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本发明公开了一种地铁盾构隧道纵向刚度加强结构及其施工方法，该加强结构包括叠合设置在地铁盾构隧道内表面的轨道板以及若干根纵向钢筋混凝土梁；轨道板以及纵向钢筋混凝土梁均沿地铁盾构隧道的轴线方向设置，在地铁盾构隧道的管片内壁的设计叠合面上均布有预留的突出钢筋以同轨道板以及纵向钢筋混凝土梁连接构成叠合的组合结构。本发明的优点是，合理的利用盾构隧道的内部净空，通过在管片上预留突出钢筋，加强地铁盾构隧道与现浇的纵向钢筋混凝土梁及轨道板之间的连接，形成叠合良好的组合结构，大大地增加了地铁盾构隧道的纵向的竖向弯曲刚度、水平弯曲刚度、纵向扭转刚度以及横向的抗弯刚度，减少盾构隧道的纵向不均匀变形和横椭圆变形。

本发明提供一种模拟盾构隧道补偿注浆扩张形态的试验方法，首先配置模型相似材料；然后组装试验系统；再模拟隧道超挖，测量土体的变化情况；然后模拟补偿注浆，测量注浆的扩张形态和土体变化情况；最后进行数据分析，得出补偿注浆扩张形态的扩张轮廓计算模型。本发明提供的模拟盾构隧道补偿注浆扩张形态的试验方法，通过在隧道模型外表面加刻导流槽的方式解决了排水孔易被外覆薄膜堵塞的问题，也解决了流动性相对较差的浆液的注入与不均匀分布的问题。通过注入能够自硬化的浆液材料，不仅能够描述注浆补偿率与地表及土体内部竖向位移的关系，而且可以获得盾构隧道补偿注浆的扩张形态。对盾构隧道补偿注浆的实际运用具有重要的意义。