一种抵抗管片上浮的管片邻接块的制作方法

1.本实用新型涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种抵抗管片上浮的管片邻接块。

背景技术：

2.在盾构隧道施工中，脱出盾尾的管片经常存在局部或整体的上浮，并伴随有管片错台、开裂、破损及渗漏水等质量病害，严重影响隧道的整体性及耐久性。在盾构机掘进过程中，管片脱出盾尾之后，管片外圈与周围土体存在一定的环状空隙，被称为盾尾间隙。为保证隧道稳定，需要对此间隙进行同步注浆。在注浆过程中，产生的上浮力是引起管片上浮的主要原因，其中上浮力包括液态浆液将管片包裹引起的静态上浮力和由同步注浆压力引起的动态上浮力。盾构后方管片上浮主要分为两个阶段，第一阶段为在浆液初凝之前；第二阶段为在浆液初凝之后的8-11h。根据实测得到的管片上浮量与时间关系得知管片上浮70％位移均发生在第一阶段内，此阶段浆液处于流动状态，管片的上覆土体的土压力无法全部传递到管片上，浮力远远大于管片的自重应力和粘滞阻力；第二阶段内管片上浮完成剩下的30％，此阶段中，上覆土体的土压力随着浆液的凝固而慢慢传递到管片上，最终使得管片处于静力平衡状态，此后上浮量基本不变。
3.可见，在管片脱离盾尾之前，若同步注浆的浆液强度能迅速达到设计强度，则可大大降低管片的上浮量。但若添加早强剂使同步注浆浆液迅速凝结，则降低了浆液的流动性，使浆液在未充分流动、填充管片外围间隙时就发生凝结，造成管片外部存在较大空隙，为后续地下水的赋存提高了空间，对盾构隧道是不利的。因此，如何保证浆液的流动性使其有效填充管片外围的间隙，又使其凝结时间较短、充分发挥强度达到降低管片上浮量目的，是值得探讨的技术问题。
4.一般地，一环地铁隧道由六块管片组装而成，包括三块标准块、两块邻接块与一块封顶块，通常标准块用a1、a2、a3表示，邻接块用b1、b2表示，封顶块用k表示，传统管片的拼装如图1所示。对不同管片进行区别设计，使某些部位的浆液既能迅速达凝结又保障整体浆液的充分流动性，是可能实现的。
5.中国专利cn114382492a、cn111255479a等公开了在管片外围设置气囊或土工布袋进行分区注浆的技术，为解决上述所提技术问题提供了思路。但未明确标准管片如何改进(注浆孔位置、囊内外浆液的流动性、管片环向与纵向如何组装)，使所提技术尚不能进入管片标准化生产与组装应用阶段。

