CN113338417A - 一种砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺，其中，所述砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺包括步骤：a、原结构预处理：施工前在侧墙灰缝上钻注浆孔，使注浆施工时通过注浆孔所注入浆液能对破损砌体侧墙灰缝进行填充；b、衬砌骨架施工；c、搭设模板体系：先在侧墙内侧安装侧墙模板，然后在管渠内安装工具式模架；d、注浆加固：制备灌浆料，并把灌浆料通过输送泵从注浆孔中采用压力注入待浇筑空间内；e、拆模与养护，该砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺旨在解决现有技术中针对砖石砌体拱涵的加固方案对新老结构的联合受力能力提高不大、对旧结构也没有整体性及承载力的提高的技术问题。

Description

一种砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺

技术领域

本发明涉及拱涵加固注浆工艺技术领域，尤其涉及一种砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺。

背景技术

城市排水管网是现代城市不可或缺的重要基础设施，对城市经济社会发展具有重要影响。随着城市的不断扩大，许多排水管道在寿命到期的同时，也面临着用水量日益增加，排水量不断增大的现实。然而，在排水管道的日常维护方面不足，历史欠账多，且由于大多数砌体管渠建造之初主要为满足竖向承载力的要求，而忽略了外界作用对其的影响。同时由于年限久远，砌块、砌筑砂浆由于水流冲刷等外界因素的作用下，其性能发生显著退，部分渠段可能发生严重破坏甚至倒塌，导致功能部分丧失或完全丧失，排水管道不能发挥应有的作用，给城市建设和人民的生活带来不便。城镇排水管道多处于城市繁华地带，采用传统的开挖修复施工方法更新改造会造成破坏道路、影响交通、妨碍商业活动甚至外事活动。现有技术中针对砖石砌体拱涵的加固方案总体来说对新老结构的联合受力能力提高不大、对旧结构也没有整体性及承载力的提高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于此，本发明提出了一种砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺，该砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺旨在解决现有技术中针对砖石砌体拱涵的加固方案对新老结构的联合受力能力提高不大、对旧结构也没有整体性及承载力的提高的技术问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出了一种砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺，其中，所述砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺包括步骤：

a、原结构预处理：施工前在侧墙灰缝上钻注浆孔，使注浆施工时通过注浆孔所注入浆液能对破损砌体侧墙灰缝进行填充；

b、衬砌骨架施工：在管渠内壁先按预定间距植销钉，然后绑扎钢筋骨架；

c、搭设模板体系：先在侧墙内侧安装侧墙模板，然后在管渠内安装工具式模架，工具式模架包括拱圈锯齿模板、长度可调油顶及撑杆组件，调节拱圈锯齿模板的弯曲度，使拱圈锯齿模板与管渠内壁直接形成待浇筑空间，调节长度可调油顶及撑杆组件顶紧拱圈锯齿模板及侧墙模板；

