一种防水式盾构隧道复合衬砌结构

本实用新型涉及轨道交通工程领域，尤其涉及一种防水式盾构隧道复合衬砌结构。

背景技术：

目前管片渗漏水多发生在管片接缝处。管片之间的缝隙不均匀，局部缝隙太大，使密封条无法满足要求。管片在拼装过程中，由于粘贴不牢靠，使得密封条在拼接时松脱或者变形，从而失去密封效果，这极大影响了密封垫的密封作用。

在隧道建设完成后，特别是在富水大断面盾构隧道中，由于地下水丰富、水压大或管片接缝长，极易出现密封垫密封不严，管片接缝局部出现渗漏水现象。当前监测管片接缝渗漏水采用的监测传感器往往价格不菲，所以不可能每个管片接缝都装一个传感器来监测管片初期渗漏水，因此从目前技术来看，管片渗漏水前期不易监测，只能是隧道出现大面积渗漏水后才被发现，然而这种情况下处理起来十分麻烦，成本较高费时费力，不能防水治水于未然。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种防水式盾构隧道复合衬砌结构，在管片的接缝处设置防水层，防水效果好，且安装渗漏水监测装置，能够及时准确的发现渗漏水部位，从而提高维修效率。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

本实用新型的实施例提供了一种防水式盾构隧道复合衬砌结构，包括管片，管片之间形成的环向连接缝和纵向连接缝处均设置防水层，所述防水层安装有渗漏水监测装置；

渗漏水监测装置包括设置于环向连接缝且相互平行的第一弱电导线、弱电导线束、第二弱电导线，第一弱电导线与弱电导线束中的任一导线通过若干遇水导线棉线连接；还包括设于纵向连接缝的电极，所述电极与第二弱电导线相连；第一弱电导线、弱电导线束和第二弱电导线均连接信号编码器。

作为进一步的实现方式，所述第一弱电导线一端连接隧道信号线，另一端连接信号编码器。

作为进一步的实现方式，所述电极一端与第二弱电导线相连，另一端连接相互平行的第三弱电导线、第四弱电导线。

作为进一步的实现方式，所述第三弱电导线、第四弱电导线远离电极一端设置遇水导线棉线。

作为进一步的实现方式，所述信号编码器通过隧道信号线连接监测信息采集站。

作为进一步的实现方式，所述环向连接缝和纵向连接缝处的防水层彼此搭接在一起，且防水层的搭接长度等于防水层的宽度。

作为进一步的实现方式，所述管片一侧设置若干纵向插筋，另一侧设有与纵向插筋相适配的纵向插筋孔；所述管片内侧及两端分别设有环向螺栓孔。

作为进一步的实现方式，所述纵向插筋端部具有锥形凸起。

作为进一步的实现方式，所述管片内侧依次安装钢筋混凝土二衬、模板，钢筋混凝土二衬内设有钢筋网，钢筋网与模板、管片分别通过螺栓连接。

作为进一步的实现方式，所述钢筋网由若干钢筋、箍筋及纵向钢筋形成多层结构，钢筋之间通过箍筋连接；纵向钢筋垂直于钢筋所形成的平面。

上述本实用新型的实施例的有益效果如下：

(1)本实用新型的一个或多个实施方式在传统连接缝处采用密封条密封处理的基础上布设防水层，并结合混凝土构成三个防水体系，防水效果好、承载力高；

(2)本实用新型的一个或多个实施方式当渗漏水发生时，使第一弱电导线与弱电导线束的某一个或多个导线之间呈现出通路状态，电缆信息能够通过弱电导线传输至信号编码器，信号编码器将信息传输给监测信息采集站，监测信息采集站向外发射信号，将信号传输给隧道监控平台，以快速、准确的获悉渗漏水发生的部位及范围；

(3)本实用新型的一个或多个实施方式管片设置纵向插筋，纵向插筋具有锥形结构的凸起，既可以用较小的挤压力完成管片安装，又能保证安装完成后管片紧密连接、不易脱落；

(4)本实用新型的一个或多个实施方式钢筋网固定在管片上，模板固定在钢筋网上，形成管片、钢筋网以及模板的牢固结合体，极大的提高了施工效率，缩短了工期。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型根据一个或多个实施方式的整体结构示意图；

