CN110005443A - 一种营业线隧道增设套衬的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种营业线隧道增设套衬的施工方法，具体包括以下步骤：破除水沟电缆槽、施做微型桩、既有衬砌凿毛处理、架设钢架套拱、恢复水沟电缆槽和喷射混凝土；所述混凝土包括水泥450～480份、粗骨料800～820份、细骨料900～920份、减水剂4～5份和水160～180份，喷射时掺入速凝剂，速凝剂的掺量不超过水泥重量的4％。通过上述技术方案，本发明实现了喷射混凝土法在营业线隧道内增设套衬，无需模筑法的模板安装、浇筑和捣固等工序，施工快速简捷，而且施工后混凝土强度损失小，有效提高了营业线隧道的运营安全。

Description

一种营业线隧道增设套衬的施工方法

技术领域

本发明属于隧道工程加固技术领域，具体涉及一种营业线隧道增设套衬的施工方法。

背景技术

随着国家铁路战略的规划和发展，铁路运输逐步从客货共线迈向客运专线。高速铁路的时代正大步走来，目前国内主要以新建高速铁路为动脉，提高国内客运的流动速度，驱动全国经济向更高的速度发展。随着我国铁路基础设施建设的不断投入，隧道的数量也越来越多，但由于特殊岩土和不良地质地段等因素的影响，导致隧道在运营期出现衬砌严重裂缝、局部挤压破碎，造成隧道结构变形或出现大量渗漏水等病害，直接威胁到行车安全，必须进行彻底整治处理。

衬砌开裂是常见的隧道病害，目前既有线、新建隧道衬砌开裂整治较多，且多以打孔注浆以及灌注环氧树脂为主，无法根治病害。在隧道净空允许的情况下，在既有隧道内表面增加套衬，可以有效地阻止隧道进一步开裂变形，同时起到加固、防水等作用，达到彻底根治的效果。目前主要采用模筑的方式增加套衬，但模板施工具有工序多、养护时间长等诸多缺点，不适于对营业线隧道的病害整治，因此亟需一种便于在列车运行天窗点施工，整治衬砌开裂的施工方法。

发明内容

喷射混凝土的主要缺点是现场喷射施工后强度损失大，强度的损失极易造成后期的套衬强度不能达到设计要求。目前，我国的喷射混凝土因技术上的不成熟和各种标准和测试方法的不完善，仅应用在隧道初支、薄壁结构、钢结构保护等，而在施做套衬治理衬砌开裂方面尚未见报道。

本发明针对上述存在的问题，提供一种营业线隧道增设套衬的施工方法，具体包括以下步骤：

S1、采用挖机破除既有水沟电缆槽；

S2、在套衬基底面上钻孔，钻孔中设置钢筋笼，以钢筋笼为骨架用混凝土浇筑成微型桩，微型桩沿套衬基底纵向设置；

S3、在既有衬砌表面做凿毛处理，清理干净后涂界面粘接剂；

S4、沿隧道壁面架设钢筋骨架，设置临时钢架套拱；

S5、模筑水沟电缆槽，等混凝土强度恢复50％后将光、电缆改入槽内，并安装盖板；

S6、采用湿喷方式喷射混凝土。

进一步地，步骤S6中所述混凝土，以质量份数计，包括水泥450～480份、粗骨料800～820份、细骨料900～920份、减水剂4～5份和水160～180份。

进一步地，步骤S6中所述混凝土，水泥用量为450～480kg/m，胶骨比为1:4～3.5，砂率为45％～55％；喷射时控制水灰比为0.4～0.6，并掺入速凝剂，速凝剂的掺量不超过水泥重量的4％；

更进一步地，速凝剂优选为液体速凝剂，速凝剂的掺量优选为水泥重量的2％～4％。

进一步地，步骤S6中所述水泥为硅酸盐水泥，强度等级为P.O52.5；所述粗骨料为5～16mm的碎石；所述细骨料为河砂，细度模数为2.5～3.0。

进一步地，步骤S6中采用分段、分部、分块的方式喷射混凝土，喷射顺序为先墙后拱、先下后上，喷嘴至受喷面的距离为0.8-1.2m，喷嘴基本垂直于受喷面。

本发明中采用的喷射混凝土能在10分钟左右终凝，2小时后即具有强度，8小时后可达2Mpa，16小时可达5Mpa，1天后可达7～8Mpa，4天后达到28天强度的70％左右。因此，喷射混凝土能够及早地发挥承载作用，保障营业线隧道的运营安全。

进一步地，步骤S2中所述微型桩的桩身伸入岩石不小于1m，钢筋笼高出孔口并伸入套衬内，优选地应高出孔口20～40cm。通过微型桩的布置，能够加强套衬基础的锁定，保证基底承载能力。

进一步地，步骤S3中所述凿毛处理完成后，凿毛凹凸面差值不小于6mm，露出新鲜混凝土面积不低于总面积的75％。通过对既有衬砌的凿毛、清洗、涂粘接剂等处理，可使混凝土与既有衬砌紧密连接，提高混凝土结构的强度。