d、注浆加固：制备灌浆料，并把灌浆料通过输送泵从注浆孔中采用压力注入待浇筑空间内，分层、左右交替对称浇注，直至灌满为止，在待浇筑空间内形成半结构加固层；

e、拆模与养护：灌浆料浇筑完成后，拆除侧墙模板和工具式模架，对半结构加固层浇水养护。

优选地，在所述步骤a中，设置至少两排注浆孔，第一排注浆孔高度方向距离拱脚0.3m，第二排注浆孔设置在侧墙顶。

优选地，在所述步骤b中：沿加固拱涵内壁按梅花状布置销钉，销钉植入深度的范围在80mm～100mm，销钉间距根据钢筋骨架取其3～5倍间距，钻孔完成后依次植入钢筋。

优选地，在所述步骤c中：所述拱圈锯齿模板由4mm厚铝板及41mm*44mm*8mm角铝锯齿组成，侧墙模板为6mm厚铝模板，四周为定制槽铝，横筋采用100mm定制工铝；撑杆组件包括位于管渠内的水平对撑杆、侧墙水平撑杆、侧墙长度可调撑杆和拱架长度可调撑杆，水平对撑杆的两端各连接有1个侧墙水平撑杆，水平对撑杆和侧墙水平撑杆位于管渠的底部，长度可调油顶包括水平向油顶和竖直向油顶，各侧墙水平撑杆分别通过水平向油顶顶住对应的侧墙模板，侧墙水平撑杆与水平对撑杆的连接处还安装有竖直向油顶，竖直向油顶向下抵住管渠内的底面，拱圈锯齿模板下方设置有中拱架和连接于中拱架两侧的边拱架，拱架长度可调撑杆的上端铰接边拱架，拱架长度可调撑杆的下端铰接竖直向油顶，侧墙长度可调撑杆倾斜布置，且侧墙长度可调撑杆的上端铰接侧墙模板，侧墙长度可调撑杆的下端铰接竖直向油顶。

优选地，在所述步骤c中：侧墙模板从角部开始安装，当角部稳定和内角模按放样线定位后继续安装侧墙模板，在管渠内的两侧对称安装。

优选地，在所述步骤c中：拱圈锯齿模板弯曲形成的弧线偏离设计弧线的允许偏差为5mm。

优选地，在所述步骤d中，停止注浆标准为：当发现有浆液从排气管中流出时，即说明仓内已经注满了浆液，应立即停止注浆，撤出排气管和泵送软管，并将挡板圆孔封死。

优选地，在所述步骤d中，注浆压力在0.1MPa～0.3MPa之间。

(三)有益效果

本发明与现有技术对比，本发明砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺的有益效果包括：

与传统的半结构修复工艺相比，本工艺在对砖石砌体拱涵新加结构层注浆过程中同时对旧砖石砌体结构灰缝进行填充，从而提高了旧结构的整体性及承载力。在旧结构上植入销钉加强新老结构之间的连接，增强了新老结构的联合受力能力。

得益于注浆过程中对旧结构的修复，进一步减少了新加结构层厚度，原结构截面面积损失率小，减小了对排水拱涵过水能力的影响，满足拱涵的使用要求。使用了具有早硬、早强、微膨胀、耐久性好、强度高、流动性高的灌浆料。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明实施方式的砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺的核心步骤流程图；

图2为本发明实施方式的砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺的现场施工示意图；

图3为本发明实施方式的工具式模架的俯视图；

图4为本发明实施方式的拱圈锯齿模板弯曲前的结构示意图；

图5为本发明实施方式的拱圈锯齿模板弯曲后的结构示意图。

附图标记说明：

1-半结构加固层，2-钢筋骨架，3-加固层抗剪筋，4-销钉，5-注浆花管，6-边拱架，7-中拱架，8-拱圈锯齿模板，9-侧墙模板，10-水平向油顶，11-侧墙水平撑杆，12-水平对撑杆，13-竖直向油顶，14-侧墙长度可调撑杆，15-拱架长度可调撑杆，16-水平撑杆，17-面板，18-锯齿。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是2个元件内部的连通，也可以是“传动连接”，即通过带传动、齿轮传动或链轮传动等各种合适的方式进行动力连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1至图5，本发明提供一种砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺，其中，砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺包括步骤(在进行如下步骤之前可以先进行排水管渠缺陷等级评定检测，确定是否适用半结构性加固修复)：

a、原结构预处理：施工前在侧墙灰缝上钻注浆孔，使注浆施工时通过注浆孔所注入浆液能对破损砌体侧墙灰缝进行填充，从而实现在结构注浆过程中对原结构侧墙进行补强加固；

b、衬砌骨架施工：为增强新老结构联合受力能力，在管渠内壁先按预定间距植销钉4，然后绑扎钢筋骨架2；

c、搭设模板体系：先在侧墙内侧安装侧墙模板9，然后在管渠内安装工具式模架，工具式模架包括拱圈锯齿模板8、长度可调油顶及撑杆组件，调节拱圈锯齿模板8的弯曲度，使拱圈锯齿模板8与管渠内壁直接形成待浇筑空间，并使其满足加固厚度设计要求，即于管渠内壁内圈弧线对应，调节长度可调油顶及撑杆组件顶紧拱圈锯齿模板8及侧墙模板9；

