專利名稱：一種預(yù)制管片隧道內(nèi)圍巖的加固結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地下工程結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)制管片隧道內(nèi)圍巖的加固結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
某煤礦運輸斜井采用TBM掘進機開挖隧道，該盾構(gòu)隧道采用鋼筋混凝土預(yù)制管片建造，其具體的施工設(shè)計要求如下:①位于煤層段(水平段)需要在斜井側(cè)壁開洞(即鋼筋混凝土預(yù)制管片側(cè)向考慮滿足開洞施工要求)，預(yù)留開洞尺寸為高4.4m、寬為7.5m (其中鋼筋混凝土管片環(huán)寬1.5m);②要求一級防水。但是上述的設(shè)計要求在具體施工中存在以下問題:一是煤層(開洞處)圍巖破碎且穩(wěn)定性較差，開洞施工圍巖存在塌方危險；二是開洞尺寸較大，需要卸除5環(huán)寬度尺寸的管片，并且高度達4.4m,因此鋼筋混凝土預(yù)制管片橫斷面極為不穩(wěn)定。為了解決圍巖以及鋼筋混凝土預(yù)制管片不穩(wěn)定的問題，需要進行加固作業(yè)。目前通常采用注漿錨桿對隧道圍巖進行加固作業(yè)，即首先在鋼筋混凝土預(yù)制管片上鉆孔，孔洞深入至圍巖內(nèi)部，之后在圍巖孔洞中插入錨桿并注漿固定，以達到加固圍巖和穩(wěn)定管片的效果。采用此種加固結(jié)構(gòu)的缺點在于未能將預(yù)制管片和圍巖連成一體的承載結(jié)構(gòu)體，同時直接在管片上打設(shè)錨桿而所留下的孔洞難以滿足一級防水的要求，使該隧道存在滲水隱患。因此需尋求一種新型的預(yù)制管片隧道內(nèi)圍巖的加固結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種預(yù)制管片隧道內(nèi)圍巖的加固結(jié)構(gòu)，該加固結(jié)構(gòu)通過在預(yù)制管片內(nèi)預(yù)埋預(yù)制模殼、按預(yù)埋預(yù)制模殼位置向圍巖鉆孔、設(shè)置中注漿錨桿并向圍巖內(nèi)部注漿，同時由注漿錨桿的壓板、螺母等將預(yù)制管片、錨桿與加固后的圍巖固結(jié)為一體結(jié)構(gòu)，同時通過在預(yù)制模殼的端口安裝可拆卸式止水裝置以達到一級防水的要求。本發(fā)明目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:
一種預(yù)制管片隧道內(nèi)圍巖的加固結(jié)構(gòu)，涉及鋼筋混凝土預(yù)制管片及圍巖體，其特征在于所述加固結(jié)構(gòu)包括預(yù)埋于所述鋼筋混凝土預(yù)制管片中的預(yù)制模殼，所述預(yù)制模殼呈階梯狀，即由大圓柱殼體和小圓柱殼體軸向連接構(gòu)成，其中所述小圓柱殼體的端口與所述圍巖體之間通過錨桿連接錨定，并通過在所述錨桿內(nèi)注漿擴散至圍巖內(nèi)將三者連成為一體形成共同承載結(jié)構(gòu)；在所述預(yù)制模殼的尾端口，即所述大圓柱殼體的端口安裝有可拆卸式的止水裝置。所述大圓柱殼體端口設(shè)置有內(nèi)螺紋；所述大圓柱殼體端口外壁面呈斜錐面狀，以避免所述預(yù)制模殼脫離所述鋼筋混凝土預(yù)制管片，所述大圓柱殼體的端口安裝有可拆卸式的止水裝置。