CN110410099A - 一种利用波纹板来加固隧道的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种利用波纹板来加固隧道的施工方法，包括步骤：步骤一，在隧道内壁对波纹板的环向端部的标高进行测量放线；步骤二，拆除一段施工段内的线缆卡具，并在所述施工段内拼装波纹板；步骤三，在所述波纹板的两侧脚部安装固定件以进行固定，并对所述波纹板全环进行固定；步骤四，重复步骤二和步骤三，直至完成整个隧道的波纹板的拼装与固定；步骤五，在所述波纹板的两侧脚部浇筑基础，并对所述波纹板与隧道既有衬砌之间的间隙进行浆料填充；步骤六，所述波纹板进行接地施工，并恢复既有设施；其中，拆除线缆卡具和拼装波纹板分段交替进行施工。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域，具体地涉及一种利用波纹板来加固隧道的施 工方法。
背景技术
随着铁路隧道的大规模修建，运营隧道的病害也越发严重。现有技术中，针 对隧道病害严重的地段通常采用套衬技术进行整治。现有的套衬方案主要有混凝 土套衬方案和波纹板钢套衬方案，其中，混凝土套衬方案虽然有一定的经济性， 但其施工工序复杂，施工周期较长，而且施工风险很大，严重影响了当地人员以 及车辆的通行。而波纹板钢套衬方案虽然工序简单，施工周期短，施工风险小， 但施工成本高，经济性差。此外，针对波纹板钢套衬目前还没有成套相关的施工 工艺及成熟的施工技术。
发明内容
针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种利用波纹板来加固隧道的施 工方法，该施工方法的施工工序简单，施工周期短，不会影响当地人员、车辆的 通行，而且施工成本低，经济性好。此外，该施工方法能够保证隧道加固效果， 从而有效保证隧道的稳固性。
为此，根据本发明，提出了一种利用波纹板来加固隧道的施工方法，包括以 下步骤：
步骤一，在隧道内壁对波纹板的环向端部的标高进行测量放线；
步骤二，拆除一段施工段内的线缆卡具，并在所述施工段内拼装波纹板；
步骤三，在所述波纹板的两侧脚部安装固定件以进行固定，并对所述波纹板 全环进行固定；
步骤四，重复步骤二和步骤四，直至完成整个隧道的波纹板的拼装与固定；
步骤五，在所述波纹板的两侧脚部浇筑基础，并对所述波纹板与隧道既有衬 砌之间的间隙进行浆料填充；
步骤六，所述波纹板进行接地施工，并恢复既有设施；
其中，拆除线缆卡具和拼装波纹板分段交替进行施工。
在一个优选的实施例中，在所述波纹板拼装施工前，在隧道边墙的处于波纹 板的环向端部的标高处植入波纹板定位筋，且所述波纹板在环向上依次拼装后沿 纵向依次拼装，直至完成所述施工段内的波纹板的拼装。
在一个优选的实施例中，所述波纹板在环向上采用按顺时针或按逆时针或从 两侧向中部的方式进行拼装。
在一个优选的实施例中，纵向相邻的所述波纹板的环向连接处采用通缝连接 或者错缝连接。
在一个优选的实施例中，所述定位筋包括水平植入所述波纹板环向端部的支 撑钢筋和垂直植入隧道的电缆槽底部的抗剪钢筋。
在一个优选的实施例中，所述固定件为锁脚锚杆，且所述波纹板全环采用固 定锚杆或植筋进行固定，且所述锁脚锚杆和所述固定锚杆的入岩深度均不小于1m。
在一个优选的实施例中，所述波纹板与隧道既有衬砌之间的间隙处于 5cm-20cm的范围内。
在一个优选的实施例中，在所述波纹板与隧道既有衬砌之间填充浆料前，对 所述波纹板的环向端部、搭接部分以及螺栓孔位进行封堵密封。
在一个优选的实施例中，所述波纹板与隧道既有衬砌之间的浆料填充采用从 两侧边墙向拱顶进行分段灌注的方式。
在一个优选的实施例中，浆料填充的灌注压力不大于0.5MPa。
与现有技术相比，本发明的优点之处在于：
根据本发明的利用波纹板来加固隧道的施工方法通过波纹板套衬进行隧道 加固施工，其施工工序简单，施工周期短，施工效率高，且经济性好。同时，该 施工方法通过拆除线缆卡具和拼装波纹板分段交替进行施工，从而使其能够满足 既有线天窗施工要求，能够有效保证波纹板加固施工的稳定效果，并且有效降低 了施工风险。此外，该施工方法通过定位植筋、锁脚锚栓、浇筑基础以及灌浆填 充等工序进一步保证了波纹板拼装连接的稳固性，从而保证了波纹板加固隧道施 工的加固效果。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明。
