CN108798721A - 运营病害隧道装配式处治施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运营病害隧道装配式处治施工方法，应用在隧道工程病害处治领域，在传统装配式衬砌结构施工作业方法的基础上，结合运营病害隧道类型多样、程度不一的特性，以及隧道运营对时效性、安全性的要求，结合病害处治对象识别、处治范围选取、装配衬砌设计、衬砌管片生产、配套机具选用、现场施工方案等工序，提出运营病害隧道装配式衬砌结构处治施工方法。此病害处治方法具有质量可靠、快速稳定、适用性强、加速作业速度快、机械化程度高、交通干扰小等优点。

Description

运营病害隧道装配式处治施工方法

技术领域

本发明属于隧道工程病害处治领域，具体涉及一种运营病害隧道装配式处治施工方法

背景技术

公路工程不断深入，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，必将成为公路隧道病害处治的重要方法。

既有装配式衬砌技术主要用于新建盾构隧道，公路工程新建阶段也有一定尝试，装配式衬砌结构在运营病害加固处治领域几乎空白，经验累积少，未形成配套施工方法，虽有部分学者提出运营隧道钢波纹板加固思路，但钢波纹板与混凝土、钢筋混凝土结构在产品类型、结构尺寸、连接方式等方面均存在较大差异，钢波纹板的有关思路在装配式衬砌结构中不能适用。

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施工方法，在传统装配式衬砌结构施工作业方法的基础上，结合运营病害隧道类型多样、程度不一的特性，以及隧道运营对时效性、安全性的要求，结合病害处治对象识别、处治范围选取、装配衬砌设计、衬砌管片生产、配套机具选用、现场施工方案等工序，提出运营病害隧道装配式衬砌结构处治施工方法。此病害处治方法具有质量可靠、快速稳定、适用性强、加速作业速度快、机械化程度高、交通干扰小等优点。

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施工方法，包括以下步骤：

S1：病害处治对象识别；

S1-1：结合病害表现形式，初步判断隧道病害类型为裂缝、渗漏水、掉块、冻胀，腐蚀老化中的哪一类；

S1-2：结合病害区段地勘资料、设计参数、施工记录、监测数据、定检历史与检测结果，对比判断出的病害类型产生原因的理论研究结果，确认对象隧道病害产生原因；

S1-3：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》(JTGH12-2015)附录B获取，初步判定为0～3中哪一状态值；

S1-4：结合数值模拟、实验研究、综合分级的病害关联分级方法，结合隧道具体围岩等级、病害类型、病害程度、分布规律信息，对根据《公路隧道养护技术规范进行》得出的状态值进行修定；

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；

S1-6针对确定的隧道病害等级和病害加固需求，进行装配式衬砌结构加固；

S2：病害处治范围选取；

S2-1：结合隧道衬砌厚度为30～70cm中哪一种；混凝土标号为C30、C35、C40、C45中哪一种；混凝土类型为素混凝土、钢筋混凝土中哪一种；是否有仰拱机构；曲线参数为三心圆、五心圆中哪一种；富余净空为0～20cm中哪一种；确定采用换拱加固或套拱加固；

S2-2：若采用换拱加固，则需结合病害分布部位在拱顶、拱腰、边墙、全断面中的哪些位置，判定是局部病害还是全断面破坏，进而确定是局部换拱还是全断面换拱；

S2-2-1：采用局部换拱时，换拱范围应与衬砌管片尺寸对应；

S2-2-3：采用全断面换拱时，加固范围应不小于隧道病害前后5m；

S2-3：若采用套拱加固，同样加固范围应不小于隧道病害前后5m；

S3：装配衬砌设计；

结合加固部位/区段衬砌内轮廓设计参数确定管片轮廓目标曲线，选定管片划分方式、装配形式、环向曲线参数、纵向宽度、管片厚度、混凝土等级；

S4：衬砌管片生产；

若病害处治里程较短，管片需求量不大，则选用可变形柔性预制模具，通过调整预制模具曲线参数实现一模多用，从而减小模具生产带来的高成本；

若病害处治需求量大，则选用定制生产模具，从而保证装配衬砌结构大批量生产的产品质量；

S5：配套机具选用；

采用可自动行走、伸缩、自动运载衬砌管片、且下部可正常通车的施工作业台车；

S6：现场施工作业；

通过货车将衬砌管片及施工作业台车运送至待施工作业段；施工作业台车按断面条件伸缩至合适大小；然后通过卸载机将衬砌管片放置于施工作业台车的自动运送机构上，运送至隧道环向待加固部位，完成加固作业。