技术实现要素：

6.为了弥补现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种抵抗管片上浮的管片邻接块，邻接块外侧设置一个凹槽，凹槽内设置橡胶袋，管片拼装后对橡胶袋单独注入早强浆液，使浆液在管片脱离盾尾前发挥作用，从而达到减小管片上浮的目的。
7.本实用新型采用以下技术方案实现：一种抵抗管片上浮的管片邻接块，包括管片邻接块，所述管片邻接块外侧开设凹槽，所述凹槽中收容袋体，所述凹槽槽底开设注浆孔
二，所述注浆孔二用于输送注浆体至所述袋体；
8.注浆时，所述袋体内部充满注浆体发生膨胀形变突出所述凹槽，以紧密接触管片外围岩土层。
9.作为上述方案的进一步改进于，所述袋体为橡胶袋，所述橡胶袋设置有注浆嘴，所述注浆嘴密封嵌入于所述注浆孔二内。
10.作为上述方案的进一步改进，所述袋体折叠压缩固定于所述凹槽内，且所述袋体的折叠厚度小于所述凹槽的槽体深度，所述袋体远离所述管片邻接块一侧与所述凹槽的槽口之间具有间距。
11.作为上述方案的进一步改进，所述凹槽宽度沿管片环向弧度取值为20
°‑
30
°
。
12.作为上述方案的进一步改进，所述管片邻接块上开设有注浆孔一。
13.作为上述方案的更进一步改进，所述注浆孔一、注浆孔二在所述管片邻接块上均匀对称分布，所述注浆孔一与注浆孔二均位于所述管片邻接块纵向的中心线上，所述注浆孔一和注浆孔二在所述管片邻接块的环向上呈三等分分布。
14.作为上述方案的进一步改进，当所述管片邻接块的宽度为1.5m时，所述凹槽的深度小于3cm，所述凹槽边缘距离所述管片邻接块边缘大于等于25cm，所述凹槽沿所述管片邻接块纵向的边长小于等于1.0m。
15.相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
16.1、本实用新型的抵抗管片上浮的管片邻接块，在管片邻接块上设置两个注浆孔，注浆孔一与传统注浆孔功能相同(为吊装孔兼做注浆孔)，注浆孔二单独对橡胶袋进行注浆，使橡胶袋内外进行相互独立注浆，相互不影响，施工简单。
17.2、本实用新型的抵抗管片上浮的管片邻接块，通过在橡胶袋内注入速凝、早强浆液，在管片脱离盾尾时橡胶袋内浆液的凝结强度达到其设计强度，使管片与外部岩土层相互产生荷载传递，减少或杜绝了管片脱离盾尾时管片上浮现象的发生。
18.3、本实用新型的抵抗管片上浮的管片邻接块所采用的凹槽尺寸较小，对管片的整体强度与刚度基本无影响，内置于凹槽内的橡胶袋的折叠厚度小于凹槽的深度，即橡胶袋的表面不凸出管片的外侧轮廓，对管片的吊装与盾构拼装无影响。
19.4、本实用新型的抵抗管片上浮的管片邻接块，通过对传统邻接块进行局部改造，形成带凹槽、内置橡胶袋的管片邻接块，凹槽与注浆孔位置固定，模具制作方便，适合标准化生产需求，对管片制作与生产无明显影响。
附图说明
20.图1为传统环管片的组装示意图；
21.图2为本实用新型实施例1提供的管片邻接块外侧的结构示意图，去除了橡胶袋；
22.图3为图2中管片邻接块内侧的结构示意图；
23.图4为本实用新型实施例1提供的橡胶袋安装于管片邻接块凹槽中且未注浆时的状态示意图；
24.图5为本实用新型实施例1提供的橡胶袋安装于管片邻接块凹槽中且注浆时的状态示意图；
25.图6为本实用新型实施例1提供的环管片上橡胶袋处于膨胀形变状态下的结构示
意图；
26.图7为图6中环管片上橡胶袋处于膨胀形变状态下正视的剖面结构示意图。
27.主要符号说明：
28.1、管片标准块；2、管片邻接块；3、管片封顶块；4、注浆孔一；5、凹槽；6、注浆孔二；7、橡胶袋；8、注浆充满后的橡胶袋。
具体实施方式
29.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
30.实施例1
31.请结合图2至图7，抵抗管片上浮的管片邻接块，包括管片邻接块2，管片邻接块2整体呈弧状弯曲的片状结构。管片邻接块2外侧开设凹槽5，凹槽5设置于靠近与管片封顶块3连接一端的管片邻接块2外侧。
32.在本实施例中，当管片邻接块2的宽度为1.5m时，凹槽5的深度小于3cm，凹槽5边缘距离管片邻接块2边缘大于等于25cm，凹槽5沿管片邻接块2纵向的边长小于等于1.0m。
33.凹槽5中收容袋体，凹槽5槽底开设注浆孔二6，注浆孔二6布设于凹槽5槽底的正中心位置。注浆孔二6用于输送注浆体至袋体。本实施例中的注浆体为速凝、早强浆液。
34.本实施例中袋体为橡胶袋7，橡胶袋7设置有注浆嘴(图未示)，注浆嘴密封嵌入于注浆孔二6内，在注浆前，袋体折叠压缩固定于凹槽5内，且袋体的折叠厚度小于凹槽5的槽体深度，袋体远离管片邻接块2一侧与凹槽5的槽口之间具有间距，该间距使橡胶袋7的表面不凸出管片邻接块2的外侧轮廓。
35.一般地，一环地铁隧道由六块管片组装而成，包括三块管片标准块1、两块管片邻接块2与一块管片封顶块3，通常管片标准块1用a1、a2、a3表示，管片邻接块2用b1、b2表示，管片封顶块3用k表示，传统管片的拼装如图1所示。各管片的尺寸固定，适合标准化生产，方便相互拼装。对于本实施例来说，仅对管片邻接块2进行局部改进，而三块管片标准块1、一块管片封顶块3仍采用传统管片。
