CN109322676A - 隧道裂缝加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道裂缝加固方法，包括以下步骤：S1、清理裂缝周围土体表面，形成待加固面，在待加固面挂设钢筋网，浇注聚合物砂浆；S2、向裂缝内灌注封缝胶；S3、沿裂缝路径方向间隔锚固多个钢板。本发明的隧道裂缝加固方法，通过在待加固面设置钢筋网，将钢筋网与隧道土体成为整体结构，可有效降低隧道裂缝处的应力，防止裂缝进一步扩大致使土体局部坍塌，同时通过向裂缝中灌入封缝胶并且用钢板铺设在裂缝表面，不但填上了裂缝本身，而且也利用化学锚固螺栓和利用粘钢胶粘住的钢板堵住了裂缝的表面，减少外部的水通过裂缝渗入到隧道混凝土中，同时也利用裂缝处钢板的加固作用，从而提高了隧道混凝土的承载能力和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及隧道加固技术领域，更具体地说，本发明涉及一种隧道裂缝加固方法。
背景技术
随着隧道的长期使用，隧道上会出现不同程度的裂缝，如果不及时进行修补和修复会加重路面和桥面的损坏，传统的解决办法是填补，这种方法在修补裂缝处使用一段时间后还会出现同样的裂缝，因此急需一种隧道裂缝加固方法，其对裂缝修补后，稳固，使用寿命长。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种隧道裂缝加固方法，通过在待加固面设置钢筋网，然后浇注聚合物砂浆，将钢筋网与隧道土体成为整体结构，可有效降低隧道裂缝处的应力，防止裂缝进一步扩大致使土体局部坍塌，同时通过向裂缝中灌入封缝胶并且用钢板铺设在裂缝表面，不但填上了裂缝本身，而且也利用化学锚固螺栓和利用粘钢胶粘住的钢板堵住了裂缝的表面，减少外部的水通过裂缝渗入到隧道混凝土中，同时也利用裂缝处钢板的加固作用，从而提高了隧道混凝土的承载能力和使用寿命。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种隧道裂缝加固方法，包括以下步骤：
S1、清理裂缝周围土体表面，凿除松动土体，形成待加固面，在待加固面挂设钢筋网，然后浇注聚合物砂浆；
S2、向裂缝内灌注封缝胶；
S3、沿裂缝路径方向间隔锚固多个钢板，每个钢板均铺设在裂缝上且两端均延伸并超过钢筋网。
优选的是，所述的隧道裂缝加固方法，S1中钢筋网为由钢筋相互连接的网格状结构，在待加固面固设多个长钉，所述长钉的端帽为向内弯曲的U形帽且端帽朝外，长钉的U形帽卡住钢筋网上的钢筋即完成钢筋网挂设在待加固面上。
优选的是，所述的隧道裂缝加固方法，S2中灌注封缝胶后并用环氧树脂填补裂缝内存在的空隙；S3中预先在钢板背面涂覆粘钢胶，然后将钢板粘贴在裂缝上，再使用化学锚固螺栓将钢板锚固在裂缝上。
优选的是，所述的隧道裂缝加固方法，锚固钢板前还在裂缝处粘贴碳纤维布。
优选的是，所述的隧道裂缝加固方法，所述聚合物砂浆包括以下重量份组分：300～350份的硅酸盐水泥、30～40份的牡蛎壳粉、100～120份的石英砂、70～80份的聚丙烯酸酯乳液、10～15份的硅烷改性的苯丙乳液、5～10份的纤维素醚、3～8份的淀粉醚、60～80份的水；所述牡蛎壳粉的制备包括：
A1、将将牡蛎壳放入质量分数为10～12％的醋酸中浸泡12～24小时，取出，洗净，晾干，放入温度为35～45℃的质量分数为8％的碳酸钠溶液中浸泡12～24小时后，取出，用清水冲洗干净，晾干，备用；
A2、使用紫外线对步骤A1中处理完的牡蛎壳照射2～3小时后，将牡蛎壳置于300～400℃的温度下保持2～3小时，粉碎，过60～80目筛，制得牡蛎壳粉；
