阅读说明：本技术 一种基于盾构管片的抗悬浮装置、系统及方法 (Anti-suspension device, system and method based on shield segment ) 是由 牟林海 郑召怡 王晓媚 徐豹之 王云博 李彦明 于 2020-03-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于盾构管片的抗悬浮装置、系统及方法,其技术方案为：包括盾构管片和锚固注浆螺栓,所述盾构管片开设有用于锚固注浆螺栓插入的螺栓孔；所述锚固注浆螺栓中心预留插入注浆管的注浆孔,锚固注浆螺栓包括螺栓主体和设于螺栓主体底部的高分子薄膜,通过注浆管注入纤维速凝液,在注浆压力作用下高分子薄膜能够迅速膨胀扩张。本发明能够有效定位固定成环盾构管片,使其精准定位原设计线位置,同时可以提高注浆的密实性,保证成环管片背后周围注浆厚度相同。(The invention discloses an anti-suspension device, system and method based on shield segments, and the technical scheme is as follows: the shield comprises a shield segment and anchoring grouting bolts, wherein the shield segment is provided with bolt holes for inserting the anchoring grouting bolts; the grouting hole that inserts the slip casting pipe is reserved at anchor slip casting bolt center, and anchor slip casting bolt includes the bolt main part and locates the polymer film of bolt main part bottom, pours into the fast lime set of fibre through the slip casting pipe into, and polymer film can expand the expansion rapidly under the slip casting pressure effect. The invention can effectively position and fix the ring-forming shield segment, accurately position the original design line position, improve the grouting compactness and ensure the same grouting thickness around the back of the ring-forming segment.)

一种基于盾构管片的抗悬浮装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及盾构隧道技术领域，尤其涉及一种基于盾构管片的抗悬浮装置、系统及方法。

背景技术

随着我国地下轨道交通发展的越来越快，盾构法隧道施工技术已经得到了广泛的应用。在盾构法施工过程中盾构管片的拼接和定位直接关系到盾构隧道的整体质量，影响着隧道的耐久性和安全性。

发明人发现，现有技术中多研究盾构管片在拼接过程中存在的不足，并针对拼接中的不足给出了较好的解决办法。然而却忽略了管片在拼接成环后盾构机掘进过程中管片与围岩之间形成的空隙，在背后注浆时由于重力原因导致浆液向下流动，在注浆压力作用下使得成环管片上浮偏离原始定位，不符合隧道原有设计线。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于盾构管片的抗悬浮装置、系统及方法，能够有效定位固定成环盾构管片，使其精准定位原设计线位置，同时可以提高注浆的密实性，保证成环管片背后周围注浆厚度相同。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种基于盾构管片的抗悬浮装置，包括盾构管片和锚固注浆螺栓，所述盾构管片开设有用于锚固注浆螺栓插入的螺栓孔；

所述锚固注浆螺栓中心预留用于插入注浆管的注浆孔，锚固注浆螺栓包括螺栓主体和设于螺栓主体底部的高分子薄膜，通过注浆管注入纤维速凝液，在注浆压力作用下高分子薄膜能够迅速膨胀扩张。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基于盾构管片的抗悬浮系统，包括多个所述的抗悬浮装置，其中，多个盾构管片拼装在一起形成环状结构。

第三方面，本发明实施例还提供了一种基于盾构管片的抗悬浮系统的施工方法，包括：

将盾构管片沿围岩拼装成环，在螺栓孔中置入锚固注浆螺栓，并在锚固注浆螺栓与盾构管片之间加入防水垫片；

先将注浆管插入锚固注浆螺栓底部，并将注浆管连接注浆仪器；通过注浆管注入纤维速凝液，高分子薄膜在注浆压力作用下迅速向周围扩张；之后将注浆管拔出换另一个注浆管插入至锚固注浆螺栓的注浆段位置，并注入水泥砂浆。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

(1)本发明的一个或多个实施方式的锚固注浆螺栓底部设有高分子薄膜，在注浆压力的作用下能够迅速膨胀，增大其与周围围岩的接触面积，以防周围围岩为软弱土体时，锚固注浆螺栓部分进入土体起不到定位效果；高分子薄膜膨胀后可以有效的防止螺栓进入周围土体，起到更好的定位作用，且能够防止浆液下流导致管片上浮偏离原始位置；

(2)本发明的一个或多个实施方式向高分子薄膜中注入的是纤维速凝液，纤维速凝液可以迅速凝固，短时间达到一定的强度，其中纤维的作用相当于钢筋混凝体中的钢筋，可以大大提高速凝剂的强度；

(3)本发明的一个或多个实施方式的注浆螺栓分为锚固段和注浆段，锚固段是通过螺栓与预留螺栓孔螺纹吻合起到锚固作用，锚固效果好；注浆段是通过预留注浆管注浆，由于螺栓的定位作用，不会因注浆压力导致管片上浮，保证注浆的密实性和均匀性；

(4)本发明的一个或多个实施方式通过锚固注浆螺栓使得盾构管片与背后注浆体成为一个整体，增强了盾构管片的整体性，使盾构隧道的结构性得到增强，安全性得到保障；

(5)本发明的一个或多个实施方式在锚固注浆螺栓与预留螺栓孔之间安设有防水垫片，以防管片背后地下水沿预留孔流入隧道内。

附图说明

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

图1是本发明根据一个或多个实施方式的盾构管片结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的盾构管片俯视图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的盾构管片主视图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的锚固注浆螺栓结构示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的锚固注浆螺栓俯视图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的高分子薄膜扩张后锚固注浆螺栓结构示意图；

