盾构隧道的抗液化装置

1.本实用新型涉及盾构隧道领域，尤其涉及一种盾构隧的道抗液化装置。


背景技术：

2.盾构隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。盾构隧道通常使用盾构隧道施工法施工，盾构隧道施工法是指使用盾构机，一边控制开挖面及周围土体不发生坍塌失稳，一边进行隧道掘进、出渣，并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆，从而不扰动周围土体而修筑隧道的方法。
3.在地震来临之际，土中孔隙水压力升高，有效应力降低，土体由固态变为液态，土体液化会导致盾构隧道产生较大的上浮或下沉位移，从而给盾构隧道带来严重的危害，甚至会引发盾构隧道垮塌，造成人员伤亡。
4.因此，现有技术存在缺陷，有待改进和发展。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种盾构隧道的抗液化装置，旨在解决现有技术中盾构隧道在地震时存在会被破坏的危险。
6.本实用新型解决技术问题所采用的一技术方案如下：一种盾构隧道的抗液化装置，包括：拼接部，所述拼接部由多个拼接件拼接形成与所述盾构隧道相适配的形状，所述拼接部外侧壁用于抵设在所述盾构隧道的内壁上，所述拼接部沿所述盾构隧道的径向开设有贯穿的安装孔；蓄水锚杆，所述蓄水锚杆通过所述安装孔穿设在所述拼接部上，并进入位于所述拼接部外侧的土壤中；所述蓄水锚杆与所述土壤连通；水压泵，所述水压泵位于所述拼接部的内侧，且与所述蓄水锚杆的顶端连通。
7.进一步的，各所述拼接件沿所述盾构隧道周向的两端均设有扇形槽，所述扇形槽沿所述盾构隧道的径向分布，任意一所述拼接件上的所述扇形槽和沿所述盾构隧道周向与自身相邻的所述拼接件上的扇形槽共同形成所述安装孔。
8.进一步的，各所述拼接件均包括两个管片，且两所述管片沿所述盾构隧道的轴向设置并相互连接；组成一个所述拼接件的两所述管片沿二者连接方向的两端均设有沿所述盾构隧道的径向分布的凹槽，且相互连接的两所述管片的所述凹槽共同形成所述扇形槽。
9.进一步的，任意一所述安装孔和沿所述盾构隧道的轴向方向与自身相邻的所述安装孔错位设置。
10.进一步的，所述安装孔包括第一孔部和第二孔部；所述第一孔部位于所述拼接部远离所述土壤的一侧；所述第二孔部与所述第一孔部连通且同轴，所述第二孔部位于所述拼接部靠近所述土壤的一侧；所述第二孔部的直径大于所述第一孔部的直径，且所述第二孔部的深度小于所述第一孔部的深度。
11.进一步的，所述盾构隧道的抗液化装置还包括紧固件；所述紧固件嵌设在所述第一孔部内，所述紧固件沿所述安装孔的轴向设有贯穿的螺纹孔；所述蓄水锚杆的外壁设有
与所述紧固件内壁相配合的螺纹，所述蓄水锚杆穿设在所述螺纹孔中，并与所述紧固件螺接。
12.进一步的，所述盾构隧道的抗液化装置还包括缓冲垫，所述缓冲垫位于所述第二孔部内，且位于所述紧固件远离所述土壤的一侧。
13.进一步的，所述盾构隧道的抗液化装置还包括套管，所述套管具有弹性；所述套管位于所述第一孔部内，且所述套管套设在所述蓄水锚杆上。
14.进一步的，所述蓄水锚杆设有中心孔洞和径向孔洞；所述中心孔洞沿所述蓄水锚杆的轴向分布，所述中心孔洞的顶端与所述水压泵连通；所述径向孔洞沿所述蓄水锚杆的径向分布；所述径向孔洞设有多个，各所述径向孔洞均与所述中心孔洞连通；多个所述径向孔洞沿所述蓄水锚杆的长度方向间隔形成多组，组成一组的各所述径向孔洞沿所述蓄水锚杆的周向间隔设置。
15.进一步的，所述盾构隧道的抗液化装置还包括水压传感器，所述水压传感器位于所述中心孔洞与所述水压泵的连接处；所述水压传感器具有阀门，所述阀门的开启与关闭控制所述中心孔洞与所述水压泵的连接处的通断；所述水压传感器与所述水压泵电连接；所述水压传感器用于当检测到所述土壤的水压大于所述蓄水锚杆内的水压时，所述水压传感器打开所述阀门；所述水压传感器还用于当检测到土壤的水压小于所述蓄水锚杆内的水压时，所述水压传感器打开所述阀门，并启动所述水压泵。
