CN105178980A - 一种隧道开天窗衬砌结构修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道开天窗衬砌结构修复方法，通过凿除原缺陷混凝土后形成局部天窗，植入衬砌整治钢筋后以分层网喷混凝土封闭所述的天窗，再以锚杆、钢筋网、钢筋钎钉及网喷混凝土将原缺陷处与周围合格衬砌连成一个整体。本发明主要用于隧道衬砌混凝土严重欠厚或强度严重不足或衬砌背后脱空的病害整治。本发明易于实施，可对衬砌结构进行修复，且修补工法、工艺迅捷有效，可大幅缩短修补时间，能确保施工过程和结构安全，尤其适用于运营铁路隧道衬砌的补强加固，采用该结构可带来很大的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道衬砌结构修复方法，特别是涉及一种隧道开天窗衬砌结构修复方法。
背景技术
隧道衬砌欠厚和强度不足占隧道缺陷、病害的比例极高。隧道衬砌类型确定以后，衬砌厚度及混凝土强度就是保证衬砌承载能力的基本要素，当二者出现不足时，会降低衬砌结构的承载能力，尤其是衬砌背后还存在脱空时，会进一步恶化衬砌结构的受力条件，可能导致形成安全事故的发生。对此类隧道缺陷、病害的处理，应在保证整治方案有效性的同时，着重考虑施工安全、施工的快捷及兼顾经济效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种施工工艺可操作性强，整治效果可靠，能获得较好的经济效益的隧道开天窗衬砌结构修复方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的隧道开天窗衬砌结构修复方法，通过凿除原缺陷混凝土后形成局部天窗，植入衬砌整治钢筋后以分层网喷混凝土或模筑混凝土封闭所述的天窗，再以锚杆、钢筋网、钢筋钎钉及网喷混凝土将原缺陷处与周围合格衬砌连成一个整体。
所述的天窗的形状为包括长方形、正方形、锐角大于70°的四边形或梯形在内的规则图形
以中空锚杆、衬砌整治钢筋、钢筋网及喷射混凝土将原缺陷处与周围合格衬砌连成一个整体。
具体步骤包括如下步骤：
a、开天窗：在可能存在的脱空区凿除缺陷混凝土，形成局部天窗；
b、重构局部防排水系统：通过开出的天窗，对引水盲管和防水板进行修复或重构；
c、预设注浆和观察孔管网：注浆和观察孔管使用橡胶或塑胶管材，以便于适应不规则的布设；富有余地地按需求开泄浆和透气溢浆孔并用非闭合封口保护，注浆管直径不小于30mm；
d、植入衬砌整治钢筋：对于混凝土衬砌，内层植筋位置为窗缘混凝土的内轮廓线外7～10cm；环向植筋直径不小于16mm、纵向间距为15～20cm，植入深度不小于20cm；纵向植筋直径不小于10mm，环向间距20～30cm；外层植筋型号、间距与内层一致，直接插入脱空部位，内、外层钢筋间加设定位筋；如果窗口一侧边缘为施工缝，则不得实施跨衬砌环纵向钢筋，将靠近施工缝边缘的环向筋采用双钢筋；对于钢筋混凝土衬砌，保证钢筋的型号和间距不低于原设计；
e、分层网喷混凝土或模筑混凝土：采用分层网喷混凝土或模筑混凝土封闭天窗；
f、回填灌注浆：利用预埋的注浆和观察孔管回填灌注浆至密实；
g、打设锚杆：在天窗周围1.0～1.2m范围打设两圈锚杆，同圈间距1.0m，圈距0.5～0.6m，两圈错开布置；
h、凿毛：对网喷混凝土覆盖范围衬砌表面进行凿毛，凿毛点按梅花型布置，凿毛间距10cm，深度不小于1cm；
