一种道床脱空的盾构隧道管片预处理方法与流程

1.本发明属于盾构隧道施工领域，具体涉及一种预防道床脱空的盾构隧道管片预处理方法。


背景技术：

2.地铁隧道道床作为地铁结构的重要组成部分，在列车长期振动、隧道结构变形、施工质量和周边工程活动等因素影响下，部分道床与下部管片出现剥离。围岩中的水通过结构裂缝从道床中渗出。同时侵蚀道床的渗漏水促使道床与其下部结构间混凝土振动研磨成泥浆及沉淀出细砂，最后在列车运行通过时，从道床、结构面的各种缝隙返出，形成翻浆、冒泥现象，造成整体道床脱空。长此以往作用下，道床与管片间的脱空可达数毫米，影响轨道对列车的支撑，危及行车安全。现有的地铁盾构隧道内整体式道床在施工时直接浇筑于盾构隧道管片上，管片与道床混凝土间接触界面粘结强度低，导致盾构隧道内道床脱空病害频繁发生。目前，对道床脱空的研究主要集中在道床脱空的检测与修复技术，缺少预防性处理措施，以预防道床脱空的发生，即缺少有效的管片—道床界面处理方法，以保证界面的粘结强度。因此，如何发明一种盾构隧道管片的预处理方法，能有效增加管片—道床界面的粘结强度，预防道床脱空的形成，成为行业亟需。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种盾构隧道管片预处理方法，通过对盾构隧道管片—道床界面进行分区，采取管片植筋、纵缝混凝土凿毛和高压水枪冲洗界面三种处理措施，提高现浇道床混凝土与盾构隧道管片的粘结强度，预防道床脱空的发生。
4.本发明采用如下技术方案：
5.本发明所述的道床脱空的盾构隧道管片预处理方法，通过独立的盾构隧道管片通过对应位置的管片螺栓手孔相互拼接形成盾构隧道，盾构隧道的内底部设有道床；将每块独立的盾构隧道管片划分为植筋加固区域，纵缝凿毛区域及水枪冲洗区域；
6.所述的植筋加固区域位于盾构隧道管片的道床界面区域，划分在盾构隧道管片的内弧面上；
7.所述的纵缝凿毛区域位于盾构隧道管片的道床界面区域，划分在拼接后盾构隧道管片的纵缝两侧的区域，且与盾构隧道管片的环缝对齐；
8.所述的水枪冲洗区域为盾构隧道管片的道床界面区域，该水枪冲洗区域包含植筋加固区及纵缝凿毛区。
9.本发明所述的道床脱空的盾构隧道管片预处理方法，所述的盾构隧道管片中每环的管片设有两个植筋加固区域沿隧道中心对称分布；植筋加固区域与盾构隧道中道床的边界距离为c1＝150mm；
10.植筋加固区域的边界与管片螺栓手孔的边界距离为：c2＝100mm；
11.植筋加固区域的边界与盾构隧道管片的环缝距离为c3＝100mm；
12.其中c1、c2为盾构隧道管片的内弧面弦长。
13.本发明所述的道床脱空的盾构隧道管片预处理方法，所述的盾构隧道管片中的纵缝凿毛区域为正正投影矩形；纵缝凿毛区域的边界与隧道的纵缝距离为c4＝100mm；其中c4为盾构隧道管片的内弧面弦长。
14.本发明所述的道床脱空的盾构隧道管片预处理方法，盾构隧道管片中植筋加固区内植入直径10mm的hrb400级热轧带肋钢筋，管片内钢筋锚固长度100mm，预留钢筋长度100mm。管片钻孔直径14mm，垂直于管片内弧面钻孔，使用a级植筋胶粘结钢筋。
15.植筋加固区内长宽方向的热轧带肋钢筋数量根据钢筋加固区与植筋间距d之比向上取整确定，锚固钢筋在钢筋加固区内均匀布置；植筋间距d计算公式为：
[0016][0017]
式中：
[0018]
d——植筋间距(mm)，若计算得植筋间距小于50mm，按50mm计；
[0019]
t
max
——管片
‑
道床界面混凝土抗拉强度(mpa)。
[0020]
本发明所述的道床脱空的盾构隧道管片预处理方法，所述盾构隧道管片中的纵缝凿毛区域，其凿毛深度为5
‑
10mm，凿毛痕间距25
‑
35mm。
[0021]
本发明所述的道床脱空的盾构隧道管片预处理方法，盾构隧道管片中的水枪冲洗区域为：当完成植筋加固区域及纵缝凿毛区域后采用水枪冲管片表面的混凝土残渣及浮灰的区域。
