CN110159312B - 一种直墙圆拱形隧道衬砌的修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道衬砌维护方法领域，具体的说是一种直墙圆拱形隧道衬砌的修复方法。主要技术措施是凿除隧道衬砌内部劣化部分，通过植筋、布筋和重新浇筑混凝土的方式形成新的隧道衬砌。隧道修复中保留了原衬砌的有效承载部分，在优选的实施方式中拱顶衬砌不予凿除，可避免施工扰动产生更大的结构破坏。本发明机械设备投入少，施工工艺简单，操作性强，一次性投入较少，节约了施工成本。其效果优于一般隧道加固，经济上低于重新修建新隧道的成本。
Description
技术领域
本发明涉及隧道衬砌维护方法领域，具体的说是一种直墙圆拱形隧道衬砌的修复方法。
背景技术
我国是世界上隧道里程最长的国家，隧道工程的修建极大的改善了人们的交通出行。然而，隧道赋存环境复杂，围岩的蠕变、冻害、水害、列车振动等因素导致了隧道结构的劣化，进而产生了衬砌开裂、剥落、漏水等病害现象。衬砌裂损是隧道结构常见的病害，它产生的危害是多方面的，主要包括：衬砌对围岩的支护能力下降；衬砌结构的整体性变差，发生掉块等现象；沿裂缝漏水、产生连带病害；仰拱或铺底出现裂损直接影响车辆行驶等。
应当指出的是，已经裂损的衬砌仍然具有相当大的承载能力，可以充分利用，多数情况下采用加固手段就可以达到稳定的效果。只有在没有加固的可能条件，或经济上不合理的情形下，才考虑更换衬砌。现有技术中并没有对于隧道衬砌的行之有效的修复加固手段。
发明内容
本发明旨在提供一种直墙圆拱形隧道衬砌的修复方法，实现了隧道内衬砌劣化部分的修复加固，充分利用原衬砌的承载能力，延长使用寿命。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种直墙圆拱形隧道衬砌的修复方法，包括以下步骤：
1）、在隧道中位于原衬砌的待修复段的两端位置分别设置支护架，支护架的外形与隧道截面形状相对应，并在支护架的外缘间隔设置多个千斤顶，启动千斤顶使千斤顶的顶头紧触于原衬砌内侧；
2）、依次凿除位于隧道两侧边墙位置的原衬砌上的劣化混凝土，在保留的完好混凝土上间隔垂直钻孔并嵌入第一植筋，使所有第一植筋在边墙上呈矩形网格状分布；通过沿隧道高度方向分布的第一主筋将位于同一列的第一植筋串联固定，通过沿隧道纵向分布的第一纵向连接筋将同一行的第一植筋串联固定，以使所有第一主筋和所有第一纵向连接筋共同组成第一连接筋网；在第一连接筋网相背于第一植筋的一侧安装边墙模板，并向墙模板和保留的完好混凝土之间的间隙浇筑混凝土形成新边墙衬砌；
3）、凿除位于隧道拱圈位置的原衬砌上的劣化混凝土，在保留的完好混凝土上间隔垂直钻孔并嵌入第二植筋，使所有第二植筋在拱圈上呈矩形网格状分布；通过沿隧道拱圈环向方向分布的第二主筋将位于同一列的第二植筋串联固定，并将第二主筋和对应位置的第一主筋一一对应固定，通过沿隧道纵向分布的第二纵向连接筋将同一行的第二植筋串联固定，以使所有第二主筋和所有第二纵向连接筋共同组成第二连接筋网；在第二连接筋网相背于第二植筋的一侧安装拱圈模板，并向拱圈模板和保留的完好混凝土之间的间隙浇筑混凝土形成新拱圈衬砌；
4）、在新边墙衬砌和新拱圈衬砌上分别开设注浆孔，通过注浆孔向新边墙衬砌和新拱圈衬砌与保留完好的原衬砌之间的缝隙注入水泥砂浆，形成水泥砂浆填充层，进而由第一植筋、第一主筋、第一纵向连接筋、新边墙衬砌、第二植筋、第二主筋、第二纵向连接筋、新拱圈衬砌以及水泥砂浆填充层共同形成直墙圆拱形隧道的新衬砌。
优选的，步骤1）中的支护架包括与隧道截面形状相对应的主体和固定主体上的斜支撑，在主体和斜支撑的下端均设有行进轮以供推动支护架沿隧道纵向移动；在两个支护架的主体之间还设有多根可伸缩的连接杆。
优选的，第一植筋和第二植筋与对应钻孔间通过强力胶粘结固定，且第一植筋和第二植筋嵌入原衬砌的深度不小于20cm。
优选的，第一主筋、第二主筋、第一纵向连接筋以及第二纵向连接筋的直径均不低于22mm，并分别通过绑扎的形式固定在对应的第一植筋或第二植筋上。
优选的，第一主筋和第二主筋在边墙和拱脚交叉处以焊接方式固定。