图1是根据本发明的利用波纹板来加固隧道的施工方法的施工图。
图2显示了波纹板脚部浇筑的基础的一个实施例的结构。
图3显示了图1中沿A-A的断面图。
图4显示了波纹板脚部浇筑的基础的另一个实施例的结构。
图5显示了波纹板脚部浇筑的基础的另外一个实施例的结构。
图6显示了波纹板脚部浇筑的基础的另外一个实施例的结构。
图7显示了波纹板与隧道既有衬砌之间的间隙内的浆料填充结构。
图8显示了波纹板的接地施工的结构。
图9是图8中的F区域的放大图。
图10是图8中的G区域的放大图。
图11是图8中的H区域的放大图。
图12显示了波纹板接地系统中的贯通地线与分支引接线的连接结构。
在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且 未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行介绍。
在本申请中，需要说明的是，将隧道延伸的方向定义为“纵向”，而将与隧 道延伸方向垂直且沿水平延伸的方向定义为“横向”。
根据本发明，提供了一种利用波纹板来加固隧道的施工方法。图1显示了该 施工方法采用波纹板110对隧道进行加固施工的施工图，其包括以下施工步骤。
首先，对隧道内壁进行清理，在隧道内对波纹板110的环向端部的标高进行 测量放线施工。根据设计要求，进行测量放线施工时，波纹板110的环向端部与 施工位置的轨面高差之间的误差控制在2cm以内，以保证测量放线施工的精度。
此外，为了保证波纹板110的安装进度以及安装精度，防护钢管距离轨面标 高的误差控制在10cm以内，且波纹板与衬砌壁的空隙也控制在10cm以内。波纹 板安装过程中，对隧道内壁上环向对称分布的B、C、D、E显示的主要控制点进 行测量。
测量放线施工完毕后，分段拆除一段施工段内的用于边墙既有照明线、通信 线等固定的线缆卡具。在实际施工过程中，由于一次全部拆除线缆卡具存在安全 隐患，且影响隧道运营。因此，分为多个施工段分段拆除线缆卡具。并且，在每 个天窗施工完毕后，对线缆进行临时固定。根据本发明，每段施工段的拆除卡具 的范围不大于10米。
之后，根据波纹板110的环向端部的标高进行定位植筋，即在隧道边墙的处 于波纹板110的环向端部的标高处植入波纹板定位筋。如图2所示，在植筋过程 中，先在隧道边墙的处于波纹板环向端部的标高位置处植入水平筋。优选地，水 平筋采用φ25支撑钢筋132。然后，定位波纹板110，之后，在隧道内的电缆槽 底部垂直植入竖向定位筋。优选地，竖向定位筋采用φ22抗剪钢筋134。之后， 清理电缆槽内的杂物。
植入定位筋后，进行波纹板110的定位安装。在波纹板110的拼装过程中， 波纹板110在环向上采用按顺时针或按逆时针进行拼装。在精度满足要求的情况 下，波纹板110在环向上也可以采用从两侧向中部的方式进行拼装。波纹板110 拼装完一环后，在该施工段内沿隧道纵向方向依次拼装若干环波纹板110，直至 完成该施工段内的波纹板110的拼装。优选地，相邻的环与环之间的波纹板110 的环向接缝处采用错缝连接。这样能够保证波纹板110拼装的密封性。当然，在 保证波纹板连接处的密封性的情况下，相邻的环与环之间的波纹板110的环向接 缝处也可以采用通缝连接。
波纹板110定位安装完毕后，在波纹板110的两侧脚部安装固定件以对波纹 板110的角部进行固定，固定件优选采用锁脚锚杆。在一个实施例中，锁脚锚杆 长为3m，且施打的入岩深度不小于1m。并且，对波纹板110全环进行固定，从 而完成一个施工段内的波纹板110的安装及固定。波纹板110全环固定可通过固 定锚杆进行固定，或者通过植筋进行固定。为了保证波纹板110的固定效果，固 定锚杆的入岩深度不小于1m。同时，在波纹板110的环向脚部预埋支撑锚栓117 以及连接角钢114。在一个实施例中，支撑锚栓117为地脚螺栓。在对波纹板110 固定施工过程中，先核实波纹板110的主要控制点B、C、D、E处距离隧道内部线路中心K的尺寸。待主要控制点B、C、D、E处的尺寸核实无误后，再施打锁 脚锚杆，以对波纹板110脚部进行固定。之后，对波纹板110的全环进行植筋作 业，以永久性连接波纹板110和隧道既有衬砌，保证波纹板110与隧道既有衬砌 结构成为整体受力结构，从而提高波纹板110的稳定性和隧道加固效果。
