CN203488189U - 用于脱空整治的隧道结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及隧道结构，提供了一种用于脱空整治的隧道结构，包括衬砌，衬砌包括拱顶和两侧边墙，在隧道对应脱空段设置有环向钢带,环向钢带与衬砌横断面形状相适应并由一侧边墙延伸至另一侧边墙，各环向钢带沿隧道纵向间隔设置并分别粘接固定于衬砌临空面。在通过背后注浆填充脱空空洞后，通过环向钢带与衬砌结合构成新的支护结构，提供隧道结构的安全储备、承受后期围岩压力。对原结构影响小，且对隧道净空影响几乎忽略，通过对环向钢带宽度、厚度以及阵列密度的选择，对衬砌脱空整治效果好，且施工方便，工期短，成本低。适用于各种不同病害程度的隧道脱空整治。
Description
技术领域
本实用新型涉及隧道结构，尤其是一种用于脱空整治的隧道结构。
背景技术
隧道是一种修建在地下的工程结构物，被广泛地应用于交通、矿山、水利及国防等领域。隧道建筑物总体上可分为主体建筑物和附属建筑物两大部分，其中主体建筑物包括洞身衬砌和洞门。衬砌是用于加固洞身保持隧道稳定，防止围岩也即洞身周围地层发生风化剥落或坍塌的结构物；而洞门则是为了稳定边坡、引导地表水，用于加固隧道的出入口。
隧道的衬砌通常采用拱形结构，由拱顶和边墙组成；衬砌的结构形式包括整体式衬砌、复合式衬砌。整体式衬砌采用就地整体模注现浇砼；而复合式衬砌，包括初期支护、二次衬砌及初期支护和二次衬砌之间的防水层，初期支护是限制围岩在施工期间的变形，达到围岩的暂时稳定；二次衬砌则是提供结构的安全储备、承受后期围岩压力；而防水层具有防水效果，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝，提供缓冲降低形变压力。
但受人为因素、技术因素、混凝土干缩、徐变等因素的影响，同时由于隧道处于天然介质中，受长度、埋深、气候、地貌条件、地下水状态、岩石条件及地质构造等影响，在运营中隧道常出现病害。在隧道的病害中，脱空是隧道工程常见的病害之一，包括拱顶脱空和边墙脱空。就复合式衬砌而言，包括二次衬砌与防水层间脱空、防水层与初期支护间脱空以及初期支护与围岩间脱空。
脱空的存在，会改变衬砌的受力结构，减弱其支护强度；会促进围岩的松弛，使衬砌产生弯曲应力，损伤衬砌的功能；二次衬砌背部脱空，二次衬砌将无法在围岩和初期支护变形的第一时间起到主动限制变形的作用，只能在变形达到一定程度后被动支承，因此直接影响隧道的安全性，造成巨大的安全隐患。
对于隧道衬砌拱顶脱空的病害，传统的整治方案通常采用锚杆加固结合衬砌背后注浆的方式，但其整体性较差，往往经过一段时间后衬砌又会出现新的病害，且锚杆穿透防水层，会造成新的衬砌渗漏水病害。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种对衬砌脱空整治效果好，且施工方便、成本低的用于脱空整治的隧道结构。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：用于脱空整治的隧道结构，包括衬砌，所述衬砌包括拱顶和两侧边墙，在隧道对应脱空段设置有环向钢带,所述环向钢带与衬砌横断面形状相适应并由一侧边墙延伸至另一侧边墙，各环向钢带沿隧道纵向间隔设置并分别粘接固定于衬砌临空面。
进一步的，在各环向钢带和衬砌之间设置有锚固螺栓，所述锚固螺栓沿对应环向钢带的延伸方向布置并同衬砌钢筋网的钢筋相错开。作为一种优选，所述锚固螺栓采用化学螺栓。
进一步的，所述衬砌为整体式衬砌，在各环向钢带和对应围岩之间设置有锚杆，所述锚杆沿对应环向钢带的延伸方向布置并同衬砌钢筋网的钢筋相错开。
具体的，所述衬砌为包括初期支护和二次衬砌的复合式衬砌，所述环向钢带安装于二次衬砌的临空面，所述锚固螺栓设置在各环向钢带和二次衬砌之间。进一步的，所述环向钢带分段设置，环向钢带的各段之间通过焊接固定连接或通过压板经锚固螺栓固定连接。进一步的，设置有沿隧道纵向延伸的纵向钢带，各纵向钢带沿隧道环向间隔设置；所述纵向钢带位于所述环向钢带的临空面，由纵向钢带和环向钢带构成网状钢结构；所述纵向钢带和环向钢带之间、纵向钢带和衬砌之间均粘接固定。进一步的，在网状钢结构和二次衬砌之间设置有锚固螺栓，所述锚固螺栓同二次衬砌钢筋网的钢筋相错开。
