CN108756935A - 运营病害隧道装配式处治结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种运营病害隧道装配式处治结构及其施工方法，应用在隧道工程应用领域，结构包括顺次设置在原衬砌结构下方的功能层和病害处治结构；所述功能层为防水板或保温板；所述病害处治结构包括设置在功能层下方的预制混凝土或钢筋混凝土管片；所述管片在隧道环向上包括顺次设置若干普通块和一个特殊块；所述普通块和特殊块均为弧形块，沿隧道纵向上长度相同；所述管片在隧道纵向上错缝布置。在运营隧道出现病害需要处治时，采用本发明的处治结构，从生产和安装上均能得到快速高效的响应，同时处治的加固强度高，表面视觉破坏少。
Description
技术领域
本发明属于隧道工程应用领域，具体涉及一种运营病害隧道装配式处治结构及其施工方法。
背景技术
公路工程建设不断深入，大量隧道由新建转向运营，随着隧道服役时间的增加，设计、施工缺陷逐渐显现，公路隧道病害广泛发生。开裂、渗水、掉块等病害的出现，轻则损害视觉观瞻，分散驾驶人员注意力，重则引发安全事故，造成严重经济损失和社会影响。针对病害现状，发现后如何快速处治，一直为研究热点。
工程应用中，换拱、喷浆、贴钢带、三衬等处治措施较为常见，但也存在一定问题，换拱时间长且中断交通，喷浆、贴钢带、加固强度有限，表面视觉破坏明显，三衬易造成侵限。随着装配衬砌结构在盾构隧道中广泛应用与验证，其具有处治时效快、效果佳、运营干扰少、人力要求低等优势明显，并且装配式结构采用工厂预制，其质量精度也具有较高的可靠性，必将成为公路隧道病害处治的重要方法。
目前运营的山岭隧道二次衬砌基本都是采用模板混凝土，既有装配式处治结构的应用集中体现在波纹板上，但波纹板处治措施还是基于三衬的处治原理，同样面临着加固强度有限、表面视觉破坏明显、处治效率低下等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种运营病害隧道装配式处治结构及其施工方法，快速高效的完成运营病害隧道的处治，提高加固强度，减少表面视觉破坏。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种运营病害隧道装配式处治结构，包括顺次设置在原衬砌结构下方的功能层和病害处治结构；所述功能层为防水板或保温板；所述病害处治结构包括设置在功能层下方的预制混凝土或钢筋混凝土管片；所述管片在隧道环向上包括顺次设置的若干普通块和一个特殊块；所述普通块和特殊块均为弧形块，沿隧道纵向上长度相同；所述管片在隧道纵向上按照ABCDEFG至GFEDCBA的方式错缝布置。
优选的，所述管片在上下两弧型面的四周均开设有搭接凹槽，中部贯通开设有注浆孔和排气孔；所述管片和原衬砌结构之间通过注浆孔注入粘接材料实现粘接固定；所述普通块沿隧道环向两侧、特殊块沿隧道环向一侧设有0～15°的切角α；所述管片在隧道环向及纵向上相邻两侧边之间涂抹有粘接材料。
优选的，还包括设置在管片上下两侧的龙骨板和连接板；所述龙骨板位于管片上弧型面的相邻搭接凹槽内，并与原衬砌结构通过沿龙骨板中线间隔均布的第一锚固螺栓连接固定；所述龙骨板上开设有供第一锚固螺栓通过的第一螺栓孔；所述连接板位于管片下弧型面的相邻搭接凹槽内，并通过间隔均布的第二锚固螺栓将功能层、连接板、管片、龙骨板和原衬砌结构一并连接固定；所述功能层、连接板、管片和龙骨板上共同开设有供第二锚固螺栓通过的第二螺栓孔。
优选的，所述管片在隧道纵向上相邻两侧边之间还设有密封条；所述粘接材料为环氧树脂砂浆。
优选的，所述普通块和特殊块沿隧道纵向上长度为1～3m；所述普通块沿隧道环向上长度为2～8m，对应的特殊块沿隧道环向上长度为1～4m；所述管片厚度为5～30cm中任一尺寸。
优选的，所述龙骨和连接板采用1～5mm厚钢板或塑料板制成，宽度为10～20cm，对应的搭接凹槽宽度为5～10cm。