如图3所示，在波纹板脚部沿纵向方向均匀间隔开预留有锚杆孔113，锁脚 锚杆沿锚杆孔113按照一定角度向下施打。安装锁脚锚杆前，预先在锚杆孔113 内放入锚固药包或者灌入砂浆，然后插入锁脚锚杆。这样，有利于提高锁脚锚杆 的稳固性，从而提高波纹板110的稳固性能。
此外，在永久植筋施工过程中，首先，按照实际设计要求选择并标定植筋点。 之后，根据标定的植筋点，采用电锤钻设植筋孔119。在一个实施例中，植筋孔 119的直径为22mm，深度为22cm。植筋孔119钻设完毕后，清理植筋孔119周 围的灰尘，并用气泵或钢丝刷对植筋孔119内进行清理，保证植筋孔119清洁干 燥。之后，将植筋胶管置入套筒，旋上混合器，然后将套筒置入打胶枪内，将胶 枪上的混合喷头伸入孔底，扣动扳机。每次扣动扳机到感觉有明显压力后，逐渐 抽出喷头，直至药剂填满2/3倍孔深时，停止扣动扳机。最后，根据预定的植筋 的深度，在处理好的固定钢筋118的除锈端做明显标记，然后将固定钢筋118插入植筋孔119中，且插入过程中同时向同一方向缓慢旋转，直至固定钢筋118到 达植筋孔119的底部并有锚固胶溢出孔洞，从而完成该施工段内的波纹板110的 拼装固定。固定钢筋118的植入方式如图4所示，且固定钢筋118优选采用M20 化学植筋。根据本发明，相邻的波纹板之间采用搭接方式连接，且在搭接处设有 密封胶116，通过密封胶116能够有效保证波纹板搭接处的密封性。
根据本发明，在永久植筋施工过程中，还可以采用锚杆对波纹板进行永久固 定，或者采用锚杆和固定钢筋共同对波纹板进行固定。
之后，拆除下一施工段的线缆卡槽和进行波纹板110的拼装。根据本发明， 拆除线缆卡具施工和拼装波纹板施工纵向分段交替进行，由此，沿隧道纵向依次 进行加固施工，直至完成整个隧道的波纹板110的拼装，从而完成整个隧道的加 固施工。
待波纹板110安装完成后，检查波纹板110、预埋的支撑锚栓117以及连接 角钢114的连接质量，质量达标后，在波纹板环向两侧脚部浇筑基础120以保证 波纹板110加固结构的稳定。在一个实施例中，采用绑扎钢筋笼并浇筑加固型水 泥基灌浆料或者混凝土而形成基础120。基础120在一个实施例中的的形式如图 2所示。钢筋笼采用的钢筋型号及间距根据实际需要进行设计选择。此外，基础 120的浇筑采用施工模板进行浇筑成型。且灌注材料可采用强度等级不低于C35 的混凝土或者无收缩灌浆料。需要说明的是，在采用混凝土时需进行振捣。而采 用灌浆料时禁止振捣，以免离析。
图4到图6分别显示了波纹板环向角部的基础的不同形式。如图4所示，锁 脚锚杆212设置在波纹板210的靠近环向脚部位置处。在波纹板210的环向两侧 的脚部浇筑基础220，且支撑锚栓217预先埋设。同时，在基础220的底部设有 排水管230，排水管230用于排出隧道积水，从而增强隧道的排水性能。在本实 施例中，排水管230可以采用不锈钢、耐候钢或者其他材质制成。为进一步增强 基础320的强度，在基础320中设有纵向延伸设置的纵筋(未示出)，且纵筋通 过箍筋(未示出)进行紧固连接。
如图5所示，在波纹板310的环向两侧的脚部浇筑基础320，且支撑锚栓217 预先埋设。同时，在基础320的处于波纹板310的横向内侧设有电缆槽330，用 于铺设线缆。在本实施例中，基础320采用C35混凝土或者高强无收缩灌浆料浇 筑而成，基础320的强度等级不低于C35。为进一步增强基础320的强度，在基 础320中设有纵向延伸设置的纵筋340，纵筋340通过箍筋341进行紧固连接。 在一个实施例中，在基础320中设有九根纵筋340，且纵筋340采用型号为HRB400， 直径为16mm的钢筋。箍筋341采用型号为HRB300，直径8mm的钢筋，且纵向 上相邻的箍筋341之间的间距为200mm。