优选的，步骤4）的水泥砂浆中的水泥和砂的比例为1：0.5，水和水泥的比例在0.8~1.0之间。
优选的，步骤4）中，在新边墙衬砌和新拱圈衬砌上分别打设两排注浆孔，两排注浆孔之间打设一排排气孔，注浆孔工作压力为0.3~0.5MPa，注浆持续至浆液从排气孔挤出为止。
有益效果
本发明的主要技术措施是凿除隧道衬砌内部劣化部分，通过植筋、布筋和重新浇筑混凝土的方式形成新的隧道衬砌。隧道修复中保留了原衬砌的有效承载部分，在优选的实施方式中拱顶衬砌不予凿除，可避免施工扰动产生更大的结构破坏。本发明机械设备投入少，施工工艺简单，操作性强，一次性投入较少，节约了施工成本。其效果优于一般隧道加固，经济上低于重新修建新隧道的成本。
附图说明
图1为本发明修复后的直墙圆拱形隧道的截面示意图；
图2为本发明中支护架部分的主视支护状态示意图；
图3为本发明中支护架部分的侧视支护状态以及第一连接筋网和第二连接筋网的分布示意图；
图中标记：1、原衬砌，2、新拱圈衬砌，3、第二植筋，4、水泥砂浆填充层，5、第一植筋，6、新边墙衬砌，7、支护架，701、主体，702、千斤顶，703、斜支撑，8、第二纵向连接筋，9、第二主筋，10、第一主筋，11、第一纵向连接筋。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明的一种直墙圆拱形隧道衬砌的修复方法，包括以下步骤：
1）、在隧道中位于原衬砌1劣化段即待修复段的两端位置分别设置支护架7。支护架7包括与隧道截面形状相对应并略小的倒U形的主体701、固定主体701的下段位置的斜支撑703以及间隔设置在主体701外沿的多个千斤顶702。在主体701和斜支撑703的下端均设有行进轮以供推动支护架7沿隧道纵向移动，对原衬砌1的多个劣化段进行连续修复施工。在两个支护架7的主体701之间还设有多根可伸缩的连接杆，以便于灵活调节两个支护架7之间的间距，以适应不同纵向长度的原衬砌1劣化段。启动千斤顶702使千斤顶702的顶头紧触于原衬砌1内侧，以使两个支护架7分别对原衬砌1劣化段的两端进行稳定的支撑防护，避免坍塌。
2）、依次凿除位于隧道两侧边墙位置的原衬砌1上的劣化混凝土，在保留的完好混凝土上间隔垂直钻孔并嵌入第一植筋5，使所有第一植筋5在边墙上呈矩形网格状分布；通过沿隧道高度方向分布的第一主筋10将位于同一列的第一植筋5串联固定，通过沿隧道纵向分布的第一纵向连接筋11将同一行的第一植筋5串联固定，以使所有第一主筋10和所有第一纵向连接筋11共同组成第一连接筋网；在第一连接筋网相背于第一植筋5的一侧安装边墙模板，并向墙模板和保留的完好混凝土之间的间隙浇筑混凝土形成新边墙衬砌6。本步骤中，在一侧边墙上完成凿除劣化混凝土、植筋、布筋以及浇筑混凝土完成后，再进行另一侧边墙上的凿除劣化混凝土、植筋、布筋以及浇筑混凝土，避免同步施工。
3）、凿除位于隧道拱圈位置的原衬砌1上的劣化混凝土，在保留的完好混凝土上间隔垂直钻孔并嵌入第二植筋3，使所有第二植筋3在拱圈上呈矩形网格状分布；通过沿隧道拱圈环向方向分布的第二主筋9将位于同一列的第二植筋3串联固定，并将第二主筋9和对应位置的第一主筋10一一对应焊接固定，通过沿隧道纵向分布的第二纵向连接筋8将同一行的第二植筋3串联固定，以使所有第二主筋9和所有第二纵向连接筋8共同组成第二连接筋网；在第二连接筋网相背于第二植筋3的一侧安装拱圈模板，并向拱圈模板和保留的完好混凝土之间的间隙浇筑混凝土形成新拱圈衬砌2。
步骤2）和步骤3）中第一植筋5和第二植筋3与对应钻孔间通过强力胶粘结固定，且第一植筋5和第二植筋3嵌入原衬砌1的深度不小于20cm。第一主筋10、第二主筋9、第一纵向连接筋11以及第二纵向连接筋8的直径均不低于22mm，并分别通过绑扎的形式固定在对应的第一植筋5或第二植筋3上，其中的第一纵向连接筋11绑扎固定在第一主筋10和第一植筋5的节点上，第二纵向连接筋8绑扎固定在第二主筋9和第二植筋3的节点上，其形成的第一连接筋网和第二连接筋网如图3所示。
