CN111206941B - 一种隧道衬砌厚度不足处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道衬砌厚度不足处理方法，包括以下步骤：S1、对隧道的衬砌厚度进行钻孔检测；S2、比对衬砌厚度是否满足规定要求厚度；S3、对不满足厚度要求的衬砌欠厚部位的缺陷等级进行判断；所述缺陷等级包括一级缺陷等级、二级缺陷等级；S4、对于一级缺陷等级的衬砌欠厚部位进行钻孔注浆操作；S5、对于二级缺陷等级的衬砌欠厚部位进行拆换操作。本发明保证了重新浇筑混凝土建成的新衬砌与两侧衬砌之间的结构稳固性，从而使得隧道的整体结构不受到损害，给隧道衬砌厚度不足的修复工作带来了极大的便利。
Description
技术领域
本发明涉及隧道安全领域，尤其涉及一种隧道衬砌厚度不足处理方法。
背景技术
随着我国交通迅速发展，各类道路里程不断增加，新建及开工的各类隧道数量也逐年增加，各种隧道病害或缺陷影响隧道的安全，特别是常见隧道衬砌二衬混凝土厚度不足。隧道防护一般包括三层，从内而外为初期支护层、隔水层及二次衬砌层；但因各种原因，新建隧道二次衬砌层常存在衬砌厚度不足情况，影响隧道使用安全，因此交通质量主管部门及规范均要求对厚度不足部位结构进行修复补强，而在隧道衬砌修补过程中，很容易导致修补部位与其他衬砌部位之间的连接结构受到破坏，严重影响隧道整体的结构稳固性，因此，现有技术中缺乏一种安全稳固的隧道衬砌修补方法来满足隧道衬砌的修复需求。
发明内容
本发明目的是针对上述问题，提供一种操作简单、安全稳固的隧道衬砌厚度不足处理方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种隧道衬砌厚度不足处理方法，包括以下步骤：
S1、对隧道的衬砌厚度进行钻孔检测；
S2、比对衬砌厚度是否满足规定要求厚度；
S3、对不满足规定要求厚度的衬砌欠厚部位的缺陷等级进行判断；所述缺陷等级包括一级缺陷等级、二级缺陷等级；当衬砌欠厚部位的厚度与规定要求厚度相差不大于10cm时，该衬砌欠厚部位的缺陷等级为一级缺陷等级；当衬砌欠厚部位的厚度与规定要求厚度相差大于10cm时，该衬砌欠厚部位的缺陷等级为二级缺陷等级；
S4、对于一级缺陷等级的衬砌欠厚部位进行钻孔注浆操作；
S5、对于二级缺陷等级的衬砌欠厚部位进行拆换操作。
进一步的，所述步骤S4中进行钻孔注浆操作包括以下步骤：
S41、在衬砌欠厚部位钻取若干个注浆孔，相邻注浆孔之间的间距为1m；
S42、将注浆管端头与注浆孔进行试接，验证注浆孔是否合格；
S43、采用吸水试验检验注浆管的密封性是否满足使用需求；
S44、使用水泥砂浆通过注浆管对注浆孔进行第一次注浆；
S45、第一次注浆完成2h后，使用水泥砂浆对注浆孔进行加压二次注浆；
S46、二次注浆完成后对注浆孔外端口进行修补操作。
进一步的，所述步骤S5中进行拆换操作包括以下步骤：
S51、确定衬砌欠厚部位的拆换范围；
S52、在衬砌欠厚部位下方设置拱墙钢架临时支护；
S53、在衬砌欠厚部位两侧的衬砌上径向设置一排锚孔，锚孔内设置砂浆锚杆，相邻锚孔的纵向间距为1m；锚孔的端口位置进行修补操作；
S54、对衬砌欠厚部位进行切割并拆除；
S55、在拆除衬砌欠厚部位后的位置向衬砌欠厚部位两侧的衬砌上安装钎钉；在拆除衬砌欠厚部位后的位置上铺设防水板，同时预埋注浆管；
S56、在拆除衬砌欠厚部位后的位置上设置一排砂浆锚杆，砂浆锚杆的端头与钎钉的端头焊接；
S57、在拆除衬砌欠厚部位后的位置建模并浇筑混凝土，建成新的衬砌；
S58、使用水泥砂浆通过预埋的注浆管对新的衬砌进行背后空洞注浆，完成拆换操作。
进一步的，所述修补操作为：首先凿取孔底尺寸为15×15cm、外口尺寸为12×12cm、深8cm的楔形孔，然后采用水泥砂浆进行封堵，封堵体积超出衬砌1～2mm，最后，在达到强度要求后将超出部位打磨平整。