本实用新型的有益效果是：在通过背后注浆填充脱空空洞后，通过环向钢带与衬砌结合构成新的支护结构，提供隧道结构的安全储备、承受后期围岩压力。对原结构影响小，且对隧道净空影响几乎忽略，通过对环向钢带宽度、厚度以及阵列密度的选择，能有效适应各种不同病害程度的整治，对衬砌脱空整治效果好，且施工方便，工期短，成本低。
附图说明
图1是实施例一的横断面示意图；
图2是实施例二的横断面示意图；
图3是实施例二的环向钢带、纵向钢带布置示意图；
图4是实施例二的环向钢带分段连接示意图。
具体实施方式
本实用新型的用于脱空整治的隧道结构，包括衬砌10，所述衬砌10包括拱顶11和两侧边墙12，在隧道对应脱空段设置有环向钢带20,所述环向钢带20与衬砌10横断面形状相适应并由一侧边墙12延伸至另一侧边墙12，各环向钢带20沿隧道纵向间隔设置并分别粘接固定于衬砌10临空面。
本实用新型的用于脱空整治的隧道结构，环向钢带20与衬砌10粘接固定，能有效保证两者结合面剪力的有效传递，使得环向钢带20与衬砌10构成一个整体工作；且环向钢带20与衬砌10横断面形状相适应并由一侧边墙12延伸至另一侧边墙12，能有效保证对衬砌10对应横断面的整体加强；而环向钢带20沿隧道纵向阵列于隧道对应脱空段，能有效保证对整段衬砌10的加强，也即在隧道对应脱空段，通过环向钢带20与衬砌10结合构成新的支护结构，提供隧道结构的安全储备、承受后期围岩压力。
相比于现有技术，本实用新型的用于脱空整治的隧道结构，对原结构影响小，且对隧道净空影响几乎忽略，通过对环向钢带20宽度、厚度以及阵列密度的选择，能有效适应各种不同病害程度的整治，对衬砌脱空整治效果好。
整治时，如图1、图2所示，首先向衬砌背后注浆，填充脱空空洞60，避免空隙继续扩大，避免形成渗水通道，并采用裂缝修补材料对裂缝进行修补；之后，通过结构胶将环向钢带20与衬砌10粘接，将两者合为一体，固化后即可以正常受力工作。因此，施工方便，工期短，成本低。
为了提高环向钢带20与衬砌10的结合强度，尤其是环向钢带20厚度较大时，上述粘接最好采用压力注胶。进一步的，为了方便压力注胶的实施，同时进一步提高环向钢带20与衬砌10的结合强度，在各环向钢带20和衬砌10之间设置有锚固螺栓40，所述锚固螺栓40沿对应环向钢带20的延伸方向布置并同衬砌10钢筋网的钢筋相错开。为了避免膨胀应力对衬砌10的影响，最好的，所述锚固螺栓40采用化学螺栓。所谓化学螺栓，即通过合成树脂砂浆粘合螺栓和孔壁，使螺栓、锚固基础与被锚固对象形成一个整体。
对于衬砌10为整体式衬砌，由于不存在防水层，也不会造成新的衬砌渗漏水病害，因此，为了进一步提高整治效果，在各环向钢带20和对应围岩之间设置有锚杆50，所述锚杆50均沿对应环向钢带20的延伸方向布置并同衬砌10钢筋网的钢筋相错开。
而对于衬砌10为包括初期支护和二次衬砌13的复合式衬砌，所述环向钢带20安装于二次衬砌13的临空面，所述锚固螺栓40设置在各环向钢带20和二次衬砌13之间。由于衬砌10为复合式衬砌隧，为避免造成新的衬砌渗漏水病害，无法设置锚杆，因此对于脱空特别严重的，为了进一步提高整治效果，设置有沿隧道纵向延伸的纵向钢带30，各纵向钢带30沿隧道环向间隔设置；所述纵向钢带30位于所述环向钢带20的临空面，由纵向钢带30和环向钢带20构成网状钢结构；所述纵向钢带30和环向钢带20之间、纵向钢带30和衬砌10之间均粘接固定。当然纵向钢带30也可用于整体式衬砌。同上所述，在网状钢结构和二次衬砌13之间设置有锚固螺栓40，所述锚固螺栓40同二次衬砌13钢筋网的钢筋相错开。
为了方便加工及运输，所述环向钢带20分段设置，环向钢带20的各段之间通过通过压板经锚固螺栓40固定连接。当然，环向钢带20的各段也可以焊接固定连接。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施例一