16.与现有技术相比，拼接部上设有安装孔，可便于蓄水锚杆的安装。蓄水锚杆的末端与土壤相连，使得土壤与储水装置之间形成通路，使得土壤中的水能够流入蓄水锚杆内。当地震来临之际，土壤中的水压升高，土壤中的水流入到蓄水锚杆内，可有效防止土壤液化导致盾构隧道发生位移损坏。当地震结束后，蓄水锚杆内的水在水压泵的作用下可回流到土壤中，使得土壤恢复原始含水状态，可避免土壤因失水产生下陷的问题。
附图说明
17.图1是本实用新型一实施例的盾构隧道的抗液化装置的结构示意图，其中，图中只示意了土壤的一部分。
18.图2是本实用新型一实施例的拼接部的结构示意图，其中，图中只示意了拼接部的一部分。
19.图3是本实用新型一实施例的拼接件的结构示意图。
20.图4是本实用新型一实施例的管片的结构示意图。
21.图5是本实用新型一实施例的蓄水锚杆的安装示意图。
22.图6是本实用新型一实施例的蓄水锚杆的结构示意图。
23.图7是本实用新型一实施例的紧固件的结构示意图。
24.附图标记说明：
25.100、盾构隧道的抗液化装置；10、拼接部；101、安装孔；1011、第一孔部；1012、第二孔部；102、拼接件；1021、扇形槽；1022、管片；1023、凹槽；20、蓄水锚杆；201、中心孔洞；202、径向孔洞；30、紧固件；40、缓冲垫；50、水压泵；60、水压传感器；200、盾构隧道；300、土壤。
具体实施方式
26.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。
29.本实用新型提供了一种盾构隧道的抗液化装置100，其用于防止盾构隧道200因土壤300液化产生位移损坏。
30.请参阅图1至图7，盾构隧道的抗液化装置100包括拼接部10、蓄水锚杆20、紧固件30、缓冲垫40、套管(图未示)、土工布(图未示)、水压泵50以及水压传感器60。
31.请参阅图1至图4，拼接部10大致呈圆筒形，其形状与盾构隧道200相适配。拼接部10位于盾构隧道200的内壁上，并与土壤300相接触，以加固盾构隧道200。拼接部10的长度与盾构隧道200的长度相适配。
32.为便于描述，现将拼接部10靠近土壤300的一侧记为外侧，将拼接部10靠近盾构隧道200的密封空间的一侧记为内侧。
33.拼接部10上设有多个安装孔101，多个安装孔101间隔分布在拼接部10上。具体地，多个安装孔101沿盾构隧道200的周向形成多组安装孔101，每组安装孔101的连线为与盾构隧道200同轴的圆。相邻两组安装孔101沿盾构隧道200的轴向间隔设置。
34.任意相邻的两组安装孔101上相对应的安装孔101沿盾构隧道200的轴向错位设置，示例性地，任意一个安装孔101和沿盾构隧道200的轴向方向与该安装孔101相邻的安装孔101错位设置，即该安装孔101与沿盾构隧道200的轴向相邻的安装孔101不在同一直线上，可减小装配时的应力，可避免应力集中。
35.安装孔101包括第一孔部1011和第二孔部1012。第一孔部1011位于拼接部10远离土壤300的一侧。
36.第二孔部1012与第一孔部1011连通且同轴。第二孔部1012位于拼接部10靠近土壤300的一侧，第二孔部1012的直径大于第一孔部1011的直径，即二者的连接处呈台阶状。第二孔部1012的深度小于第一孔部1011的深度。