进一步地，步骤S4中所述钢架套拱采用型钢钢架，型钢钢架的各单元在洞外预制、洞内组装，采用两侧锚固扣件和化学锚栓相结合的方式将型钢钢架锚固于既有衬砌混凝土中。

进一步地，步骤S4中架设所述钢架套拱前，先局部凿除边墙及边脚处仰拱混凝土，凿除范围自轨面以上一定高度至套衬基础，接长钢架以使钢架套拱伸入凿槽内，再用混凝土填平凿槽剩余空间。

本发明中架设的钢架套拱为洞外预制、洞内组装，能够有效节省安装时间，便于在天窗点完成施工。而且对边墙脚处进行局部凿槽，接长钢架并插入凿槽内，安装钢架套拱完成后填平凿槽，能够使钢架基础更为稳固，提高营业线的运营安全。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、喷射混凝土具有强度增长快、粘结力强、密度大、抗渗性好的特点，喷射钢筋混凝土套衬能够与既有衬砌紧密连接；

2、喷射混凝土施工将输送、浇筑、捣固几道工序合而为一，更不需模板，减少了模板施工的工序和养护时间，施工快速简捷，较模筑混凝土施工方法在营业线安全性、可实施性方面有较大提升；

3、结构设置合理，在不影响既有衬砌结构的情况下，喷射混凝土能及早发挥承载作用，有效对既有衬砌进行加固；

4、满足营业线混凝土施工的强度及其他物理性能要求，施工后强度损失小，强度损失仅为20％～30％，能够保障营业线的运营安全。

附图说明

图1为本发明所述的一种营业线隧道增设套衬的施工方法的流程图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明提供一种营业线隧道增设套衬的施工方法，具体包括以下步骤：

S1、采用挖机破除既有水沟电缆槽；

S2、在套衬基底面上钻孔，钻孔中设置钢筋笼，以钢筋笼为骨架用混凝土浇筑成微型桩，微型桩沿套衬基底纵向设置；

S3、在既有衬砌表面做凿毛处理，清理干净后涂界面粘接剂；

S4、沿隧道壁面架设钢筋骨架，设置临时钢架套拱；

S5、模筑水沟电缆槽，等混凝土强度恢复50％后将光、电缆改入槽内，并安装盖板；

S6、采用湿喷方式喷射混凝土。

步骤S1中，测量定位后使用平台车将两台挖掘机运送到相应位置，以20m间距安设，两台设备同时施工以保证后续工序进度，每次开挖长度1.5m。挖机就位后在平台小车四周增设枕木，平台小车使用螺旋立柱支撑于枕木上，调动立柱使挖机水平防止以防倾覆。挖出的混凝土块采用人工配合机械清运，挖机破除边墙及水沟电缆槽后，由人工将混凝土块装袋，人工转运至洞口后由装载机集中运至废料堆码区。

步骤2中，为加强套衬基础的锁定，保证基底承载能力，套衬基底纵向设置两排微型桩。钻制Φ150的钻孔，钻孔跟进Φ140的热轧无缝钢管，钢管壁厚5mm。钻孔内置入钢筋笼，钢筋笼采用四根Φ22钢筋，钢筋笼内按间距1.0m设置长度为5cm的Φ60钢管固定环(壁厚5mm)，钢筋与固定环之间采用焊接，钢筋高于孔口30cm伸入套衬。微型桩的桩身底部伸入基岩不小于1.0m，桩纵向间距为1.0m，两排微型桩的间距为1.0m。

步骤S3中，为保证套衬与既有衬砌连接良好，施工前对既有衬砌表面进行凿毛处理，凿毛凹凸面差值不小于6mm，凿毛后露出新鲜砼面积不得低于总面积的75％。凿毛后，先用钢丝刷清理凿毛区域，再用高压水清理干净，并涂界面粘接剂，然后再进行喷射混凝土。

步骤S4中，为节省施工时间，钢架套拱采用型钢钢架，型钢钢架的各单元在洞外预制、洞内组装。为保证钢架基础稳固，在架设型钢钢架前，先局部凿除边墙及边墙脚处仰拱混凝土，凿除范围自轨面以上1.63m至套衬基础，接长钢架以使钢架套拱伸入凿槽内，再用混凝土填平凿槽剩余空间，作为钢架基础。采用两侧锚固扣件和化学锚栓相结合的方式将型钢钢架锚固于既有衬砌混凝土中；钢架架设时每侧墙脚位置设自进式锁脚锚杆，每榀钢架墙角各设置四根，每根长度为5m，锁脚锚杆斜向下，与水平夹角不小于20°。