所述聚合物砂浆的制备方法为：将硅烷改性的苯丙乳液、聚丙烯酸酯乳液与水混合后与40～60℃下搅拌1～2h；然后加入硅酸盐水泥、牡蛎壳粉、石英砂、纤维素醚、淀粉醚继续搅拌20～40min即得聚合物砂浆；
浇注聚合物砂浆具体包括：
B1、在钢筋网表面刷涂预涂剂，所述预涂剂由羧基丁苯乳液、水泥、碳化硅、活性硅灰、矿渣粉按质量比为1:0.3～0.6:0.05～0.1:0.1～0.2:0.08～0.12的比例混合而成；
B2、将聚合物砂浆置入装有砂浆喷射机中，将砂浆喷射机与空气压缩机相连，利用压缩空气将聚合物砂浆喷至刷涂有预涂剂的钢筋网表面，空气压缩机空气流量为1.5～2m3/min，空气压力为1.5～2MPa。
优选的是，所述的隧道裂缝加固方法，所述粘钢胶包括质量比为50～60:30～40的第一组分、第二组分；
其中，第一组分包括以下重量份原料：
50～60份的双酚A树脂、20～30份的氨基环氧树脂、5～10份的二酸酯、10～15份的聚硫橡胶、2～6份的钛酸酯、0.5～1份的碳纤维；
第二组分包括以下重量份原料：
20～30份的改性脂肪胺、10～20份的合成树脂、1～3份的壬基酚、5～10份的苯甲醇、2～3份的改性碳纳米管；
所述改性碳纳米管的的制备方法为：按重量份称取碳纳米管，加入体积比为4:1浓硫酸与浓硝酸混合液中，于温度为120～130℃下回流8～12h，冷却，过滤，洗涤，干燥即得改性碳纳米管，碳纳米管与浓硫酸的质量体积为1～2g:90～100ml。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明的隧道裂缝加固方法，通过在待加固面设置钢筋网，然后浇注聚合物砂浆，将钢筋网与隧道土体成为整体结构，可有效降低隧道裂缝处的应力，防止裂缝进一步扩大致使土体局部坍塌，同时通过向裂缝中灌入封缝胶并且用钢板铺设在裂缝表面，不但填上了裂缝本身，而且也利用化学锚固螺栓和利用粘钢胶粘住的钢板堵住了裂缝的表面，减少外部的水通过裂缝渗入到隧道混凝土中，同时也利用裂缝处钢板的加固作用，从而提高了隧道混凝土的承载能力和使用寿命。
2、本发明的隧道裂缝加固方法，使用的聚合物砂浆以硅酸盐水泥为基础原料，加入牡蛎壳粉，通过将牡蛎壳先后经过醋酸、碱液浸泡，再通过紫外线照射，并在高温下干燥后可形成多孔状网络结构，当其加入至聚合物砂浆中，可使聚合物砂浆中的硅酸盐水泥与其他物质形成强有力的结合，可阻止微裂缝的发生，牡蛎壳粉的加入可提高聚合物砂浆的抗渗、抗压、抗折的能力。
3、本发明的隧道裂缝加固方法，使用的粘钢胶包括第一组分、第二组分，第二组分中含有改性碳纳米管，碳纳米管具有良好的力学性能，抗拉强度高、模量大，将其改性后加入粘钢胶中，可充分均匀分布于粘钢胶中，最大程度提高粘钢胶的粘结强度，而第一组分中含有的碳纤维，其分布在粘钢胶中改性后的碳纳米管会有一部分吸附于碳纤维表面，吸附后的碳纤维在粘钢胶中，使得粘钢胶应力分布均匀，粘贴更稳固，可有效地承担起钢板与隧道裂缝处的粘贴。
4、本发明的隧道裂缝加固方法，施工时不必封路施工，只需要占用半幅道路，另外半幅可以通车，同时施工速度快，消耗材料较少，有利于节能环保，而且安全质量可控。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的隧道裂缝加固方法其中一个技术方案的结构示意图；
图2为本发明的隧道裂缝加固方法其中一个技术方案中长钉的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1～2所示，一种隧道裂缝加固方法，包括以下步骤：