37.拼接部10由多个拼接件102拼接形成。各拼接件102均呈拱形，且其弧度与盾构隧道200的弧度相适配。各拼接件102均铺设在盾构隧道200的内壁上，以共同形成拼接部10。各拼接件102沿盾构隧道200周向的两端均设有扇形槽1021，该扇形槽1021沿盾构隧道200的径向延伸。在本实施中，该扇形槽1021为180度的扇形槽1021。任意一拼接件102上的扇形槽1021和沿盾构隧道200轴向与自身相邻的拼接件102上的扇形槽1021共同形成安装孔101，即安装孔101由两个180度的扇形槽1021拼接形成。
38.各拼接件102均包括两个管片1022，管片1022为混凝土材质。两个管片1022沿盾构隧道200的轴向设置并相互连接，以形成拱形的拼接件102。组成一个拼接件102的两个管片1022沿二者的连接方向的两端均设有凹槽1023，在本实施中，该凹槽1023呈90度。该凹槽1023沿盾构隧道200的径向分布且该凹槽1023呈台阶状。组成一个拼接件102的两个管片1022的凹槽1023共同形成扇形槽1021，即四个管片1022上的凹槽1023可共同形成一个安装孔101。由于安装孔101由四个管片1022拼接而成，因此相对于在拼接件102的弧面上加工出安装孔101，可便于安装孔101的加工。
39.请参阅图7并结合图1和图2，紧固件30的形状与第二孔部1012的形状相适配，且紧固件30嵌设在第二孔部1012内。紧固件30的内壁开设有螺纹孔。在本实施例中，紧固件30为螺帽。
40.请参阅图5并结合图1和图2，缓冲垫40位于第二孔部1012内。缓冲垫40位于紧固件30远离土壤300的一侧，即位于紧固件30的内侧。缓冲垫40具有一定的弹性，使得其可以吸震缓冲，避免连接处应力集中。
41.在本实施例中，缓冲垫40的材质为橡胶。
42.在其他实施例中，缓冲垫40的材质还可以为其他具有弹性的材料。
43.套管位于第一孔部1011内。套管具有弹性，当套管受到挤压时，其能产生弹性形变。
44.在本实施例中，套管的材质为橡胶。
45.请参阅1至图7，蓄水锚杆20大致呈管状，其沿盾构隧道200的径向延伸。蓄水锚杆20通过安装孔101穿设在拼接部10上。蓄水锚杆20的一端伸入拼接部10外侧的土壤300中，并与土壤300连通。蓄水锚杆20的另一端位于拼接部10的内侧。
46.为便于描述，现将蓄水锚杆20位于土壤300中的一端记为末端，将蓄水锚杆20位于拼接部10外侧的一端记为顶端。
47.蓄水锚杆20的外周设有与紧固件30配合的螺纹。当蓄水锚杆20穿入安装孔101中，蓄水锚杆20上的螺纹与紧固件30内壁的螺纹孔配合，以实现蓄水锚杆20与紧固件30螺接，从而固定蓄水锚杆20。蓄水锚杆20设有多个，且蓄水锚杆20的数量与安装孔101的数量相对应，各蓄水锚杆20安装在与之对应的安装孔101中。
48.在蓄水锚杆20旋入的过程中，由于紧固件30的内侧设有缓冲垫40，使得紧固件30与管片1022紧密接触，以增加安装处的密封性，可防止安装孔101漏水。由于缓冲垫40具有一定的弹性，因此，在拧紧蓄水锚杆20的过程中，可防止安装孔101出应力过大，可避免管片1022由于挤压导致破损。由于套管位于第一孔部1011内，且套管具有一定的弹性，因此，套管套设在蓄水锚杆20上，可避免蓄水锚杆20收到挤压损坏。
49.蓄水锚杆20的外径自其顶端至末端逐渐减小，使得蓄水锚杆20大致呈锥状，可便
于蓄水锚杆20旋入土壤300中。
50.在本实施例中，蓄水锚杆20的长度为三米。
51.在其他实施例中，蓄水锚杆20的长度可根据土壤300的质量做适应性改变。
52.蓄水锚杆20设有中心孔洞201和径向孔洞202。因此，蓄水锚杆20具有一定的蓄水能力。
53.中心孔洞201沿蓄水锚杆20的轴向分布。中心孔洞201将蓄水锚杆20的顶端贯通。
54.为便于描述，现将中心孔洞201朝向土壤300的一端记为末端，将中心孔洞201远离土壤300的一端记为顶端。