36.本实施例的管片邻接块如图2与图3所示，凹槽5设置于靠近与管片封顶块3连接一端的管片邻接块2外侧。本实施例的所提“管片邻接块2外侧”指管片封顶块3凸面的一侧，相应的“管片邻接块2内侧”为管片封顶块3凹面的一侧。
37.凹槽5宽度沿管片环向弧度取值为20
°‑
30
°
，即凹槽5的长度在管片邻接块2环向的弧度大小为20
°‑
30
°
。实际上，凹槽5的作用是设置橡胶袋7使用，使压缩、折叠、内置于凹槽5中橡胶袋7的折叠厚度小于凹槽5的深度，橡胶袋7的表面不凸出管片邻接块2的外侧轮廓，如图4所示。因此，凹槽5的尺寸尽可能取小值，使其对管片邻接块2强度与刚度的影响降至最低。一般地，当橡胶袋7的强度满足要求情况下，其越薄、折叠尺寸越小，所需的凹槽5尺寸越小，对工程越有利。
38.本实施例采用的凹槽5尺寸较小，对管片邻接块2的整体强度与刚度基本无影响，内置于凹槽5内的橡胶袋7的折叠厚度小于凹槽的深度，即橡胶袋7的表面不凸出管片邻接块2的外侧轮廓，对管片邻接块2的吊装与盾构拼装无影响。
39.管片邻接块2上开设有注浆孔一4。注浆孔一4可在管片邻接块2吊装时作为吊装孔使用，还可在注浆时作为注浆孔进行使用。
40.注浆孔一4、注浆孔二6在管片邻接块2上均匀对称分布，注浆孔一4与注浆孔二6均位于管片邻接块2纵向的中心线上，注浆孔一4和注浆孔二6在管片邻接块2的环向上呈三等分分布，如图2至图4所示。各传统管片的注浆孔位于所属管片的中部。
41.管片邻接块2上设置两个注浆孔，一个注浆孔与传统注浆孔功能相同作为注浆孔一4(为吊装孔兼做注浆孔)，另一个注浆孔作为注浆孔二6单独对橡胶袋7进行注浆，使橡胶袋7内外进行相互独立注浆，相互不影响，施工简单。
42.需要注意的是，凹槽5内设置的橡胶袋7应具有足够的弹性与强度，在注浆压力作用下不至于发生胀裂与破坏。一般注浆压力为0.3-0.5mpa，橡胶袋7应在该常规注浆压力作用下保存足够强度。
43.注浆时，袋体内部充满注浆体发生膨胀形变突出凹槽5，以紧密接触管片外围岩土层。在本实施例中，管片邻接块2在盾构施工拼装完成后，基于注浆孔一4向管片邻接块2外围注入常规浆液，基于注浆孔二6向橡胶袋7内注入速凝、早强浆液，橡胶袋7充满后与管片邻接块2外围岩土层紧密接触。
44.当管片邻接块2脱离盾尾时橡胶袋7内浆液的凝结强度达到其设计强度。本实施例中的速凝、早强浆液可通过在常规浆液中添加早强剂、速凝剂来实现。橡胶袋7内注入速凝、早强浆液，在管片邻接块2脱离盾尾时，使管片邻接块2与外部岩土层基于橡胶袋7相互产生荷载传递，减少或杜绝了管片邻接块2脱离盾尾时的管片上浮现象的发生。
45.管片邻接块2上的橡胶袋7充满浆液后的示意图如图5-图7所示。一般地，管片封顶块3拼装在隧道的中上部，故管片邻接块2也位于中上部。管片邻接块2上的橡胶袋7充满后能抵住上部的岩土层，达到约束、固定管片的作用。
46.本实施例通过对传统邻接块进行局部改造，形成带凹槽5、内置橡胶袋7的管片邻接块2，凹槽5和注浆孔位置固定，模具制作方便，适合标准化生产需求，对管片制作与生产无明显影响。
47.实施例2
48.本实施例与实施例1的区别在于，本实施例提供抵抗管片上浮的管片邻接块的制作和施工要点，具体如下：
49.1、局部改造邻接块的制作模具，在管片上设置两个注浆孔，注浆孔一4、注浆孔二6沿管片邻接块2均匀、对称分布，注浆孔一4与注浆孔二6位于管片邻接块2的纵向中心线上，注浆孔一4与注浆孔二6沿管片邻接块2环向三等分分布；凹槽5设置于靠近与管片封顶块3连接一端的管片邻接块2外侧，凹槽5的深度小于3cm，凹槽5边缘距离管片边缘大于等于25cm；注浆孔二6设置于凹槽5的正中心位置。
50.2、凹槽5内设置密闭、折叠的橡胶袋7，橡胶袋7上设置注浆嘴，注浆嘴密封嵌入注浆孔二6中；管片邻接块2未使用前，橡胶袋7压缩、折叠、内置于凹槽5中，橡胶袋7的折叠厚度小于凹槽5的深度，橡胶袋7的表面不凸出管片邻接块2的外侧轮廓。
51.3、按正常施工流程开展盾构施工与管片拼装。一环管片拼装完毕后，基于管片邻接块2的注浆孔一4及其他传统管片的注浆孔对管片外围进行同步注浆，注浆浆液与传统施工方法相同；同时，基于注浆孔二6向管片邻接块2上的橡胶袋7注入速凝、早强浆液，橡胶袋
7充满后与管片邻接块2外围岩土层紧密接触，在管片脱离盾尾时橡胶袋7内浆液的凝结强度达到其设计强度。
52.可见，施工时应采用两种不同的浆液。橡胶袋7内注入速凝、早强浆液，在管片脱离盾尾时使管片邻接块2与外部岩土层基于橡胶袋相互产生荷载传递，减少或杜绝了管片脱离盾尾时管片上浮现象的发生。
53.附图中仅展示了所提抵抗管片上浮的管片邻接块2的部分形状及部分连接方式，按照所提思路，可以改变凹槽的形状与位置，或采用其它形式提供可独立注入早强浆液的橡胶袋7(或称土工袋)，其均属于本实用新型的等效修改与变更，此处不再赘述。
54.上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