图7是本发明根据一个或多个实施方式的锚固注浆螺栓打入盾构管片后剖面示意图；

图8是本发明根据一个或多个实施方式的抗悬浮系统结构示意图；

其中，1.盾构管片，2.螺栓孔，2-1.第一圆孔，2-2.第二圆孔，3.锚固注浆螺栓，3-1.螺栓帽，3-2.锚固段，3-3.注浆段，3-4.注浆孔，3-5.出浆孔，4.高分子薄膜,5.纤维速凝液，6.防水垫片，7.围岩，8.水泥砂浆。

具体实施方式

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在盾构管片背后注浆时由于重力原因导致浆液向下流动，在注浆压力作用下成环管片上浮偏离原始定位，不符合隧道原有设计线的问题，针对上述问题，本申请提出了一种基于盾构管片的抗悬浮装置、系统及方法。

实施例一：

下面结合附图1-图6对本发明进行详细说明，具体的，结构如下：

本实施例提供了一种基于盾构管片的抗悬浮装置，包括盾构管片1和锚固注浆螺栓3，盾构管片1开设有用于锚固注浆螺栓3插入的螺栓孔2。

如图3所示，螺栓孔2位于盾构管片1的中心位置，使得盾构管片1受力较为均匀。所述螺栓孔2包括同轴设置的第一圆孔2-1和第二圆孔2-2，且第一圆孔2-1的直径大于第二圆孔2-2的直径。所述第二圆孔2-2设有内螺纹。

如图4所示，所述锚固注浆螺栓3中心预留用于插入注浆管的注浆孔3-4，注浆孔3-4贯穿整个锚固注浆螺栓3。在锚固注浆螺栓3打入盾构管片1后，注浆管能够连接外部注浆仪器通过注浆孔3-4完成管片背后注浆。

所述锚固注浆螺栓3包括螺栓主体和高分子薄膜4，高分子薄膜4设于螺栓主体底部外侧；通过注浆管注入纤维速凝液5，在注浆压力作用下高分子薄膜4能够迅速膨胀扩张，增大与周围围岩的接触面积，起到很好的定位作用。纤维速凝液5是由水泥、纤维和速凝剂组成，其中纤维起到钢筋混凝土中钢筋的作用。

所述螺栓主体顶端固定螺栓帽3-1，在本实施例中，如图5所示，所述螺栓帽3-1为正六边形。螺栓帽3-1的外切圆直径略小于第一圆孔1的直径，为安装锚固注浆螺栓3的工具留有作业面。

螺栓主体的直径与螺纹孔2的第二圆孔2-2直径相同，分为锚固段3-2和注浆段3-3。所述锚固段3-2设置外螺纹，与第二圆孔2-2的内螺纹配合，起到锚固作用。锚固段3-2的外螺纹长度略大于第二圆孔2-2深度，以保证锚固长度。所述注浆段3-3表面无螺纹，且设置多个呈梅花状分布的出浆孔3-5，既保证螺栓强度也满足出浆量。所述出浆孔3-5的个数根据实际注浆要求设定。

实施例二：

本实施例提供了一种基于盾构管片的抗悬浮系统，如图8所示，包括多个实施例一所述的抗悬浮装置，多个盾构管片1拼装在一起形成环状结构。在本实施例中，六片盾构管片1成环，由于螺栓孔2位于端盾构管片1中心位置，使得盾构管片1受力较为均匀，增强盾构管片1的整体结构性。

如图7所示，所述锚固注浆螺栓3与螺栓孔2之间设有防水垫片6，以防止盾构管片1背后地下水沿预留螺栓孔2流入隧道。在本实施例中，所述防水垫片6为橡胶垫片。可以理解的，在其他实施例中，防水垫片6也可以采用其他防水材质。

实施例三：

本实施例提供了一种基于盾构管片的抗悬浮系统的施工方法，具体的，如下：

盾构管片1拼装成环之后盾构机继续向前掘进，通过螺栓孔2打入锚固注浆螺栓3，锚固注浆螺栓3与盾构管片1之间加入防水垫片6。当锚固注浆螺栓3安装完成后，先将注浆管通过注浆孔3-4插入螺栓底部，并将注浆管连接注浆仪器。通过注浆管注入纤维速凝液5，高分子薄膜4在注浆压力作用下迅速向周围扩张，增大与周围围岩7的接触面积。

当周围围岩7为软弱土体时，会造成部分锚固注浆螺栓3进入土体，这时高分子薄膜4在注浆压力作用下迅速膨胀扩张，可以有效的防止螺栓部分进入周围土体，起到更好的定位作用。

随后将注浆管拔出换另一根注浆管插入至注浆段3-3位置注入水泥砂浆8，浆液从预留注浆孔3-5注入填充周围缝隙，注浆完成后的效果如图8所示。

安装锚固注浆螺栓3对成环后的盾构管片1起到了定位作用，使其与原设计线相吻合。随后进行注浆保证注浆密实，且不会出现随注浆压力的增加盾构管片1整体上浮现象。通过锚固注浆螺栓3使得盾构管片1背后注浆体与管片成为一体，增强了盾构管片1的整体性。

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。