[发明专利]一种消散超孔隙水压、加固盾构隧道土体的结构及方法

说明书

技术领域

本发明属于工程技术领域，涉及一种用于消散隧道周围土体的超孔隙水压，加快隧道周围的土壤固结以及加固盾构隧道周围土体的装置和方法。

背景技术

现地铁建设在全国范围内已经如火如荼的展开，其运输效率高，运载容量大，可以有效地缓解当今交通运输的压力。但地铁区间隧道建设在我国发展时间并不长，以上海为例，据2009年统计数据显示：自1990年地铁1号线工程正式开工以来的19年间，已掘进隧道超过400km，其中，前10年仅施工40km，后9年施工380km。且上海在2020年的预计规划是22条线，总长1050km。从上可以看出，地铁区间隧道建设多在2000年以后。由于地铁区间隧道建设时间不长，其中有关隧道后期修复问题也并未显现出来。

由于盾构在掘进过程中会造成周围土体的扰动，从而产生超孔隙水压。如果隧道管片周围超空隙水压始终存在的话，这对于隧道管片的受力是一种威胁、对于隧道的防水也是一个潜在的隐患。例如上海土层基本特性是土壤颗粒细(0.1～0.002mm)，饱和含水、孔隙比及压缩性大、抗剪强度低、灵敏度高、透水性低，加上各类土层互层及贮水透镜土的存在，使上海饱和软粘土成为国内外较有名的软弱地层。而隧道所处地层则更为软弱，该层位除苏州河以北部分地区为饱和含水疏松砂性土以外，大部分为含水流塑或软塑粘土层，土体抗剪强度更低，含水量高达40％以上，灵敏度在4～5，高压缩性、并具有较大的流变性，固结和次固结沉降都需要很长的时间。

通过地铁区间隧道的渗漏情况调查发现，渗漏主要出现在环缝、螺孔、压浆孔和管片碎裂处。泥水通过这些渗漏处进入隧道内部，使渗漏段隧道下卧土层有效应力增大，产生固结沉降和次固结沉降，这些渗漏对差异沉降产生了显著影响。差异沉降的发展会引起隧道环缝张开过大，加剧了渗漏引起的水土流失，又会进一步加大差异沉降，引起恶性循环。

伴随着今后地铁建设进一步开展，其中后期修复问题已经开始显露，并在不久的将来大规模出现。因此有必要提出一种消散隧道周围超孔隙话水压以及加固地铁隧道的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消散超孔隙水压、加固盾构隧道周围土体的装置及方法，通过抽取盾构隧道周围土壤中的水分，以加快土体孔隙水压消散，增加土壤有效应力，加速土体固结。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种消散超孔隙水压、加固盾构隧道周围土体的结构，包括管片以及设在管片上的第一类注浆孔以及第二类注浆孔，其特征在于，还包括空心设置且周身钻孔的渗透棒，所述渗透棒经由所述第一类注浆孔整体埋设于所述管片内，所述渗透棒的尾端与所述第一类注浆孔相连，所述设有渗透棒的第一类注浆孔以所述第二类注浆孔为中心分布，每个第二类注浆孔相邻四周分布四个设有渗透棒的第一类注浆孔，每个设有渗透棒的第一类注浆孔的相邻四周分布四个注浆用的第二类注浆孔。

所述渗透棒为空心设置的管柱，所述渗透棒外径与所述第一类注浆孔的孔径相同，所述渗透棒周身设有多排钻孔，每排钻孔均匀分布。

优选的，所述渗透棒上相邻两排的钻孔错开分布。

所述渗透棒为钢管柱。

所述渗透棒插入所述第一类注浆孔的首端为尖头端。

所述渗透棒的长度为3～5m。

优选的，所述渗透棒的长度小于盾构隧道直径，所述渗透棒的外径为6cm，内径为5cm，所述渗透棒的尖头端高度为12cm，所述钻孔的孔径为1cm。

所述渗透棒内壁设有防尘层，以过滤外界细小颗粒，防止阻塞渗透棒。

优选的，所述防尘层的制作材料为纱布。

所述防尘层中还设有防护层，以增强防尘层的强度。

优选的，所述防护层的制作材料为铁丝网。

所述渗透棒上还设有接头，所述接头的内径与所述渗透棒的外径相同，所述接头套接于所述渗透棒的尾端，所述接头底部与紧贴所述管片设置以密封所述渗透棒与所述第一类注浆孔处的缝隙。

优选的，所述接头为圆环结构。

进一步的，所述圆环接头的外壁上涂有水泥砂浆，所述圆环与所述管片相接触的面上设有膨胀橡胶。

所述的消散超孔隙水压、加固盾构隧道周围土体的结构，还包括空心设置且周身钻孔的注浆棒，所述注浆棒经由所述第二类注浆孔埋设于所述管片内，所述注浆棒的尾端与所述第一类注浆孔相连。

所述注浆棒为空心设置的管柱，所述注浆棒外径与所述第二类注浆孔的孔径相同，所述注浆棒周身设有多排钻孔，每排钻孔均匀分布。

优选的，所述注浆棒上相邻两排的钻孔错开分布。