优选的，所述第一锚固螺栓间隔均布的距离为10～30cm；所述第二锚固螺栓间隔均布的距离为5～30cm。
优选的，在原衬砌结构四周延伸100cm范围内刮涂有水基泥渗透结晶型防水涂料。
一种运营病害隧道装配式处治结构的施工方法，包括如下步骤：
S1：确认原衬砌结构病害状态值；
结合现场原衬砌结构病害情况，根据《公路隧道养护技术规范进行》(JTG H12-2015)附录B判定获取，确定为0～3中哪一状态值；
S2：基于病害状态值，处理原衬砌结构；
状态值为0时，无需加固；
状态值为1时，不破除原衬砌结构，对原衬砌结构进行修补；
状态值为2时，破除原衬砌结构厚度的1/3～1/2的深度后进行修补；
状态值为3时，破除原衬砌结构厚度的1/2～拆除原衬砌结构；
S3：根据病害情况确定功能层；
对于渗漏水病害，功能层为防水板；对于冻害或高寒高海拔区域，功能层为保温板；
S4：根据病害隧道加固范围及所处的位置，按照公路隧道规范，在工厂生产出符合曲线参数、尺寸及厚度大小的普通块和特殊块；
S5：利用第一锚固螺栓将功能层和龙骨板固定至原衬砌结构上；
S6：错缝安装管片，然后安装连接板；随后完成所有第二锚固螺栓的固定；
S7：由注浆孔注入粘接材料，实现加固。
优选的，当病害状态值为0～2时，管片材料选用C30～C60的混凝土或钢筋混凝土；当病害状态值为3时，管片材料选用C40～C120的混凝土或钢筋混凝土。
本发明的有益效果在于：在运营隧道出现病害需要处治时，采用本发明的处治结构，从生产和安装上均能得到快速高效的响应，同时处治的加固强度高，表面视觉破坏少。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明处治结构立体局部剖视图；
图2为隧道完成处治时立体视图；
图3为本发明处治结构沿隧道环向展开示意图；
图4为图3中P-P截面视图；
图5为普通块正视图；
图6为普通块侧视图。
附图中标记如下：管片1、搭接凹槽11、注浆孔12、排气孔13、龙骨板2、第一锚固螺栓21、第一螺栓孔22、连接板3、第二锚固螺栓31、第二螺栓孔32、原衬砌结构10、功能层20。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1～6，一种运营病害隧道装配式处治结构，包括顺次设置在原衬砌结构10下方的功能层20和病害处治结构；所述功能层20为防水板或保温板；所述病害处治结构包括在功能层20下方的预制混凝土或钢筋混凝土管片1；所述管片1在隧道环向上包括顺次设置若干普通块和一个特殊块，本实施例中采用了六个普通块ABCDEF以及一个特殊块G，如图2-3，当然，再其它实施例中，还可采用其它数量的普通块；所述普通块和特殊块均为弧形块，沿隧道纵向上长度相同，其中六个普通块沿隧道环向上长度相同，特殊块沿隧道环向上长度设计为小于普通块，采用特殊块的目的即是为了完成错缝布置，如本实施例中，设计为特殊块沿隧道环向上长度为普通块的二分之一，以实现管片在隧道纵向上按照ABCDEFG至
GFEDCBA的方式错缝布置，达到良好的密封防漏水。该结构形式的选择可减少管片在工厂内的预制加工的种类，即只需要加工普通块和特殊块两种管片即可，并且特殊块可由普通块由中部一切为二或是根据其他比例如2/3、3/4切取获得，实际只需加工一种管片，以此实现快捷加工，迅速响应对病害隧道的快速高效处治需求，普通块结构见图5和6，特殊块可由其切割制成，如一分为二，故在附图中未展示。
进一步的，本实施例采用的管片1在上下两弧型面的四周均开设有搭接凹槽11，如图1、5、6，中部贯通开设有注浆孔12和排气孔13；所述管片1和原衬砌结构10之间通过注浆孔12注入粘接材料实现粘接固定，具体为粘接材料由注浆孔12溢出至管片1和原衬砌结构10之间的缝隙，排气孔13作用之一注浆时的排气，作用之二是用于观测注浆量排气孔13内有粘接材料溢出时，说明已注浆到位。通过注入粘接材料，实现提高管片1和原衬砌结构10之间的加固强度。