i、植钢筋钎钉：在缺陷、凿毛区域衬砌植入直径不小于Φ16的钢筋钎钉，间距30cm，梅花或井型布置，植入深度为原衬砌设计厚度的1/2，植筋采用A级锚固胶锚固；
j、挂设钢筋网：挂钢筋网，钢筋网与锚杆、钢筋钎钉焊接；
k、收面喷混凝土：喷混凝土形成收面喷混凝土；
l、收面喷混凝土处理：用软钢丝刷清理收面喷混凝土的表面；刷丝长度不小于10cm，直径1～3mm。
所述步骤a中，天窗边界标准为：天窗形状为规则图形，其边缘厚度大于20cm，天窗周围1m范围内混凝土品质基本合格，天窗深度满足衬砌基本厚度，同时满足上述条件。
所述的混凝土品质基本合格是指混凝土强度不低于原设计的85％。
所述的天窗深度是指天窗的径向尺寸。
所述的衬砌基本厚度是指混凝土衬砌设计厚度的75％或钢筋混凝土衬砌设计厚度的90％。
所述步骤b中，对防水板如下处理：(1)防水板松弛且托起后与初支密贴时，采用小直径PVC管利用外层钢筋将防水板顶起至与初支密贴；(2)防水板绷紧且托起后无法与初支密贴，其内支护厚度未达到衬砌基本厚度时，沿隧道轴线割裂防水板，在防水板外侧补板，并焊接，使防水板松弛，并按(1)方法处理；(3)若防水板绷紧后其内支护厚度可满足衬砌基本厚度且防水板仍有较大及以上的尺度脱空，则按(1)方法处理后，再进行防水层背后回填灌浆。
所述步骤g中所述的锚杆长度3～5m，配备碗(碟)型垫板和球型螺母。
采用上述技术方案的隧道开天窗衬砌结构修复方法，在凿除原来缺陷衬砌混凝土后形成天窗，植入整治钢筋及适当补充钢筋网，采用分层网喷混凝土封闭天窗，之后采用锚杆、钢筋钎钉和网喷混凝土将原缺陷处与周围合格衬砌连成一个整体，以保证修复措施的有效性。本发明易于实施，且施工工艺快捷、具可操作性，采用本发明能使衬砌修复后坚实可靠，带来很大的经济效益。
综上所述，采用本发明，能保证衬砌结构的修复效果，且施工工艺具有很强的可操作性，施工工艺、工法迅捷，可保证施工安全，因此，采用本发明可带来很强的经济效益。
附图说明
图1是衬砌结构修复正断面图；
图2是衬砌结构修复局部放大图；
图3是衬砌整治钢筋布置示意图。
附图1-3中：1-可能存在的脱空区，2-分层网喷混凝土或模筑混凝土，3-衬砌整治钢筋，4-钢筋网，5-锚杆，6-钢筋钎钉，7-收面喷混凝土，8-注浆和观察孔管。
具体实施方式
下面结合附图，详细说明本发明的具体实施方式。
参见图1、图2和图3，隧道开天窗衬砌结构修复方法，通过凿除原缺陷混凝土后形成局部天窗，植入衬砌整治钢筋后以分层网喷混凝土或模筑混凝土封闭所述的天窗，再以锚杆、钢筋网、钢筋钎钉及网喷混凝土将原缺陷处与周围合格衬砌连成一个整体。
天窗的形状为包括长方形、正方形、锐角大于70°的四边形或梯形在内的规则图形
以中空锚杆5、衬砌整治钢筋3、钢筋网4及喷射混凝土7将原缺陷处与周围合格衬砌连成一个整体。
参见图1、图2和图3，隧道开天窗衬砌结构修复方法，具体包括如下步骤：
a、开天窗：初支10上设有衬砌9，在衬砌9的可能存在的脱空区1凿除缺陷混凝土，形成局部天窗；天窗边界标准为：天窗形状为规则图形，其边缘厚度大于20cm，天窗周围1m范围内混凝土品质基本合格，天窗深度满足衬砌基本厚度，同时满足上述条件；所述的混凝土品质基本合格是指混凝土强度不低于原设计的85％。所述的天窗深度是指天窗的径向尺寸。所述的衬砌基本厚度是指混凝土衬砌设计厚度的75％或钢筋混凝土衬砌设计厚度的90％；
