阅读说明：本技术 一种盾构隧道横向变形的整治方法及其整治工具 (Method and tool for renovating transverse deformation of shield tunnel ) 是由 葛寨辉 陈占 孟长江 房军 陈侃 陈仕奇 李应平 仲光伟 赵世煜 李仕波 高松松 于 2020-05-20 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种盾构隧道横向变形的整治方法,包括：确定变形段盾构隧道的管片横向变形最大的位置以及收敛设定位置；在横向变形最大的位置两侧的所述管片设置张紧连接件；调整所述张紧连接件使两侧的所述管片向内收敛至设定位置；向两侧的所述管片背后的空隙灌注注浆材料；注浆材料凝固达到预设强度后拆除所述张紧连接件。同时还提供一种盾构隧道横向变形的整治工具。本申请的一种盾构隧道横向变形的整治方法及其整治工具,整治方法具有操作简单,成本低的优点。(The application discloses method for renovating transverse deformation of shield tunnel, comprising: determining the position of the shield tunnel with the largest transverse deformation of the segment and the convergence setting position; tensioning connecting pieces are arranged on the duct pieces on two sides of the position with the largest transverse deformation; adjusting the tensioning connecting piece to enable the pipe pieces on the two sides to inwardly converge to a set position; grouting materials into gaps behind the back of the duct pieces on two sides; and removing the tensioning connecting piece after the grouting material is solidified to reach the preset strength. Meanwhile, the transverse deformation treatment tool for the shield tunnel is also provided. The method and the tool for remedying the transverse deformation of the shield tunnel have the advantages of being simple to operate and low in cost.)

一种盾构隧道横向变形的整治方法及其整治工具

技术领域

本申请涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种盾构隧道横向变形的整治方法及其整治工具。

背景技术

盾构法以其安全、快速、受气候因素影响小，施工劳动强度低、特别适合松软含水地层等优点得到广泛应用。盾构隧道建成后，在各种因素影响下会产生横向变形。引起变形的因素主要包括两大类：一类是隧道上方压载引起，一类是隧道两侧开挖卸载扰动引起。

盾构隧道由管片通过连接螺栓拼装而成，管片外径小于盾构开挖直径。管片拼装好脱出盾壳后，管片与地层之间存在较大间隙，需要对管片与地层之间的空隙进行注浆填充。如果填充不密实，随着时间的推移，在盾构上方土压和洞内动载的长期作用下，管片会因侧向抗力不足，产生横向变形。《地铁设计规范》对隧道横向变形提出了具体的规定：盾构隧道拼装成环后在外部荷载作用下，直径累计变化量小于5‰D，但很多情况下变形值会大于这一标准。当变形过大时会造成管片拼接缝张开，发生渗漏水。特别严重时会造成管片破损或掉块，危及行车安全。

现有技术中，盾构隧道横向变形的整治方法为在盾构隧道内侧安装钢环，在管片与钢环之间充填高强度粘结材料,使管片和钢环成为一个整体，达到加固管片的目的，现有技术的安装费用非常高，特别是对一些变形不是很大，未发生破损或开裂的管片，采用钢环加固存在浪费材料，加固成本太大的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例期望提供一种盾构隧道横向变形的整治方法及其工具，以解决盾构隧道横向变形整治的成本太大的问题。