进一步的，所述水泥砂浆中水泥与沙的比例为0.8:1。
进一步的，所述步骤S5中当二级缺陷等级的衬砌欠厚部位为钢筋混凝土衬砌时，衬砌欠厚部位的外侧面拆换范围边线为衬砌欠厚范围边线增加20cm，衬砌欠厚部位的内侧面拆换范围为衬砌欠厚部位的外侧面拆换范围边线减小10cm。
进一步的，所述步骤S5中当二级缺陷等级的衬砌欠厚部位为钢筋混凝土衬砌时，在浇筑混凝土之前依照原衬砌欠厚部位的钢筋结构进行焊接复位。
进一步的，所述步骤S5中在浇筑混凝土之前对衬砌欠厚部位的拆除面进行凿毛冲洗，并在冲洗后涂抹止水胶。
进一步的，所述步骤S55中钎钉为两排，两排钎钉的纵向间距为25cm；钎钉通过打孔植筋方式设置在衬砌欠厚部位两侧的衬砌上，植筋深度为25cm。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
本发明首先对不满足厚度要求的衬砌欠厚部位的缺陷等级进行判断，然后针对不同等级的衬砌欠厚部位进行不同的处理操作，当衬砌欠厚部位属于欠缺较小的一级缺陷等级时，只需通过对衬砌欠厚部位进行钻孔注浆操作即可，而当衬砌欠厚部位属于欠缺较大的二级缺陷等级时，则需要将该衬砌欠厚部位进行拆除并重新浇筑混凝土建成新的衬砌，并且通过在拆除衬砌欠厚部位时使用砂浆锚杆对衬砌欠厚部位两侧的衬砌进行加固、在拆除衬砌欠厚部位后对新衬砌与衬砌欠厚部位两侧的衬砌连接处设置钎钉、在拆除衬砌欠厚部位后的位置上设置与钎钉端头连接的砂浆锚杆、以及通过预埋的注浆管对新的衬砌进行背后空洞注浆的设计，保证了重新浇筑混凝土建成的新衬砌与两侧衬砌之间的结构稳固性，从而使得隧道的整体结构不受到损害，给隧道衬砌厚度不足的修复工作带来了极大的便利。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一级缺陷等级衬砌欠厚部位的修复流程框架图；
图2为二级缺陷等级素混凝土衬砌的修复流程框架；
图3为素混凝土衬砌的拆换示意图；
图4为素混凝土衬砌的拆换大样图；
图5为锚孔端口修补操作的结构示意图；
图6为新旧衬砌连接处钎钉设置图；
图7为二级缺陷等级钢筋混凝土衬砌的修复流程框架；
图8为钢筋混凝土衬砌的拆换示意图；
图9为钢筋混凝土衬砌的平面示意图；
图10为钢筋混凝土衬砌的拆换大样图。
具体实施方式
下面将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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，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。
本发明对于隧道衬砌厚度不足的状况划分为一级等级缺陷和二级等级缺陷；当衬砌欠厚部位的厚度与规定要求厚度相差不大于10cm时，该衬砌欠厚部位的缺陷等级为一级缺陷等级；当衬砌欠厚部位的厚度与规定要求厚度相差大于10cm时，该衬砌欠厚部位的缺陷等级为二级缺陷等级；下面分别对两种缺陷的整治步骤进行说明；
1、衬砌欠厚一级等级缺陷整治
衬砌欠厚一级等级缺陷部位整治采取钻孔注浆的方式进行处理，然后在拱部涂刷防碳化层，改善和维护衬砌今后工作环境。工艺流程图如图1所示。
1.1脱空位置核查
根据物探及钻孔验证脱空范围，对脱空范围进行核对、检验。
1.2质量缺陷判定
进行衬砌欠厚程度判断，进一步确认该缺陷属于衬砌欠厚轻微类型。
1.3衬砌钻孔、安装孔口管
对脱空部位进行钻孔作业，注浆孔采用Φ42钻孔，交错布置，间距为1.0×1.0m[4]。
1.4管口试接及吸水试验
注浆管在每一次进行注浆之前都和预留孔口提前试接一次，在进行注浆工作之前需要进行吸水试验，试验中使用的是1.5～2倍的注浆压力，吸水试验的主要目的是为了检查管路系统有没有足够的能力承受压力，不渗漏，系统保证正常运转。
