CN115045686B - 一种波纹钢加固地铁盾构隧道的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种波纹钢加固地铁盾构隧道的方法,包括以下步骤:1)清理地铁盾构隧道管片内表面的油污和泥沙,并进行打磨处理;2)采用混凝土裂缝修补胶对管片内表面的裂缝进行修复;3)安装道床两侧基础牛腿以及两侧基础牛腿之间的钢拉板;4)从道床一侧的基础牛腿开始逐块拼装波纹钢板,并采用化学锚栓连接波纹钢板和管片混凝土;5)通过滑销式接头连接波纹钢板纵缝,通过插入式接头连接波纹钢板环缝,实现波纹钢板的快速装配化连接;6)向波纹钢板与管片混凝土的间隙充填环氧树脂,完成既有损伤地铁盾构隧道的修复加固。与现有技术相比,本发明具有快速机械化、装配化建造、提升加固效果及提高施工效率等优点。
Description
技术领域
本发明涉及地铁盾构隧道损伤加固技术领域,尤其是涉及一种波纹钢加固地铁盾构隧道的方法。
背景技术
既有隧道在全寿命过程中不可避免地会受到多种复杂病害,这些病害会不同程度地导致衬砌管片的材料性质发生改变,现有加固技术存在工序复杂、用钢量大、加固效果有限等局限。近年来,波纹钢结构依托其独特的优势已逐步在隧道修复加固领域中研究和推广,采用装配式结构进行隧道修复加固并合理地设计现场拼装施工已成为相关人员研究的热点和重点。
波纹钢板具有以下优势:结构强度高,长期强度好,韧性好;运输安装方便,施工周期短,绿色环保,结构自重轻、占地小,施工量少;波纹钢板依托强度高、韧性好、具有快速装配施工潜力等优势,具有广阔的发展空间,而目前还未出现成熟的波纹钢板加固盾构隧道的整套施工方法,同时波纹钢板快速拼装接头的研究也较少。
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波纹钢加固地铁盾构隧道的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种波纹钢加固地铁盾构隧道的方法,用以实现既有损伤地铁盾构隧道的修复加固,包括以下步骤:
1)清理地铁盾构隧道管片内表面的油污和泥沙,并进行打磨处理;
2)采用混凝土裂缝修补胶对管片内表面的裂缝进行修复;
3)安装道床两侧基础牛腿以及两侧基础牛腿之间的钢拉板;
4)从道床一侧的基础牛腿开始逐块拼装波纹钢板,并采用化学锚栓连接波纹钢板和管片混凝土;
5)通过滑销式接头连接波纹钢板纵缝,通过插入式接头连接波纹钢板环缝,实现波纹钢板的快速装配化连接;
6)向波纹钢板与管片混凝土的间隙充填环氧树脂,完成既有损伤地铁盾构隧道的修复加固。
所述的步骤2)中,在混凝土裂缝修补胶中采用糠醛丙酮作为稀释剂,用以实现在浆液早期降低发热量、加快固化以及加强韧性的目的。
所述的步骤3)中,采用化学锚栓连接基础牛腿和管片混凝土以及基础牛腿和道床混凝土,并采用二氧化碳气体保护焊焊接钢拉板与基础牛腿,在钢拉板焊接完毕后,采用环氧树脂填充钢拉板与道床混凝土之间的空隙。
所述的步骤4)中,采用隧道拼装台车进行波纹钢板的拼装施工,根据波纹钢板上开设的预制化学锚栓孔进行管片混凝土的化学锚栓开孔,在完成一块波纹钢板对应的管片混凝土打孔施工后,立即采用化学锚栓连接波纹钢板与管片混凝土,按此步骤逐个拼装剩余的波纹钢板。
所述的步骤4)中,通过设置化学锚栓间距保证波纹钢板与管片混凝土连接效果,并且在打孔时避开管片混凝土钢筋.