为达到上述目的，本申请实施例的一方面，提供一种盾构隧道横向变形的整治方法，包括：

确定变形段盾构隧道的管片横向变形最大的位置；

在横向变形最大的位置两侧的所述管片设置张紧连接件；

调整所述张紧连接件使两侧的所述管片向内收敛至设定位置；

向两侧的所述管片背后的空隙灌注注浆材料；

注浆材料凝固达到预设强度后拆除所述张紧连接件。

进一步地，确定变形段盾构隧道的管片横向变形最大的位置的步骤，包括：

对变形段盾构隧道的所述管片进行测量，得出每环所述管片横向变形值；

根据测量结果测放出每环所述管片横向变形最大处的位置。

进一步地，采用三维激光扫描仪对变形段盾构隧道的所述管片进行测量；

进一步地，采用全站仪测放出每环所述管片横向变形最大处的位置。

进一步地，在横向变形最大的位置两侧的所述管片设置张紧连接件的步骤，包括：

在每环横向变形最大的位置两侧的所述管片设置两组所述张紧连接件。

进一步地，两组所述张紧连接件分别设置在所述管片宽度的三分之一处和三分之二处。

进一步地，在横向变形最大的位置两侧的所述管片设置张紧连接件的步骤，包括：

在两侧的所述管片上钻设安装孔，在所述安装孔内注入植筋胶，将所述张紧连接件的两端分别***所述安装孔内安装牢固。

进一步地，调整所述张紧连接件使两侧的所述管片向内收敛至设定位置的步骤，包括：

在横向变形量最大的位置两侧的所述管片的中间位置设置水平收敛点；

调整所述张紧连接件，测量所述水平收敛点的变形量使所述管片向内收敛至设定位置。

进一步地，向两侧的所述管片背后的空隙灌注注浆材料的步骤，包括：

在两侧的所述管片上布设注浆孔，所述注浆孔连通所述管片背后的孔隙；

安装注浆管，将所述注浆管锚固牢靠；

连接注浆管路，向所述管片背后空隙灌注注浆材料。

本申请的另一方面，提供一种盾构隧道横向变形的整治工具，应用于上述任意一项所述的整治方法，所述整治工具包括：

测量仪器，用于确定变形段盾构隧道的管片横向变形最大的位置和测量横向变形最大的位置两侧的所述管片的变形量；

张紧连接件，连接横向变形最大的位置两侧的所述管片；

钻孔设备，在两侧的所述管片钻设用于设置所述张紧连接件的安装孔和用于向所述管片背后空隙注浆的注浆孔；以及

灌注设备，向两侧的所述管片背后的空隙灌注注浆材料。

进一步地，所述张紧连接件包括：

锚固螺栓，所述锚固螺栓的一端锚固在每侧的所述管片上；

连接套筒，所述连接套筒与所述锚固螺栓的另一端连接；以及

紧固螺栓，所述紧固螺栓的两端分别连接两侧的所述连接套筒，调整所述紧固螺栓使两侧的所述管片向内收敛至设定位置。

本申请实施例提供的一种盾构隧道横向变形的整治方法，首先确定变形段盾构隧道的管片横向变形最大的位置，在横向变形最大的位置两侧的管片设置张紧连接件，通过调整张紧连接件使两侧的管片向内收敛至预设位置，减小盾构隧道的管片的横向变形，使管片横向变形较大的区域管片背后与地层之间产生一定的空隙，再向两侧的管片背后的空隙灌注注浆材料，注浆材料凝固达到预设强度后拆除张紧连接件，达到对盾构隧道管片的横向变形整治的目的。本申请的一种盾构隧道横向变形的整治方法及其整治工具，整治方法具有操作简单，成本低的优点。

附图说明

图1为本申请实施例中盾构隧道横向变形的整治方法的流程图；

图2为本申请实施例中盾构隧道横向变形的整治过程的结构示意图；以及

图3为本申请实施例中安装孔和注浆孔钻设在管片上的结构示意图。

附图标记说明

1、管片；2、张紧连接件；10、注浆孔；11、安装孔；12、收敛点；20、锚固螺栓；21、连接套筒；22、紧固螺栓。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

在本申请的描述中方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

本申请实施例的一方面，提供一种盾构隧道横向变形的整治方法，参见图1所示，包括以下步骤：

S1：确定变形段盾构隧道的管片横向变形最大的位置；

S2：在横向变形最大的位置两侧的管片设置张紧连接件；

S3：调整张紧连接件使两侧的管片向内收敛至预设位置；

S4：向两侧的管片背后的空隙灌注注浆材料；

S5：注浆材料凝固达到预设强度后拆除张紧连接件。

本申请实施例提供的盾构隧道横向变形的整治方法，首先确定变形段盾构隧道的管片1横向变形最大的位置，在横向变形最大的位置两侧的管片1设置张紧连接件2，通过调整张紧连接件2使两侧的管片1向内收敛至预设位置，减小盾构隧道的管片1的横向变形，使管片1横向变形较大的区域背后与地层之间产生一定的空隙，再向两侧的管片1背后的空隙灌注注浆材料，注浆材料凝固达到预设强度后拆除张紧连接件2，完成盾构隧道横向变形的整治。本申请的一种盾构隧道横向变形的整治方法，具有操作简单，成本低的优点。

下面结合具体实施例对本申请实施例的整治方法进行详细说明。

S1：确定变形段盾构隧道的管片横向变形最大的位置。

在一实施例中，参见图1所示，步骤S1具体包括：

对变形段盾构隧道的管片1进行测量，得出每环管片1横向变形值；

根据测量结果测放出每环管片1横向变形最大处的位置。

管片1变形测量方法有收敛计、大地测量、巴塞特收敛系统、GPS接收机测量，这些技术只能提供单个离散点的观测数据，还有三维激光扫描仪测量方法，三维激光扫描技术通过激光测距的方法获取被测物体的三维点云坐标，然后根据测量结果绘制变形管片1内轮廓曲线图。根据测量数据利用测距仪器测放出每环管片1横向变形最大处的位置，测距仪器有光学经纬仪、电子经纬仪、半站型电子速测仪和全站型电子速测仪。根据测量结果，确定每环管片1横向变形的减小值，制定每环管片1向内收敛的预设位置。

