定地下水流的作用下，能够保证管片固定桩装置中的浆液不被冲散、稀释，从而填充管片与围岩土间隙，使管片与围岩土形成整体，减少变形，提高隧道安全性。也无需经过刀盘切削这一过程，不产生切削扰动。同时注浆囊袋材料具有渗透性，使管片固定桩装置与外部同步注浆浆液形成整体，防止出现施工缝，保证了隧道防水性能。突破了盾构在富水地层以及小半径转弯时隧道易变形的困难。
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4、极大的简化了以往对隧道的特殊加固工艺，操作性强：以往针对隧道管片上浮问题的工艺还有在设计线路上布置抗浮桩，抗浮桩从地面延伸至隧道底部下方，盾构磨穿抗浮桩后，后续管片受抗浮桩约束而达到控制管片上浮的效果。但这种抗浮桩施工方法复杂，步骤繁多，需确定抗浮桩埋深、桩间距，制作抗浮桩，制作冠梁连接抗浮桩等。而本实用新型只需在常规二次注浆时安装管片固定桩装置并按要求进行注浆即可，作业步骤简单，一般性工程人员简单培训后即可实施。
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5、社会效益明显，功效高。以往针对隧道管片上浮问题的工艺还有在设计线路上布置抗浮桩，抗浮桩从地面延伸至隧道底部下方，盾构磨穿抗浮桩后，后续管片受抗浮桩约束而达到控制管片上浮的效果。但是这种抗浮桩工法的作业环境为地面，受地面建、构筑物条件制约，需要耗时数周进行加固，甚至需要更多时间进行拆迁和交通疏解，无法应对突发的上浮情况。而本施工工艺无需提前布置，只需待管片脱出盾尾一环便可进行施工，极大的简化了工艺流程，提高施工功效，节省作业时间(完成全过程仅需数十分钟)，并且，该工法采用洞内加固施工，不受地面建、构筑物条件制约，对盾构机地面周围建筑物、居民、城市交通影响小。
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6、经济效益明显，由于不需要进行地面加固就可以加固管片、控制上浮，大大节约了加固费用。
附图说明
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图1为本发明中管片固定桩装置的整体结构示意图；
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图2为图1中a处放大图；
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图3为密封盖的结构示意图；
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图4为图3中b处放大图；
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图5为注浆囊袋注浆膨胀的示意图；
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图6为管片固定桩装置控制隧道上浮示意图；
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图7为管片固定桩装置应对小半径转弯时管片变形的示意图。
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其中：1、连接部；2、台阶部；3、螺纹；4、注浆外套筒；5、弹性扎紧带；6、直筒部；7、球形囊袋；8、密封盖；9、注浆内套筒；10、圆弧形入口；11、支撑部；12、凹槽；13、开孔。
具体实施方式
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下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
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如图1-7所示，一种固定盾构隧道管片的管片固定桩装置，包括注浆外套筒、注浆内套筒。
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所述注浆外套筒的前端设有连接部和台阶部，所述连接部和台阶部固定连接，所述注浆外套筒的后端设有密封盖（本实施例中密封盖为橡胶盖）；所述注浆内套筒的前端设有支撑部，所述支撑部位于台阶部上，且台阶部和支撑部之间焊接固定连接，所述注浆内套筒的后端连接有注浆囊袋。所述注浆囊袋包括直筒部和球形囊袋，所述球形囊袋设有开孔，且所述开孔正对注浆内套筒的出口（本实施例中，开孔大于注浆内套筒的出口），所述直筒部的一端与开孔边缘缝合连接，直筒部的另一端套在注浆内套筒外，且通过弹性带固定（本实施例中通过弹性橡胶带扎紧固定），未注浆前，所述球形囊袋压紧收纳在注浆外套筒的末端内。所述注浆囊袋由具有延展性和渗透性的尼龙材质制成，所述尼龙材质的延展性：经/纬向≥50%；渗透性：毛效值≥10cm/30min；所述连接部和注浆外套筒靠近连接部的一端的外部均设有螺纹。
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本实施例中，所述注浆内套筒的入口为圆弧形入口。橡胶盖设有凹槽，所述凹槽与注浆外套筒的后端管体之间为过盈配合。安装时，将橡胶盖的凹槽对准注浆外套筒的后端管体，压紧即可，使所述注浆外套筒与密封盖之间形成卡扣连接。
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所述管片固定桩装置连接于管片注浆孔，注浆时，浆液填充注浆囊袋，于管片与围岩土之间形成支护水泥桩，固定隧道管片。
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本实用新型的工作原理：先将需注浆的管片注浆孔打穿保护层，将管片固定桩装置旋转安装进管片注浆孔，此时管片固定桩装置前端橡胶盖抵挡围岩土间隙的同步注浆浆液与地下水，使其不会回流入管片固定桩装置内部，再将制备好的水泥、水玻璃通过双液注浆设备注入管片固定桩装置，管片固定桩装置内的注浆囊袋受浆液填充，向外膨胀顶开橡胶盖，并在管片与围岩土之间形成管片固定桩装置，并快速凝固，支撑固定管片。
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通过上述设备，实现了盾构施工时对隧道管片进行及时固定，从而有效提高施工效率，提高施工质量。
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以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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。