如图6所示，在波纹板410的环向两侧的脚部浇筑基础420。该基础采用钢 筋混凝土结构，基础强度不低于C30。在本实施例中，为了保证基础420结构受 力的稳定性，需要在隧道既有衬砌450中进行植筋连接，植筋采用螺纹钢筋，且螺纹钢筋的植入深度均不小于500mm。在基础420施工前，将横向 钢筋422、竖向钢筋423与架立筋421进行绑扎，之后支模浇筑混凝土进行基础 420的浇筑施工。横向钢筋422、竖向钢筋423的植入深度均不小于500mm。优 选地，架立筋421采用的钢筋。此外，为了保证波纹板410的固定强度与 稳定性，在隧道既有衬砌450内设有纵向延伸设置的纵筋440，纵筋440通过箍 筋441进行紧固连接。
之后，在波纹板110与隧道既有衬砌之间形成的间隙115内进行浆料填充。 根据本发明，波纹板110与隧道既有衬砌之间的间隙115的横向宽度小于10cm。 图7显示了浆料填充后的结构示意图。在波纹板110与隧道既有衬砌之间填充浆 料前，对波纹板110的环向端部、搭接部分以及螺栓孔位采用密封材料116进行 封堵密封。在一个实施例中，可以采用挤塑板和封缝胶进行封堵。然后采用灌浆 机对预留好的波纹板110与既有衬砌之间的间隙115进行浆料填充。
在本实施例中，波纹板110与隧道既有衬砌之间的浆料填充采用从两侧边墙 向拱顶进行分段灌注。具体地，先从边墙开始灌注，其次灌注拱腰，最后灌注拱 顶。此外，浆料填充的灌注压力不大于0.5MPa。由此，有效保证了浆料的填充效 果，且有利于提高隧道加固的效果。
波纹板110与既有衬砌的间隙内浆料填充施工完毕后，需要对波纹板110进 行接地处理，即将波纹板110接入综合接地系统，以保证隧道运营的安全。图8 显示了波纹板110接地施工的结构。如图8所示，波纹板110在隧道底部两侧连 接绝缘端子，且在隧道内壁的上部区域设有用于回流线、照明设备等接地的端子 157，以及既有架空地线154。在波纹板接地施工过程中，针对不同的需求，采用 不同的方案进行接地处理。具体如下所述。
当既有绝缘端子存在且满足电阻值要求时，如图9所示，可采用将波纹板110 与既有桥隧型绝缘端子150连接的方式进行接地处理。将分支引接线152的一端 与既有电缆槽151外侧的桥隧型绝缘端子150进行连接，而分支引接线152的另 一端通过L型连接器或者直线型连接器与波纹板110进行连接，并通过C型压接 件进行栓接。由此，实现对波纹板的接地施工。其中，分支引接线152可采用不 锈钢线或贯通线或铜线。
而当既有绝缘端子前期未施作或者损坏及电阻值不满足要求时，如图10所 示，可采用将波纹板110与隧道内壁上的既有架空地线154连接的方式进行接地 处理。在一个实施例中，通过接线夹将既有架空地线与分支引接线152的一端连 接，分支引接线152的另一端通过L型连接器或者直线型连接器与波纹板进行连 接，并通过C型压接件进行栓接。由此，实现对波纹板的接地施工。
当既有绝缘端子前期未施作或者既有绝缘端子距离较远且不满足要求时，如 图11所示，可采用将波纹板110与既有电缆槽151内的贯通地线156进行连接 的方式进行接地处理。在一个实施例中，通过接线夹155将既有贯通地线156与 分支引接线152的一端连接，且分支引接线152的另一端通过L型连接器或者直 线型连接器与波纹板110进行连接，并通过C型压接件进行栓接。由此，实现对 波纹板的接地施工。
如图12所示，当既有贯通地线156的截面积为35mm2时，贯通地线156与 分支引接线152连接所用的C型压接件159之间的距离H为处于30mm到35mm 的范围内。而当贯通地线156的截面积为70mm2时，贯通地线156与分支引接线 152连接所用的C型压接件之间的距离H为处于45mm到50mm的范围内。在一 个实施例中，C型压接件采用12T液压钳与分支引接线152进行栓接安装，液压 钳的压力不小于12t。此外，压接处应采取防腐措施。
根据本发明，波纹板接地后的电阻不大于1欧姆，与架空地线接地电阻不大 于10欧姆。
