CN109723464A - 一种隧道加固结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道加固结构，涉及隧道工程技术领域。该结构包括用于对隧道管片环和道床进行连接加固的加固体，加固体位于隧道管片环内侧，具有沿隧道管片环轴向间隔设置多个。加固体现场拼装后在拱圈与隧道管片环间形成的密闭空间内，于空间中部进行混凝土浇筑，填补拱圈与隧道管片环间缝隙，使加固结构与隧道管片环形成一个整体，使现场组装后形成的加固体联合原隧道结构体共同受力；于空间两侧注入弹性密封体，弹性密封体能够较好的贴合隧道管片环，即可保证填充空间的密封性，又能够较好的适应震动导致管片微变形造成的渗漏问题。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种隧道加固结构。
背景技术
在隧道使用中，往往会受到地震、负重或卸载、腐蚀等外力作用，使隧道周围的土体结构变化，从而引起隧道受力变化，更为严重的会隧道受损，这种情况较多地发生在地铁隧道使用中。由于地铁周边建筑项目的深基坑开挖、导致地铁轴线上方堆重载的外部原因，导致了盾构隧道的管片受力逐渐发生变化，使得隧道发生轴线偏移，往往会引起隧道管片环的局部应力过载、板片渗漏等结构病害。因此需要对隧道管片环及时采取加固措施，而且在采取加固措施的同时要尽可能减少对隧道铁路运营的影响，尽可能提高施工速度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效的对隧道管片环进行加固，且施工效率快的隧道加固结构。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种隧道加固结构，其特征在于：包括用于对隧道管片环和道床进行连接加固的加固体，所述加固体具有沿隧道管片环轴向间隔设置多个，每一加固体位于相邻两隧道管片环接缝处的内侧，且其两端分别与对应的一隧道管片环搭接；所述加固体包括由多块波纹板依次连接固定形成的拱圈，于拱圈开口的两端顺其弧度固定有支撑座，两支撑座与对应的道床一侧固定；所述拱圈轴向的两端固定有环向法兰，所述环向法兰的外弧凸出于拱圈并与隧道管片环的内壁均匀接触，所述支撑座的外壁与隧道管片环的内壁贴合，使得拱圈与隧道管片环之间形成一环向的填充空腔；所述填充空腔借助多个第一锚栓以保持其形状的稳定，所述第一锚栓的两端分别嵌入拱圈与隧道管片环内；于填充空腔内轴向的两端环向设有呈直角状的型钢，所述型钢的两端延伸至拱圈的两端，其一直角边与拱圈固定，每一型钢与对应的一环向法兰之间形成第一填充腔，所述第一填充腔内压力填充有弹性密封体，两型钢之间形成第二填充腔，所述第二填充腔内填充有混凝土砂浆。
进一步的技术方案在于：于填充空腔内环向间隔设有多个加强肋板，所述加强肋板立于拱圈上，其底部具有与拱圈波形适配的弧度，其两端与型钢固定，所述加强肋板上开设有过浆孔。
进一步的技术方案在于：同一加固体上相对的两支撑座之间还连接有拉筋板，所述拉筋板埋设于道床的凹槽内，并与道床和铁轨进行绝缘处理。
进一步的技术方案在于：所述支撑座与隧道管片环之间借助多个第二锚栓实现固定连接。
进一步的技术方案在于：所述支撑座包括与隧道管片环贴合的外壁、固定于外壁上方用于与拱圈端部固定的上壁、固定于外壁上方用于与道床侧方固定的侧壁、以及固定于外壁两端的端壁，于支撑座的槽体内设有波纹加强板，所述波纹加强板与外壁固定。
进一步的技术方案在于：所述波纹加强板的波高为50-250mm，波长为150-500mm，厚度为2-20mm。
进一步的技术方案在于：所述支撑座轴向的两侧开设有连通隧道内的过水孔。
进一步的技术方案在于：所述拱圈由多块波纹板依次连接固定形成，相邻的两块波纹板端部重叠并通过螺栓组件固定。
进一步的技术方案在于：所述螺栓组件的螺栓上，于螺帽的下方设有一非圆形的凸台，所述波纹板上开设与该凸台匹配的穿孔。