所述止水裝置與所述預(yù)制模殼過盈配合，具體由內(nèi)壓塊、薄壁壓條、外壓塊以及螺栓構(gòu)成，所述薄壁壓條的上端與所述內(nèi)壓塊相互連接，所述薄壁壓條的下端固結(jié)于所述外壓塊中，在所述內(nèi)壓塊中預(yù)設(shè)有內(nèi)螺母，所述內(nèi)壓塊與外壓塊之間通過所述螺栓與所述內(nèi)螺母的配合構(gòu)成螺紋連接，以控制所述內(nèi)壓塊和外壓塊之間的距離；所述外壓塊的外緣設(shè)置有外壓塊橡膠止水環(huán)，所述螺栓與所述外壓塊之間設(shè)置有螺栓橡膠止水環(huán)。所述薄壁壓條與所述內(nèi)壓塊之間的連接結(jié)構(gòu)具體為:所述內(nèi)壓塊外壁面下部沿周向間隔設(shè)置有若干豎向錐形槽，所述薄壁壓條內(nèi)壁面上部沿周向間隔設(shè)置有若干豎向錐形凸筋，所述豎向錐形凸筋的尺寸與所述豎向錐形槽一一匹配對應(yīng)，以利用通過所述螺栓旋入將所述的內(nèi)、外壓塊相向靠近，使得所述薄壁壓條上的凸筋嵌入所述內(nèi)壓塊錐形槽與所述預(yù)制模殼內(nèi)壁面壓緊。所述止水裝置與所述預(yù)制模殼螺紋配合連接，具體由一外壁面具有外螺紋的圓柱體構(gòu)成，所述圓柱體的底部外側(cè)緣設(shè)置有橡膠止水環(huán)，所述圓柱體的底面上設(shè)置有一扳扭，其中所述止水裝置的外螺紋與所述預(yù)制模殼的內(nèi)螺紋相匹配。所述止水裝置與所述預(yù)制模殼過盈配合，具體由一彈性圓柱體構(gòu)成，所述彈性圓柱體的直徑不大于所述預(yù)制模殼中的大圓柱殼體最小內(nèi)徑，在所述彈性圓柱體中心設(shè)置有一圓孔，所述圓孔中設(shè)置有螺栓組，用于壓緊所述彈性圓柱體產(chǎn)生側(cè)向膨脹。本發(fā)明的優(yōu)點是，鋼筋混凝土預(yù)制管片、錨桿以及圍巖體之間通過注漿錨固形成有效的共同承載體，確保鋼筋混凝土預(yù)制管片以及圍巖的穩(wěn)定；設(shè)置于錨桿一端的阻水裝置可有效阻止圍巖內(nèi)部的滲水，并可在注漿錨固時起到止?jié){防溢的作用；設(shè)置于預(yù)制模殼端口的止水裝置可滿足隧道的防水要求，同時由于其采用可拆卸式固定結(jié)構(gòu)，解決了由于橡膠止水材料老化、失效，與隧道設(shè)計使用壽命較難同期的問題；本加固結(jié)構(gòu)施工簡單，成本低，尤其適用于圍巖質(zhì)量較差、要求開洞較大的預(yù)制管片隧道采用。


圖1為本發(fā)明中預(yù)制管片安裝止水裝置示意 圖2為本發(fā)明中預(yù)制管片安裝止水蓋示意 圖3為本發(fā)明中預(yù)制模殼結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明中預(yù)制模殼的G視 圖5為本發(fā)明中預(yù)制模殼的局部放大示意 圖6為本發(fā)明中錨桿示意圖及其端部結(jié)構(gòu)放大 圖7為本發(fā)明中止水裝置結(jié)構(gòu)示意 圖8為本發(fā)明圖7中止水裝置的C-C剖面 圖9為本發(fā)明圖7中止水裝置的A-A剖面 圖10為本發(fā)明中止水蓋結(jié)構(gòu)示意 圖11為本發(fā)明圖10中止水蓋的H視圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明的特征及其它相關(guān)特征作進一步詳細說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:
如圖1-11，圖中標記1-8分別為:注漿漿液I ;錨桿2 ;圍巖孔洞3 ;預(yù)制模殼4、小圓柱殼體4.1、大圓柱殼體4.2、斜錐面4.3、內(nèi)螺紋4.4、止水環(huán)片4.5、遇水膨脹橡膠圈4.6 ；鋼筋混凝土預(yù)制管片5 ;阻水裝置6、環(huán)形壓板6.1、螺母6.2、外螺紋6.3、橡膠止水塞6.4 ；止水裝置7、內(nèi)螺母7.1、內(nèi)壓塊7.2、錐形槽7.3、薄壁壓條7.4、外壓塊橡膠止水環(huán)7.5、外壓塊7.6、六角螺栓7.7、螺栓橡膠止水環(huán)7.8 ;止水蓋8、外螺紋8.1、橡膠止水環(huán)8.2、扳扭8.3。實施例:對于采用預(yù)制鋼筋混凝土管片施工的隧道，并在處于圍巖較破碎的地層中在隧道內(nèi)側(cè)壁面上需要開設(shè)孔洞，因此需要在孔洞開設(shè)處卸除若干塊鋼筋混凝土預(yù)制管片，為了確保管片卸除后孔洞周邊管片的穩(wěn)定，需要在孔洞周邊對管片進行加固。如圖1或2所示，該加固結(jié)構(gòu)主要包括預(yù)埋于鋼筋混凝土預(yù)制管片5內(nèi)的預(yù)制模殼4，預(yù)制模殼4的頂口與圍巖孔洞3相連通，預(yù)制模殼4的內(nèi)腔與圍巖孔洞3之間通過錨桿2連接錨定，且通過錨桿注漿漿液I擴散至圍巖體內(nèi)將三者連成為一體形成共同承載結(jié)構(gòu)；并且在預(yù)制模殼4的尾端口安裝可拆卸式止水裝置7。如圖1、3、4、5所示，預(yù)制模殼2預(yù)埋于鋼筋混凝土預(yù)制管片5內(nèi)，該預(yù)制模殼是由兩節(jié)階梯狀圓柱體軸向連接構(gòu)成，即位于下方的大圓柱殼體4.2以及設(shè)置于大圓柱殼體4.2頂面上的小圓柱殼體4.1。其中小圓柱殼體4.1與圍巖孔洞3經(jīng)鉆孔后相通，在大圓柱殼體4.2與小圓柱殼體4.1的連接處外側(cè)設(shè)置有止水環(huán)片4.5，在止水環(huán)片4.5上設(shè)置遇水膨脹橡膠圈4.6，兩者與鋼筋混凝土預(yù)制管片5之間緊密貼合，以達到止水效果；大圓柱殼體4.2的端口外輪廓呈斜錐面4.3的構(gòu)造，設(shè)置斜錐面4.3的目的在于注漿過程可抵御使中空注漿錨桿2后退的注漿壓力，該壓力作用于注漿過程中的止推件上，通過止推件與預(yù)制模殼4間的螺紋傳遞給鋼筋混凝土預(yù)制管片5，所述大圓柱殼體4.2端口外壁面呈斜錐面狀可避免預(yù)制模殼脫離鋼筋混凝土預(yù)制管片5 ;而在大圓柱殼體4.2的底部內(nèi)壁面上設(shè)置有內(nèi)螺紋4.4，內(nèi)螺紋4.4主要用于連接后續(xù)安裝的止水裝置7或止水蓋8。如圖1、3、6所示，注漿漿液I位于圍巖孔洞3以及小圓柱殼體4.1之內(nèi)，并與小圓柱殼體4.1的底口齊平，而錨桿5的一端超出小圓柱殼體4.1并延伸至大圓柱殼體4.2的內(nèi)腔中，為了達到良好的止?jié){阻水效果，在錨桿5的尾端安裝阻水裝置6，包括螺母6.2、環(huán)形壓板6.1和橡膠止水塞6.4，具體地說該阻水裝置6位于大圓柱殼體4.2和小圓柱殼體
4.1連接處的內(nèi)側(cè)，包括緊密貼合于注漿漿液I底面的環(huán)形壓板6.1、位于環(huán)形壓板6.1與注漿漿液I底面之間的橡膠止水塞6.4以及用于緊固環(huán)形壓板6.1的螺母6.2，為了方便螺母6.2的旋入以及施工中注漿設(shè)備的接入，在錨桿5的尾端設(shè)置有外螺紋6.3 ;其中錨桿5具體為一根中空注衆(zhòng)錨桿體，環(huán)形壓板6.1的直徑大于小圓柱殼體4.1的直徑。如圖1、7、8、9所示，止水裝置7具體采用擠壓產(chǎn)生側(cè)向膨脹的原理與預(yù)制模殼4內(nèi)壁斜錐面之間進行過盈配合。止水裝置7為一止水組件，自上而下主要包括內(nèi)壓塊7.2、薄壁壓條7.4以及外壓塊7.6，同時通過貫穿內(nèi)壓塊7.2和外壓塊7.6的六角螺栓7.7和內(nèi)螺母7.1之間的螺紋配合壓緊固定。