在一实施例中，采用三维激光扫描仪对变形段盾构隧道的管片1进行测量。传统的变形测量方法有收敛计、大地测量、巴塞特收敛系统、GPS接收机测量，这些技术只能提供单个离散点的观测数据，无法全面反映隧道的变形情况，测量效率较低。三维激光扫描技术通过激光测距的方法获取被测物体的三维点云坐标，可以全面的采集隧道的整体信息，且具有较高的精度。

在一实施例中，采用全站仪测放出每环管片1横向变形最大处的位置。全站仪，即全站型电子测距仪(Electronic Total Station)，是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。根据测量结果用全站仪测放出每环管片1横向变形最大处的位置，并在管片1左右两侧做好标记，例如，用红色油漆打好标记。

S2：在横向变形最大的位置两侧的管片设置张紧连接件。

在一实施例中，参见图1以及图2所示，步骤S2具体包括：在每环横向变形最大的位置两侧的管片1设置两组张紧连接件2。

张紧连接件2连接在每环横向变形最大的位置两侧的管片1之间，通过调整张紧连接件2的松紧程度可以调整对管片1产生拉力的大小。在每环横向变形最大的位置两侧的管片1之间可以设置一组或多组张紧连接件2，优选的，本申请在两侧的管片1之间设置两组张紧连接件2，即能保证张紧连接件2不会因受拉过大而损坏失效，又不会因设置过多张紧连接件2浪费资源以及降低施工效率。

在一实施例中，参见图2所示，两组张紧连接件2分别设置在管片1宽度的三分之一处和三分之二处。张紧连接件2设置在两侧管片1之间的同一直线上，保证受力是水平的，防止产生斜向受力导致管片1结构被损坏，影响盾构强度。两组张紧连接件2分别设置在管片1宽度的三分之一处和三分之二处，使得管片1受力均匀，均匀的向内收敛。

在一实施例中，参见图1以及图2所示，步骤S2还包括：在两侧的管片1上钻设安装孔11，在安装孔11内注入植筋胶，将张紧连接件2的两端分别***安装孔11内安装牢固。

植筋胶具有粘接强度高，常温固化、硬化过程收缩小，固化后韧性、抗冲击能力优异，施工方便等特点。例如，在两侧的管片1宽度的三分之一处和三分之二处钻设安装孔11，用专用气筒、毛刷或压缩空气机清理安装孔11中的灰尘，重复进行不少于3次，清除安装孔11内的灰尘与明水。用专用工具将植筋胶注入钻孔内，再将张紧连接件2的两端分别***至安装孔11底，保证安装孔11孔口溢胶并注意防止漏胶。优选的，植筋胶为A级植筋胶。

具体的，安装孔11的孔径为35mm～45mm，安装孔11的孔深为22cm～32cm。优选的，安装孔11的孔径为40mm，安装孔11的孔深为27cm。足够的安装孔11大小以及安装孔11深度，保证张紧连接件2足够的锚固力，过大的安装孔11大小以及安装孔11深度不但会影响施工效率，还会对管片1结构造成损坏，影响管片1的强度和使用寿命。

在一实施例中，参见图2所示，张紧连接件2包括：锚固螺栓20、连接套筒21以及紧固螺栓22。锚固螺栓20的一端锚固在每侧的管片1上，连接套筒21与锚固螺栓20的另一端连接，紧固螺栓22的两端分别连接两侧的连接套筒21，调整紧固螺栓22使两侧的管片1向内收敛至设定位置。张紧连接件2通过锚固螺栓20固定连接在两侧的管片1上，张紧连接件2中的两个连接套筒21的一端通过与锚固螺栓20连接，分别固定在两侧的管片1上，紧固螺栓22的两端分别连接两侧的连接套筒21，通过调节紧固螺栓22的松紧，使两侧的管片1向内收敛至设定位置，减小盾构隧道的管片1的横向变形。

可以理解的，在其他实施例中，张紧连接件2还可以是包括具有伸缩功能的其他部件，例如，电动伸缩缸、液压伸缩缸或气动伸缩缸等。通过外部动力源为张紧连接件2提供动力，降低了调整张紧连接件2的劳动强度，提高了调整张紧连接件2的工作效率。

