CN207795273U - 可调张力隧道加固钢圈 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可调张力隧道加固钢圈，属于隧道加固技术领域。可调张力隧道加固钢圈由支座底部、支撑系统、钢圈衔接座、张力监测系统、平面套筒、支撑架、钢圈和普通钢圈构成，其中支座底部包括凹槽和螺栓支撑座，支撑系统包括螺栓支撑座、凸起和支撑主体，钢圈衔接座包括凹槽和螺栓支撑座。本实用新型安装准确性高、施工简便，同时降低了隧道多次支撑的工程造价，并解决了隧道结构变形问题；它可多次扩大或缩小钢圈张力，可避免施工时应力集中对地基造成破坏。本实用新型对隧道结构承载力提供支撑，可后续补强，为隧道体系提供一个“动态支撑”。

Description

可调张力隧道加固钢圈

技术领域

本实用新型属于隧道加固技术领域，特别是涉及一种可调张力隧道加固钢圈。

背景技术

隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道通常包括主体和附属建筑两部分。公路隧道作为隧道的主要类型之一，是为公路从地层内部或水下通过而修筑的建筑物。修建公路隧道所需要的技术经济条件远高于铁路隧道和其它隧道工程。

瑞士、奥地利、挪威、日本、美国等发达国家，从 20世纪 60～70 年代起就开始修建一批特长公路隧道。目前，世界上已建成的最长公路隧道首推挪威的 Aur－land-Laerdal隧道，长达 24500 m；最长水下公路隧道为东京港海底公路隧道，长9400 m。随着国民经济与社会科技的不断发展，公路的交通量日益增大，而且汽车的荷载也与日俱增，此时，公路的运输行业正在向着大吨位、高速度的方面发展，这使得其对公路的要求更加严格，促使低等级公路向着高等级发展。近些年来，由于政府的大力支持，各地方依次投入巨额资金用于公路的新建与改建工程，我国隧道发展突飞猛进。据统计，隧道工程占高速公路工程的比例正逐年增加，这反映了我国公路隧道建设应用愈加广泛。按照交通部规划，我国10年内将新建成40万km 新路，“五纵七横”国道主干线将贯通。10年内，我国将再建设总长155 km 以上的公路隧道。有代表性的有：正在施工的双向分离式四车道秦岭终南山特长公路隧道长达18.41 km，与已建成的中国第一长隧西安安康铁路秦岭隧道并行，长度居亚洲第一，世界第二；湖南雪峰山隧道长 7 km多，等。

公路隧道所处的自然环境比较复杂，由于设计和施工方面的问题，导致国内部分在建和已建的隧道出现了不同程度的病害，影响了隧道的正常使用。隧道作为地下结构，其普遍存在衬砌渗漏水现象，特别是在隧道的两端更加严重，形成涌水、漏水的现象，而由隧道漏水、涌水引发的相继病害更是繁多。近年来，由于随着隧道的运营服务年限的增长，隧道受病害问题影响的弊端日益凸显。隧道出现的各种问题，大致分为两类：局部破损和隧道结构变形。结构的局部破损会影响到隧道的正常运营，若继续发展可能会影响到正常的行车安全；而隧道结构大变形则会对盾构隧道结构的安全承载造成极大威胁，同时有可能造成地上建筑地基不均匀沉降、道路塌陷等。

国内外学者对隧道病害治理已有一定的研究。在公路铁路隧道的病害治理方面，陈礼伟（浅析隧道病害调查方法与处理技术）简要介绍了隧道病害调查、施工质量检测的主要内容，分析了选线、设计、施工及维护管理不当可能引起的病害，并对不同病害表现形式提出了相应处理方法；Toshihiro Asakura等对日本铁路隧道的结构变形治理问题进行了研究，提出了无损结构隧道监测技术，并介绍日本铁路隧道变形治理对策；在盾构隧道的病害治理方面，李洪庆等结合广州地铁3号线区间隧道出现衬砌穿孔渗水的工程实例，介绍了利用高渗透性、亲水性的 EAA（改性）环氧材料对隧道穿孔进行整治的处理措施，并在实际中取得了良好的效果。柳献（内张钢圈加固盾构隧道结构承载能力的试验研究——整环加固法）以内张钢圈整环加固盾构隧道为对象，采用足尺试验方法对整环加固工法下单环隧道衬砌的极限承载性能进行研究，为盾构隧道结构变形提供有效理论支撑。以上可以看出，研究主要集中在某一类隧道的问题，但是所得结论对隧道结构变形并不具有普适性。隧道结构变形这个问题中仍未得到有效解决。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，在于针对上述现有存在技术的不足提供了一种可调张力隧道加固钢圈，避免应力集中对地基造成破坏，并对隧道结构承载力提供支撑，可后续补强。本实用新型施工安装准确性高、简便，能够降低隧道多次支撑的工程造价，可有效解决隧道结构变形问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

