專利名稱：軟土地層既有盾構(gòu)法隧道防滲漏保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隧道工程技術(shù)領(lǐng)域的隧道防滲漏保護(hù)方法，具體是一種軟土地層既有盾構(gòu)法隧道防滲漏保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著中國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市交通的擁堵問題也越來越嚴(yán)重。越江隧道的建設(shè)可以解決或改善城市交通現(xiàn)狀，因此得到了廣泛的應(yīng)用。但由于越江隧道所處位置的水文地質(zhì)條件通常比較復(fù)雜，且在隧道投入使用過程中，隧道結(jié)構(gòu)反彎點(diǎn)處和隧道襯砌接縫處材料易發(fā)生老化，越江隧道就會出現(xiàn)滲漏的問題。隧道滲漏會影響隧道結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度，不僅縮短了隧道的使用壽命，同時也時刻威脅著隧道工程的質(zhì)量安全。隧道發(fā)生滲漏的位置不容易確定，滲漏水量的多少也難也預(yù)估，發(fā)現(xiàn)滲漏后補(bǔ)漏工藝復(fù)雜，這都給越江隧道保護(hù)技術(shù)提出了不小的難題。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)朇N201010138172. 7，發(fā)明名稱 一種處治隧道滲漏水的方法采用化學(xué)漿液注漿封堵，并利用電防滲控制箱處理滲漏水的處置隧道滲水方法。由于該方法設(shè)備工藝復(fù)雜，對施工人員操作水平有較高要求，在現(xiàn)有條件下難以普及。且沒有對滲漏發(fā)生位置和滲流量進(jìn)行預(yù)測，防滲過程具有盲目性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種解決既有越江隧道滲漏問題的軟土地層既有盾構(gòu)法隧道防滲漏保護(hù)方法，該方法簡單，運(yùn)行成本低。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明通過土層的滲透系數(shù)和襯砌的滲透系數(shù)獲得理論最大滲水量，并在隧道理論最大滲水量的位置、隧道結(jié)構(gòu)縱向反彎點(diǎn)的位置和隧道襯砌接縫處布設(shè)檢測點(diǎn)，當(dāng)在檢測點(diǎn)處發(fā)生滲漏時，及時采取堵漏措施，隧道防水防漏效果明顯。本發(fā)明上述方法包括以下步驟第一步，獲取含隧道在內(nèi)的淺層土的土層劃分信息，確定土層的滲透系數(shù)。所述的淺層土的土層劃分是指利用孔壓式靜力觸探確定土體的貫入阻力、孔隙水壓力與深度的關(guān)系曲線，檢測深度為隧道中心線埋深的1. 5倍，沿隧道縱向每75m布置一個檢測孔。畫出以孔隙水壓力與貫入阻力之比為橫軸，以貫入阻力與初始地層應(yīng)力之比為縱軸的關(guān)系圖，并將該圖劃分若干不同土性特征區(qū)以此代表不同土的類型；將實(shí)測的靜力觸探曲線的數(shù)據(jù)標(biāo)于該圖以判斷場地土層的類型；再根據(jù)土的類型對照貫入阻力曲線與孔隙水壓力分布曲線，確定現(xiàn)場土層劃分信息；所述的滲透系數(shù)滿足以下公式
權(quán)利要求
1.一種軟土地層既有盾構(gòu)法隧道防滲漏保護(hù)方法，其特征在于包括以下步驟 第一步，獲取含隧道在內(nèi)的淺層土的土層劃分信息，確定土層的滲透系數(shù)；第二步，確定襯砌的滲透系數(shù)；第三步，根據(jù)第一步和第二步得到的結(jié)果，確定隧道結(jié)構(gòu)理論最大滲水量的位置； 第四步，確定隧道結(jié)構(gòu)縱向反彎點(diǎn)的位置；第五步，在檢測點(diǎn)布設(shè)滲漏檢測儀，所述的檢測點(diǎn)是指第三步確定的隧道結(jié)構(gòu)理論最大滲水量的位置和第四步確定的隧道縱向結(jié)構(gòu)反彎點(diǎn)的位置；第六步，布設(shè)在檢測點(diǎn)的滲漏檢測儀進(jìn)入報警狀態(tài)時，在隧道滲漏處內(nèi)外采取堵漏措施。