b、重构局部防排水系统：通过开出的天窗，对引水盲管和防水板进行修复或重构；
c、预设注浆和观察孔管网：注浆和观察孔管8使用橡胶或塑胶管材，以便于适应不规则的布设；富有余地地按需求开泄浆和透气溢浆孔并用非闭合封口保护，注浆管直径不小于30mm；
d、植入衬砌整治钢筋3：对于混凝土衬砌，内层植筋位置为窗缘混凝土的内轮廓线外7～10cm；环向植筋直径不小于16mm、纵向间距为15～20cm，植入深度不小于20cm；纵向植筋直径不小于10mm，环向间距20～30cm；外层植筋型号、间距与内层一致，直接插入脱空部位，内、外层钢筋间加设定位筋；如果窗口一侧边缘为施工缝，则不得实施跨衬砌环纵向钢筋，将靠近施工缝边缘的环向筋采用双钢筋；对于钢筋混凝土衬砌，保证钢筋的型号和间距不低于原设计；
e、分层网喷混凝土或模筑混凝土：采用分层网喷混凝土或模筑混凝土2封闭天窗；
f、回填灌注浆：利用预埋的注浆和观察孔管8回填灌注浆至密实；
g、打设锚杆5：在天窗周围1.0～1.2m范围打设两圈锚杆5，同圈间距1.0m，圈距0.5～0.6m，两圈错开布置；锚杆5的长度3～5m，配备碗(碟)型垫板和球型螺母；
h、凿毛：对网喷混凝土覆盖范围衬砌表面进行凿毛，凿毛点按梅花型布置，凿毛间距10cm，深度不小于1cm；
i、植钢筋钎钉6：在缺陷、凿毛区域衬砌植入直径不小于Φ16的钢筋钎钉6，间距30cm，梅花或井型布置，植入深度为原衬砌设计厚度的1/2，植筋采用A级锚固胶锚固；
j、挂设钢筋网4：挂Φ6@10×10cm钢筋网4，钢筋网4与锚杆5、钢筋钎钉6焊接；
k、收面喷混凝土：喷C25以上标号的混凝土形成收面喷混凝土7；
l、收面喷混凝土处理：用软钢丝刷清理收面喷混凝土7的表面；刷丝长度不小于10cm，直径1～3mm。
具体地，所述步骤b中，对防水板如下处理：(1)防水板松弛且托起后与初支密贴时，采用小直径PVC管利用外层钢筋将防水板顶起至与初支密贴；(2)防水板绷紧且托起后无法与初支密贴，其内支护厚度未达到衬砌基本厚度时，沿隧道轴线割裂防水板，在防水板外侧补板，并焊接，使防水板松弛，并按(1)方法处理；(3)若防水板绷紧后其内支护厚度可满足衬砌基本厚度且防水板仍有较大及以上的尺度脱空，则按(1)方法处理后，再进行防水层背后回填灌浆。
本发明主要用于隧道衬砌混凝土严重欠厚或强度严重不足或衬砌背后脱空的病害整治。本发明易于实施，可对衬砌结构进行修复，且修补工法、工艺迅捷有效，可大幅缩短修补时间，能确保施工过程和结构安全，尤其适用于运营铁路隧道衬砌的补强加固，采用该结构可带来很大的经济效益。
Claims (10)
1.一种隧道开天窗衬砌结构修复方法，其特征在于：通过凿除原缺陷混凝土后形成局部天窗，植入衬砌整治钢筋后以分层网喷混凝土封闭所述的天窗，再以锚杆、钢筋网、钢筋钎钉及网喷混凝土将原缺陷处与周围合格衬砌连成一个整体。
2.根据权利要求1所述的隧道开天窗衬砌结构修复方法，其特征在于：所述的天窗的形状为包括长方形、正方形、锐角大于70°的四边形或梯形在内的规则图形。
3.根据权利要求1或2所述的隧道开天窗衬砌结构修复方法，其特征在于：以中空锚杆(5)、衬砌整治钢筋(3)、钢筋网(4)及喷射混凝土(7)将原缺陷处与周围合格衬砌连成一个整体。
4.根据权利要求1或2所述的隧道开天窗衬砌结构修复方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、开天窗：在可能存在的脱空区凿除缺陷混凝土，形成局部天窗；