d、注浆加固：按一定比例制备灌浆料，并把灌浆料通过输送泵从注浆孔中采用压力注入待浇筑空间内，分层、左右交替对称浇注，直至灌满为止，在待浇筑空间内形成半结构加固层1；

e、拆模与养护：灌浆料浇筑完成并使半结构加固层1达到预定强度后，拆除侧墙模板9和工具式模架，对半结构加固层1浇水养护。

需要说明的是，本工艺适用于侧墙为石砌体，拱圈为砖砌体的拱涵结构，且缺陷等级评定检测结果为轻微缺陷或中等缺陷时，可采用本工艺。

作为本发明的具体实施方式，在步骤a中，设置至少两排注浆孔，第一排注浆孔高度方向距离拱脚0.3m，第二排注浆孔设置在侧墙顶，孔内设注浆花管5，注浆花管5采用Φ55mm钢管，注浆完成后将注浆花管5埋入结构内，并且切除注浆花管5外露的部分，当然也可以采用其他合适的替换材料。

作为本发明的具体实施方式，在步骤b中：沿加固拱涵内壁按梅花状布置销钉4，销钉4植入深度的范围在80mm～100mm，销钉4间距根据钢筋骨架2取其3～5倍间距，钻孔完成后依次植入钢筋，钢筋骨架2的间距依具体设计，钢筋应选用HRB400级或RRB400级的热轧带肋钢筋。

作为本发明的具体实施方式，在步骤c中：拱圈锯齿模板8由4mm厚铝板(面板17)及41mm*44mm*8mm角铝锯齿(锯齿18)组成，但并不局限于此，单块模板理论可弯曲直径1m；侧墙模板9为6mm厚铝模板，四周为定制槽铝，横筋采用100mm定制工铝，侧墙模板9与侧墙直接设置加固层抗剪筋3；撑杆组件包括位于管渠内的水平对撑杆12、侧墙水平撑杆11、侧墙长度可调撑杆14和拱架长度可调撑杆15，可以有多排水平对撑杆12，多排水平对撑杆12通过水平撑杆16连接，这些撑杆可以通过40mm*80mm*3.2mm水平方杆，直径48mm厚3.2mm的圆杆来选取，但并不局限于此，水平对撑杆12的两端各连接有1个侧墙水平撑杆11，水平对撑杆12和侧墙水平撑杆11位于管渠的底部，长度可调油顶包括水平向油顶10和竖直向油顶13，各侧墙水平撑杆11分别通过水平向油顶10顶住对应的侧墙模板9，侧墙水平撑杆11与水平对撑杆12的连接处还安装有竖直向油顶13，竖直向油顶13向下抵住管渠内的底面，拱圈锯齿模板8下方设置有中拱架7和连接于中拱架7两侧的边拱架6，拱架长度可调撑杆15的上端铰接边拱架6，拱架长度可调撑杆15的下端铰接竖直向油顶13，侧墙长度可调撑杆14倾斜布置，且侧墙长度可调撑杆14的上端铰接侧墙模板9，侧墙长度可调撑杆14的下端铰接竖直向油顶13，水平向油顶10和竖直向油顶13可在30mm～300mm范围内调节，满足不同断面尺寸模板的装拆及固定，其中具体怎么实现长度调节本身采用常规技术即可。