S1、清理裂缝1周围土体表面，凿除松动土体，形成待加固面，在待加固面挂设钢筋网2，然后浇注聚合物砂浆；
S2、向裂缝1内灌注封缝胶；
S3、沿裂缝1路径方向间隔锚固多个钢板3，每个钢板3均铺设在裂缝1上且两端均延伸并超过钢筋网2。
所述的隧道裂缝加固方法，S1中钢筋网2为由钢筋相互连接的网格状结构，在待加固面固设多个长钉4，该长钉4的端帽为向内弯曲的U形帽41且端帽朝外，长钉4的U形帽41卡住钢筋网2上的钢筋即完成钢筋网2挂设在待加固面上。
所述的隧道裂缝加固方法，S2中灌注封缝胶后并用环氧树脂填补裂缝1内存在的空隙；S3中预先在钢板3背面涂覆粘钢胶，然后将钢板3粘贴在裂缝1上，再使用化学锚固螺栓将钢板锚固在裂缝1上。
本发明的隧道裂缝加固方法，首先清理裂缝1周围土体表面杂物等，并凿除松动土体，形成待加固面，然后在待加固面上沿裂缝1路径方向设置多个长钉4，该长钉4的端帽为向内弯曲的U形帽41，通过U形帽41将钢筋网2上的钢筋钩住，在实际中可在钢筋网2上下两端均设置长钉4，这样可使钢筋网2挂设在待加固面上时更稳定，实际中可沿裂缝1路径方向挂设多个钢筋网2，然后浇注聚合物砂浆，包埋钢筋网2；然后向裂缝1内灌注封缝胶，封缝胶可为YJS-400封缝胶，若灌注封缝胶后存在空隙，可用环氧树脂填补；待聚合物砂浆、封缝胶均凝固后，沿裂缝1路径方向间隔设置多个，且每个钢板3均盖在裂缝1上且上下两端均超过钢筋网2，具体设置为在钢板3背部涂覆粘钢胶，将钢板3粘贴在裂缝1上，待粘钢胶凝固后，在钢板3上下两端且位于钢筋网2之外的地方通过化学锚固螺栓将钢板3锚固在裂缝1所在的隧道面上。本发明的隧道裂缝加固方法，通过在待加固面设置钢筋网，然后浇注聚合物砂浆，将钢筋网与隧道土体成为整体结构，可有效降低隧道裂缝处的应力，防止裂缝进一步扩大致使土体局部坍塌，同时通过向裂缝中灌入封缝胶并且用钢板铺设在裂缝表面，不但填上了裂缝本身，而且也利用化学锚固螺栓和利用粘钢胶粘住的钢板堵住了裂缝的表面，减少外部的水通过裂缝渗入到隧道混凝土中，同时也利用裂缝处钢板的加固作用，从而提高了隧道混凝土的承载能力和使用寿命。
在另一种技术方案中，所述的隧道裂缝加固方法，锚固钢板3前还在裂缝1处粘贴碳纤维布。在锚固钢板3前先在裂缝1处粘贴碳纤维布，可通过环氧树脂胶将碳纤维布粘贴在裂缝1处，其可改变裂缝处的受力状态，限制裂缝的产生和发展。
在另一种技术方案中，所述的隧道裂缝加固方法，所述聚合物砂浆包括以下重量份组分：300份的硅酸盐水泥、30份的牡蛎壳粉、100份的石英砂、70份的聚丙烯酸酯乳液、10份的硅烷改性的苯丙乳液、5份的纤维素醚、3份的淀粉醚、60份的水；所述牡蛎壳粉的制备包括：
A1、将将牡蛎壳放入质量分数为10％的醋酸中浸泡12小时，取出，洗净，晾干，放入温度为35℃的质量分数为8％的碳酸钠溶液中浸泡12小时后，取出，用清水冲洗干净，晾干，备用；
A2、使用紫外线对步骤A1中处理完的牡蛎壳照射2小时后，将牡蛎壳置于300℃的温度下保持2小时，粉碎，过60目筛，制得牡蛎壳粉；
所述聚合物砂浆的制备方法为：将硅烷改性的苯丙乳液、聚丙烯酸酯乳液与水混合后与40℃下搅拌1h；然后加入硅酸盐水泥、牡蛎壳粉、石英砂、纤维素醚、淀粉醚继续搅拌20min即得聚合物砂浆；
浇注聚合物砂浆具体包括：
B1、在钢筋网表面刷涂预涂剂，所述预涂剂由羧基丁苯乳液、水泥、碳化硅、活性硅灰、矿渣粉按质量比为1:0.3:0.05:0.1:0.08的比例混合而成；
B2、将聚合物砂浆置入装有砂浆喷射机中，将砂浆喷射机与空气压缩机相连，利用压缩空气将聚合物砂浆喷至刷涂有预涂剂的钢筋网表面，空气压缩机空气流量为1.5m3/min，空气压力为1.5MPa。