b、重构局部防排水系统：通过开出的天窗，对引水盲管和防水板进行修复或重构；
c、预设注浆和观察孔管网：注浆和观察孔管(8)使用橡胶或塑胶或PVC管或金属软管，以便于适应不规则的布设；富有余地地按需求开泄浆和透气溢浆孔并用非闭合封口保护，注浆管直径不小于30mm；
d、植入衬砌整治钢筋(3)：对于混凝土衬砌，内层植筋位置为窗缘混凝土的内轮廓线外7～10cm；环向植筋直径不小于16mm、纵向间距为15～20cm，植入深度不小于20cm；纵向植筋直径不小于10mm，环向间距20～30cm；外层植筋型号、间距与内层一致，直接插入脱空部位，内、外层钢筋间加设定位筋；如果窗口一侧边缘为施工缝，则不得实施跨衬砌环纵向钢筋，将靠近施工缝边缘的环向筋采用双钢筋；对于钢筋混凝土衬砌，保证钢筋的型号和间距不低于原设计；
e、分层网喷混凝土或模筑混凝土：采用分层网喷混凝土或模筑混凝土(2)封闭天窗；
f、回填灌注浆：利用预埋的注浆和观察孔管(8)回填灌注浆至密实；
g、打设锚杆(5)：在天窗周围1.0～1.2m范围打设两圈锚杆(5)，同圈间距1.0m，圈距0.5～0.6m，两圈错开布置；
h、凿毛：对网喷混凝土覆盖范围衬砌表面进行凿毛，凿毛点按梅花型布置，凿毛间距10cm，深度不小于1cm；
i、植钢筋钎钉(6)：在缺陷、凿毛区域衬砌植入直径不小于Φ16的钢筋钎钉(6)，间距30cm，梅花或井型布置，植入深度为原衬砌设计厚度的1/2，植筋采用A级锚固胶锚固；
j、挂设钢筋网(4)：挂钢筋网(4)，钢筋网(4)与锚杆(5)、钢筋钎钉(6)焊接；
k、收面喷混凝土：喷混凝土形成收面喷混凝土(7)；
l、收面喷混凝土处理：用软钢丝刷清理收面喷混凝土(7)的表面；刷丝长度不小于10cm，直径1～3mm。
5.根据权利要求4所述的隧道开天窗衬砌结构修复方法，其特征在于：所述步骤a中，天窗边界标准为：天窗形状为规则图形，其边缘厚度大于20cm，天窗周围1m范围内混凝土品质基本合格，天窗深度满足衬砌基本厚度，同时满足上述条件。
6.根据权利要求5所述的隧道开天窗衬砌结构修复方法，其特征在于：所述的混凝土品质基本合格是指混凝土强度不低于原设计的85％。
7.根据权利要求5所述的隧道开天窗衬砌结构修复方法，其特征在于：所述的天窗深度是指天窗的径向尺寸。
8.根据权利要求5所述的隧道开天窗衬砌结构修复方法，其特征在于：所述的衬砌基本厚度是指混凝土衬砌设计厚度的75％或钢筋混凝土衬砌设计厚度的90％。
9.根据权利要求4所述的隧道开天窗衬砌结构修复方法，其特征在于：所述步骤b中，对防水板如下处理：(1)防水板松弛且托起后与初支密贴时，采用小直径PVC管利用外层钢筋将防水板顶起至与初支密贴；(2)防水板绷紧且托起后无法与初支密贴，其内支护厚度未达到衬砌基本厚度时，沿隧道轴线割裂防水板，在防水板外侧补板，并焊接，使防水板松弛，并按(1)方法处理；(3)若防水板绷紧后其内支护厚度可满足衬砌基本厚度且防水板仍有较大及以上的尺度脱空，则按(1)方法处理后，再进行防水层背后回填灌浆。
10.根据权利要求4所述的隧道开天窗衬砌结构修复方法，其特征在于：所述步骤g中所述的锚杆的长度3～5m，配备碗(碟)型垫板和球型螺母。
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