55.径向孔洞202沿蓄水锚杆20的径向分布。径向孔洞202设有多个，多个径向孔洞202均与中心孔洞201连通，使得土壤300中的水分能够通过径向孔洞202流入中心孔洞201内。多个径向孔洞202沿蓄水锚杆20的长度方向间隔形成多组，组成一组的各径向孔洞202沿蓄水锚杆20的周向间隔设置，即组成一组的各个径向孔洞202之间的连线呈圆形，且与盾构隧道200同轴。沿蓄水锚杆20的长度方向设有多组径向孔洞202，使得深层土壤300中的水能通过径向孔洞202流入到中心孔洞201内，此处的“深层土壤300”是指土壤300深度与蓄水锚杆20长度大致相同的土壤300。
56.蓄水锚杆20周围的土壤300中预留有细小孔洞(图未示)，使得土壤300中的水可从孔洞渗入蓄水锚杆20中。
57.土工布套设在蓄水锚杆20的外侧。土工布又称土工织物，它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。因此，土工布具有过滤作用，在土壤300中的水渗入到蓄水锚杆20的过程中可过滤掉水中的土壤300颗粒以及其他杂质，可防止蓄水锚杆20内部的中心孔洞201和径向孔洞202堵塞。
58.蓄水锚杆20的末端与土壤300相连，使得土壤300与储水装置之间形成通路，使得土壤300中的水能够流入蓄水锚杆20内。当地震来临之际，土壤300中的水压升高，使得土壤300的水压大于蓄水锚杆20内的水压，因此，土壤300中的水流入到蓄水锚杆20内，可有效防止土壤300液化导致盾构隧道200发生位移损坏。
59.水压泵50位于拼接部10的内侧。水压传感器60与中心孔洞201的顶端连通，使得蓄水锚杆20内部的水能够流入水压泵50内。水压泵50具有一定的储水能力，其可用于储水。
60.水压泵50可给蓄水锚杆20内的水增压，使得蓄水锚杆20内的水压大于土壤300中的水压，使得蓄水锚杆20内的水可回流到土壤300中。当地震结束后，蓄水锚杆20内的水在水压泵50的作用下可回流到土壤300中，使得土壤300恢复原始含水状态，可避免土壤300因失水产生下陷的问题。
61.请参阅图6并结合图1，水压传感器60位于中心孔洞201与水压泵50的连接处。水压传感器60具有阀门(图未示)，该阀门位于中心孔洞201与水压泵50的连接处。由于水压传感器60的一端通过中心孔洞201以及径向孔洞202和土壤300连通，水压传感器60的另一端位于蓄水锚杆20内，因此水压传感器60能够检测自身两侧的压力。水压传感器60与水压泵50电连接，并能控制水压泵50的启动与停止。
62.当地震来临时，土壤300中的水压升高，此时，水压传感器60检测到土壤300中水压大于蓄水锚杆20内的水压时，水压传感器60打开阀门，土壤300中的水流入到蓄水锚杆20以及水压泵50内。
63.当地震结束时，土壤300缺水导致水压降低，此时，水压传感器60检测到土壤300中水压小于蓄水锚杆20内的水压时，水压传感器60打开阀门，并启动水压泵50，使得水压泵50自动向外排水。因此，设置水压传感器60可实现地震后蓄水锚杆20自动向外排水。
64.在另一些实施例中，盾构隧道的抗液化装置100不设置水压传感器60，通过人工手动的方式控制水压泵50的启动与停止。
65.综上所述，本实用新型提供了一种盾构隧道的抗液化装置100，盾构隧道的抗液化装置100的蓄水锚杆20的末端与土壤300相连，使得土壤300与储水装置之间形成通路，使得土壤300中的水能够流入蓄水锚杆20内。当地震来临之际，土壤300中的水压升高，土壤300中的水流入到蓄水锚杆20内，可有效防止土壤300液化导致盾构隧道200发生位移损坏。当地震结束后，蓄水锚杆20内的水在水压泵50的作用下可回流到土壤300中，使得土壤300恢复原始含水状态，可避免土壤300因失水产生下陷的问题。
66.应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。