波纹板110接地施工完毕后，恢复既有设施。为了防止触电误伤，恢复既有 设施前必须切断电源。波纹板套衬施工完毕后，用化学锚栓安装挂壁电缆托架， 并及时恢复电力照明，灯具及开关安装回原位，电线设施需安牢装直。由此，完 成整个隧道的加固施工。
根据本发明的利用波纹板来加固隧道的施工方法，通过波纹板套衬进行隧道 加固施工，其施工工序简单，施工周期短，施工效率高，且经济性好。同时，该 施工方法通过拆除线缆卡具和拼装波纹板分段交替进行施工，从而使其能够满足 既有线天窗施工要求，能够有效保证波纹板加固施工的稳定效果，并且有效降低 了施工风险。此外，该施工方法通过定位植筋、锁脚锚栓、浇筑基础以及灌浆填 充等工序进一步保证了波纹板拼装连接的稳固性，从而保证了波纹板加固隧道施 工的加固效果。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本 发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于 本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或 者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任 何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用波纹板来加固隧道的施工方法，其特征在于，包括步骤：
步骤一，在隧道内壁对波纹板(110)的环向端部的标高进行测量放线；
步骤二，拆除一段施工段内的线缆卡具，并在所述施工段内拼装波纹板；
步骤三，在所述波纹板的两侧脚部安装固定件以进行固定，并对所述波纹板全环进行固定；
步骤四，重复步骤二和步骤三，直至完成整个隧道的波纹板的拼装与固定；
步骤五，在所述波纹板的两侧脚部浇筑基础(120)，并对所述波纹板与隧道既有衬砌之间的间隙进行浆料填充；
步骤六，所述波纹板进行接地施工，并恢复既有设施；
其中，拆除线缆卡具和拼装波纹板分段交替进行施工。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在所述波纹板拼装施工前，在隧道边墙的处于波纹板的环向端部的标高处植入波纹板定位筋，且所述波纹板在环向上依次拼装后沿纵向依次拼装，直至完成所述施工段内的波纹板的拼装。
3.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于，所述波纹板在环向上采用按顺时针或按逆时针或从两侧向中部的方式进行拼装。
4.根据权利要求2或3所述的施工方法，其特征在于，纵向相邻的所述波纹板的环向连接处采用通缝连接或者错缝连接。
5.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于，所述定位筋包括水平植入所述波纹板环向端部的支撑钢筋(132)和垂直植入隧道的电缆槽底部的抗剪钢筋(134)。
6.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述固定件为锁脚锚杆，且所述波纹板全环采用固定锚杆或植筋进行固定，且所述锁脚锚杆和所述固定锚杆的入岩深度均不小于1m。
7.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述波纹板与隧道既有衬砌之间的间隙处于5cm-20cm的范围内。
8.根据权利要求1或7所述的施工方法，其特征在于，在所述波纹板与隧道既有衬砌之间填充浆料前，对所述波纹板的环向端部、搭接部分以及螺栓孔位进行封堵密封。
9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述波纹板与隧道既有衬砌之间的浆料填充采用从两侧边墙向拱顶进行分段灌注的方式。
10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于，浆料填充的灌注压力不大于0.5MPa。
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