1.5浆液配制
注浆材料为微膨胀水泥砂浆，水泥砂浆配合比为0.8:1[5]。
1.6注浆
注浆按照隧道由下至上的方向进行，使用的方式是逐渐加压式注浆。在作业时的压力为0.2MPa，注浆的速度通常都在一分钟20～40L，灌浆管端头需要配备防堵设施，一旦注浆压力达到要求的值而且能在5min内持续保持该值、吸浆很少或者不进行注浆的时候可以关闭注浆作业，注浆完成之后可以堵住注浆管口。
1.7二次补压
第一次注浆完成之后，间隔2h对每个孔口进行补压，确保压浆密实。
1.8注浆孔封堵
注浆结束后，凿出孔底尺寸为15×15cm、外口尺寸12×12cm[6]，深8cm的楔形孔，并采用膨胀水泥砂浆封堵注浆孔，掺10-15％的膨胀剂，水胶比应＜0.5。孔口管处焊接Φ4钢筋[7]，防止砂浆掉块，砂浆封堵超出衬砌1～2mm，达到强度后打磨平整。
2、衬砌欠厚二级缺陷整治，在二级缺陷等级中分为素混凝土(纯混凝土)制成的衬砌以及钢筋与混凝土混合制成的衬砌两种状况；两种状况的修补方式有一些不同，下面分别对两种状况进行说明；
2.1素混凝土衬砌拆换，工艺流程如图2所示。
(1)拆换段前后2m范围设置间距0.5m/榀拱墙I20b型钢钢架作为临时支护。
(2)对欠厚段进行拆换时，于拆除段两侧边墙径向设置一排Φ25砂浆锚杆，该砂浆锚杆是为了避免在拆除欠厚部位时对欠厚部位两侧的衬砌产生影响，增大欠厚部位两侧衬砌的结构稳定性；锚杆长度4m，纵向间距1m，后续处理同上节步骤1.8类似。砂浆封堵超出衬砌1～2mm，达到强度后打磨平整，如图3～5所示。
(3)切缝深度为衬砌厚度的2/3左右，后采用风镐从拱顶向两腰跳槽拆除。
(4)新旧混凝土接茬处应凿毛冲洗，并在接茬处设置两排Φ16钎钉，以便于新旧混凝土良好连接，钎钉是为了保证新的衬砌与原衬砌两侧衬砌之间的稳固连接结构。钎钉纵向间距25cm，外侧钎钉距离混凝土表面10cm,内侧钎钉距离混凝土表面15cm，钎钉通过打孔植筋方式设置，植筋深度25cm。钎钉设置完成后，铺设防水板及土工布，并与原防水板做好连接。如图6示意。
(5)新旧混凝土结合处，在钎钉附近沿隧道的径向设置一排Φ25砂浆锚杆，长度4m，纵向间距1m，锚杆端头与二衬钎钉焊接，新旧砼接缝设置止水胶。该砂浆锚杆是为了保证新的衬砌与基岩之间的稳固连接结构。
(6)二衬混凝土选用提高一级的细石混凝土，拱顶预埋注浆管按原设计进行注浆。
2.2钢筋混凝土衬砌拆换，工艺流程如图7所示。
(1)拆换前，应先完成相邻段落的其他缺陷整治。处理步骤同上节步骤2.1(2)相同。衬砌拆换完成后，将型钢钢架拆除，拔出定位钢筋，采用环氧砂浆封闭钢筋孔。
(2)轻微以上级钢混二衬拱部欠厚缺陷进行拆换处理，拆换范围应为靠近初支侧衬砌欠厚范围边线增加20cm，衬砌内缘拆换范围应为衬砌外缘拆换范围边线减小10cm，形成一个倒梯形，如图8～10所示。
(3)人工采用砂轮机沿已划分好的墨线切缝，切缝顺序为自衬砌拆换范围中部向两侧分块切割，切缝深度控制在混凝土保护层厚度。拆除步骤与上节步骤2.1(3)相同。
(4)拆除旧的二衬混凝土后，如有钢筋缺失需植筋恢复。新旧砼接缝设置止水胶，宽2cm，以改善其防水性能，止水胶设置位置距离二衬外表面不小于15cm。
(5)利用钢模台车灌注拆换二衬混凝土，并提高一个标号混凝土，并进行背后空洞注浆。