在另一种技术方案中，所述的隧道裂缝加固方法，所述粘钢胶包括质量比为50:30的第一组分、第二组分；
其中，第一组分包括以下重量份原料：
50份的双酚A树脂、20份的氨基环氧树脂、5份的二酸酯、10份的聚硫橡胶、2份的钛酸酯、0.5份的碳纤维；
第二组分包括以下重量份原料：
20份的改性脂肪胺、10份的合成树脂、1份的壬基酚、5份的苯甲醇、2份的改性碳纳米管；
所述改性碳纳米管的的制备方法为：按重量份称取碳纳米管，加入体积比为4:1浓硫酸与浓硝酸混合液中，于温度为120℃下回流8h，冷却，过滤，洗涤，干燥即得改性碳纳米管，碳纳米管与浓硫酸的质量体积为1g:90ml。
实验1
聚合物砂浆包括以下重量份组分：300份的硅酸盐水泥、30份的牡蛎壳粉、100份的石英砂、70份的聚丙烯酸酯乳液、10份的硅烷改性的苯丙乳液、5份的纤维素醚、3份的淀粉醚、60份的水；所述牡蛎壳粉的制备包括：
A1、将将牡蛎壳放入质量分数为10％的醋酸中浸泡12小时，取出，洗净，晾干，放入温度为35℃的质量分数为8％的碳酸钠溶液中浸泡12小时后，取出，用清水冲洗干净，晾干，备用；
A2、使用紫外线对步骤A1中处理完的牡蛎壳照射2小时后，将牡蛎壳置于300℃的温度下保持2小时，粉碎，过60目筛，制得牡蛎壳粉；
所述聚合物砂浆的制备方法为：将硅烷改性的苯丙乳液、聚丙烯酸酯乳液与水混合后与40℃下搅拌1h；然后加入硅酸盐水泥、牡蛎壳粉、石英砂、纤维素醚、淀粉醚继续搅拌20min即得聚合物砂浆。
实验2
同实验1，不同在于聚合物砂浆中不加入牡蛎壳粉。
将实验1、实验2得到的聚合物砂浆分别测试7d、28d的抗渗压力、抗压强度、抗折强度、拉伸粘结强度，其中实验1中得到的聚合物砂浆7d的抗渗压力、抗压强度、抗折强度、拉伸粘结强度分别为1.38Mpa、28.13Mpa、5.56Mpa、0.92Mpa，28d的抗渗压力、抗压强度、抗折强度、拉伸粘结强度分别为3.13Mpa、47.32Mpa、8.83Mpa、1.98Mpa；实验2中得到的聚合物砂浆7d的抗渗压力、抗压强度、抗折强度、拉伸粘结强度分别为1.16Mpa、26.78Mpa、5.41Mpa、0.82Mpa，28d的抗渗压力、抗压强度、抗折强度、拉伸粘结强度分别为2.81Mpa、43.26Mpa、8.72Mpa、1.76Mpa。由此可知，实验1中得到的聚合物砂浆的综合性能优于实验2得到的聚合物砂浆。
实验3
通过环氧树脂将钢板粘贴在裂缝上。
实验4
通过粘钢胶将钢板粘贴在裂缝上，其中，粘钢胶包括质量比为50:30的第一组分、第二组分；
其中，第一组分包括以下重量份原料：
50份的双酚A树脂、20份的氨基环氧树脂、5份的二酸酯、10份的聚硫橡胶、2份的钛酸酯、0.5份的碳纤维；
第二组分包括以下重量份原料：
20份的改性脂肪胺、10份的合成树脂、1份的壬基酚、5份的苯甲醇、2份的改性碳纳米管；
所述改性碳纳米管的的制备方法为：按重量份称取碳纳米管，加入体积比为4:1浓硫酸与浓硝酸混合液中，于温度为120℃下回流8h，冷却，过滤，洗涤，干燥即得改性碳纳米管，碳纳米管与浓硫酸的质量体积为1g:90ml。
实验5
同实验4，不同在于粘钢胶中不含碳纤维以及改性碳纳米管。
实验6
同实验4，不同在于粘钢胶中不含改性碳纳米管。
实验7
同实验4，不同在于粘钢胶中含有没有经过改性的碳纳米管。