优选的，S5配套机具选用时，若病害处治里程较长，结合加固作业时效要求选用多个施工作业台车。

优选的，S6现场施工作业过程中，所有操作均应在施工作业台车保护区域完成，禁止操作人员进入台车外隧道界限范围，并避免作业器具掉入运行路面。

本发明的有益效果在于：本发明以病害隧道为对象，结合处治对象识别、处治范围选取、装配衬砌设计、衬砌管片生产、配套机具选用、现场施工作业工序，具有针对性高、适用性强、处治作业速度快、机械化程度高、交通干扰小、施工作业安全等优点。

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为可变形柔性预制模具结构示意图；

图2为施工作业台车结构示意图。

附图中标记如下：可变形柔性预制模具1、施工作业台车2、自动运送机构21。

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。

一种运营病害隧道装配式处治施工方法，包括以下步骤：

S1：病害处治对象识别；

S1-1：结合病害表现形式，初步判断隧道病害类型为裂缝、渗漏水、掉块、冻胀，腐蚀老化中的哪一类；

S1-2：结合病害区段地勘资料、设计参数、施工记录、监测数据、定检历史与检测结果，对比判断出的病害类型产生原因的理论研究结果，确认对象隧道病害产生原因；

S1-3：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》(JTGH12-2015)附录B获取，初步判定为0～3中哪一状态值；

S1-4：结合数值模拟、实验研究、综合分级的病害关联分级方法，结合隧道具体围岩等级、病害类型、病害程度、分布规律信息，对根据《公路隧道养护技术规范进行》得出的状态值进行修定；

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；

S1-6针对确定的隧道病害等级和病害加固需求，进行装配式衬砌结构加固；

此步骤有助于提高装配式结构加固的针对性和有效性，避免盲目加固的时间和经济损失；

S2：病害处治范围选取；

S2-1：结合隧道衬砌厚度为30～70cm中哪一种；混凝土标号为C30、C35、C40、C45中哪一种；混凝土类型为素混凝土、钢筋混凝土中哪一种；是否有仰拱机构；曲线参数为三心圆、五心圆中哪一种；富余净空为0～20cm中哪一种；确定采用换拱加固或套拱加固；

S2-2：若采用换拱加固，则需结合病害分布部位在拱顶、拱腰、边墙、全断面中的哪些位置，判定是局部病害还是全断面破坏，进而确定是局部换拱还是全断面换拱；

S2-2-1：采用局部换拱时，换拱范围应与衬砌管片尺寸对应；

S2-2-3：采用全断面换拱时，加固范围应不小于隧道病害前后5m；

S2-3：若采用套拱加固，同样加固范围应不小于隧道病害前后5m；

通过病害处治范围的分析，可确定最优加固方案、加固部位及区间，有利于提高加固作业效率；

S3：装配衬砌设计；

结合加固部位/区段衬砌内轮廓设计参数确定管片轮廓目标曲线，选定管片划分方式、装配形式、环向曲线参数、纵向宽度、管片厚度、混凝土等级；

S4：衬砌管片生产；

若病害处治里程较短，管片需求量不大，则选用可变形柔性预制模具1，结构参考图1，通过调整预制模具曲线参数实现一模多用，从而减小模具生产带来的高成本；

若病害处治需求量大，则选用定制生产模具，从而保证装配衬砌结构大批量生产的产品质量；

S5：配套机具选用；

采用可自动行走、伸缩、自动运载衬砌管片、且下部可正常通车的施工作业台车2，结构参考图2；

S6：现场施工作业；

通过货车将衬砌管片及施工作业台车运送至待施工作业段；施工作业台车按断面条件伸缩至合适大小；然后通过卸载机将衬砌管片放置于施工作业台车的自动运送机构21上，运送至隧道环向待加固部位，完成加固作业。