进一步的技术方案在于：制成拱圈的波纹板的波高为13-250mm，波长为68-500mm，厚度为2-20mm。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
该隧道加固结构整体采用拼装的形式，可现场组装、浇筑，简单易行，无需对隧道内管线做大规模改动，大大提高了施工效率，减少对隧道铁路运营的影响；
同时，在整体结构拼装完成后，在拱圈与隧道管片环间形成的密闭空间内，于空间中部进行混凝土浇筑，填补拱圈与隧道管片环间缝隙，使加固结构与隧道管片环形成一个整体，使现场组装后形成的加固体联合原隧道结构体共同受力，并且能够用来填充原隧道管片相邻环之间的缝隙，具有一定的防水效果；于空间两侧注入弹性密封体，弹性密封体能够较好的贴合隧道管片环，即可保证填充空间的密封性，又能够较好的适应震动导致管片微变形造成的渗漏问题。具体的，由于压力注入的弹性密封体114成型后实际应处于受压状态，当沉降、震动不是特别大的时候，缝隙变小的部分，弹性密封体114继续受压，可以较好密封，缝隙变大的部分，弹性密封体114由原来受压膨胀后可将缝隙堵住，因此能解决渗漏问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例中一种隧道加固结构的结构示意图；
图2是本发明实施例中拱圈端部的结构示意图；
图3是本发明实施例中拱圈在锚栓孔处的截面示意图；
图4是本发明实施例中拱圈在强肋板处的截面示意图；
图5是本发明实施例中支撑座的结构示意图；
图6是本发明实施例中支撑座的一截面示意图；
图7是本发明实施例中支撑座的另一截面示意图；
图8是本发明实施例中螺栓组件的结构示意图；
图9(1-4)是本发明实施例中螺栓组件于不同部位的安装结构示意图；
图10是本发明实施例中薄垫片的结构示意图；
图11是本发明实施例中另一拱圈的截面示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1～图3所示，一种隧道加固结构，包括用于对隧道管片环01和道床02进行连接加固的加固体10，所述加固体10具有沿隧道管片环01轴向间隔设置多个，每一加固体10位于相邻两隧道管片环01接缝处的内侧，且其两端分别与对应的一隧道管片环01搭接。该隧道加固结构整体采用拼装的形式，可现场组装、浇筑，简单易行，无需对隧道内管线做大规模改动，大大提高了施工效率，减少对隧道铁路运营的影响。
加固体10包括由多块波纹板依次连接固定形成的拱圈11，于拱圈11开口的两端顺其弧度固定有支撑座12，两支撑座12与对应的道床02一侧固定。其中优选的，制成拱圈11的波纹板的波高为13-250mm，波长为68-500mm，厚度为2-20mm，满足使用强度。
拱圈11轴向的两端固定有向环向法兰111，所述环向法兰111的外弧凸出于拱圈11并与隧道管片环01的内壁均匀接触，所述支撑座12的外壁121与隧道管片环01的内壁贴合，使得拱圈11与隧道管片环01之间形成一环向的填充空腔。
为保持灌浆后及长期使用后，填充空腔的稳定不变形，所以填充空腔借助多个第一锚栓112以保持其形状的稳定，所述第一锚栓112的两端分别嵌入拱圈11与隧道管片环01内，拱圈11上的锚栓孔开设与波峰处(由外侧看)，通过第一锚栓112的设置，使拱圈11与隧道管片环01固定，使其与隧道管片环01之间的间距保持稳定。
于填充空腔内轴向的两端环向设有呈直角状的型钢113，所述型钢113的两端延伸至拱圈11的两端，其一直角边与拱圈11固定，每一型钢113与对应的一环向法兰111之间形成第一填充腔，在第一填充腔的内侧壁123上开设有弹性体注入孔118，当搭建完加固体10后，通过弹性体注入孔118向所述第一填充腔内压力填充弹性密封体114，弹性密封体114能够较好的贴合隧道管片环01，即可保证填充空间的密封性，又能够较好的适应震动导致管片微变形造成的渗漏问题。如果发生沉降或者震动，可能会使灌注的混凝土和管片分离，形成缝隙，压力注入的弹性密封体114成型后实际应处于受压状态，当沉降、震动不是特别大的时候，缝隙变小的部分，弹性密封体114继续受压，可以较好密封，缝隙变大的部分，弹性密封体114由原来受压膨胀后可将缝隙堵住，因此能解决渗漏问题。
