CN111706358B - 一种隧道粘钢加固补强方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种隧道粘钢加固补强方法，具体为：沿着衬砌表面的垂向断面环向开设环向槽，在环向槽内设置锚固凹槽，每个锚固凹槽的底部设有第一螺栓孔；将固定底座粘结在锚固凹槽内，固定底座中心设有第二螺栓孔，在环向槽底部设置排气软管；在带状钢板上设置第二螺栓孔，在带状钢板上设置注浆孔，该带状钢板的长度、宽度和厚度对应等于、小于和小于环向槽的长度、宽度和深度；将带状钢板粘接在环向槽内，将带状钢板与固定底座接触面的两侧焊接，从带状钢板上的第三螺栓孔植入锚固螺栓，通过注浆孔向环向槽内注入乳胶水泥，通过排气软管排气，完成隧道衬砌加固。与现有技术相比，本发明具有节省空间、结构稳定等优点。

Description

一种隧道粘钢加固补强方法

技术领域

本发明涉及一种隧道粘钢技术，尤其是涉及一种隧道粘钢加固补强方法。

背景技术

跟随交通建设的发展，处于运营期隧道的规模不断增加，随着隧道运营年限的不断增加，由于施工不当或其他原因导致二次衬砌背后脱空以及地形条件、超载车辆运行等不利条件的影响，使得二次衬砌常产生开裂、剥落、掉块等病害，当这些病害严重时将威胁到隧道的行车安全及其支护结构的耐久性。

现有隧道衬砌加固方法主要包括以下几种：粘贴钢板加固法，在隧道内侧衬砌表面涂粘结剂粘贴钢板，再用垫板和膨胀螺栓在钢板表面进行固定，形成与隧道内轮廓基本一样的钢带，最后从钢板两侧灌注防水胶，外贴钢带属于柔性加固，但封闭钢板与衬砌间隙的后灌浆粘结效果差、钢结构暴露在外长期腐蚀的问题，耐久性差，锚固要求高，同时加固后整体构件高于衬砌表面，衬砌表面不平整，美观性差，影响行车视线；型钢连接加固，利用连接螺栓、固定式锚栓将工字钢构件固定在隧道内表面上，以形成组合刚性结构来对抗结构变形，施工快捷、加固强度高，但型钢侵入隧道净空大，焊缝多、焊接质量波动大、明火欠安全，同时型钢与衬砌接触面难以充填密实，在渗水的作用下快速腐蚀老化，影响型钢承载力；粘贴碳、芳纶纤维布加固法，用纤维布对混凝土加固，运输方便，施工快捷，但只适用于如隧道二次衬砌表面延伸裂缝等轻微病害，纤维布法修复结构的承载能力较弱，病害严重时易出现病害继续发展的情况。以上方法均受侵占净空大、抗腐蚀性弱、耐久性差和变形约束控制中的一种或多种条件限制。

现有技术也给出了一些解决方案，中国专利CN201810101584.X提出了一种压型钢板加固钢筋混凝土楼板的方法，该方法采用横截面的波峰和波谷交替扩展的压型钢板，压型钢板截面惯性矩比较大，增大钢筋混凝土楼板的截面高度、提高钢筋混凝土楼板的承载力以及抗震性能，但若将该专利应用于隧道衬砌加固仍会侵占净空，同时该压型钢板临空的表面积大，耐腐蚀性差，同时波谷处设置多个锚固螺栓，耗材量大、成本高且抗腐蚀性能差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种隧道粘钢加固补强方法，节省空间，结构稳定。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种隧道粘钢加固补强方法，具体为：

使用机械臂切割机沿着隧道衬砌表面的垂向断面环向刻槽，形成环向槽，在环向槽内沿环向间隔设置若干个锚固凹槽，每个锚固凹槽的底部设有第一螺栓孔；

将固定底座粘结在锚固凹槽内，固定底座中心设有与第一螺栓孔位置和直径相同的第二螺栓孔，在环向槽底部设置排气软管；

在带状钢板上设置与第一螺栓孔同轴且直径相同的第二螺栓孔，在带状钢板上间隔设置若干个注浆孔，所述的带状钢板的长度、宽度和厚度对应等于、小于和小于环向槽的长度、宽度和深度；