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟土地層既有盾構(gòu)法隧道防滲漏保護(hù)方法，其特征在于所述的淺層土的土層劃分是指利用孔壓式靜力觸探確定土體的貫入阻力、孔隙水壓力與深度的關(guān)系曲線，檢測深度為隧道中心線埋深的1. 5倍，沿隧道縱向每75m布置一個檢測孔， 畫出以孔隙水壓力與貫入阻力之比為橫軸，以貫入阻力與初始地層應(yīng)力之比為縱軸的關(guān)系圖，并將該圖劃分若干不同土性特征區(qū)以此代表不同土的類型；將實(shí)測的靜力觸探曲線的數(shù)據(jù)標(biāo)于該圖以判斷場地土層的類型；再根據(jù)土的類型對照貫入阻力曲線與孔隙水壓力分布曲線，確定現(xiàn)場土層劃分信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軟土地層既有盾構(gòu)法隧道防滲漏保護(hù)方法，其特征在于所述的滲透系數(shù)滿足以下公式=其中，k為土體的滲透系數(shù)；Kd為無量綱滲透系數(shù)指標(biāo)；a為孔壓靜力觸探探頭橫截圓面的半徑；Y為水的容重；U為錐入速率；σ ‘為初始豎向有效應(yīng)力；所述的無量綱滲透系數(shù)指標(biāo)滿足以下公式 0.044其中，\為無量綱孔隙壓力比；Qt為標(biāo)準(zhǔn)化無量綱錐入阻力； 所述的無量綱孔隙壓力比滿足以下公式 H Bq =-It ~σ其中，Ua為絕對孔隙壓力；us為初始靜孔隙水壓；qt為修正的錐尖阻力；ο為初始總的豎向壓力；所述的標(biāo)準(zhǔn)化無量綱錐入阻力滿足以下公式α =^σO
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟土地層既有盾構(gòu)法隧道防滲漏保護(hù)方法，其特征在于所述的襯砌的滲透系數(shù)滿足如下公式Kl= lDffl2/2 (THl)其中，Dm*襯砌的平均滲水高度；T為恒壓時間；凡為以水柱高度表示的水壓力；1為混凝土的吸水率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軟土地層既有盾構(gòu)法隧道防滲漏保護(hù)方法，其特征在于所述的襯砌的平均滲水高度通過以下步驟獲得取3個隧道襯砌試件安裝在混凝土抗?jié)B儀上，將水壓力加壓至1. 2MPa并記錄時間，8小時后取出試件；用壓力機(jī)將試件切開，將切開面的底邊按長度十等分，查看出線水痕的位置，在各等分點(diǎn)處量出滲水高度；取單個試件各等分點(diǎn)處的滲水高度平均值作為單個隧道襯砌試件的滲水高度；取3個單個隧道襯砌試件的滲水高度的平均值作為襯砌的平均滲水高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟土地層既有盾構(gòu)法隧道防滲漏保護(hù)方法，其特征在于所述的理論最大滲水量的位置通過以下步驟獲得①根據(jù)隧道設(shè)計圖及第一步獲得的土層劃分確定隧道所穿越的土層；②確定隧道結(jié)構(gòu)的理論滲水量；所述的隧道結(jié)構(gòu)的理論滲水量滿足以下公式八 2πΚΛ(Η + h-h )O =-^·-—k\n{R Ir)-KL\na其中H為地表壓力水頭；h為隧洞中心埋深；、為內(nèi)壁水壓力；R為隧道外徑；r為隧道內(nèi)徑；α為半無限介質(zhì)映射在平面內(nèi)圓形孔口的內(nèi)徑；k是第一步中獲得的土體的滲透系數(shù)是第二步中獲得的襯砌的滲透系數(shù)；③確定第三步②所確定的隧道結(jié)構(gòu)的理論滲水量的最大值，所對應(yīng)的位置即為隧道結(jié)構(gòu)理論最大滲水量的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟土地層既有盾構(gòu)法隧道防滲漏保護(hù)方法，其特征在于所述的隧道結(jié)構(gòu)縱向反彎點(diǎn)的位置通過以下步驟獲得①確定隧道縱向彎矩和隧道環(huán)向彎矩與曲線參數(shù)坐標(biāo)的關(guān)系所述的隧道縱向彎矩和隧道環(huán)向彎矩分別滿足以下公式D 2M1 = W0 + μλν + μν0) , η{λρ)cos,φ bM12 = -γ/1(1 - +v0) cos(Ap) sin φ b其中，M1為隧道縱向彎矩；M12為隧道環(huán)向彎矩；P、Φ為曲線參數(shù)坐標(biāo)；μ為泊松比； b為隧道計算半徑；λ為參數(shù)，滿足以下公式其中，m為縱向計算長度； D為參數(shù)，滿足以下公式D="份3 