两型钢113之间形成第二填充腔，在第二填充腔对应的拱圈11上开设有注浆孔119，同样当搭建完加固体10后，通过注浆孔119向所述第二填充腔内填充混凝土砂浆115，混凝土具有很高的抗压强度和抗剪强度，抗渗透能力极强，同时还具有很好的抗腐蚀能力，延长了加固体10的使用寿命，减少或免除了维护费用。于空间中部进行混凝土浇筑，填补拱圈11与隧道管片环01间缝隙，使加固结构与隧道管片环01形成一个整体，使现场组装后形成的加固体10联合原隧道结构体共同受力，在隧道管片环01收到来自两侧和顶部的压力使，加固体10分担隧道管片环01受到的压力，以实现对隧道管片环01的加固。并且浇筑混凝土后能够用来填充原隧道管片相邻环之间的缝隙，具有一定的防水效果。
并且，该加固体10采用波纹板拼装成形成拱圈11，增加了支承结构的受力面积和承压能力强，同时也加强了混凝土与拱圈11的粘接强度。
如图4所示，于填充空腔内环向间隔设有多个加强肋板116，所述加强肋板116立于拱圈11上，其底部具有与拱圈11适配的弧度，其两端与型钢113固定，所述加强肋板116上开设有过浆孔1161。多块加强肋板116嵌入第二填充腔内的混凝土实体内，进一步提高了该加固体10的强度，同时又能够避免某处混凝土实体开裂后，裂纹蔓延。
上述的加强肋板116替换为其他结构，具体的结构如图11所示，加强肋板116覆盖于拱圈11外，所述加强肋板116与拱圈11的波峰接触，所述加强肋板116轴向的两端与对应的型钢113固定，其中，加强肋板116与拱圈11形成若干三角区域，具有更高的稳定性，力学性能更优。在第二填充腔对应的拱圈11和加强肋板116上均开设有注浆孔119。
同一加固体10上相对的两支撑座12之间还连接有拉筋板13，所述拉筋板13埋设于道床02的凹槽内，并与道床02和铁轨进行绝缘处理。拉筋板13的设置，进一步提高两拉筋板13之间的张力，并使支撑座12与道床02固定牢固。其中，绝缘处理可以采用在拉筋板13表面表面喷涂高分子聚合物绝缘涂料，或者是在道床02上铁轨与拉筋板13之间设置绝缘垫片，从而避免杂散电流的危害。
进一步的，如图5所示，支撑座12与隧道管片环01之间借助多个第二锚栓125实现固定连接。加强加固体10与隧道管片环01之间的固定效果，使强加固体10与、隧道管片环01和道床02三者之间形成稳固的连接。
支撑座12包括与隧道管片环01贴合的外壁121、固定于外壁121上方用于与拱圈11端部固定的上壁122、固定于外壁121上方用于与道床02侧方固定的侧壁123、以及固定于外壁121两端的端壁124，于支撑座12的槽体内设有波纹加强板126，所述波纹加强板126与外壁121固定。其中优选的，波纹加强板126的波高为50-250mm，波长为150-500mm，厚度为2-20mm。如图6所示，波纹加强板126可以采用一个多波波纹板，该多波波纹板借助第二锚栓125与外壁121固定，并且第二锚栓125的穿孔位于波纹加强板126的波峰处(从弧形外侧看)，或者如图7所示，波纹加强板126采用多个单波波纹板，每一单波波纹板通过焊接与外壁121固定。通过波纹加强板126来加强支撑座12的支撑强度。关于支撑座12与拱圈11的连接形式，在拱圈11端部固定有与上壁122贴合并借助螺栓组件固定的连接板117。
支撑座12轴向的两侧开设有连通隧道内的过水孔127，以便道床02旁沟槽内积水排出。
拱圈11由多块波纹板依次连接固定形成，相邻的两块波纹板端部重叠并通过螺栓组件固定，在两块波纹板端部的重叠出还可设置密封垫，进一步提高拱圈11整体的密封性。
如图8、图9-1至图9-4以及图10所示，螺栓组件的螺栓上，于螺帽的下方设有一非圆形的凸台141，所述波纹板上开设与该凸台141匹配的穿孔。其中凸台141多采用长圆形，以防止在螺栓上安装螺母时，螺栓发生转动。安装时，预先将螺栓穿设于搭接部分位于外侧的波纹板上，并使用一薄垫片142卡住防脱，螺栓通过另一波纹板后，套装与波纹板主体相适应的凹垫片(或凸垫片)143进行密封，最后拧紧螺母固定。