可调张力隧道加固钢圈，包括支座底部、支撑系统、钢圈衔接座、张力监测系统、平面套筒、支撑架、钢圈和钢圈B，支座底部包括凹槽A、螺栓支撑座、螺栓孔A和底部加宽座，支撑系统包括螺栓支撑翼板、凸起、支撑主体和螺栓孔B，钢圈衔接座包括凹槽B、螺栓支撑座和螺栓孔；

支座底部的底部进行加宽处理，设置了底部加宽座，支撑架用来对支座底部的位置进行固定，支座底部上连接支撑系统，将凸起平稳落入凹槽A中，然后分别在螺栓支撑座的螺栓孔A和螺栓支撑翼板中的螺栓孔B中插入螺栓进行旋紧连接；支撑系统的中间为支撑主体，支撑系统与钢圈衔接座的连接，是将凸起与凹槽B进行对接插入，再经由螺栓支撑翼板和螺栓支撑座校准，用螺栓插入螺栓孔进行旋紧，钢圈A与钢圈B、钢圈B与钢圈B在连接时，均由平面套筒进行平面位置固定，防止钢圈在隧道行车方向对接位置错动；平面套筒在固定钢圈时，须预留钢圈张力调节缝可多次调节张力，并在钢圈扩大或缩小张力时进行平面位置固定，防止钢圈在隧道行车方向对接位置错动，在整体钢圈的顶部位置安装张力监测系统。

进一步地，所述的平面套筒在固定钢圈时，须预留钢圈张力调节缝，调节缝范围为5mm~10mm。

进一步地，所述的钢圈、钢圈衔接座和钢圈B均涂有防腐蚀涂层。

进一步地，所述的支座底部、支撑系统和钢圈衔接座在连接时，均采用凹凸结构的配合，并用螺栓加以旋紧稳固。

进一步地，所述的支撑系统的长度可根据隧道工程需求扩大或缩小结构张力进行调节。

本实用新型的使用方法：

如图1所示，根据隧道结构变形情况，计算出所需的张力大小，确定支撑系统的长度；根据张力需要加固的位置，确定支座底部的位置；隧道顶部的钢圈B由套筒进行平面固定，固定时预留调节缝，调节缝范围均为5mm～10mm；钢圈B的加固位置与支座底部所在位置在同一平面，然后隧道两侧同时施工，由套筒分别对钢圈B和钢圈进行平面固定，固定时预留调节缝；钢圈的下端为钢圈衔接座，确定需要调节的张力大小后，利用液压联动千斤顶作动于支座底部，液压联动千斤顶将已经安装好的结构两侧同时支撑起来，支撑起的距离略大于支撑系统的长度；将支撑系统平稳落座于支座底部的凹槽A内，校核确准位置后使用螺栓在螺栓支撑座和螺栓支撑翼板的螺栓孔中旋紧加固，然后利用同样的方式对支撑系统和钢圈衔接座进行连接，而后，撤掉液压联动千斤顶，最后将张力监测系统安装在整体钢圈的顶部位置，对钢圈的张力进行实时监控。该张力检测系统可采用隧道SBA-PTT锚索（杆）张力检测仪，当以后仍有扩大或缩小张力的需求，可用液压联动千斤顶将支撑系统替换掉，同上述方法，对支撑系统的长度进行更新，达到扩大或缩小张力的目的。

