CN110761810A - 一种采用预应力索的复合腔体加固结构及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及盾构隧道技术领域，尤其涉及一种采用预应力索的复合腔体加固结构及其应用方法，其特征在于：所述复合腔体加固结构由若干复合腔体分块拼接构成，所述复合腔体分块主体包括钢管，所述钢管的外围包裹有碳纤维，且所述钢管的管体空腔中灌注有砂浆，所述复合腔体分块的钢管内部设置有预应力索，各所述复合腔体分块通过所述预应力索相连接固定并构成整体结构。本发明的优点是：可修复受损隧道结构，保障隧道结构运营安全；复合腔体加固结构本身自重轻、安装轻便快速、可多点平行作业；复合腔体加固结构所占空间小，满足限界要求；复合腔体加固结构自身强度高、刚度大，加固效果好；造价较低。

Description

一种采用预应力索的复合腔体加固结构及其应用方法

技术领域

本发明涉及盾构隧道技术领域，尤其涉及一种采用预应力索的复合腔体加固结构及其应用方法。

背景技术

随着城市化进程的不断加快，周边环境直接危害地铁的安全和稳定，如何及时、有效、快速的使受到损害的盾构隧道得到有效治理，已成为城市管理者急需解决的难题。盾构法隧道由于外部原因导致结构收敛变形较大，隧道结构运营安全无法得到保障。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种采用预应力索的复合腔体加固结构及其应用方法，通过预应力索拼接复合腔体分块构成复合腔体加固结构，实现对盾构法隧道结构的加固。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种采用预应力索的复合腔体加固结构，用于盾构隧道结构的加固，所述盾构隧道结构由若干盾构管片相拼接构成，其特征在于：所述复合腔体加固结构由若干复合腔体分块拼接构成，所述复合腔体分块主体包括钢管，所述钢管的外围包裹有碳纤维，且所述钢管的管体空腔中灌注有砂浆，所述复合腔体分块的钢管内部设置有预应力索，各所述复合腔体分块通过所述预应力索相连接固定并构成整体结构。

所述复合加固结构由若干钢管并排构成，每个所述钢管的管体空腔相独立且朝向一致，并排的若干所述钢管由外围包裹的所述碳纤维相固定。

每个所述钢管的管体空腔内均设置有预应力索。

在一所述复合腔体分块的端部设置有钢板，所述预应力索锚固于所述钢板。

一种涉及上述的采用预应力索的复合腔体加固结构的应用方法，其特征在于：在盾构隧道结构内布置若干复合腔体分块，所述复合腔体分块支撑在盾构管片的内侧；将所述若干复合腔体分块拼装成环；张拉所述复合腔体分块内的预应力索使若干复合腔体分块连成一体；待所述预应力索张拉完成形成预紧力后将预应力索锚固于钢板上；对所述复合腔体分块的钢管的管体空腔进行注浆；从而完成复合腔体加固结构的布置，所述复合腔体加固结构对所述盾构管片加固。

沿所述盾构隧道结构纵向在所述盾构管片内侧布置有若干环所述复合腔体加固结构。

所述复合腔体分块由若干钢管并排构成，所述若干钢管内均设置有所述预应力索，所述预应力索通过对称张拉形成预紧力。

本发明的优点是：可修复受损隧道结构，保障隧道结构运营安全；复合腔体加固结构本身自重轻、安装轻便快速、可多点平行作业；复合腔体加固结构所占空间小，满足限界要求；复合腔体加固结构自身强度高、刚度大，加固效果好；造价较低。

附图说明

图1为本发明中复合腔体加固结构的安装位置示意图；

图2为本发明中复合腔体加固结构的截面图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-2所示，图中标记1-6分别表示为：盾构管片1、复合腔体分块2、钢绞线3、碳纤维4、钢管5、砂浆6。

实施例：如图1所示，本实施例中采用预应力索的复合腔体加固结构设置在盾构管片1的内侧，以对其进行支撑从而实现盾构隧道结构的加固。

如图1所示，复合腔体加固结构由四块复合腔体分块2拼接构成，四块复合腔体分块2拼接成环，其外轮廓形状、大小与盾构隧道结构的内轮廓形状、大小相吻合适配，从而可以对盾构隧道结构进行有效支撑加固。

如图2所示，复合腔体分块2主体包括四根并排设置的钢管5，钢管5的截面呈方形结构，其管体空腔都朝向同一方向。四根钢管5通过包裹在整体外围的碳纤维4构成固定，从而保证四根钢管5之间相对位置的稳固，进而保证复合腔体分块2对盾构管片1的支撑效果。在每根钢管5的中心位置均贯穿设置有作为预应力索的钢绞线3，钢绞线3用于将四块复合腔体分块2连接固定构成一体，同时钢绞线3采用后张法施加预应力，从而提高复合腔体加固结构的整体性以及提高各复合腔体分块2接头处的剪切强度，从而有效提高加固效果。钢管5的管体空腔内还灌注有砂浆6，以提高复合腔体分块2的结构强度和刚度，保证支撑效果。