某隧道，衬砌10为整体式衬砌。用于其脱空整治的隧道结构，如图1所示，包括衬砌10和环向钢带20，环向钢带20设置于隧道对应脱空段，环向钢带20与衬砌10横断面形状相适应并由一侧边墙12延伸至另一侧边墙12，各环向钢带20沿隧道纵向间隔设置并分别粘接固定于衬砌10临空面；在各环向钢带20和衬砌10之间设置有锚固螺栓40、在各环向钢带20和对应围岩之间设置有锚杆50，锚固螺栓40和锚杆50均沿对应环向钢带20的延伸方向布置并同衬砌10钢筋网的钢筋相错开，其中锚固螺栓40采用化学螺栓。
实施例二
某高速隧道，衬砌10为包括初期支护14和二次衬砌13的复合式衬砌，初期支护14和二次衬砌13之间设置有防水层15，脱空空洞60位于拱顶位置二次衬砌13背后，衬砌10厚度变化比率大,对结构受力影响大，严重影响二次衬砌13力学作用的发挥，应对初期支护14掉块的安全储备严重不足，衬砌10本身的稳定性不足，行车振动有掉落的可能，衬砌10存在潜在的突发性坍塌可能性很大。
用于其脱空整治的隧道结构，如图2、图3所示，包括衬砌10、环向钢带20和纵向钢带30，环向钢带20与衬砌10横断面形状相适应并由一侧边墙12延伸至另一侧边墙12，纵向钢带30沿隧道纵向延伸；在隧道对应脱空段，各环向钢带20沿隧道纵向间隔设置，各纵向钢带30沿隧道环向间隔设置，由纵向钢带30和环向钢带20构成网状钢结构；环向钢带20和二次衬砌10之间、纵向钢带30和二次衬砌10之间以及纵向钢带30和环向钢带20之间均压力注胶粘接固定；在网状钢结构和二次衬砌13之间设置有锚固螺栓40，所述锚固螺栓40同二次衬砌13钢筋网的钢筋相错开，且锚固螺栓40采用化学螺栓。
环向钢带20分为三段，分段位置分别位于两侧边墙上部，如图4所示，环向钢带20的各段之间通过压板经锚固螺栓40固定连接，压板由纵向钢带30构成。
Claims (8)
1.用于脱空整治的隧道结构，包括衬砌（10），所述衬砌（10）包括拱顶（11）和两侧边墙（12），其特征在于：在隧道对应脱空段设置有环向钢带（20）,所述环向钢带（20）与衬砌（10）横断面形状相适应并由一侧边墙（12）延伸至另一侧边墙（12），各环向钢带（20）沿隧道纵向间隔设置并分别粘接固定于衬砌（10）临空面。
2.如权利要求1所述的用于脱空整治的隧道结构，其特征在于：在各环向钢带（20）和衬砌（10）之间设置有锚固螺栓（40），所述锚固螺栓（40）沿对应环向钢带（20）的延伸方向布置并同衬砌（10）钢筋网的钢筋相错开。
3.如权利要求2所述的用于脱空整治的隧道结构，其特征在于：所述锚固螺栓（40）采用化学螺栓。
4.如权利要求2所述的用于脱空整治的隧道结构，其特征在于：所述衬砌（10）为整体式衬砌，在各环向钢带（20）和对应围岩之间设置有锚杆（50），所述锚杆（50）沿对应环向钢带（20）的延伸方向布置并同衬砌（10）钢筋网的钢筋相错开。
5.如权利要求2所述的用于脱空整治的隧道结构，其特征在于：所述衬砌（10）为包括初期支护和二次衬砌（13）的复合式衬砌，所述环向钢带（20）安装于二次衬砌（13）的临空面，所述锚固螺栓（40）设置在各环向钢带（20）和二次衬砌（13）之间。
6.如权利要求2、3、4或5所述的用于脱空整治的隧道结构，其特征在于：所述环向钢带（20）分段设置，环向钢带（20）的各段之间通过焊接固定连接或通过压板经锚固螺栓（40）固定连接。
7.如权利要求1、4或5所述的用于脱空整治的隧道结构，其特征在于：设置有沿隧道纵向延伸的纵向钢带（30），各纵向钢带（30）沿隧道环向间隔设置；所述纵向钢带（30）位于所述环向钢带（20）的临空面，由纵向钢带（30）和环向钢带（20）构成网状钢结构；所述纵向钢带（30）和环向钢带（20）之间、纵向钢带（30）和衬砌（10）之间均粘接固定。
8.如权利要求7所述的用于脱空整治的隧道结构，其特征在于：在网状钢结构和二次衬砌（13）之间设置有锚固螺栓（40），所述锚固螺栓（40）同二次衬砌（13）钢筋网的钢筋相错开。
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