进一步的，本实施例中S5配套机具选用时，若病害处治里程较长，结合加固作业时效要求选用多个施工作业台车，从而实现多个加固作业面同时作业，从而有效控制工期，保证施工进度。

进一步的，本实施例中S6现场施工作业过程中，所有操作均应在施工作业台车保护区域完成，禁止操作人员进入台车外隧道界限范围，并避免作业器具掉入运行路面，以保障施工人员与车辆运营安全。

本发明以病害隧道为对象，结合处治对象识别、处治范围选取、装配衬砌设计、衬砌管片生产、配套机具选用、现场施工作业工序，具有针对性高、适用性强、处治作业速度快、机械化程度高、交通干扰小、施工作业安全等优点。

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 (3)

1.一种运营病害隧道装配式处治施工方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：病害处治对象识别；

S1-1：结合病害表现形式，初步判断隧道病害类型为裂缝、渗漏水、掉块、冻胀，腐蚀老化中的哪一类；

S1-2：结合病害区段地勘资料、设计参数、施工记录、监测数据、定检历史与检测结果，对比判断出的病害类型产生原因的理论研究结果，确认对象隧道病害产生原因；

S1-3：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获取，初步判定为0～3中哪一状态值；

S1-4：结合数值模拟、实验研究、综合分级的病害关联分级方法，结合隧道具体围岩等级、病害类型、病害程度、分布规律信息，对根据《公路隧道养护技术规范进行》得出的状态值进行修定；

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；

S1-6针对确定的隧道病害等级和病害加固需求，进行装配式衬砌结构加固；

S2：病害处治范围选取；

S2-1：结合隧道衬砌厚度为30～70cm中哪一种；混凝土标号为C30、C35、C40、C45中哪一种；混凝土类型为素混凝土、钢筋混凝土中哪一种；是否有仰拱机构；曲线参数为三心圆、五心圆中哪一种；富余净空为0～20cm中哪一种；确定采用换拱加固或套拱加固；

S2-2：若采用换拱加固，则需结合病害分布部位在拱顶、拱腰、边墙、全断面中的哪些位置，判定是局部病害还是全断面破坏，进而确定是局部换拱还是全断面换拱；

S2-2-1：采用局部换拱时，换拱范围应与衬砌管片尺寸对应；

S2-2-3：采用全断面换拱时，加固范围应不小于隧道病害前后5m；

S2-3：若采用套拱加固，同样加固范围应不小于隧道病害前后5m；

S3：装配衬砌设计；

结合加固部位/区段衬砌内轮廓设计参数确定管片轮廓目标曲线，选定管片划分方式、装配形式、环向曲线参数、纵向宽度、管片厚度、混凝土等级；

S4：衬砌管片生产；

若病害处治里程较短，管片需求量不大，则选用可变形柔性预制模具，通过调整预制模具曲线参数实现一模多用，从而减小模具生产带来的高成本；

若病害处治需求量大，则选用定制生产模具，从而保证装配衬砌结构大批量生产的产品质量；

S5：配套机具选用；

采用可自动行走、伸缩、自动运载衬砌管片、且下部可正常通车的施工作业台车；

S6：现场施工作业；

通过货车将衬砌管片及施工作业台车运送至待施工作业段；施工作业台车按断面条件伸缩至合适大小；然后通过卸载机将衬砌管片放置于施工作业台车的自动运送机构上，运送至隧道环向待加固部位，完成加固作业。

2.根据权利要求1所述的运营病害隧道装配式处治施工方法，其特征在于：S5配套机具选用时，若病害处治里程较长，结合加固作业时效要求选用多个施工作业台车。

3.根据权利要求1所述的运营病害隧道装配式处治施工方法，其特征在于：S6现场施工作业过程中，所有操作均应在施工作业台车保护区域完成，禁止操作人员进入台车外隧道界限范围，并避免作业器具掉入运行路面。