12(1-//2)其中，η'為隧道襯砌彎曲剛度修正系數(shù)；E為彈性模量；C為隧道襯砌厚度；V(l、Wtl為變形系數(shù)；②確定反彎點(diǎn)坐標(biāo)令縱向彎矩M1 = 0，令隧道環(huán)向彎矩M12 = 0，獲得P、Φ的值，(P，Φ)即為反彎點(diǎn)的坐標(biāo)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟土地層既有盾構(gòu)法隧道防滲漏保護(hù)方法，其特征在于所述的滲漏檢測儀按以下步驟布設(shè)①在隧道結(jié)構(gòu)理論最大滲水量的位置，沿隧道內(nèi)側(cè)環(huán)向每隔60度設(shè)置一個滲漏檢測儀，滲漏檢測儀滲漏限值設(shè)定為0. 05L/(m2 · d)，當(dāng)隧道結(jié)構(gòu)理論最大滲水量的位置滲水量超過0. 05L/(m2 · d)時，滲漏檢測儀進(jìn)入報警狀態(tài)；②在隧道縱向結(jié)構(gòu)反彎點(diǎn)的位置，設(shè)置滲漏檢測儀，滲漏檢測儀滲漏限值設(shè)定為 0. 05L/ (m2 · d)，當(dāng)隧道縱向結(jié)構(gòu)反彎點(diǎn)的位置滲水量超過0. 05L/ (m2 · d)時，滲漏檢測儀進(jìn)入報警狀態(tài)；③在隧道襯砌接縫處，沿隧道內(nèi)側(cè)環(huán)向每隔120度設(shè)置一個滲漏檢測儀，滲漏檢測儀滲漏限值設(shè)定為0. 05L/(m2 · d)，當(dāng)隧道襯砌接縫處滲水量超過0. 05L/(m2. d)時，滲漏檢測儀進(jìn)入報警狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的軟土地層既有盾構(gòu)法隧道防滲漏保護(hù)方法，其特征在于 所述在隧道滲漏處內(nèi)外采取堵漏措施，具體措施如下①在隧道外側(cè)采用二管旋噴法加固地基；②當(dāng)隧道滲漏位置發(fā)生在襯砌接縫處時，需在隧道襯砌接縫處內(nèi)側(cè)采用鋼板處理；③當(dāng)隧道滲漏位置發(fā)生在隧道襯砌內(nèi)表面缺陷處時，在缺陷處采用速凝修補(bǔ)砂漿進(jìn)行修補(bǔ)，砂漿初凝后，在修補(bǔ)處涂布防水涂層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的軟土地層既有盾構(gòu)法隧道防滲漏保護(hù)方法，其特征在于所述的二管旋噴法是指在單管旋噴法的基礎(chǔ)上加以壓縮空氣，并在管的底部側(cè)面設(shè)置雙重噴嘴，注漿壓力設(shè)置為20 30MPa，射流外圍的壓縮空氣壓力設(shè)置為0. 6 0. 8MPa，在高壓漿液與壓縮空氣共同作用下，土體造成局部破壞，使得漿液進(jìn)入土體中孔隙，達(dá)到堵水效果； 漿液與土體形成固結(jié)體，防止日后土體的開裂，固結(jié)體邊緣存在剩余壓力，對地基起到加固作用；所述的鋼板處理是指在沿隧道縱向方向的相鄰襯砌接縫處設(shè)置寬度為40 60mm，厚度為3 5mm的鋼板，鋼板與襯砌之間壓注親水性速凝型漿液，漿液均布在鋼板與襯砌之間，且注漿壓力不大于0. 3MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開一種軟土地層既有盾構(gòu)法隧道防滲漏保護(hù)方法，該方法首先獲取含隧道在內(nèi)的淺層土的土層劃分信息，確定土層的滲透系數(shù)，通過土層的滲透系數(shù)和襯砌的滲透系數(shù)獲得理論最大滲水量，并在隧道理論最大滲水量的位置、隧道結(jié)構(gòu)縱向反彎點(diǎn)的位置和隧道襯砌接縫處布設(shè)檢測點(diǎn)，當(dāng)在檢測點(diǎn)處發(fā)生滲漏時，及時采取堵漏措施，隧道防水防漏效果明顯，該方法簡單，運(yùn)行成本低。
文檔編號E21F17/18GK102536270SQ20111045176
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者劉衛(wèi)鐸, 張偉森, 李博, 李輝, 沈水龍, 羅太祥, 許燁霜, 馬磊, 高憲民 申請人:上海交通大學(xué), 中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司