[發明專利]富水地層管片組合結構及其施工方法

有效

• 申請號: 201610140503.8
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105781575B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 王國富;王建;路林海
• 申請（專利權）人: 濟南軌道交通集團有限公司
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08;E21D11/10;E21D11/38
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

本發明公開了富水地層管片組合結構及其施工方法，該組合結構包括多組拼接的管片，在管片的外側設置注漿壁，注漿壁的材料為透水性注漿材料，在管片的內側設有二襯混凝土，在管片與二襯混凝土之間設有防水層。本發明注漿壁選用透水性材料，還原了地下水的循環流動，緩解了水土流失，保護地表生態系統；注漿過程不容易產生注漿量過大或者注漿管堵塞等情況；膨潤土遇水膨脹可將富水地層空洞充分填充，減少施工導致的地面沉降；管片與二襯之間增加防水層，結合管片自身防水以及橡膠止水條的作用，使防水效果得到了極大的提升，即使二次襯砌產生裂縫或著管片滲水，也可有效防止水進入隧道內部，為長期防水提供了可能。

技術領域

本發明涉及盾構隧道管片結構領域，具體涉及富水地層管片組合結構及其施工方法。

背景技術

隨著全國軌道交通的不斷發展，盾構技術以施工速度快，對周圍環境影響小，經濟效益高得到了廣泛應用。當盾構隧道穿越各種富水地層面臨了復雜的防水問題，對隧道建設者提出了巨大挑戰；同時，隧道建設對于地下水的徑流、排泄、補給、回灌等方面的影響重大，特別是在地下水相對比重較大的城市來說，建設地鐵隧道嚴重破壞了地下水的循環路徑，導致水位下降，環境破壞，不利于城市的可持續發展。

盾構掘進過程中，隨著盾構向前推進，當管片脫離盾尾后，在盾構隧道周圍土體與管片之間會形成一道一定寬度的環形空隙。通常把及時向盾尾脫離后管片背后的空隙中填充固結性漿液的工序成為壁后注漿，壁后注漿在隧道建設中不但起到防止地面沉降，保證管片襯砌穩定的作用，漿液固結之后的結石體包裹在管片外圍，為隧道形成第一道防水屏障。但對于富水地層來說，注漿壁注漿未必是防水效果的保障，由于注漿漿液的不透水性導致隧道四周極大范圍內均是不透水的,大量的循環水被漿液的結石體破壞了原本的路徑，更多的地下水只能通過地下水設施排入河流，這不但加重了排水設施的負擔,而且地下水得不到及時補充,人為地破壞了城市水平衡系統。

富水地層具有自穩性差、富水性強，含水量飽和(飽和度均在90％以上)，滲透系數較大等不良地質特點。此時，盾構壁后注漿要求能迅速阻水、快速重填。由于富水地層中本身含有空洞，并且隨著盾構施工掘進參數控制不當等因素導致土體流失過大進而產生地層空洞，會對壁后注漿產生巨大影響。對于普通注漿材料，一方面，富水地層下空洞導致注漿量增大，產生注漿漿液流失，難以保持注漿壓力的穩定性以及注漿區間的密實度；另一方面，隨著漿液凝固，注漿體的密度、強度逐漸增加，容易導致地層進一步損失和管片的損壞，對盾構隧道的長期防水效果產生影響。

盾構二次襯砌施工看作對管片的補強、防腐蝕、內表面的完成的同時，也多將其看作防水結構。但是大多數二次襯砌為素混凝土，受到隧道完成后荷載變動等影響引起的隧道變形與伸縮作用時，容易產生裂縫。另外，二次襯砌所用的現成澆筑混凝土在其背面會受到管片內表面不平的約束，由于干燥收縮及溫度應力容易產生裂縫，并且具有防水不利的施工縫。因此，在隧道完成修筑后多年里，襯砌內容易產生漏水情況，無法期待二次襯砌有很高的防水效果。

綜上所述，對于在地下水循環占重要地位的城市中進行軌道交通建設，既要保證隧道防水效果不低于國家地鐵防水標準的規定，又要保證隧道建設不阻礙地下水循環流通的問題，需要研究人員進行深入探討。

發明內容

本發明的目的是提供一種富水地層管片組合結構及其施工方法，該組合機構能在富水地層中既不降低隧道防水質量又能保證地下水流通。

為了達成上述目的，本發明采用如下技術方案：

富水地層管片組合結構，包括多組拼接的管片，在管片的外側設置注漿壁，注漿壁的材料為透水性注漿材料，在管片的內側設有二襯混凝土，在管片與二襯混凝土之間設有防水層；通過透水性注漿材料的設置，既能有效保證現有管片的結構，又可以降低對地下水系統的破壞；而防水層的設置，能有效防止地下水滲入隧道內部，起到防水效果。