一种盾构隧道多功能预埋组件及实施方法与流程
时间: 2024-06-16 22:50:47 | 作者: 盾构管片预埋件
本发明涉及盾构隧道施工领域，特别是一种盾构隧道多功能预埋组件及实施方法。
盾构隧道由多块预制管片拼装而成。隧道建设完成后，由于通行或疏散需求，往往需要在隧道底部另行施做道床、行人平台、口字件等结构。由于隧道断面形状多为椭圆形或圆形，且管片内表面比较光滑，后做结构与隧道之间需要一定的抗错动能力来保持结构的稳定。
目前，解决盾构隧道内后做结构与管片间错动问题，有两种惯用做法。一种是凿毛与后做结构贴合的管片，增大接触摩擦力；另一种是直接在管片上打螺栓或植筋，将后做结构与隧道固定连接。这些做法主要存在以下不足：
1、损伤预制管片。管片凿毛会减薄管片内侧钢筋保护层厚度；后打螺栓或植筋均需要在管片上钻孔，这些做法均会对管片结构造成不可逆的损伤，严重时还会引发管片钢筋锈蚀、管片掉块或开裂、管片漏水等问题，造成隧道结构不稳，威胁行车安全。
2、抗剪结构耐久性往往较短，长期承受动荷载易发生病害。后做结构与管片之间常使用胶粘材料固定，但以目前的工艺和胶粘材料使用年数的限制有限，通常用年限不超过30年且需要10年检查一次；后做结构长期承受动荷载，易出现松动、失效甚至脱落等问题，使用很不方便。
本发明的目的在于：针对现有技术防错动措施对预制管片的损伤大，且抗错动能力不耐久的问题，提供一种盾构隧道多功能预埋组件及实施方法，既不损伤管片，又能大幅提高抗错动能力。
一种盾构隧道预埋组件，包括螺纹预埋件和后置螺栓，螺纹预埋件设在管片内部，且螺纹预埋件的一端与隧道正洞连通，螺纹预埋件设有内螺纹，后置螺栓与螺纹预埋件适配。其中，隧道正洞是指隧道主线主体结构。后置螺栓用来将后做结构固定在管片结构上；螺纹预埋件可用于吊装管片，又与后置螺栓配套连接来固定后做结构。
使用上述盾构隧道预埋组件时，管片结构内预先埋设螺纹预埋件，后做结构预留孔洞，将后置螺栓一端与螺纹预埋件螺纹连接、另一端穿入后做结构的孔洞内，将孔洞充填密实，形成填充结构，后做结构安装固定完成。
在后做结构与管片结构之间有错动趋势时，装配式后置螺栓开始受力，螺纹预埋件及管片结构提供反力，从而满足后做结构与管片结构之间的抗错动要求，对管片结构没有额外损伤。
进一步地，在管片内部还预埋有注浆管，注浆管与螺纹预埋件连通。在后置螺栓安装前，可通过螺纹预埋件及注浆管向管片壁后空隙内填入混凝土。
进一步地，螺纹预埋件至少一端设有抗拔件。抗拔件为预埋组件提供足够的抗拔力，使预埋组件与混凝土连接更加可靠，保证组件在实施吊装及抗剪作用时不被拔出。
进一步地，螺纹预埋件连接注浆管的所在端设有逆止阀，逆止阀由螺纹预埋件向注浆管导通，防止注浆液倒流。
进一步地，预埋组件还包括螺旋盖，螺旋盖与螺纹预埋件适配。当不安装后做结构时，将螺旋盖扭紧在螺纹预埋件的端口上，防止管片预埋组件所在孔洞处渗漏水。
本发明另提供一种盾构隧道管片，包括上述盾构隧道预埋组件，其中螺纹预埋件预埋在管片内，后置螺栓用于连接后做结构。盾构隧道预埋组件用来整体生产，配套销售、使用，方便施工。
本发明基于上述盾构隧道预埋组件，提供一种盾构隧道的施工方法，由于管片结构内预先埋设有螺纹预埋件，施工时螺纹预埋件螺纹连接管片拼装机吊钩，通过吊钩吊装管片就位；当管片结构内预先埋设有注浆管及逆止阀，螺纹预埋件通过逆止阀连接注浆管，在拆卸吊钩后，进一步通过螺纹预埋件、逆止阀及注浆管在管片壁后注浆；最后，通过预制的、预留有孔洞的后做结构，将后置螺栓一端与螺纹预埋件螺纹连接、另一端穿入孔洞内，将孔洞充填密实，形成填充结构，实现后做结构防错动固定，使后做结构具有抗剪功能。
本发明基于隧道结构，可同时实现吊装、注浆、抗剪多种功能；后置螺栓及后做结构安装后根据实际需求还可以取下，可重新更换新的后做结构而不对隧道结构造成不可逆的损伤。
1、本发明集吊装、壁后注浆、防错动功能为一体，预埋组件的安装基本不对施工造成额外影响，质量容易保证。
2、本发明采用螺纹连接的机械方式代替现有的胶粘固定，动载荷承受能力强，抗错动能力高，持久耐用。
3、本发明中后置螺栓及后做结构直接利用管片中螺纹预埋件实施安装、拆卸，使用方便，且完全避免了在管片结构上另外大量钻孔或凿毛来实现加固后做结构，不会造成不可逆的损伤，利于隧道结构稳定。