作为本发明的具体实施方式，在步骤c中：侧墙模板9从角部开始安装，当角部稳定和内角模按放样线定位后继续安装侧墙模板9，在管渠内的两侧对称安装，拱圈锯齿模板8弯曲形成的弧线偏离设计弧线的允许偏差为5mm，更具体地，当侧墙模板9安装到位后，放置边拱架6(成对安装)，固定好螺栓、拱架可调撑杆，在边拱拱架之间放入中拱架7。并调整水平向油顶10及侧墙长度可调撑杆14，调整好结构控制宽度将侧墙模板9固定。把侧墙模板9安装及支架体系搭设好后，安装拱圈锯齿模板8。拱圈锯齿模板8按从拱脚至拱顶的顺序对称进行拼装，先将两侧的拱圈锯齿模板8与侧墙模板9用螺栓拧紧，再对称向拱顶逐块连接，并用专用的顶模拉钩，把拱圈锯齿模板8上端拉到拱架上。调节长度可调油顶及撑杆组件，将模板及支撑梁固定，使其弯曲度达到设计要求。安装好后的模板体系应满足如下要求：拱圈锯齿模板8内弧线偏离设计弧线的允许偏差为5mm，采用水准仪测量拱脚、拱顶、四分之一跨径处；加固层厚度偏差为+10mm以内，不允许小于设计值。安装后对模板的锁紧效果、水平标高、直线度作最后调整、检验；并做好模板固定。

作为本发明的具体实施方式，在步骤d中，停止注浆标准为：当发现有浆液从排气管中流出时，即说明仓内已经注满了浆液，应立即停止注浆，撤出排气管和泵送软管，并将挡板圆孔封死。

作为更具体的实施方式：

正式施工前，对风化、腐蚀以及有淤泥的砖墙和拱圈进行清洗，冲洗采用高压水枪将拱圈及侧墙表面冲刷干净，底板淤泥清除采用一台清淤车，人工辅助清淤。

注浆孔应设置于砌体结构灰缝中，第一排注浆孔高度方向距离拱脚0.3m，斜向45°第二排设置在侧墙顶，斜向30°。钻孔孔径为Φ55mm，深度为70cm，间距为1m×1m。

销钉4植筋孔洞钻好后应先用钢丝刷进行清孔，再用洁净无油的压缩空气或手动吹气筒清除孔内粉尘，如此反复处理不应少于3次。

用吹风机将孔内灰尘清理干净，并用专用清孔刷清理孔壁两次。清刷完毕后，用高压水枪冲洗注浆孔，使注浆孔内达到彻底清洁程度；

将配好的植筋胶液缓慢细流注入孔中，将处理好的钢筋插入孔中，放入时缓慢转动钢筋，让孔与钢筋全面粘合，用锤轻轻敲打钢筋另一头，这时锚固部位周边会有胶挤压流出，用锤击打至没有弹性，确认钢筋到孔底为止。然后按设计要求绑扎钢筋骨架2。

使用砖石砌体拱涵注浆加固专用的水泥基灌浆料，按水灰比0.3的比例搅拌，搅拌时先加入3/4的水搅拌2～3min后，再加入剩余的水搅拌均匀；灌浆料输送采用一台30m³/h的砼输送泵进行输送，注浆压力根据现场实际选择0.1MPa～0.3MPa之间。砼输送管路端部设置一根软管，软管从工具式模板的进料口处注入。当灌浆料浇筑接近拱圈顶部时，进入封顶阶段，为了保证空气能顺利排出，工具式模板顶部预留两个圆孔，安装排气管，其大小以φ50mm为宜。排气管宜采用轻质胶管或塑料管，以免沉入浆料中。露出端露出长度不宜过长，以便于观察。随着浇筑继续进行，当发现有浆液从排气管中流出时，即说明仓内已经注满了浆液，应立即停止注浆，撤出排气管和泵送软管，并将挡板圆孔封死。5-8分钟后(视现场气温条件确定)补注一次，按此方式依序进行。