所述普通块ABCDEF沿隧道环向两侧、特殊块G沿隧道环向一侧设有0～15°的切角α；见图3和图4，该设计也为实现安装便捷。施工过程中，先安装承载面长度较大的管片，即A、C、E、G，管片安装完成后，在管片交接面均匀涂抹粘接材料，可采用环氧树脂砂浆再安装净空面长度较大的管片，即B、D、F。先安装A、C、E、G后，AC、CE、EG之间形成一个倒梯形结构，此时只需将B、D、F推入该倒梯形结构即可，安装十分方便，同时，倒梯形结构还具有一定受力防坠落的作用。
所述管片1在隧道环向及纵向上相邻两侧边之间涂抹有粘接材料，以提高环向及纵向的加固强度。
进一步的，本实施例还包括设置在管片1上下两侧的龙骨板2和连接板3。所述龙骨板2位于管片1上弧型面的相邻搭接凹槽11内，并与原衬砌结构10通过沿龙骨板2中线间隔均布的第一锚固螺栓21连接固定，如图1；所述龙骨板2上开设有供第一锚固螺栓21通过的第一螺栓孔22；所述连接板3位于管片1下弧型面的相邻搭接凹槽11内，并通过间隔均布的第二锚固螺栓31将功能层20、连接板3、管片1、龙骨板2和原衬砌结构10一并连接固定；所述功能层20、连接板3、管片1和龙骨板2上共同开设有供第二锚固螺栓31通过的第二螺栓孔32；搭接凹槽11的设计为便于安装定位，通过第二锚固螺栓31和第二螺栓孔32即可充分快捷的将连接板3、管片1、龙骨板2固定，同时，搭接凹槽11的下凹结构形式，还保证了管片1与龙骨板2、连接板3不发生空间冲突，安装顺畅。连接板3的设计，也将管片1横向以及纵向的搭接缝隙进行了遮挡，减少了表面视觉的破坏。
进一步的，本实施例采用的管片1在隧道纵向上相邻两侧边之间还设有密封条(未示出)，以进一步提高纵向的密封程度。
进一步的，本实施例采用的普通块和特殊块沿隧道纵向上长度为1～3m；所述普通块沿隧道环向上长度为2～8m，对应的特殊块沿隧道环向上长度为1～4m，特殊块长度为普通块长度一半，从而实现错缝拼装，有利于加强结构整体性，提高结构承载力；所述管片1厚度为5～30cm中任一尺寸，其由隧道净空与衬砌病害状态值共同决定，尺寸选取时，管片厚度宜大于裂缝深度，小于原有衬砌厚度的2/3，有利于提高加固可靠性，保证加固强度。
进一步的，本实施例采用的龙骨2和连接板3采用1～5mm厚钢板或塑料板制成，宽度为10～20cm，对应的搭接凹槽11宽度为5～10cm，保证受力良好传递的同时又避免宽度过小造成的较大局部应力。
进一步的，本实施例采用的粘接材料为环氧树脂砂浆，当然，也可以采用其他性能优异的粘接材料。
进一步的，本实施例采用的第一锚固螺栓21间隔均布的距离为10～30cm；所述第二锚固螺栓31间隔均布的距离为5～30cm，保证结构传力要求的同时也避免过多螺栓安全造成的人力物力以及时间浪费。
进一步的，本实施例在原衬砌结构10四周延伸100cm范围内刮涂有水基泥渗透结晶型防水涂料，以此进一步提高处治后的防水性。
一种运营病害隧道装配式处治结构的施工方法，包括如下步骤：
S1：确认原衬砌结构病害状态值；
结合现场原衬砌结构病害情况，根据《公路隧道养护技术规范进行》(JTG H12-2015)附录B判定获取，确定为0～3中哪一状态值；
S2：基于病害状态值，处理原衬砌结构；
状态值为0时，无需加固；
状态值为1时，不破除原衬砌结构，对原衬砌结构进行修补；
状态值为2时，破除原衬砌结构厚度的1/3～1/2的深度后进行修补；
状态值为3时，破除原衬砌结构厚度的1/2～拆除原衬砌结构；
S3：根据病害情况确定功能层；
对于渗漏水病害，功能层为防水板；对于冻害或高寒高海拔区域，功能层为保温板；
S4：根据病害隧道加固范围及所处的位置，按照公路隧道规范，在工厂生产出符合曲线参数、尺寸及厚度大小的普通块和特殊块；
S5：利用第一锚固螺栓将功能层和龙骨板固定至原衬砌结构上；
S6：错缝安装管片，然后安装连接板；随后完成所有第二锚固螺栓的固定；
S7：由注浆孔注入粘接材料，实现加固。
