一种盾构管片及盾构管片渗漏水预防方法与流程

本发明属于隧道注浆加固，具体涉及一种盾构管片及盾构管片渗漏水预防方法。

背景技术：

1、盾构施工技术凭借施工速度快、对周边地层扰动小、作业安全系数高等突出优势，广泛应用于城市地铁隧道、跨江越海隧道、地下综合管廊等各类地下基建工程。盾构隧道的主体支护结构为预制钢筋混凝土管片衬砌，现场通过错缝排布、螺栓紧固的方式将单块盾构管片拼装为整体环状结构。其中盾构管片相互衔接的环向、纵向接缝，是整个衬砌防水体系最易出现病害的关键薄弱位置，接缝的密封成型质量，直接关系到隧道整体使用年限和长期运营安全。目前隧道工程施工过程中，普遍采用三元乙丙橡胶、遇水膨胀橡胶密封垫作为接缝主要防水结构，依托管片拼装压紧产生的压力使密封垫发生弹性压缩变形，填满接缝间隙、封堵水体渗透路径，以此形成隧道衬砌的主要防水防线。

2、传统盾构管片拼装施工过程中，盾构机掘进姿态出现偏移、各组推进千斤顶出力不均衡等情况，都会造成盾构管片纵、环向错台超标，接缝开合度大小不一、缝隙分布杂乱，致使接缝橡胶密封垫压实度不足、贴合不紧密，形成肉眼难以察觉的隐蔽渗水通道。除现场施工因素外，盾构管片运输吊装过程中产生的细微变形会进一步叠加、放大盾构管片拼接缺陷。隧道贯通成型后，在地层水土压力、不均匀沉降变形、车辆通行长期振动等外部荷载的持续作用下，施工阶段遗留的细微接缝缝隙会逐步扩大、贯通，地下水会顺着管片环纵缝、螺栓孔等拼接薄弱位置持续渗入隧道内部。尤其是在富水软土、滨海高承压水等复杂地层环境中，较高的外部水压会加速渗漏病害的发展演变。

3、目前工程领域针对盾构管片接缝渗漏问题，大多采用后期注浆封堵、嵌缝修补等补救方式，属于典型的事后治理手段。这类修复方式仅能对现有渗漏点位进行临时封堵，无法从根本上解决管片拼装精度不足、接缝密封失效的核心问题，病害复发概率较高，治理效果有限。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种盾构管片及盾构管片渗漏水预防方法，沿隧道纵向走向分段注浆，且通过注浆管注浆，实现对接缝区域注浆密封，降低接缝区域渗漏水的风险；同时，注浆空间内的浆液凝固成连续完整的固结体，支护更稳固。

2、本发明采用以下技术方案：一种盾构管片，包括盾构管片本体，在盾构管片本体的背面，且位于靠近其前侧、左侧、后侧和右侧边沿处分别铺设有一根注浆管；各注浆管的两端封闭，管身上位于围岩侧的侧壁上开设有多个注浆孔；

3、各注浆管上各连接有一根引流管，引流管的端部作为注浆或注水口，用于将浆液通过各注浆管注入盾构管片本体与隧洞围岩间的注浆空间；或者用于将清水导入各注浆管中；

4、盾构管片本体用于安装于隧洞围岩，与隧洞围岩围合成注浆空间，多块盾构管片本体环于围岩一周顺次连接成环，形成一环管片结构，其朝向掌子面的一侧为前侧，远离掌子面的一侧为后侧，朝向隧洞围岩的一面为背面，朝向隧洞的一面为正面。

5、进一步地，各注浆管与其所在的盾构管片本体边的走向相一致。

6、进一步地，在盾构管片本体的中心开设有贯通正面和背面的中心孔，各根引流管的端部由中心孔穿至盾构管片本体的正面。

7、进一步地，在盾构管片本体的背面，且靠近边沿处开设有第一凹槽，第一凹槽绕盾构管片本体一周，且首尾相连通；注浆管对应设置于盾构管片本体前侧、左侧、后侧和右侧边处的第一凹槽内。

8、进一步地，在盾构管片本体的背面，由其中心处开设有分别向前后左右侧延伸，且与第一凹槽相连通的第二凹槽，各引流管对应设置于第二凹槽内。

9、本发明还公开了一种盾构管片渗漏水预防方法，基于采用上述任一项的一种盾构管片，包括如下步骤：

10、步骤一、在已完成施工的盾构区间，将纵向上依次相邻的n环管片结构作为一个注浆作业组；其中，n选自5~10中的自然数。

11、步骤二、选择与步骤一中注浆作业组的前后相邻的各一环管片结构，在前后各一环管片结构中，通过其对应的引流管将清水导入注浆管中，并维持设定的注水压力；在设定的注水压力下，清水充满各注浆管，同时，溢出的清水汇聚在注浆管周向，在注浆管周向形成带压区。