其中薄壁壓條7.4采用較薄的枝條結(jié)構(gòu)，當(dāng)受到六角螺栓7.7擰緊產(chǎn)生的壓緊力之后即嵌入內(nèi)壓塊7.2的錐形槽7.3中，向外擴張并與預(yù)制模殼4內(nèi)斜錐面壓緊。薄壁壓條7.4的下部固結(jié)于外壓塊7.6之中以形成一體結(jié)構(gòu)，而其上部則與內(nèi)壓塊7.2之間限位固定，具體為沿周向每隔一定的夾角在內(nèi)壓塊7.2的外側(cè)面上開設(shè)豎向的錐形槽7.3，薄壁壓條7.4上的豎向錐形凸筋布置位置和斷面尺寸與內(nèi)壓塊7.2的錐形槽7.3兩者的尺寸與位置一一對應(yīng)。為了更好的達到嚴密的防水效果，在六角螺栓7.7與外壓塊7.6的底面凹槽之間設(shè)置有螺栓橡膠止水環(huán)7.8，以防水從六角螺栓7.7與止水裝置7的圓孔內(nèi)壁面之間滲出；同時在外壓塊7.6的底部外緣設(shè)置有一圈外壓塊橡膠止水塊7.5，以防水從止水裝置7與預(yù)制模殼4的內(nèi)壁面之間滲出。與中注漿錨桿2上的阻水裝置6共同形成兩道防水線，以滿足一級防水要求。當(dāng)止水裝置7泄漏或老化時，可通過旋松六角螺栓7.7以取出止水裝置7，更換較為方便。如圖2、10、11所示，止水裝置也可采用止水蓋8的形式，止水蓋8與預(yù)制模殼4之間螺紋配合連接，具體結(jié)構(gòu)為在一圓柱體的外側(cè)面上設(shè)置外螺紋8.1，該外螺紋8.1與預(yù)制模殼4內(nèi)腔中的內(nèi)螺紋4.4相匹配,在該圓柱體的底面上設(shè)置有一扳扭8.3以方便旋轉(zhuǎn)止水蓋，并且在該圓柱體的底部外緣設(shè)置有橡膠止水環(huán)8.2，以防水從該圓柱體與預(yù)制模殼4的內(nèi)壁面之間滲出。與中注漿錨桿2上的止水裝置共同形成兩道防水線，以滿足一級防水要求。當(dāng)止水蓋8老化失效時，更換較為方便。上述防水裝置等機構(gòu)較為簡單且成本不高，適用于具有較高防水要求的地下建
Λ-Α-鞏。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)制管片隧道內(nèi)圍巖的加固結(jié)構(gòu)，涉及鋼筋混凝土預(yù)制管片及圍巖體，其特征在于所述加固結(jié)構(gòu)包括預(yù)埋于所述鋼筋混凝土預(yù)制管片中的預(yù)制模殼，所述預(yù)制模殼呈階梯狀，即由大圓柱殼體和小圓柱殼體軸向連接構(gòu)成，其中所述小圓柱殼體的端口與所述圍巖體之間通過錨桿連接錨定，并通過在所述錨桿內(nèi)注漿擴散至圍巖內(nèi)將三者連成為一體形成共同承載結(jié)構(gòu)；在所述預(yù)制模殼的尾端口，即所述大圓柱殼體的端口安裝有可拆卸式的止水裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)制管片隧道內(nèi)圍巖的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述大圓柱殼體端口設(shè)置有內(nèi)螺紋；所述大圓柱殼體端口外壁面呈斜錐面狀，以避免所述預(yù)制模殼脫離所述鋼筋混凝土預(yù)制管片，所述大圓柱殼體的端口安裝有可拆卸式的止水裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)制管片隧道內(nèi)圍巖的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述止水裝置與所述預(yù)制模殼過盈配合，具體由內(nèi)壓塊、薄壁壓條、外壓塊以及螺栓構(gòu)成，所述薄壁壓條的上端與所述內(nèi)壓塊相互連接，所述薄壁壓條的下端固結(jié)于所述外壓塊中，在