步骤S5中，采用模板法浇筑水沟、电缆槽，浇筑完成后待混凝土强度达到50％进行光、电缆改入，并及时对盖板进行安装，防止后续施工对线缆造成损伤。

步骤S6中，喷射混凝土，以质量份数计，包括水泥450～480份、粗骨料800～820份、细骨料900～920份、减水剂4～5份和水160～180份；水泥用量为450～480kg/m，胶骨比为1:4～3.5，砂率为45％～55％。

喷射混凝土时，控制如下技术要素：

1、喷射时控制水灰比为0.3～0.4，并掺入液体速凝剂，速凝剂的掺量不超过水泥重量的4％，能够使喷层表面平整光滑，无滑落流淌现象；

2、采用分段、分部、分块的方式喷射混凝土，喷射顺序为先墙后拱、先下后上，能够保证喷射混凝土质量；

3、控制喷嘴至受喷面的距离为0.8-1.2m，喷嘴基本垂直于受喷面，能够减少回弹量和降低粉尘，避免混凝土滑动或脱落现象的产生。

实验1-4还展示了本发明中不同原料组成时喷射混凝土的强度性能结果。

实验1：

表格1示出了实验1中隧道高强度喷射混凝土组成及强度性能结果。

表1

实验1中，水泥为硅酸盐水泥，强度为52.5级；粗骨料为5～10mm的圆墩三角碎石，按重量计含泥量不超过1％，按重量计泥块含量不超过0.25％；细骨料为河砂，细度模数为2.5～3.0，含水量为5％～7％；速凝剂为液体速凝剂，速凝剂的掺量为水泥重量的2％～4％，速凝剂初凝时间不超过5min，终凝时间不超过10min；减水剂为普通的聚羧酸减水剂。

抗压强度的检验方法如下：

在具有一定强度的喷射混凝土支护上，用凿岩机打密排钻孔，取出长约35cm、宽约15cm的混凝土块加工成10cm×10cm×10cm的立方体试块，在标准条件养护28天，用标准试验方法进行抗压强度试验。

实验2：

实验2与实验1的不同之处在于：原料组成不同。表格2示出了实验2中隧道高强度喷射混凝土组成及强度性能结果。

表2

实验3：

实验3与实验1的不同之处在于：原料组成不同。表格3示出了实验3中隧道高强度喷射混凝土组成及强度性能结果。

表3

实验4：

实验4与实验1的不同之处在于：原料组成不同。表格4示出了实验4中隧道高强度喷射混凝土组成及强度性能结果。

表4

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.一种营业线隧道增设套衬的施工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、采用挖机破除既有水沟电缆槽；

S2、在套衬基底面上钻孔，钻孔中设置钢筋笼，以钢筋笼为骨架用混凝土浇筑成微型桩，微型桩沿套衬基底纵向设置；

S3、在既有衬砌表面做凿毛处理，清理干净后涂界面粘接剂；

S4、沿隧道壁面架设钢筋骨架，设置临时钢架套拱；

S5、模筑水沟电缆槽；

S6、采用湿喷方式喷射混凝土；

其中，步骤S6中所述混凝土，以质量份数计，包括水泥450～480份、粗骨料800～820份、细骨料900～920份、减水剂4～5份和水160～180份；

水泥用量为450～480kg/m，胶骨比为1:4～3.5，砂率为45％～55％；

喷射时控制水灰比为0.3～0.4，并掺入速凝剂，速凝剂的掺量不超过水泥重量的4％。

2.如权利要求1所述的营业线隧道增设套衬的施工方法，其特征在于：步骤S6中水泥的强度不低于42.5级；所述粗骨料为5～16mm的碎石；所述细骨料为河砂，细度模数为2.5～3.0。

3.如权利要求1或2所述的营业线隧道增设套衬的施工方法，其特征在于：步骤S2中所述微型桩的桩身伸入岩石不小于1m，钢筋笼高出孔口一定距离，伸入套衬内。

4.如权利要求1或2所述的营业线隧道增设套衬的施工方法，其特征在于：步骤S3中所述凿毛处理完成后，凿毛凹凸面差值不小于6mm，露出新鲜混凝土面积不低于总面积的75％。

5.如权利要求1或2所述的营业线隧道增设套衬的施工方法，其特征在于：步骤S4中所述钢架套拱采用型钢钢架，型钢钢架的各单元在洞外预制、洞内组装，采用两侧锚固扣件和化学锚栓相结合的方式将型钢钢架锚固于既有衬砌混凝土中。

6.如权利要求1或2所述的营业线隧道增设套衬的施工方法，其特征在于：步骤S4中架设所述钢架套拱前，先局部凿除边墙及边脚处仰拱混凝土，凿除范围自轨面以上一定高度至套衬基础，接长钢架以使钢架套拱伸入凿槽内，再用混凝土填平凿槽剩余空间。

7.如权利要求1或2所述的营业线隧道增设套衬的施工方法，其特征在于：步骤S6中采用分段、分部、分块的方式喷射混凝土，喷射顺序为先墙后拱、先下后上，喷嘴至受喷面的距离为0.8-1.2m，喷嘴基本垂直于受喷面。