将带状钢板粘接在环向槽内，从带状钢板上的第三螺栓孔植入锚固螺栓，将带状钢板与固定底座接触面的两侧焊接，锚固螺栓依次穿过第三螺栓孔、第二螺栓孔和第一螺栓孔，锚固螺栓的螺帽与带状钢板表面平行，安装完成后从第三螺栓孔顶部将锚固螺栓与带状钢板焊接；

进一步地，固定底座的长度与锚固凹槽的长度相同，通过锚固凹槽对固定底座进行限位。

进一步地，通过钢筋扫描仪获取受力主筋位置，根据受力主筋位置选择第一螺栓孔的开孔位置。

进一步地，在环向槽底部及锚固凹槽底部涂抹环氧类粘结剂，通过环氧类粘结剂粘接固定底座和带状钢板，待乳胶水泥充满环向槽后缓慢拔除排气软管，并继续注浆至乳胶水泥充满环向槽，排气孔对称设置在排气软管两端，避免排气软管一端出现空气未挤出，存在空隙，粘接不紧密现象。

进一步地，涂抹在环向槽底部的环氧类粘结剂的厚度由环向槽侧面向环向槽底部的中部逐渐增大，实现涂抹的环氧类粘结剂层边缘薄，中间厚，便于粘接带状钢板时环氧类粘结剂能均匀分布，避免溢出或分布不均匀。

进一步地，在环向槽底部涂抹环氧类粘结剂之前先通过凿毛机对环向槽底部进行凿毛处理，保证凿毛处理面均匀分布，及时清除灰尘，并采用丙酮擦拭环向槽底部。采用丙酮擦拭环向槽6底部；

进一步地，按照先下部后上部原则，从带状钢板最下方的注浆孔开始由下往上注入乳胶水泥，注入乳胶水泥时在带状钢板内部保持压力缓慢注入乳胶水泥，通过排气软管排气，结束后静置固化养护，待乳胶水泥固化后通过锤击法或超声法确定注浆密实度，确认密实后在带状钢板表面涂乳胶漆或乳胶水泥，使加固后的带状钢板表面与隧道衬砌颜色保持一致。

进一步地，将带状钢板与固定底座接触面的两侧焊接，将带状钢板1与固定底座2连接为整体。

进一步地，对带状钢板进行分段处理加固，具体为：

将带状钢板分成多块钢板分段，相邻2块钢板分段采用与带状钢板同型的连接钢板焊接，每块钢板分段至少和2块固定底座焊接。

进一步地，所述的带状钢板粘接在环向槽内后使用夹具夹紧带状钢板外部，在带状钢板的表面和两侧分别涂上防锈涂层和乳胶水泥，带状钢板侧面的乳胶水泥的密封厚度不超过带状钢板的表面高度，静置等待环氧类粘结剂和乳胶水泥固化稳定，环氧类粘结剂在常温下固化，保持在20℃以上，24h即可拆除夹具或支撑，若低于15℃则采用人工红外射灯加温处理，固化期间静置带状钢板。

与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：

(1)本发明沿着隧道衬砌表面的垂向断面环向开设环向槽，在环向槽内沿环向间隔设置若干个锚固凹槽，锚固凹槽底部设有第一螺栓孔，将固定底座粘结在锚固凹槽内，固定底座上设有第二螺栓孔，在环向槽底部设置排气软管，并将带状钢板粘接在环向槽内，带状钢板上设有第三螺栓孔和注浆孔，通过锚固螺栓依次旋入第三螺栓孔、第二螺栓孔和第一螺栓孔使得带状钢板与衬砌连接，同时带状钢板的长度、宽度和厚度对应等于、小于和小于环向槽的长度、宽度和深度，使得带状钢板整体置于环向槽内，带状钢板与空气接触的一面进行防锈处理，不侵占隧道净空，不影响隧道外观和行车视野，与空气接触面小，抗腐蚀性强，耐久性强，带状钢板到环向槽两侧预留有缝隙，便于将带状钢板与固定底座焊接以及封边处理，稳定性和密封性好，可以容纳更高的注浆压力，通过注浆孔进行注浆，通过排气软管排气，注浆密实度高，使环向槽全截面参与抗弯和抗拉，提高了抗拉强度，锚固螺栓和固定底座增强了带状钢板的抗剪强度；