[0022]
有益效果
[0023]
本发明所述的道床脱空的盾构隧道管片预处理方法，通过对盾构隧道管片—道床界面进行分区，采取管片植筋、纵缝混凝土凿毛和高压水枪冲洗界面三种处理措施，提高现浇道床混凝土与盾构隧道管片的粘结强度，可有效减少在列车荷载及隧道变形作用下，道床脱空的发生率与道床脱空面积。在病害预防方面抑制道床脱空的发生。
附图说明
[0024]
图1是本发明一种盾构隧道管片预处理方法的管片分区示意图；
[0025]
图2是本发明一种盾构隧道管片预处理方法中植筋加固区示意图；
[0026]
图3是本发明一种盾构隧道管片预处理方法中纵缝凿毛区示意图；
[0027]
图4是未采用本发明前道床脱空数值计算模拟结果；
[0028]
图5是采用本发明对盾构隧道管片进行预处理后道床脱空数值模拟计算结果图。
[0029]
附图标记：1、植筋加固区；11、钢筋；2、纵缝凿毛区；3、水枪冲洗区；4、盾构隧道管片；41、管片手孔；42、环缝；43、纵缝；5、道床；51、道床边界。
具体实施方式
[0030]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术
人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]
实施例1
[0032]
如图1所示，本实例使用的盾构隧道管片预处理方法，包括管片—道床界面分区方法与界面处理措施。根据盾构隧道管片与现浇道床界面的受力特点，考虑道床脱空发展历程，将管片—道床界面分为植筋加固区1、纵缝凿毛区2及水枪冲洗区3。水枪冲洗区3为盾构隧道管片—道床界面区域，包含植筋加固区1与纵缝凿毛区2。
[0033]
如图2所示，植筋加固区1为管片—道床界面上，划分于管片内弧面上的区域，其正投影为矩形。每环盾构隧道管片有两个植筋加固区，关于隧道中线对称分布。具体尺寸为：植筋加固区1边界与道床边界51距离c1＝150mm；植筋加固区1边界与管片螺栓手孔边界411距离c2＝100mm；植筋加固区1边界与隧道环缝42距离c3＝100mm。其中c1、c2为管片内弧面弦长。
[0034]
如图3所示，纵缝凿毛区2为管片—道床界面上，划分于管片纵缝两侧的区域，其正投影为矩形。每环盾构隧道管片—道床界面区域的纵缝两侧均设有纵缝凿毛区2，具体尺寸为：纵缝凿毛区2边界与隧道环缝42对齐；纵缝凿毛区2边界与隧道纵缝43距离c4＝100mm。其中c4为管片内弧面弦长。
[0035]
界面分区后，对界面采取不同的处理措施，包括管片植筋、纵缝混凝土凿毛和高压水枪冲洗界面三种措施。
[0036]
如图2所示，本实例使用的管片植筋方法为在植筋加固区内1植入直径10mm的hrb400级热轧带肋钢筋，管片内钢筋锚固长度100mm，预留钢筋长度100mm。管片钻孔直径14mm，垂直于管片内弧面钻孔，使用a级植筋胶粘结钢筋。本实施例中计算得每个植筋加固区尺寸为1000
×
440mm，植筋间距d为153mm，植筋加固区内横向布置4.6根，纵向布置8.5根钢筋。因此在每个植筋加固区内横向布置5根，纵向布置9根钢筋。
[0037]
如图3所示，本实施例中使用的纵缝混凝土凿毛方法为在纵缝凿毛区2，使用手持式式凿毛机沿隧道纵向凿毛管片内弧面混凝土，凿毛深度5mm，凿毛痕间距30mm。
[0038]
当完成管片植筋和纵缝混凝土凿毛处理后，使用高压水枪对水枪冲洗区3冲洗，消除内管片表面的混凝土残渣及浮灰，保持管片表面湿润。冲洗后浇筑道床。
[0039]
如图4、图5所示，图中浅灰色部分为运营期已经产生道床脱空的界面，深灰色部分为未脱空界面。图4中道床脱空面积达到50.6％，经本发明对管片进行预处理后，在相同的外荷载作用下，如图5所示，道床脱空面积减小到5.9％。可见管片经过本发明提出预处理方法处理后，产生道床脱空的区域明显减少，列车运行的安全性得到了保证。