技术特征：

1.一种抵抗管片上浮的管片邻接块，其特征在于，包括管片邻接块，所述管片邻接块外侧开设凹槽，所述凹槽中收容袋体，所述凹槽槽底开设注浆孔二，所述注浆孔二用于输送注浆体至所述袋体；注浆时，所述袋体内部充满注浆体发生膨胀形变突出所述凹槽，以紧密接触管片外围岩土层；所述管片邻接块上开设有注浆孔一。2.如权利要求1所述的抵抗管片上浮的管片邻接块，其特征在于，所述袋体为橡胶袋，所述橡胶袋设置有注浆嘴，所述注浆嘴密封嵌入于所述注浆孔二内。3.如权利要求1所述的抵抗管片上浮的管片邻接块，其特征在于，所述袋体折叠压缩固定于所述凹槽内，且所述袋体的折叠厚度小于所述凹槽的槽体深度，所述袋体远离所述管片邻接块一侧与所述凹槽的槽口之间具有间距。4.如权利要求1所述的抵抗管片上浮的管片邻接块，其特征在于，所述凹槽宽度沿管片环向弧度取值为20
º‑
30
º
。5.如权利要求1所述的抵抗管片上浮的管片邻接块，其特征在于，所述注浆孔一、注浆孔二在所述管片邻接块上均匀对称分布，所述注浆孔一与注浆孔二均位于所述管片邻接块纵向的中心线上，所述注浆孔一和注浆孔二在所述管片邻接块的环向上呈三等分分布。6.如权利要求1所述的抵抗管片上浮的管片邻接块，其特征在于，当所述管片邻接块的宽度为1.5m时，所述凹槽的深度小于3cm，所述凹槽边缘距离所述管片邻接块边缘大于等于25cm，所述凹槽沿所述管片邻接块纵向的边长小于等于1.0m。

技术总结

本实用新型涉及土木工程技术领域，公开了一种抵抗管片上浮的管片邻接块，包括管片邻接块，管片邻接块外侧开设凹槽，凹槽中收容袋体，凹槽槽底开设注浆孔二，注浆孔二用于输送注浆体至袋体。注浆时，袋体内部充满注浆体发生膨胀形变突出凹槽，以紧密接触管片外围岩土层。本实用新型的抵抗管片上浮的管片邻接块，在管片邻接块上设置两个注浆孔，注浆孔一与传统注浆孔功能相同(为吊装孔兼做注浆孔)，注浆孔二单独对橡胶袋进行注浆，使橡胶袋内外进行相互独立注浆，相互不影响，施工简单。施工简单。施工简单。