(2)本发明按照先下部后上部原则，从带状钢板最下方的注浆孔开始由下往上注入乳胶水泥，注入乳胶水泥时在带状钢板内部保持压力缓慢注入乳胶水泥，注浆密实，带状钢板粘接更加紧贴；

(3)本发明采用的固定底座的长度与锚固凹槽的长度相同，使得锚固凹槽对固定底座起到限位作用，进一步提高带状钢板的抗剪强度；

(4)本发明将排气软管均匀设置在环向槽底部，排气孔应两侧对称设置，进一步提高注浆密实度，整体提高的隧道粘钢的刚度；

(5)本发明涂抹在环向槽底部的环氧类粘结剂的厚度由环向槽侧面向环向槽底部的中部逐渐增大，使得带状钢板粘接时环氧类粘结剂分布更均匀，粘接稳定；

(6)本发明在环向槽底部涂抹环氧类粘结剂之前先通过凿毛机对环向槽底部进行凿毛处理，并采用丙酮擦拭环向槽底部，增强粘接效果；

(7)本发明在带状钢板粘接在环向槽内后在带状钢板的表面和两侧分别涂上防锈涂层和乳胶水泥，提高防腐蚀性和密封性；

(8)本发明通过钢筋扫描仪获取受力主筋位置，根据受力主筋位置选择第一螺栓孔的开孔位置，避免打孔时影响隧道结构，安全性好。

附图说明

图1为隧道粘钢加固补强工艺的结构示意图；

图2为带状钢板的结构示意图；

图3为锚固螺栓的结构示意图；

图4为环向槽侧面图；

图5为固定底座的结构示意图；

图中标号说明：

1.带状钢板，2.固定底座，3.第二螺栓孔，4.注浆孔，5.锚固螺栓，6.环向槽，7.第三螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种隧道粘钢加固补强方法，具体为：

如图4，在隧道衬砌表面使用机械臂切割机刻槽，如图1和图4，沿着隧道内轮廓在衬砌表面垂向断面环向刻槽，形成环向槽6，环向槽6的深度和水平宽度分别为10mm和17cm；

如图5，在环向槽6内环向间距每50cm使用机械臂切割机切凿1个锚固凹槽，锚固凹槽的环向长度、水平宽度和深度分别为15cm、17cm和25mm，并在锚固凹槽的底部中心位置开1个第一螺栓孔，开第一螺栓孔时锚固螺栓钻孔位置应提前用钢筋扫描仪确定开孔位置，避开受力主筋。

采用凿毛机对环向槽6底部进行凿毛处理，保证凿毛处理面均匀分布，及时清除灰尘，采用丙酮擦拭环向槽6底部，保持环向槽6底部干燥，在环向槽6底部以及锚固凹槽底部涂抹厚度为1～3mm的环氧类粘结剂，由环向槽6侧面至环向槽6底部中部的环氧类粘结剂厚度逐渐增大，实现涂抹的环氧类粘结剂层边缘薄，中间厚；

将固定底座2粘接在锚固凹槽内，固定底座2的长、宽和厚度对应为15cm、15cm和15mm，固定底座2的中部开有直径为50mm的第二螺栓孔3；

如图2，在带状钢板1上每50cm开一个50mm的第三螺栓孔7，每35cm开一个注浆孔4，带状钢板1的厚度为6mm，宽度为15cm，长度与隧道内轮廓长度相同；

在环向槽6底部均匀放置排气软管，排气孔应对称设置在排气软管两端，避免排气软管一端出现空气未挤出，存在空隙，粘接不紧密现象，排气孔的间距为20cm；

使用除锈机在带状钢板1和固定底座2的表面做除锈处理，并使用丙酮擦拭干净，将带状钢板1粘接在环向槽6内，带状钢板1外部使用夹具夹紧；

对带状钢板1进行分段处理加固，具体为：将带状钢板1分成多块钢板分段，相邻2块钢板分段采用与带状钢板1同型的连接钢板焊接，相邻2块钢板的连接处位于隧道内轮廓弯矩值最小的部位，每块钢板分段至少和2块固定底座2焊接；