以上仅是本发明的较佳实施例，任何人根据本发明的内容对本发明作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种隧道加固结构，其特征在于：包括用于对隧道管片环(01)和道床(02)进行连接加固的加固体(10)，所述加固体(10)具有沿隧道管片环(01)轴向间隔设置多个，每一位于相邻两隧道管片环(01)接缝处的内侧，且其两端分别与对应的一隧道管片环(01)搭接；所述加固体(10)包括由多块波纹板依次连接固定形成的拱圈(11)，于拱圈(11)开口的两端顺其弧度固定有支撑座(12)，两支撑座(12)与对应的道床(02)一侧固定；所述拱圈(11)轴向的两端固定有环向法兰(111)，所述环向法兰(111)的外弧凸出于拱圈(11)并与隧道管片环(01)的内壁均匀接触，所述支撑座(12)的外壁(121)与隧道管片环(01)的内壁贴合，使得拱圈(11)与隧道管片环(01)之间形成一环向的填充空腔；所述填充空腔借助多个第一锚栓(112)以保持其形状的稳定，所述第一锚栓(112)的两端分别嵌入拱圈(11)与隧道管片环(01)内；于填充空腔内轴向的两端环向设有呈直角状的型钢(113)，所述型钢(113)的两端延伸至拱圈(11)的两端，其一直角边与拱圈(11)固定，每一型钢(113)与对应的一环向法兰(111)之间形成第一填充腔，所述第一填充腔内压力填充有弹性密封体(114)，两型钢(113)之间形成第二填充腔，所述第二填充腔内填充有混凝土砂浆(115)。
2.根据权利要求1所述的一种隧道加固结构，其特征在于：于填充空腔内环向间隔设有多个加强肋板(116)，所述加强肋板(116)立于拱圈(11)上，其底部具有与拱圈(11)波形适配的弧度，其两端与型钢(113)固定，所述加强肋板(116)上开设有过浆孔(1161)。
3.根据权利要求1所述的一种隧道加固结构，其特征在于：同一加固体(10)上相对的两支撑座(12)之间还连接有拉筋板(13)，所述拉筋板(13)埋设于道床(02)的凹槽内，并与道床(02)和铁轨进行绝缘处理。
4.根据权利要求1所述的一种隧道加固结构，其特征在于：所述支撑座(12)与隧道管片环(01)之间借助多个第二锚栓(125)实现固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种隧道加固结构，其特征在于：所述支撑座(12)包括与隧道管片环(01)贴合的外壁(121)、固定于外壁(121)上方用于与拱圈(11)端部固定的上壁(122)、固定于外壁(121)上方用于与道床(02)侧方固定的侧壁(123)、以及固定于外壁(121)两端的端壁(124)，于支撑座(12)的槽体内设有波纹加强板(126)，所述波纹加强板(126)与外壁(121)固定。
6.根据权利要求5所述的一种隧道加固结构，其特征在于：所述波纹加强板(126)的波高为50-250mm，波长为150-500mm，厚度为2-20mm。
7.根据权利要求1所述的一种隧道加固结构，其特征在于：所述支撑座(12)轴向的两侧开设有连通隧道内的过水孔(127)。
8.根据权利要求1所述的一种隧道加固结构，其特征在于：所述拱圈(11)上相邻的两块波纹板端部重叠并通过螺栓组件固定。
9.根据权利要求8所述的一种隧道加固结构，其特征在于：所述螺栓组件的螺栓上，于螺帽的下方设有一非圆形的凸台(141)，所述波纹板上开设与该凸台(141)匹配的穿孔。
10.根据权利要求1所述的一种隧道加固结构，其特征在于：制成拱圈(11)的波纹板的波高为13-250mm，波长为68-500mm，厚度为2-20mm。
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