进一步的，本当病害状态值为0～2时，管片材料选用C30～C60的混凝土或钢筋混凝土；当病害状态值为3时，管片材料选用C40～C120的混凝土或钢筋混凝土。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种运营病害隧道装配式处治结构，其特征在于：
包括顺次设置在原衬砌结构下方的功能层和病害处治结构；
所述功能层为防水板或保温板；
所述病害处治结构包括设置在功能层下方的预制混凝土或钢筋混凝土管片；
所述管片在隧道环向上包括顺次设置的若干普通块和一个特殊块；所述普通块和特殊块均为弧形块，沿隧道纵向上长度相同；
所述管片在隧道纵向上按照ABCDEFG至GFEDCBA的方式错缝布置。
2.根据权利要求1所述的运营病害隧道装配式处治结构，其特征在于：
所述管片在上下两弧型面的四周均开设有搭接凹槽，中部贯通开设有注浆孔和排气孔；
所述管片和原衬砌结构之间通过注浆孔注入粘接材料实现粘接固定；
所述普通块沿隧道环向两侧、特殊块沿隧道环向一侧设有0～15°的切角α；
所述管片在隧道环向及纵向上相邻两侧边之间涂抹有粘接材料。
3.根据权利要求2所述的运营病害隧道装配式处治结构，其特征在于：还包括设置在管片上下两侧的龙骨板和连接板；
所述龙骨板位于管片上弧型面的相邻搭接凹槽内，并与原衬砌结构通过沿龙骨板中线间隔均布的第一锚固螺栓连接固定；所述龙骨板上开设有供第一锚固螺栓通过的第一螺栓孔；
所述连接板位于管片下弧型面的相邻搭接凹槽内，并通过间隔均布的第二锚固螺栓将功能层、连接板、管片、龙骨板和原衬砌结构一并连接固定；所述功能层、连接板、管片和龙骨板上共同开设有供第二锚固螺栓通过的第二螺栓孔。
4.根据权利要求3所述的运营病害隧道装配式处治结构，其特征在于：所述管片在隧道纵向上相邻两侧边之间还设有密封条；所述粘接材料为环氧树脂砂浆。
5.根据权利要求3所述的运营病害隧道装配式处治结构，其特征在于：所述普通块和特殊块沿隧道纵向上长度为1～3m；所述普通块沿隧道环向上长度为2～8m，对应的特殊块沿隧道环向上长度为1～4m；所述管片厚度为5～30cm中任一尺寸。
6.根据权利要求3所述的运营病害隧道装配式处治结构，其特征在于：所述龙骨和连接板采用1～5mm厚钢板或塑料板制成，宽度为10～20cm，对应的搭接凹槽宽度为5～10cm。
7.根据权利要求3所述的运营病害隧道装配式处治结构，其特征在于：所述第一锚固螺栓间隔均布的距离为10～30cm；所述第二锚固螺栓间隔均布的距离为5～30cm。
8.根据权利要求3所述的运营病害隧道装配式处治结构，其特征在于：在原衬砌结构四周延伸100cm范围内刮涂有水基泥渗透结晶型防水涂料。
9.一种运营病害隧道装配式处治结构的施工方法，其特征在于包括如下步骤：
S1：确认原衬砌结构病害状态值；
结合现场原衬砌结构病害情况，根据《公路隧道养护技术规范进行》(JTG H12-2015)附录B判定获取，确定为0～3中哪一状态值；
S2：基于病害状态值，处理原衬砌结构；
状态值为0时，无需加固；
状态值为1时，不破除原衬砌结构，对原衬砌结构进行修补；
状态值为2时，破除原衬砌结构厚度的1/3～1/2的深度后进行修补；
状态值为3时，破除原衬砌结构厚度的1/2～拆除原衬砌结构；
S3：根据病害情况确定功能层；
对于渗漏水病害，功能层为防水板；对于冻害或高寒高海拔区域，功能层为保温板；
S4：根据病害隧道加固范围及所处的位置，按照公路隧道规范，在工厂生产出符合曲线参数、尺寸及厚度大小的普通块和特殊块；
S5：利用第一锚固螺栓将功能层和龙骨板固定至原衬砌结构上；
S6：错缝安装管片，然后安装连接板；随后完成所有第二锚固螺栓的固定；
S7：由注浆孔注入粘接材料，实现加固。
10.根据权利要求9所述的运营病害隧道装配式处治结构的施工方法，其特征在于：当病害状态值为0～2时，管片材料选用C30～C60的混凝土或钢筋混凝土；当病害状态值为3时，管片材料选用C40～C120的混凝土或钢筋混凝土。
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