图2是本实用新型根据一个或多个实施方式的管片结构示意图；

图3是本实用新型根据一个或多个实施方式的渗漏水监测装置安装示意图；

图4是本实用新型根据一个或多个实施方式的二衬配筋施工图；

图5是本实用新型根据一个或多个实施方式的复合衬砌结构图；

图6是本实用新型根据一个或多个实施方式的反粘式防水卷材图；

图7是本实用新型根据一个或多个实施方式的导电监测原理图；

图8是本实用新型根据一个或多个实施方式的监测点矩阵分布原理图

其中，1-管片，2-预留螺栓孔，3-第一环向螺栓孔，4-防水层，5-第一弱电导线，6-遇水导电棉线，7-纵向插筋，8-凸起，9-第二环向螺栓孔，10-信号编码器，11-弱电导线束，12-第二弱电导线，13-电极，14-模板，15-第一钢筋，16-第二钢筋，17-箍筋，18-纵向钢筋，19-第一螺栓，20-第二螺栓，21-二衬混凝土，22-纵向插筋孔，23-环向导电线层，24-纵向导电监测信号线层，25-隧道信号线，26-监测信息采集站，27-注浆孔，28-第二预留螺栓孔，29-第三弱电导线，30-第四弱电导线。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。

遇水导电棉线：采用遇水导电材料制成的棉线。

实施例一：

本实施例提供了一种防水式盾构隧道复合衬砌结构，如图1所示，包括管片层、防水层4、钢筋混凝土二衬、渗漏水监测装置，所述渗漏水监测装置设置于防水层4内。管片层包括若干管片1，多个管片1沿周向连接成环形结构，若干环形结构沿纵向拼接在一起。

相邻管片1之间周向的连接处形成环向连接缝，纵向的连接处形成纵向连接缝。本实施例在传统连接缝处采用密封条密封处理的基础上，在环向连接缝和纵向连接缝处采用反粘式防水层4；之后在二衬上浇筑厚度不小于150mm的防水混凝土，形成钢筋混凝土二衬，建立由三道防水工序组成的富水超大断面盾构隧道的防水体系。

所述防水层4采用防水卷材，为了充分保证防水层4的防水效果，防水层4必须紧密搭接；即环向连接缝和纵向连接缝处的防水层4彼此搭接在一起。在本实施例中，防水层4的搭接长度等于防水层4的宽度。

具体的，如图2所示，管片1一侧设置若干纵向插筋7，另一侧设有与纵向插筋7相适配的纵向插筋孔22；以使相邻的管片1在纵向通过纵向插筋7与纵向插筋孔22实现连接，拆装方便。所述纵向插筋7的端部具有锥形结构的凸起8，既可以用较小的挤压力完成管片1安装，又能保证安装完成后管片1紧密连接、不易脱落，中间起突以达到连接紧固作用。

管片1两端分别开设有若干第二环向螺栓孔9，管片1内表面开设有若干第一环向螺栓孔3，沿环向分布的相邻管片1之间通过在第二环向螺栓孔9中设置螺栓实现连接。管片1内侧通过在第一环向螺栓孔3中插入螺栓实现与相邻层的连接。

管片1表面还设置有若干预留螺栓孔2，用于通过连接件与钢筋网连接。纵向插筋7、第一环向螺栓孔3、第二环向螺栓孔9、预留螺栓孔2的个数可以根据实际支撑强度要求而定。

进一步的，如图3所示，管片1之间的环向连接缝、纵向连接缝位置安装渗漏水监测装置，所述渗漏水监测装置包括第一弱电导线5、弱电导线束11、第二弱电导线12、第三弱电导线28、第四弱电导线30、电极13、遇水导电棉线6和信号编码器10，其中，第一弱电导线5、弱电导线束11和第二弱电导线12间隔设置于环向连接缝，且相互平行。第三弱电导线28、第四弱电导线30设置于纵向连接缝，且二者相互平行。

考虑到纵向连接缝位置的特殊性，在管片1环向设置第二弱电导线12和电极13，所述第二弱电导线12与电极13一端相连，电极13另一端与相互平行的第三弱电导线28、第四弱电导线30一端相连，第三弱电导线28、第四弱电导线30另一端连接遇水导电棉线6；以便遇水导电棉线6的渗漏水信号及时准确被信号编码器10捕捉到。

