[發明專利]城市盾構隧道氣囊式管片及其作業方法

有效

• 申請號: 202010061682.2
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111236971B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 張穩軍;曹文振;王博達;來濤濤;張高樂;王祎;上官丹丹
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

本公開提供一種城市盾構隧道氣囊式管片及其作業方法，包括：盾構管片本體，呈弧形，其上設置有注漿孔和排氣孔；弧形框架梁，通過可伸縮框架柱連接設置于所述盾構管片本體外；氣囊單元，設置于所述弧形框架梁內的空間；以及排氣管，一端設置于氣囊單元內的頂部區域，另一端連接至所述排氣孔。作業時，當盾構管片拼裝成環后，關閉排氣孔，通過注漿孔向氣囊注入氣體，使氣囊膨脹并帶動弧形框架梁向外移動，直至弧形框架梁達到施工高度及氣囊達到預設壓力后，停止充氣；然后打開排氣孔，同時通過注漿孔向氣囊內注滿漿液，從而使氣囊內的氣體通過排氣管完全排出；最后關閉注漿孔及排氣孔，完成城市盾構隧道氣囊式管片的施工作業。

技術領域

本公開涉及盾構及配套構件技術領域，尤其涉及一種城市盾構隧道氣囊式管片及其作業方法。

背景技術

隨著我國城市化進程的不斷加快，基礎設施落后問題顯現，城市交通運輸矛盾日益突出。盾構隧道以其掘進速度快，自動化作業程度高，對環境影響小等優點，在拓寬城市空間、打造城市快速立體交通網絡和改善城市交通環境方面發揮越來越大的作用。盾構管片是盾構施工的主要裝配構件，在裝配過程中，因盾構開挖直徑大于盾構管片外徑，故工程中大多以壁后注漿來輔助管片裝配，而壁后注漿常存在跑漿與注漿壓力無法控制而導致地層沉降過大等工程問題。盾構施工中，盾構機千斤頂需要作用在已安裝襯砌環上來實現盾構機的推進與轉向，因而襯砌環常因承受極大的偏心壓力而導致管片損傷較大，管片損傷對于管片防水及其承載能力有較大影響，由此帶來的隧道涌水也是較為常見的工程問題，且承載能力降低會給隧道施工與運營帶來極大的風險。

傳統的盾構管片存在以下問題：在工程中，由于壁后邊界條件未知，可能存在跑漿問題，注漿壓力與注漿量也難以控制，致使地層沉降較大，間隙無法被填充完全，進而影響管片整體防水性能，同時跑漿造成嚴重的環境問題；同步注漿對于漿體的強度和技術要求較高，漿體強度的高低和凝結時間的長短，可造成較大的地表變形；由于漿液的時效性，導致盾尾部分2-4環管片壁后無漿液形成懸臂結構，盾構機調整姿態時，會對盾尾管片受力影響較大且能損壞管片結構，對后續隧道施工、運營中的管片承載與防水能力造成極大影響。以上問題，都會帶來城市盾構隧道嚴重的安全問題、極大的生命和財產安全問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

基于上述問題，本公開提供了一種城市盾構隧道氣囊式管片及其作業方法，以緩解現有技術中盾構管片存在施工時容易出現跑漿、盾尾位置注漿不足、注漿壓力與注漿量難以控制、地層變形大及管片易損壞等技術問題。

(二)技術方案

本公開的一個方面，提供一種城市盾構隧道氣囊式管片，包括：

盾構管片本體，呈弧形，其上設置有注漿孔和排氣孔；

弧形框架梁，通過可伸縮框架柱連接設置于所述盾構管片本體外；

氣囊單元，設置于所述弧形框架梁內的空間；以及

排氣管，一端設置于氣囊單元內的頂部區域，另一端連接至所述排氣孔。

在本公開實施例中，所述氣囊單元包括：

氣囊，制備材料包括可降解薄膜；以及

碳纖維網格布，粘接于所述氣囊外。

在本公開實施例中，所述弧形框架梁與所述盾構管片本體外表面保持平行。

在本公開實施例中，所述排氣管可伸縮。

在本公開實施例中，所述可伸縮框架柱包括固定柱與活動柱，固定柱設置有固定滑桿，活動柱設有滑槽12，使活動注通過滑桿和滑槽配合實現滑動。

在本公開實施例中，所述可伸縮框架柱包括限位結構，用于控制伸縮程度。

在本公開實施例中，所述碳纖維網格布只可由水通過。