[发明专利]基于外嵌式通道与伸张性囊袋的管片衬砌注浆系统及方法

说明书

本发明涉及基于外嵌式通道与伸张性囊袋的管片衬砌注浆系统及方法，包括由管片衬砌拼装而成的隧道结构，管片衬砌中心部位预埋有兼做吊装孔的注浆孔，管片衬砌外弧面设有横纵向外嵌式通道，沿管片环向的为浆液扩散主通道，沿隧道纵向的为浆液扩散次通道，浆液扩散主通道与注浆孔相连；外嵌式通道采用预埋槽道，预埋槽道内设有高伸张性的囊袋，通过注浆孔注入的浆液只能在囊袋限定范围内流动。本发明对富水、大粒径卵石土地层的意义更为显著，可有效解决地层超挖或扰动情况下，常规注浆工艺对应的浆液被地下水稀释或流失于周边松散地层的弊端，实现盾尾空隙三维环状空间的有效充填，确保隧道与周边地层有效接触，实现隧道结构稳定与周边环境安全。

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种基于外嵌式通道与伸张性囊袋的管片衬砌注浆系统及方法。

背景技术

对于目前国内各大城市的地下隧道工程，由于地质构造与人类活动原因，地层中存在不同粒径地层颗粒与一定压力地下水的影响，因此盾构掘进会形成不同形状、不规则分布的盾尾空隙，常规注浆工艺条件下的浆液被注入盾尾空隙后，在浆液凝固前，容易被地下水稀释、被流动的地下水带走、以及局部区域的跑浆现场，导致浆液流失与周边松散地层，盾尾空隙无法得到有效充填，尤其是隧道拱顶区域，在地表车辆振动荷载与地下水位变动等外界因素干扰下，隧道四周未充填到位的局部空隙逐渐向上发展形成地层空洞，地层空洞的存在导致隧道结构与地层稳定性受到威胁，影响了周边环境安全。对于周边环境保护要求极其苛刻的城市轨道交通工程而言，是一大控制性因素。基于地层特性与盾构法隧道现行注浆技术水平，常规注浆工艺无法满足盾尾空隙三维环状空间有效充填的需求，不利于隧道结构稳定与环境安全保护，不利于工程投资控制，随着全国各地盾构隧道工程规模的日益壮大，常规注浆工艺带来的弊端也越来越明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于外嵌式通道与伸张性囊袋的管片衬砌注浆系统及方法，实现富水大粒径地层盾构隧道盾尾空隙三维环状空间被浆液有效充填，最大程度确保盾构隧道与周边地层之间有效接触，实现隧道结构与周边地层稳定，确保周边环境安全。

本发明所采用的技术方案为：

基于外嵌式通道与伸张性囊袋的管片衬砌注浆系统，包括由管片衬砌组成的隧道结构，其特征在于：

管片衬砌中心部位预埋有兼做吊装孔的注浆孔，管片衬砌外弧面设有横纵向外嵌式通道，沿管片环向的为浆液扩散主通道，沿隧道纵向的为浆液扩散次通道，浆液扩散主通道与注浆孔直接相连；

外嵌式通道采用预埋槽道，预埋槽道内设有高伸张性的囊袋。

注浆孔端部与预埋槽道之间设有素混凝土层，注浆期间采用带逆止阀的注浆管插入注浆孔，捅破素混凝土层后进行即时注浆与二次注浆。

囊袋分层压紧于预埋槽道，内，囊袋上表面不高于预埋槽道开口处高度。

拼装成环的管片衬砌脱出盾尾时，在管片衬砌与周边的地层之间形成盾尾空隙；

盾尾空隙在管片衬砌脱出盾尾的同时，第一时间被浆液充填密实，随后在管片衬砌脱出盾尾时，采用二次补浆形式进一步注浆充填。

隧道结构的管片衬砌包括封顶块、封顶块两侧的邻接块、以及其余部分的标准块，环向组装后纵向拼接；每块管片上都设有环纵向螺栓孔与手孔，螺栓孔在接缝两侧相邻管片衬砌的手孔内穿过；

环向各相邻管片衬砌的浆液扩散主通道对接联通，环纵向浆液扩散主通道与次通道内伸张性囊袋在注浆压力的作用下，完全伸张后，将盾尾空隙完全填满。

基于外嵌式通道与伸张性囊袋的管片衬砌注浆方法，其特征在于：

包括以下步骤：