进一步的，第一弱电导线5、第二弱电导线12的一端连接隧道信号线25，另一端连接信号编码器10。弱电导线束11具有多根导线，每一根导线均通过若干遇水导电棉线6与第一弱电导线5连接；且弱电导线束11连接信号编码器10。遇水导电棉线6在遇水前不导电，遇水浸湿后导电，以使第一弱电导线5与弱电导线束11中某一个或多个导线连通。

在本实施例中，每个管片1环向接缝处布置2处遇水导电棉线6，管片1组成的每个圆环约12处；每个管片1纵向接缝处布置一处遇水导电棉线6，一环管片1约6处。可以理解的，在其他实施例中，遇水导电棉线6布设数量也可以是其他数值，具体根据实际施工需要而定。使用时，对遇水导电棉线6预先编号，同时每条连接缝也单独编号。

如图6和图7所示，所述信号编码器10通过隧道信号线25连接监测信息采集站26，每隔50-100环管片设置一个监测信息采集站26。监测信息采集站26具有数据处理模块和数据传输模块，用于收集相邻50-100环管片渗漏水信号信息并将信息传输给隧道监控平台。

第一弱电导线5和弱电导线束11所在层为环向导电线层23，第二弱电导线12所在层为纵向导电监测信号线层24。每一环管片1，每一环向连接缝、纵向连接缝，每一遇水导电棉线6以及每一信号编码器10都进行编号，对信号编码器10进行编号g1，g2,g3......

如图8所示，在本实施例中，环向连接缝每个管片1布置两道遇水导电棉线6，对每一道遇水导电棉线6进行编号gh1-1，gh1-2,gh1-3......ghn-m,其中g代表管片、h代表着环向连接缝，gh1代表第一道管片环向连接缝，-后面的数字表示这一环中哪个位置的特质棉线，由于一环中有六个管片，m取到12即可。

纵向连接缝每个管片1布置一道遇水导电棉线6，并对其进行编号gz1-1，gz1-2,gz1-3......gzn-m，其中g代表管片、z代表着纵向连接缝，gz1代表第一道管片纵向连接缝，-后面的数字表示这一环中哪个位置的特质棉线，由于一环中有六个管片1，m取到6即可。

如图4和图5所示，管片1内侧依次设置二衬混凝土21、模板14，二衬混凝土21内设有钢筋网，钢筋网由若干钢筋、箍筋17及纵向钢筋18形成多层结构，本实施例以两层钢筋为例，即分层布置的第一钢筋15、第二钢筋16，第一钢筋15和第二钢筋16之间通过若干间隔分布的箍筋17相连；纵向钢筋18垂直于第一钢筋15和第二钢筋16所形成的平面。

二衬混凝土21通过第一螺栓19与管片1连接，模板14表面设有若干注浆孔27和第二预留螺栓孔28，通过在第二预留螺栓孔28中设置第二螺栓20实现与钢筋网的连接。管片1、钢筋网、模板14形成一种紧密连接的整体，整体性能好，模板支护性能得到加强。

当渗漏水发生时，由于遇水导电棉线6吸水会导电，多根遇水导电棉线6遇水导电，它们相当于多个开关，其所在线路达呈通路状态，信号编码器10可以记录下遇水导电棉线6的编号信息，并将信息通过隧道信号线25传输给监测信息采集站26，监测信息采集站26以无线方式将信息传输给隧道监控平台，能够及时准确的发现渗漏水部位，提高维修效率。

本实施例防水式盾构隧道复合衬砌结构的施工方法，包括以下步骤：

(1)盾构机在开挖隧道的同时安装管片1，管片1环向通过螺栓连接，纵向通过纵向插筋7与纵向插筋孔22连接。

在管片1之间的连接缝处铺设防水层4，防水层4内置第一弱电导线5、弱电导线束11、第二弱电导线12、第三弱电导线29、第四弱电导线30和遇水导电棉线6；将上述导线采用实施例一的方式连接。每一遇水导电棉线6、每一环管片1、每一信号编码器10都需要进行编号。

每50-100环管片1设置一个监测信息采集站26，监测信息采集站26能够收集与之相应的管片1渗漏水信号信息，并将信息以无线的形式传输给隧道监控平台。

布设钢筋网，将钢筋网与管片1通过第一螺栓19固定。

安装模板14，模板14由盾构机机械臂安装，模板14与钢筋网通过第二螺栓20固定。

模板14固定后，通过注浆孔27完成注浆。

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