所述的步骤5)中,波纹钢板环缝采用插入式连接,对应的纵向接头包括设置在波纹钢板一侧纵向端面纵向翻边上的阳接头以及设置在波纹钢板另一侧纵向端面纵向翻边上且与相邻波纹钢板上的阳接头插入卡紧匹配的阴接头。
所述的步骤5)中,波纹钢板纵缝采用滑销式连接,对应的环向法兰盘的表面依次开设有第一横槽部和第二横槽部,环向接头包括固定在第一横槽部上的T型件以及设置在第一横槽部和第二横槽部之间的C型件。
所述的步骤5)中,在拼装最后一块波纹钢板时,为平衡最后一块波纹钢板拼装的收头误差,采用可调基础接头连接波纹钢板端部与道床另一侧的基础牛腿。
采用可调基础接头连接最后一块波纹钢板端面与道床另一侧的基础牛腿顶部,所述的可调基础接头包括焊接在最后一块波纹钢板收头端的法兰盘、焊接在道床另一侧的基础牛腿顶面的法兰盘、弹簧、高强连接螺栓以及混凝土砂浆,可调基础接头的施工步骤包括:
a)预压设置在法兰盘与法兰盘之间的弹簧,将最后一块波纹钢板进行定位;
b)采用高强连接螺栓依次穿过连接法兰盘、弹簧和法兰盘后连接波纹钢板和道床另一侧的基础牛腿;
c)在法兰盘与法兰盘之间的间隙内浇筑混凝土砂浆并进行标准养护,完成施工。
所述的步骤6)中,采用注浆机械臂通过波纹钢板上预制注浆孔进行波纹钢板与管片混凝土之间的注浆填充,所述的浆液采用环氧树脂。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
一、本发明提供的波纹钢板具有抗弯刚度大、可装配化程度高等特点,结构型式新颖,在地铁盾构隧道的修复加固领域具有独特的优势。
二、波纹钢板可调基础接头能够满足不同的收头误差,灵活性好,有效地解决了波纹钢板的施工拼装问题,同时现浇混凝土砂浆保证了基础接头的刚度。
三、本发明提供的波纹钢板环纵向接头具有快速、灵活、适用性好的特点,可显著地提高施工效率,降低人力、物力及时间成本,具有良好的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明中波纹钢板加固地铁盾构隧道的横断面图。
图2为本发明中波纹钢板加固地铁盾构隧道的平断面图,即图1中1-1截面图。
图3为本发明中波纹钢板加固地铁盾构隧道的纵断面图,即图1中2-2截面图。
图4为本发明中波纹钢板纵向插入式接头示意图。
图5为本发明中波纹钢板环向滑销式接头示意图。
图6为本发明中最后一块波纹钢板拼装收头误差示意图。
图7为本发明中波纹钢板可调节基础接头示意图。
图8为本发明中采用的三角波截面形式的波纹钢板。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
实施例
本发明提供一种波纹钢加固既有损伤地铁盾构隧道的方法,该加固方法需配备化学锚栓钻孔钻机、拼装台车及注浆机械臂,以实现波纹钢板加固既有损伤地铁盾构隧道的快速机械化建造,包括以下步骤:
步骤1:清理隧道管片内表面油污、泥沙,并适当打磨;
步骤2:采用混凝土裂缝修补胶对管片内表面的裂缝进行修复;
步骤2中,在混凝土裂缝修补胶中使用糠醛丙酮作稀释剂,可实现浆液早期发热量低、固化快、韧性好的目的;
步骤3:安装道床两侧基础牛腿及两基础牛腿间的钢拉板;
步骤3中,采用化学锚栓连接基础牛腿与管片混凝土、基础牛腿与道床混凝土,并采用CO2气体保护焊焊接钢拉板与基础牛腿,待钢拉板焊接完毕后,采用环氧树脂填充钢拉板与道床混凝土之间的空隙。
步骤4:从一侧基础牛腿开始逐块拼装波纹钢板,并在管片混凝土上进行化学锚栓开孔;
步骤4中,采用隧道拼装台车进行波纹钢板的拼装施工,加固用波纹钢板上开设有预制化学锚栓孔,基于波纹板化学锚栓孔进行管片混凝土打孔,为保证波纹钢板与管片混凝土连接效果,应合理选取化学锚栓间距,打孔时应注意避开管片混凝土钢筋,同时化学锚栓孔深与孔径应符合规范要求,当完成一块波纹板对应的混凝土打孔施工时,即进行化学锚栓连接波纹钢板与混凝土,按此步骤逐个拼装余下的波纹钢板。
步骤5:采用化学锚栓连接波纹钢板和管片混凝土,采用滑销式接头连接波纹钢板纵缝,采用插入式接头连接波纹钢板环缝;
步骤5中,如图4和5所示,为保证波纹钢板与管片混凝土连接效果,应合理选取化学锚栓间距;波纹钢板环缝采用插入式连接,纵向接头包括设置在波纹钢板一侧纵向端面纵向翻边上的阳接头1以及设置在波纹钢板另一侧纵向端面纵向翻边上且与相邻波纹钢上的阳接头1插入卡紧匹配的阴接头2;波纹钢纵缝采用滑销式连接,环向法兰盘的表面依次开设有第一横槽部和第二横槽部,环向接头包括固定在第一横槽部上的T型件3以及设置在第一横槽部和第二横槽部之间的C型件4,采用纵向插入式接头和环向滑销式实现波纹钢板的快速装配化连接。