将带状钢板1与固定底座2接触面的两侧进行焊接，将带状钢板1与固定底座2连接为整体；

如图3，从带状钢板1上的第三螺栓孔7植入锚固螺栓5，锚固螺栓5的螺帽与带状钢板1表面平行，安装完成后从第三螺栓孔7顶部将锚固螺栓5与带状钢板1焊接；

在带状钢板1表面涂防锈图涂层，并使用乳胶水泥密封带状钢板1的侧面，密封厚度不超过带状钢板1的表面高度，静置等待环氧类粘结剂和乳胶水泥固化稳定，环氧类粘结剂在常温下固化，保持在20℃以上，24h即可拆除夹具或支撑，若低于15℃则采用人工红外射灯加温处理，固化期间静置带状钢板1；

按照先下部后上部原则，从带状钢板1底部的注浆孔开始注浆，注浆时在带状钢板1内部保持压力缓慢注入乳胶水泥，通过排气软管排气，结束后静置固化养护；

待乳胶水泥固化后通过锤击法或超声法确定注浆密实度，确认密实后在带状钢板1表面涂乳胶漆或乳胶水泥，使加固后的带状钢板1表面与原衬砌颜色保持一致；

本实施例提出了一种隧道粘钢加固补强方法，技术可靠、施做简便、时间短、扰动小、耐久性强，不侵占净空。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种隧道粘钢加固补强方法，其特征在于，具体为：

沿着隧道衬砌表面的垂向断面环向开设环向槽（6），所述的环向槽（6）的深度为10mm，水平宽度为17cm；

在环向槽（6）内沿环向每间距50cm设置1个锚固凹槽，所述的锚固凹槽的环向长度、水平宽度和深度分别为15cm、17cm和25mm，每个锚固凹槽的底部设有第一螺栓孔；

将固定底座（2）粘结在锚固凹槽内，所述的固定底座（2）沿环向的长度与锚固凹槽沿环向的长度相同，长度、宽度和厚度分别为15cm、15cm和15mm，所述的固定底座（2）中心设有与第一螺栓孔位置和直径相同的第二螺栓孔（3），在环向槽（6）底部设置排气软管；

在带状钢板（1）上设置与第一螺栓孔同轴且直径相同的第三螺栓孔（7），在带状钢板（1）上间隔设置若干个注浆孔（4），所述的带状钢板（1）的长度、宽度和厚度对应等于、小于和小于环向槽（6）的长度、宽度和深度，其中宽度为15cm，厚度为6mm；

在环向槽（6）底部及锚固凹槽底部涂抹厚度为1~3mm的环氧类粘结剂，涂抹在环向槽（6）底部的环氧类粘结剂的厚度由环向槽（6）侧面向环向槽（6）底部的中部逐渐增大，通过环氧类粘结剂粘接固定底座（2）和带状钢板（1）；

将带状钢板（1）粘接在环向槽（6）内，将带状钢板（1）与固定底座（2）接触面的两侧焊接，从带状钢板（1）上的第三螺栓孔（7）植入锚固螺栓（5），通过注浆孔（4）向环向槽（6）内注入乳胶水泥，通过排气软管排气，完成隧道衬砌加固；

其中，对带状钢板（1）进行分段处理加固，具体为：

将带状钢板（1）分成多块钢板分段，相邻2块钢板分段采用与带状钢板（1）同型的连接钢板焊接，每块钢板分段至少和2块固定底座（2）焊接，连接处位于隧道内轮廓弯矩值最小的部位。

2.根据权利要求1所述的一种隧道粘钢加固补强方法，其特征在于，从带状钢板（1）最下方的注浆孔（4）开始由下往上注入乳胶水泥。

3.根据权利要求1所述的一种隧道粘钢加固补强方法，其特征在于，所述的排气软管均匀设置在环向槽（6）底部，待乳胶水泥充满环向槽（6）后拔除排气软管，并继续注浆至乳胶水泥充满环向槽（6）。

4.根据权利要求1所述的一种隧道粘钢加固补强方法，其特征在于，所述的带状钢板（1）粘接在环向槽（6）内后在带状钢板（1）的表面和两侧分别涂上防锈涂层和乳胶水泥。

5.根据权利要求1所述的一种隧道粘钢加固补强方法，其特征在于，通过钢筋扫描仪获取受力主筋位置，根据受力主筋位置选择第一螺栓孔的开孔位置。

Images