半结构加固层1达到强度后拆除模板。拆除时先拆两拱架之间的梯形垫板，使拱架下落，但是先不拆拱架。再拆拱顶模板最上面中间部位的带易拆角的模板，然后依次左右拆掉拱模板。其它部分按安装模板的反循序拆除。拆除模板后对半结构加固层1浇水养护，保持其表面湿润。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺，其特征在于，所述砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺包括步骤：

a、原结构预处理：施工前在侧墙灰缝上钻注浆孔，使注浆施工时所注入浆液能对破损砌体侧墙灰缝进行填充；

b、衬砌骨架施工：在管渠内壁先按预定间距植销钉，然后绑扎钢筋骨架；

c、搭设模板体系：先在侧墙内侧安装侧墙模板，然后在管渠内安装工具式模架，工具式模架包括拱圈锯齿模板、长度可调油顶及撑杆组件，调节拱圈锯齿模板的弯曲度，使拱圈锯齿模板与管渠内壁直接形成待浇筑空间，调节长度可调油顶及撑杆组件顶紧拱圈锯齿模板及侧墙模板；

d、注浆加固：制备灌浆料，并把灌浆料通过输送泵从注浆孔中采用压力注入待浇筑空间内，分层、左右交替对称浇注，直至灌满为止，在待浇筑空间内形成半结构加固层；

e、拆模与养护：灌浆料浇筑完成后，拆除侧墙模板和工具式模架，对半结构加固层浇水养护。

2.根据权利要求1所述的砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺，其特征在于，在所述步骤a中，设置至少两排注浆孔，第一排注浆孔高度方向距离拱脚0.3m，第二排注浆孔设置在侧墙顶。

3.根据权利要求1所述的砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺，其特征在于，在所述步骤b中：沿加固拱涵内壁按梅花状布置销钉，销钉植入深度的范围在80mm～100mm，销钉间距根据钢筋骨架取其3～5倍间距，钻孔完成后依次植入钢筋。

4.根据权利要求1所述的砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺，其特征在于，在所述步骤c中：所述拱圈锯齿模板由4mm厚铝板及41mm*44mm*8mm角铝锯齿组成，侧墙模板为6mm厚铝模板，四周为定制槽铝，横筋采用100mm定制工铝；撑杆组件包括位于管渠内的水平对撑杆、侧墙水平撑杆、侧墙长度可调撑杆和拱架长度可调撑杆，水平对撑杆的两端各连接有1个侧墙水平撑杆，水平对撑杆和侧墙水平撑杆位于管渠的底部，长度可调油顶包括水平向油顶和竖直向油顶，各侧墙水平撑杆分别通过水平向油顶顶住对应的侧墙模板，侧墙水平撑杆与水平对撑杆的连接处还安装有竖直向油顶，竖直向油顶向下抵住管渠内的底面，拱圈锯齿模板下方设置有中拱架和连接于中拱架两侧的边拱架，拱架长度可调撑杆的上端铰接边拱架，拱架长度可调撑杆的下端铰接竖直向油顶，侧墙长度可调撑杆倾斜布置，且侧墙长度可调撑杆的上端铰接侧墙模板，侧墙长度可调撑杆的下端铰接竖直向油顶。

5.根据权利要求1所述的砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺，其特征在于，在所述步骤c中：侧墙模板从角部开始安装，当角部稳定和内角模按放样线定位后继续安装侧墙模板，在管渠内的两侧对称安装。

6.根据权利要求1所述的砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺，其特征在于，在所述步骤c中：拱圈锯齿模板弯曲形成的弧线偏离设计弧线的允许偏差为5mm。

7.根据权利要求1所述的砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺，其特征在于，在所述步骤d中，停止注浆标准为：当发现有浆液从排气管中流出时，即说明仓内已经注满了浆液，应立即停止注浆，撤出排气管和泵送软管，并将挡板圆孔封死。

8.根据权利要求7所述的砖石砌体拱涵半结构性加固压力注浆工艺，其特征在于，在所述步骤d中，注浆压力在0.1MPa～0.3MPa之间。

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