4、本发明即使在后做结构施作完成后，也仍然可以拆卸，然后对隧道壁后反复多次注浆，大大方便了运营阶段隧道沉降控制，使用非常方便、有效，安全性高。
图标：1-螺纹预埋件；2-后置螺栓；3-注浆管；4-抗拔件；5-逆止阀；6-止水环；7-螺旋盖；8-填充结构；9-管片；10-后做结构。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种盾构隧道预埋组件，如图1-图7所示，包括螺纹预埋件1和后置螺栓2，螺纹预埋件1设置在管片9内部，且螺纹预埋件1的一端与隧道正洞连通，螺纹预埋件1设有内螺纹，后置螺栓2与螺纹预埋件1适配。
使用上述盾构隧道预埋组件时，管片9结构内预先埋设螺纹预埋件1，后做结构10预留孔洞，将后置螺栓2一端与螺纹预埋件1螺纹连接、另一端穿入后做结构10的孔洞内，将孔洞充填密实，形成填充结构8，后做结构安装固定完成。
后置螺栓2用来将后做结构10固定在管片9结构上；螺纹预埋件1可用于吊装管片9，又与后置螺栓2配套连接来固定后做结构10。在后做结构10与管片9结构之间有错动趋势时，装配式后置螺栓2开始受力，螺纹预埋件1及管片9结构提供反力，从而满足后做结构10与管片9结构之间的抗错动要求，对管片9结构没有额外损伤。
具体地，如图1、图2，在管片9内部还预埋有注浆管3，注浆管3与螺纹预埋件1另一端连接。如图2，在后置螺栓2安装前，可通过螺纹预埋件1及注浆管3向管片9壁后空隙内填入混凝土。施工时需要使用工具打通管片9预埋组件所在孔洞外侧的薄层混凝土，注浆完成后可采用堵漏剂对管片9预埋组件所在孔洞进行封堵，以免预埋组件内部管道污染堵塞。
如图5、图6所示，螺纹预埋件1连接注浆管3的所在端设有抗拔件4和逆止阀5，其中抗拔件4为抗拔环板，为预埋组件提供足够的抗拔力。逆止阀5由螺纹预埋件1向注浆管3导通，防止注浆液倒流。逆止阀5与螺纹预埋件1螺纹连接，安装方便。
如图2、图7，预埋组件还包括螺旋盖7，螺旋盖7一端封闭、另一端设有外螺纹，螺旋盖7与螺纹预埋件1适配。当不安装后做结构10时，将螺旋盖7扭紧在螺纹预埋件1的端口上，防止管片9预埋组件所在孔洞处渗漏水。
如图1、图4，螺纹预埋件1为中孔型断面构造，外形尺寸与抗拔件4配套，注浆管3两端端口部的螺牙分别与螺旋盖7及后置螺栓2的螺纹尺寸配套。此外，螺纹预埋件1、注浆管3、抗拔件4、逆止阀5、螺旋盖7、后置螺栓2可采用钢材、高分子材料等材料制成，可根据需要灵活选用，环保经济。
本实施例中的预埋组件既可用于管片吊装，又可用于壁后注浆，还可通过装配式后置螺栓2为盾构隧道与后做结构10之间提供抗错动能力，所有功能都可通过同一预埋组件实现。该预埋组件完全避免了在隧道结构上大量钻孔而造成不可逆损失的问题，又能大幅提高抗错动能力，结构稳定性好；且对各种轨道交通列车动荷载的可承受能力强，使用年数的限制大幅延长。预埋组件的防错动设置，理论使用年限与混凝土预埋件相同，最长可达100年。另外，预埋组件的安装基本不受施工影响，质量容易保证。
(1)预制包含上述预埋组件的管片9，一并预埋螺纹预埋件1、注浆管3、抗拔件4、逆止阀5和止水环6，并预制与螺纹预埋件1相适配的后置螺栓2；
(2)使用盾构设备的管片拼装机，螺纹预埋件1与管片拼装机上的吊钩螺纹连接，通过吊钩吊装管片9就位，实现管片9吊装；
(3)拆卸吊钩，然后通过螺纹预埋件1、逆止阀5及注浆管3在管片9壁后注浆，填充隧道壁后缝隙，加强支护；
(4)将后置螺栓2的一端与螺纹预埋件1连接牢固、另一端放入后做结构10预留孔洞中，通过充填形成密实的填充结构8，实现后做结构10与隧道结构间的防错动固定。
其中，后置螺栓2及后做结构10安装后还可根据实际的需求取下，可重新更换新的后做结构10而不对隧道结构造成不可逆的损伤，而且还可通过预埋螺纹预埋件1、注浆管3以及逆止阀5再次实现隧道壁后注浆，方便了运营阶段隧道沉降控制，使用十分便捷、有效，安全性高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术研发人员：杨征;林刚;刘昕铭;张增;周旭;易丹;周明亮;郭俊;倪安斌;朱宏海;宋同伟;朱招庚;王志远;陈军;甄文战
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