所述內(nèi)壓塊中預(yù)設(shè)有內(nèi)螺母，所述內(nèi)壓塊與外壓塊之間通過所述螺栓與所述內(nèi)螺母的配合構(gòu)成螺紋連接，以控制所述內(nèi)壓塊和外壓塊之間的距離；所述外壓塊的外緣設(shè)置有外壓塊橡膠止水環(huán)，所述螺栓與所述外壓塊之間設(shè)置有螺栓橡膠止水環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種預(yù)制管片隧道內(nèi)圍巖的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述薄壁壓條與所述內(nèi)壓塊之間的連接結(jié)構(gòu)具體為:所述內(nèi)壓塊外壁面下部沿周向間隔設(shè)置有若干豎向錐形槽，所述薄壁壓條內(nèi)壁面上部沿周向間隔設(shè)置有若干豎向錐形凸筋，所述豎向錐形凸筋的尺寸與所述豎向錐形槽一一匹配對應(yīng)，以利用通過所述螺栓旋入將所述的內(nèi)、夕卜壓塊相向靠近，使得所述薄壁壓條上的凸筋嵌入所述內(nèi)壓塊錐形槽與所述預(yù)制模殼內(nèi)壁面壓緊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種預(yù)制管片隧道內(nèi)圍巖的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述止水裝置與所述預(yù)制模殼螺紋配合連接，具體由一外壁面具有外螺紋的圓柱體構(gòu)成，所述圓柱體的底部外側(cè)緣設(shè)置有橡膠止水環(huán)，所述圓柱體的底面上設(shè)置有一扳扭，其中所述止水裝置的外螺紋與所述預(yù)制模殼的內(nèi)螺紋相匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)制管片隧道內(nèi)圍巖的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述止水裝置與所述預(yù)制模殼過盈配合，具體由一彈性圓柱體構(gòu)成，所述彈性圓柱體的直徑不大于所述預(yù)制模殼中的大圓柱殼體最小內(nèi)徑，在所述彈性圓柱體中心設(shè)置有一圓孔，所述圓孔中設(shè)置有螺栓組，用于壓緊所述彈性圓柱體產(chǎn)生側(cè)向膨脹。
全文摘要
本發(fā)明屬于地下工程結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)制管片隧道內(nèi)圍巖的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述加固結(jié)構(gòu)包括預(yù)埋于所述鋼筋混凝土預(yù)制管片中的預(yù)制模殼，所述預(yù)制模殼呈階梯狀，即由大圓柱殼體和小圓柱殼體軸向連接構(gòu)成，其中所述小圓柱殼體的端口與所述圍巖體之間通過錨桿連接錨定，并通過在所述錨桿內(nèi)注漿擴散至圍巖內(nèi)將三者連成為一體形成共同承載結(jié)構(gòu)；在所述預(yù)制模殼的尾端口，即所述大圓柱殼體的端口安裝有可拆卸式的止水裝置。本發(fā)明的優(yōu)點是，結(jié)構(gòu)簡單，易施工，成本低，可有效確保鋼筋混凝土預(yù)制管片以及圍巖的穩(wěn)定，并且防水效果好，止水裝置可更換。
文檔編號E21D21/00GK103206223SQ20131013773
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月20日
發(fā)明者薛勇 申請人:上海市政工程設(shè)計研究總院(集團)有限公司