将实验3、实验4、实验5、实验6、实验7中分别通过粘钢胶将钢板粘贴在裂缝上固化后测试正拉粘结强度，结果分别为2.26Mpa、5.21Mpa、2.02Mpa、2.83Mpa、4.18Mpa，由此可知含有改性后的碳纳米管以及碳纤维的粘钢胶，粘贴时更牢固。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.隧道裂缝加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、清理裂缝周围土体表面，凿除松动土体，形成待加固面，在待加固面挂设钢筋网，然后浇注聚合物砂浆；
S2、向裂缝内灌注封缝胶；
S3、沿裂缝路径方向间隔锚固多个钢板，每个钢板均铺设在裂缝上且两端均延伸并超过钢筋网。
2.如权利要求1所述的隧道裂缝加固方法，其特征在于，S1中钢筋网为由钢筋相互连接的网格状结构，在待加固面固设多个长钉，所述长钉的端帽为向内弯曲的U形帽且端帽朝外，长钉的U形帽卡住钢筋网上的钢筋即完成钢筋网挂设在待加固面上。
3.如权利要求1所述的隧道裂缝加固方法，其特征在于，S2中灌注封缝胶后并用环氧树脂填补裂缝内存在的空隙；S3中预先在钢板背面涂覆粘钢胶，然后将钢板粘贴在裂缝上，再使用化学锚固螺栓将钢板锚固在裂缝上。
4.如权利要求1所述的隧道裂缝加固方法，其特征在于，锚固钢板前还在裂缝处粘贴碳纤维布。
5.如权利要求1所述的隧道裂缝加固方法，其特征在于，所述聚合物砂浆包括以下重量份组分：300～350份的硅酸盐水泥、30～40份的牡蛎壳粉、100～120份的石英砂、70～80份的聚丙烯酸酯乳液、10～15份的硅烷改性的苯丙乳液、5～10份的纤维素醚、3～8份的淀粉醚、60～80份的水；所述牡蛎壳粉的制备包括：
A1、将将牡蛎壳放入质量分数为10～12％的醋酸中浸泡12～24小时，取出，洗净，晾干，放入温度为35～45℃的质量分数为8％的碳酸钠溶液中浸泡12～24小时后，取出，用清水冲洗干净，晾干，备用；
A2、使用紫外线对步骤A1中处理完的牡蛎壳照射2～3小时后，将牡蛎壳置于300～400℃的温度下保持2～3小时，粉碎，过60～80目筛，制得牡蛎壳粉；
所述聚合物砂浆的制备方法为：将硅烷改性的苯丙乳液、聚丙烯酸酯乳液与水混合后与40～60℃下搅拌1～2h；然后加入硅酸盐水泥、牡蛎壳粉、石英砂、纤维素醚、淀粉醚继续搅拌20～40min即得聚合物砂浆；
浇注聚合物砂浆具体包括：
B1、在钢筋网表面刷涂预涂剂，所述预涂剂由羧基丁苯乳液、水泥、碳化硅、活性硅灰、矿渣粉按质量比为1:0.3～0.6:0.05～0.1:0.1～0.2:0.08～0.12的比例混合而成；
B2、将聚合物砂浆置入装有砂浆喷射机中，将砂浆喷射机与空气压缩机相连，利用压缩空气将聚合物砂浆喷至刷涂有预涂剂的钢筋网表面，空气压缩机空气流量为1.5～2m3/min，空气压力为1.5～2MPa。
6.如权利要求3所述的隧道裂缝加固方法，其特征在于，所述粘钢胶包括质量比为50～60:30～40的第一组分、第二组分；
其中，第一组分包括以下重量份原料：
50～60份的双酚A树脂、20～30份的氨基环氧树脂、5～10份的二酸酯、10～15份的聚硫橡胶、2～6份的钛酸酯、0.5～1份的碳纤维；
第二组分包括以下重量份原料：
20～30份的改性脂肪胺、10～20份的合成树脂、1～3份的壬基酚、5～10份的苯甲醇、2～3份的改性碳纳米管；所述改性碳纳米管的的制备方法为：按重量份称取碳纳米管，加入体积比为4:1浓硫酸与浓硝酸混合液中，于温度为120～130℃下回流8～12h，冷却，过滤，洗涤，干燥即得改性碳纳米管，碳纳米管与浓硫酸的质量体积为1～2g:90～100ml。
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