本实施例中采用预应力索的复合腔体加固结构在应用时，包括如下步骤：

1）根据盾构隧道结构的盾构管片1的结构破坏程度进行受力计算，确定复合腔体加固结构的组合数量，该组合数量指的是沿盾构隧道结构纵向依次布置的一圈或多圈复合腔体加固结构。依据盾构管片1的内轮廓尺寸进行复合腔体分块2的加工制作，其中复合腔体分块2内的砂浆6是于施工现场时灌注，这样一来，使复合腔体分块2在安装时，因为其自重轻的优势，便可实现轻便快速、多点平行作业。

2）在盾构隧道结构内安装复合腔体分块2以使其连接构成复合腔体加固结构。在安装时，避开手孔、环缝位置对称布置，以保证支撑加固效果。

当在盾构隧道结构内部安装多圈复合腔体加固结构时，以盾构管片的边缘为控制边界，确定每圈复合加固结构的具体位置，由一端的盾构管片边界向另一端盾构管片边界纵向安装。

若采用多圈复合腔体加固结构时，各圈复合腔体加固结构可以是相互临近贴靠设置，也可以相互间隔设置，总的来说，多圈的复合腔体加固结构是根据盾构隧道结构的破坏程度设置在相应的薄弱环节以对其进行加固。

3）待复合腔体分块2拼装成环后，对称张拉钢绞线3使其成为预应力索，其中对称张拉指的是，以图2中的四根钢绞线3为例，位于两侧的两根钢绞线3同时张拉，位于中间的两根钢绞线3同时张拉，这样可以保证预应力的平衡。

钢绞线3的预应力大小可通过试验确定，既要便于钢绞线3的生产加工，又要提供足够的预紧力，保证良好的加固效果。

4）在一复合腔体分块2的端部位置设置有钢板，待钢绞线3张拉完成形成预紧力后，将钢绞线3锚固于钢板上，从而使四块复合腔体分块2相互连接固定形成一个整体结构，从而提高支撑加固效果，尤其是克服各复合腔体分块2之间接头位置存在结构受力薄弱点的不足。钢板一般设置在复合腔体加固结构底部的复合腔体分块2位置。

5）钢绞线3锚固完成后，对复合腔体分块2的管体空腔内进行注浆，单管单注，由复合腔体分块2的一端下部注浆至另一端下部出浆，控制注浆压力，待出浆口出浆量稳定后，再关闭出浆孔阀门，进行短时间的保压，最后关闭注浆口阀门，从而保证复合腔体分块2的结构强度和刚度。

本实施例在具体实施时：每个复合腔体分块2内的钢管5的数量、钢管5内钢绞线3的数量可根据实际受力计算情况进行设计，以在满足加固效果的同时兼具经济性。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换故在此不一一赘述。

Claims (7)

1.一种采用预应力索的复合腔体加固结构，用于盾构隧道结构的加固，所述盾构隧道结构由若干盾构管片相拼接构成，其特征在于：所述复合腔体加固结构由若干复合腔体分块拼接构成，所述复合腔体分块主体包括钢管，所述钢管的外围包裹有碳纤维，且所述钢管的管体空腔中灌注有砂浆，所述复合腔体分块的钢管内部设置有预应力索，各所述复合腔体分块通过所述预应力索相连接固定并构成整体结构。

2.根据权利要求1所述的一种采用预应力索的复合腔体加固结构，其特征在于：所述复合加固结构由若干钢管并排构成，每个所述钢管的管体空腔相独立且朝向一致，并排的若干所述钢管由外围包裹的所述碳纤维相固定。

3.根据权利要求2所述的一种采用预应力索的复合腔体加固结构，其特征在于：每个所述钢管的管体空腔内均设置有预应力索。

4.根据权利要求1所述的一种采用预应力索的复合腔体加固结构，其特征在于：在一所述复合腔体分块的端部设置有钢板，所述预应力索锚固于所述钢板。

5.一种涉及权利要求1-4所述的采用预应力索的复合腔体加固结构的应用方法，其特征在于：在盾构隧道结构内布置若干复合腔体分块，所述复合腔体分块支撑在盾构管片的内侧；将所述若干复合腔体分块拼装成环；张拉所述复合腔体分块内的预应力索使若干复合腔体分块连成一体；待所述预应力索张拉完成形成预紧力后将预应力索锚固于钢板上；对所述复合腔体分块的钢管的管体空腔进行注浆；从而完成复合腔体加固结构的布置，所述复合腔体加固结构对所述盾构管片加固。

6.根据权利要求5所述的一种采用预应力索的复合腔体加固结构的应用方法，其特征在于：沿所述盾构隧道结构纵向在所述盾构管片内侧布置有若干环所述复合腔体加固结构。

7.根据权利要求5所述的一种采用预应力索的复合腔体加固结构的应用方法，其特征在于：所述复合腔体分块由若干钢管并排构成，所述若干钢管内均设置有所述预应力索，所述预应力索通过对称张拉形成预紧力。

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