S3：调整张紧连接件使两侧的管片向内收敛至预设位置。

在一实施例中，参见图2所示，S3步骤具体包括：

在横向变形量最大的位置两侧的管片1的中间位置设置水平收敛点12；

调整张紧连接件2，测量水平收敛点12的变形量使管片1向内收敛至预设位置。

在横向变形量最大的位置两侧的管片1的中间位置设置水平收敛点12，通过监测收敛点12的位置，来监测管片1的收敛情况。采用三维激光扫描技术对变形段盾构管片2进行测量，并根据测量结果绘制管片2内轮廓曲线图，制定每环管片2横向变形减小值，将变形段盾构管片可以恢复到的位置设为预设位置。通过调整张紧连接件2，逐渐加大对两侧的管片1的拉力，使管片1缓慢均匀向内收敛，减小横向变形，通过测量仪器测量水平收敛点12的变形量使管片1向内收敛至预设位置。优选的，测量仪器为收敛计。

S4：向两侧的管片背后的空隙灌注注浆材料。

在一实施例中，参见图1以及图2所示，S4步骤具体包括：

在两侧的管片1上钻设注浆孔10，注浆孔10连通管片1背后的孔隙；

在注浆孔10内安装注浆管，将注浆管锚固牢靠；

连接注浆管路，向管片1背后空隙灌注注浆材料。

通过调整张紧连接件2，使管片1缓慢均匀向内收敛，减小横向变形，管片1横向变形较大的区域背后与地层之间产生一定的空隙，在两侧的管片1上钻设注浆孔10，注浆孔10连通管片1背后的孔隙，在注浆孔10中安装注浆管，将注浆管锚固牢靠，连接注浆管路，向管片1背后空隙灌注注浆材料，达到整治盾构隧道横向变形的目的。

具体的，在每环管片1上钻设2个注浆孔10，注浆孔10孔径为12mm～20mm，注浆管管径为8mm～12mm，注浆管用锚固剂锚固牢靠。优选的，注浆孔10孔径为16mm，注浆管管径为10mm。连接注浆管路，向管片1背后空隙注浆，注浆压力和注浆量达到设计值时停止注浆。注浆材料选用早强、快硬、高强无收缩的注浆材料。

本申请的另一方面，提供一种盾构隧道横向变形的整治工具，应用于上述任意一项实施例的整治方法，整治工具包括：

测量仪器，用于确定变形段盾构隧道的管片1横向变形最大的位置和测量横向变形最大的位置两侧的管片1的变形量；

张紧连接件2，连接横向变形最大的位置两侧的管片1；

钻孔设备，在两侧的管片1钻设用于设置张紧连接件2的安装孔11和用于向管片1背后空隙注浆的注浆孔10；以及

灌注设备，向两侧的管片1背后的空隙灌注注浆材料。

在一实施例中，参见图2所示，张紧连接件2包括：锚固螺栓20、连接套筒21以及紧固螺栓22。锚固螺栓20的一端锚固在每侧的管片1上，连接套筒21与锚固螺栓20的另一端连接，紧固螺栓22的两端分别连接两侧的连接套筒21，调整紧固螺栓22使两侧的管片1向内收敛至设定位置。张紧连接件2通过锚固螺栓20固定连接在两侧的管片1上，张紧连接件2中的两个连接套筒21的一端通过与锚固螺栓20连接，分别固定在两侧的管片1上，紧固螺栓22的两端分别连接两侧的连接套筒21，通过调节紧固螺栓22的松紧，使两侧的管片1向内收敛至设定位置，减小盾构隧道的管片1的横向变形。

具体的，锚固螺栓20直径为25mm～40mm。优选的，锚固螺栓20直径为33mm，安装孔11的孔深为27cm，在安装孔11内注入适量A级植筋胶，然后将锚固螺栓20***孔内安装牢固，锚固螺栓20外露长度为15cm。

在一实施例中，测量仪器包括三维激光扫描仪、全站仪以及收敛计。本申请采用三维激光扫描仪对变形段盾构隧道的管片1进行测量，并根据测量结果绘制管片1内轮廓曲线图，制定每环管片1横向变形减小值，三维激光扫描技术可以全面的采集隧道的整体信息，且具有较高的精度。本申请采用全站仪测放出每环管片1横向变形最大处的位置，全站仪广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。本申请还采用了收敛计测量水平收敛点12的变形量使管片1向内收敛至设定位置。

本申请提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，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。