本发明首先对不满足厚度要求的衬砌欠厚部位的缺陷等级进行判断，然后针对不同等级的衬砌欠厚部位进行不同的处理操作，当衬砌欠厚部位属于欠缺较小的一级缺陷等级时，只需通过对衬砌欠厚部位进行钻孔注浆操作即可，而当衬砌欠厚部位属于欠缺较大的二级缺陷等级时，则需要将该衬砌欠厚部位进行拆除并重新浇筑混凝土建成新的衬砌，并且通过在拆除衬砌欠厚部位时使用砂浆锚杆对衬砌欠厚部位两侧的衬砌进行加固、在拆除衬砌欠厚部位后对新衬砌与衬砌欠厚部位两侧的衬砌连接处设置钎钉、在拆除衬砌欠厚部位后的位置上设置与钎钉端头连接的砂浆锚杆、以及通过预埋的注浆管对新的衬砌进行背后空洞注浆的设计，保证了重新浇筑混凝土建成的新衬砌与两侧衬砌之间的结构稳固性，从而使得隧道的整体结构不受到损害，给隧道衬砌厚度不足的修复工作带来了极大的便利。
Claims (7)
1.一种隧道衬砌厚度不足处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、对隧道的衬砌厚度进行钻孔检测；
S2、比对衬砌厚度是否满足规定要求厚度；
S3、对不满足规定要求厚度的衬砌欠厚部位的缺陷等级进行判断；所述缺陷等级包括一级缺陷等级、二级缺陷等级；当衬砌欠厚部位的厚度与规定要求厚度相差不大于10cm时，该衬砌欠厚部位的缺陷等级为一级缺陷等级；当衬砌欠厚部位的厚度与规定要求厚度相差大于10cm时，该衬砌欠厚部位的缺陷等级为二级缺陷等级；
S4、对于一级缺陷等级的衬砌欠厚部位进行钻孔注浆操作；
S41、在衬砌欠厚部位钻取若干个注浆孔，相邻注浆孔之间的间距为1m；
S42、将注浆管端头与注浆孔进行试接，验证注浆孔是否合格；
S43、采用吸水试验检验注浆管的密封性是否满足使用需求；
S44、使用水泥砂浆通过注浆管对注浆孔进行第一次注浆；
S45、第一次注浆完成2h后，使用水泥砂浆对注浆孔进行加压二次注浆；
S46、二次注浆完成后对注浆孔外端口进行修补操作；
S5、对于二级缺陷等级的衬砌欠厚部位进行拆换操作；
S51、确定衬砌欠厚部位的拆换范围；
S52、在衬砌欠厚部位下方设置拱墙钢架临时支护；
S53、在衬砌欠厚部位两侧的衬砌上径向设置一排锚孔，锚孔内设置砂浆锚杆，相邻锚孔的纵向间距为1m；锚孔的端口位置进行修补操作；
S54、对衬砌欠厚部位进行切割并拆除；
S55、在拆除衬砌欠厚部位后的位置向衬砌欠厚部位两侧的衬砌上安装钎钉；在拆除衬砌欠厚部位后的位置上铺设防水板，同时预埋注浆管；
S56、在拆除衬砌欠厚部位后的位置上设置一排砂浆锚杆，砂浆锚杆的端头与钎钉的端头焊接；
S57、在拆除衬砌欠厚部位后的位置建模并浇筑混凝土，建成新的衬砌；
S58、使用水泥砂浆通过预埋的注浆管对新的衬砌进行背后空洞注浆，完成拆换操作。
2.如权利要求1任一所述的隧道衬砌厚度不足处理方法，其特征在于：所述修补操作为：首先凿取孔底尺寸为15×15cm、外口尺寸为12×12cm、深8cm的楔形孔，然后采用水泥砂浆进行封堵，封堵体积超出衬砌1～2mm，最后，在达到强度要求后将超出部位打磨平整。
3.如权利要求2任一所述的隧道衬砌厚度不足处理方法，其特征在于：所述水泥砂浆中水泥与沙的比例为0.8:1。
4.如权利要求3所述的隧道衬砌厚度不足处理方法，其特征在于：所述步骤S5中当二级缺陷等级的衬砌欠厚部位为钢筋混凝土衬砌时，衬砌欠厚部位的外侧面拆换范围边线为衬砌欠厚范围边线增加20cm，衬砌欠厚部位的内侧面拆换范围为衬砌欠厚部位的外侧面拆换范围边线减小10cm。
5.如权利要求4所述的隧道衬砌厚度不足处理方法，其特征在于：所述步骤S5中当二级缺陷等级的衬砌欠厚部位为钢筋混凝土衬砌时，在浇筑混凝土之前依照原衬砌欠厚部位的钢筋结构进行焊接复位。
6.如权利要求5所述的隧道衬砌厚度不足处理方法，其特征在于：所述步骤S5中在浇筑混凝土之前对衬砌欠厚部位的拆除面进行凿毛冲洗，并在冲洗后涂抹止水胶。
7.如权利要求6所述的隧道衬砌厚度不足处理方法，其特征在于：所述步骤S55中钎钉为两排，两排钎钉的纵向间距为25cm；钎钉通过打孔植筋方式设置在衬砌欠厚部位两侧的衬砌上，植筋深度为25cm。
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