12、步骤三、在步骤一中的注浆作业组中，通过其对应的各引流管将浆液导入注浆管中，并导入注浆作业组与隧洞围岩围合的注浆空间内，直至达到设定的注浆压力；

13、在注浆作业组中，相邻的两环管片结构间的浆液交互流入，并溢满接缝区域；在注浆作业组与前后相邻的各一环管片结构间，注浆作业组中前后两侧处的浆液溢出，在带压区压力的约束下，浆液流入前后相邻的各环管片结构靠近边沿处的注浆空间内，且不进入前后管片结构中的注浆管中，并溢满注浆作业组与前后相邻管片结构间的接缝区域。

14、步骤四、依次选择与已完成注浆的注浆作业组相邻的下一注浆作业组，重复步骤二~三，直至对已完成施工的盾构区间完成注浆。

15、进一步地，在步骤三中，达到设定的注浆压力后，先停止注浆，再停止注入清水。

16、进一步地，在步骤二中，设定的注水压力为0.01~0.15mpa。

17、进一步地，在步骤二中，前后各一环管片结构的引流管均与注水系统相连接，通过注水系统将清水由引流管注入注浆管中。

18、进一步地，该注浆作业组中的各引流管均与注浆机相连接，通过注浆机将浆液由引流管注入注浆管中，并导入注浆空间。

19、本发明的有益效果是：1.在盾构管片本体的背面靠近边沿处布设注浆管，多块盾构管片本体安装于隧洞围岩后，先对注浆作业组前后相邻的各一环管片结构的注浆管注水，并维持设定的低的注水压力，清水充满各注浆管，同时，清水溢出汇聚在注浆管周向，在注浆管周向形成带压区；再对注浆作业组的注浆空间注浆，注浆作业组中前后两侧处的浆液溢出，在带压区压力的约束下，浆液流入前后相邻的各一环管片结构靠近边沿处的注浆空间内，且不进入各环管片结构中的注浆管中，并溢满其前后相邻管片结构间的接缝区域，但不会进入前后各环管片结构背面的注浆空间内，防止浆液窜流，且实现了对接缝区域的注浆密封，降低接缝区域渗漏水；在注浆作业组中，相邻两环管片结构的相邻区域浆液交互，凝固后形成连续完整的固结体，支护更稳固。2. 在带压区的压力约束下，浆液不会四处周向无目的流窜，保证注浆作业组接缝处注浆密实，且避免浆液浪费。3.一个注浆作业组注浆完成后，对纵向上与其相邻的下一注浆作业组注浆，即隧洞纵向上采用分段注浆，可以有效提高注浆施工效率。

1.一种盾构管片，其特征在于，包括盾构管片本体（1），在所述盾构管片本体（1）的背面，且位于靠近其前侧、左侧、后侧和右侧边沿处分别铺设有一根注浆管（2）；各所述注浆管（2）的两端封闭，管身上位于围岩侧的侧壁上开设有多个注浆孔；

2.如权利要求1所述的一种盾构管片，其特征在于，各所述注浆管（2）与其所在的盾构管片本体（1）边的走向相一致。

3.如权利要求2所述的一种盾构管片，其特征在于，在所述盾构管片本体（1）的中心开设有贯通正面和背面的中心孔（4），各根所述引流管（3）的端部由中心孔（4）穿至所述盾构管片本体（1）的正面。

4.如权利要求3所述的一种盾构管片，其特征在于，在所述盾构管片本体（1）的背面，且靠近边沿处开设有第一凹槽（5），所述第一凹槽（5）绕盾构管片本体（1）一周，且首尾相连通；所述注浆管（2）对应设置于盾构管片本体（1）前侧、左侧、后侧和右侧边处的第一凹槽（5）内。

5.如权利要求4所述的一种盾构管片，其特征在于，在所述盾构管片本体（1）的背面，由其中心处开设有分别向前后左右侧延伸，且与所述第一凹槽（5）相连通的第二凹槽（6），各所述引流管（3）对应设置于所述第二凹槽（6）内。

6.一种盾构管片渗漏水预防方法，其特征在于，基于采用权利要求1-5中任一项所述的一种盾构管片，包括如下步骤：

7.如权利要求6所述的一种盾构管片渗漏水预防方法，其特征在于，在所述步骤三中，达到设定的注浆压力后，先停止注浆，再停止注入清水。

8.如权利要求7所述的一种盾构管片渗漏水预防方法，其特征在于，在所述步骤二中，设定的所述注水压力为0.01~0.15mpa。

9.如权利要求8所述的一种盾构管片渗漏水预防方法，其特征在于，在所述步骤二中，前后各一环所述管片结构（7）的引流管（3）均与注水系统相连接，通过注水系统将清水由所述引流管（3）注入所述注浆管（2）中。

10.如权利要求9所述的一种盾构管片渗漏水预防方法，其特征在于，所述注浆作业组中的各所述引流管（3）均与注浆机相连接，通过注浆机将浆液由所述引流管（3）注入注浆管（2）中，并导入注浆空间。