步骤6:在拼装最后一块波纹钢板时,采用可调基础接头连接波纹钢板端部与另一侧基础牛腿;
步骤6中,如图6和7所示,为平衡最后一块波纹钢板拼装的收头误差,采用可调基础接头连接最后一块波纹钢板端面与基础牛腿顶部,该基础接头包括焊接在波纹钢板收头端的法兰盘9、焊接在基础牛腿顶面的法兰盘10、弹簧5、高强连接螺栓7及混凝土砂浆11,可调基础接头的施工步骤如下:
a)预压弹簧5将波纹钢板6定位;
b)采用M20高强连接螺栓7连接波纹钢板6和基础牛腿8;
c)在法兰盘9和法兰盘10的间隙浇筑混凝土砂浆11并进行标准养护。
步骤7:在波纹钢板与管片混凝土的间隙充填环氧树脂。
步骤7中,采用注浆机械臂通过波纹钢板上预制注浆孔进行波纹钢板与管片混凝土之间的注浆填充,浆液采用环氧树脂。
如图8所示,本发明既可以采用三角波截面型式的波纹钢板,也可以采用正弦波截面型式的波纹钢板。
Claims (8)
1.一种波纹钢加固地铁盾构隧道的方法,用以实现既有损伤地铁盾构隧道的修复加固,其特征在于,包括以下步骤:
1)清理地铁盾构隧道管片内表面的油污和泥沙,并进行打磨处理;
2)采用混凝土裂缝修补胶对管片内表面的裂缝进行修复;
3)安装道床两侧基础牛腿以及两侧基础牛腿之间的钢拉板;
4)从道床一侧的基础牛腿开始逐块拼装波纹钢板,并采用化学锚栓连接波纹钢板和管片混凝土;
5)通过滑销式接头连接波纹钢板纵缝,通过插入式接头连接波纹钢板环缝,实现波纹钢板的快速装配化连接;
6)向波纹钢板与管片混凝土的间隙充填环氧树脂,完成既有损伤地铁盾构隧道的修复加固;
所述的步骤5)中,在拼装最后一块波纹钢板时,为平衡最后一块波纹钢板拼装的收头误差,采用可调基础接头连接波纹钢板端部与道床另一侧的基础牛腿;
采用可调基础接头连接最后一块波纹钢板端面与道床另一侧的基础牛腿顶部,所述的可调基础接头包括焊接在最后一块波纹钢板收头端的第一法兰盘(9)、焊接在道床另一侧的基础牛腿顶面的第二法兰盘(10)、弹簧(5)、高强连接螺栓(7)以及混凝土砂浆(11),可调基础接头的施工步骤包括:
a)预压设置在第一法兰盘(9)与第二法兰盘(10)之间的弹簧(5),将最后一块波纹钢板(6)进行定位;
b)采用高强连接螺栓(7)依次穿过连接第一法兰盘(9)、弹簧(5)和第二法兰盘(10)后连接波纹钢板(6)和道床另一侧的基础牛腿(8);
c)在第一法兰盘(9)与第二法兰盘(10)之间的间隙内浇筑混凝土砂浆(11)并进行标准养护,完成施工。
2.根据权利要求1所述的一种波纹钢加固地铁盾构隧道的方法,其特征在于,所述的步骤2)中,在混凝土裂缝修补胶中采用糠醛丙酮作为稀释剂,用以实现在浆液早期降低发热量、加快固化以及加强韧性的目的。
3.根据权利要求1所述的一种波纹钢加固地铁盾构隧道的方法,其特征在于,所述的步骤3)中,采用化学锚栓连接基础牛腿和管片混凝土以及基础牛腿和道床混凝土,并采用二氧化碳气体保护焊焊接钢拉板与基础牛腿,在钢拉板焊接完毕后,采用环氧树脂填充钢拉板与道床混凝土之间的空隙。
4.根据权利要求1所述的一种波纹钢加固地铁盾构隧道的方法,其特征在于,所述的步骤4)中,采用隧道拼装台车进行波纹钢板的拼装施工,根据波纹钢板上开设的预制化学锚栓孔进行管片混凝土的化学锚栓开孔,在完成一块波纹钢板对应的管片混凝土打孔施工后,立即采用化学锚栓连接波纹钢板与管片混凝土,按此步骤逐个拼装剩余的波纹钢板。
5.根据权利要求4所述的一种波纹钢加固地铁盾构隧道的方法,其特征在于,所述的步骤4)中,通过设置化学锚栓间距保证波纹钢板与管片混凝土连接效果,并且在打孔时避开管片混凝土钢筋。
6.根据权利要求1所述的一种波纹钢加固地铁盾构隧道的方法,其特征在于,所述的步骤5)中,波纹钢板环缝采用插入式连接,对应的纵向接头包括设置在波纹钢板一侧纵向端面纵向翻边上的阳接头(1)以及设置在波纹钢板另一侧纵向端面纵向翻边上且与相邻波纹钢板上的阳接头(1)插入卡紧匹配的阴接头(2)。
7.根据权利要求1所述的一种波纹钢加固地铁盾构隧道的方法,其特征在于,所述的步骤5)中,波纹钢板纵缝采用滑销式连接,对应的环向法兰盘的表面依次开设有第一横槽部和第二横槽部,环向接头包括固定在第一横槽部上的T型件(3)以及设置在第一横槽部和第二横槽部之间的C型件(4)。
8.根据权利要求1所述的一种波纹钢加固地铁盾构隧道的方法,其特征在于,所述的步骤6)中,采用注浆机械臂通过波纹钢板上预制注浆孔进行波纹钢板与管片混凝土之间的注浆填充,浆液采用环氧树脂。
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