4）、在新边墙衬砌6和新拱圈衬砌2上分别开设注浆孔，通过注浆孔向新边墙衬砌6和新拱圈衬砌2与保留完好的原衬砌1之间的缝隙注入水泥砂浆，形成水泥砂浆填充层4，进而由第一植筋5、第一主筋10、第一纵向连接筋11、新边墙衬砌6、第二植筋3、第二主筋9、第二纵向连接筋8、新拱圈衬砌2以及水泥砂浆填充层4共同形成直墙圆拱形隧道的新衬砌。其中的水泥和砂的比例为1：0.5，水和水泥的比例在0.8~1.0之间。在注浆的具体实施中，在新边墙衬砌6和新拱圈衬砌2上分别打设两排注浆孔，两排注浆孔之间打设一排排气孔，注浆孔工作压力为0.3~0.5MPa，注浆持续至浆液从排气孔挤出为止。
Claims (3)
1.一种直墙圆拱形隧道衬砌的修复方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）、在隧道中位于原衬砌（1）的待修复段的两端位置分别设置支护架（7），支护架（7）包括与隧道截面形状相对应的主体（701）和固定主体（701）上的斜支撑（703），在主体（701）和斜支撑（703）的下端均设有行进轮以供推动支护架（7）沿隧道纵向移动；在两个支护架（7）的主体（701）之间还设有多根可伸缩的连接杆；支护架（7）的外形与隧道截面形状相对应，并在支护架（7）的外缘间隔设置多个千斤顶（702），启动千斤顶（702）使千斤顶（702）的顶头紧触于原衬砌（1）内侧；
2）、依次凿除位于隧道两侧边墙位置的原衬砌（1）上的劣化混凝土，在保留的完好混凝土上间隔垂直钻孔并嵌入第一植筋（5），使所有第一植筋（5）在边墙上呈矩形网格状分布；通过沿隧道高度方向分布的第一主筋（10）将位于同一列的第一植筋（5）串联固定，通过沿隧道纵向分布的第一纵向连接筋（11）将同一行的第一植筋（5）串联固定，以使所有第一主筋（10）和所有第一纵向连接筋（11）共同组成第一连接筋网；在第一连接筋网相背于第一植筋（5）的一侧安装边墙模板，并向墙模板和保留的完好混凝土之间的间隙浇筑混凝土形成新边墙衬砌（6）；
3）、凿除位于隧道拱圈位置的原衬砌（1）上的劣化混凝土，在保留的完好混凝土上间隔垂直钻孔并嵌入第二植筋（3），使所有第二植筋（3）在拱圈上呈矩形网格状分布；通过沿隧道拱圈环向方向分布的第二主筋（9）将位于同一列的第二植筋（3）串联固定，并将第二主筋（9）和对应位置的第一主筋（10）一一对应固定，通过沿隧道纵向分布的第二纵向连接筋（8）将同一行的第二植筋（3）串联固定，以使所有第二主筋（9）和所有第二纵向连接筋（8）共同组成第二连接筋网；在第二连接筋网相背于第二植筋（3）的一侧安装拱圈模板，并向拱圈模板和保留的完好混凝土之间的间隙浇筑混凝土形成新拱圈衬砌（2）；
4）、在新边墙衬砌（6）和新拱圈衬砌（2）上分别开设注浆孔，通过注浆孔向新边墙衬砌（6）和新拱圈衬砌（2）与保留完好的原衬砌（1）之间的缝隙注入水泥砂浆，形成水泥砂浆填充层（4），进而由第一植筋（5）、第一主筋（10）、第一纵向连接筋（11）、新边墙衬砌（6）、第二植筋（3）、第二主筋（9）、第二纵向连接筋（8）、新拱圈衬砌（2）以及水泥砂浆填充层（4）共同形成直墙圆拱形隧道的新衬砌；
第一植筋（5）和第二植筋（3）与对应钻孔间通过强力胶粘结固定，且第一植筋（5）和第二植筋（3）嵌入原衬砌（1）的深度不小于20cm；第一主筋（10）、第二主筋（9）、第一纵向连接筋（11）以及第二纵向连接筋（8）的直径均不低于22mm，并分别通过绑扎的形式固定在对应的第一植筋（5）或第二植筋（3）上；第一主筋（10）和第二主筋（9）在边墙和拱脚交叉处以焊接方式固定。
2.根据权利要求1所述的一种直墙圆拱形隧道衬砌的修复方法，其特征在于：步骤4）的水泥砂浆中的水泥和砂的比例为1：0.5，水和水泥的比例在0.8~1.0之间。
3.根据权利要求1所述的一种直墙圆拱形隧道衬砌的修复方法，其特征在于：步骤4）中，在新边墙衬砌（6）和新拱圈衬砌（2）上分别打设两排注浆孔，两排注浆孔之间打设一排排气孔，注浆孔工作压力为0.3~0.5MPa，注浆持续至浆液从排气孔挤出为止。
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