本实用新型的有益效果：

1.平面套筒在固定钢圈时，预留钢圈张力调节缝，可多次调节张力，并在钢圈扩大或缩小张力时进行平面位置固定，防止钢圈在隧道行车方向对接位置错动；

2.钢圈、钢圈衔接座和普通钢圈均涂有防腐蚀涂层，可以抵抗腐蚀环境；

3.支座底部的底部进行加宽处理即底部加宽座，使落放于地基的一面应力分布均匀，避免应力集中现象，对地基造成破坏；

4.在整体钢圈的顶部位置安装张力监测系统，可随时监测钢圈的张力变化情况，便于对张力进行及时的调节，为科研和隧道支撑结构的改进提供现场监测数据；

5.支座底部、支撑系统和钢圈衔接座在连接时，均采用凹凸结构的配合，并用螺栓加以旋紧稳固，防止钢圈的位置错动，使加长段与已有钢圈在同一平面，更加牢固；

6.支撑系统的长度可根据隧道工程需求张力的大小进行多次调节，节约工时、人力和施工成本；

7.隧道施工时，采用隧道两侧并联施工，使应力分布均匀，避免应力集中现象，对已有结构造成破坏。

本实用新型安装准确性高、施工简便，同时降低了隧道多次支撑的工程造价，解决了隧道结构变形问题，并对隧道结构承载力提供支撑，可后续补强，为隧道体系提供一个“动态支撑”。

附图说明

图1为可调张力的隧道加固钢圈示意图。

图2为钢圈衔接座示意图。

图3为支撑系统示意图。

图4为支座底部示意图。

图中，1为支座底部、2为支撑系统、3为钢圈衔接座、4为张力监测系统、5为平面套筒、6为支撑架、7为钢圈A、8为钢圈B、1-1为凹槽A、1-2为螺栓支撑座、1-3为螺栓孔A、1-4为底部加宽座、2-1为螺栓支撑翼板、2-2为凸起、2-3为支撑主体、2-4为螺栓孔B、3-1为凹槽B、3-2为螺栓支撑座、3-3为螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

实施例：如图1-图4所示，一种可调张力隧道加固钢圈，包括支座底部1、支撑系统2、钢圈衔接座3、张力监测系统4、平面套筒5、支撑架6、钢圈7和钢圈B8，支座底部1包括凹槽A1-1、螺栓支撑座1-2、螺栓孔A1-3和底部加宽座1-4，支撑系统2包括螺栓支撑翼板2-1、凸起2-2、支撑主体2-3和螺栓孔B2-4，钢圈衔接座3包括凹槽B3-1、螺栓支撑座3-2和螺栓孔3-3；

支座底部1的底部进行加宽处理，设置了底部加宽座1-4，支撑架6用来对支座底部1的位置进行固定，支座底部1上连接支撑系统2，将凸起2-2平稳落入凹槽A1-1中，然后分别在螺栓支撑座1-2的螺栓孔A1-3和螺栓支撑翼板2-1中的螺栓孔B2-4中插入螺栓进行旋紧连接；支撑系统2的中间为支撑主体2-3，支撑系统2与钢圈衔接座3的连接，是将凸起2-2与凹槽B3-1进行对接插入，再经由螺栓支撑翼板2-1和螺栓支撑座3-2校准，用螺栓插入螺栓孔3-3进行旋紧，钢圈7与钢圈B8、钢圈B8与钢圈B8在连接时，均由平面套筒5进行平面位置固定，防止钢圈在隧道行车方向对接位置错动；平面套筒5在固定钢圈时，须预留钢圈张力调节缝可多次调节张力，并在钢圈扩大或缩小张力时进行平面位置固定，防止钢圈在隧道行车方向对接位置错动，在整体钢圈的顶部位置安装张力监测系统4。

如图1所示的钢圈7、钢圈衔接座3和钢圈B8均涂有防腐蚀膜，可以抵抗腐蚀环境；在整体钢圈的顶部位置安装张力监测系统4，可随时监测钢圈的张力变化情况，便于对张力进行及时的调节，为科研和隧道支撑结构的改进提供现场监测数据。

如图2-图4所示，支座底部1、支撑系统2和钢圈衔接座3在连接时，均采用凹凸结构的配合，并配有螺栓支撑座1-2、3-2和螺栓支撑翼板2-1用螺栓加以旋紧稳固，防止钢圈的位置错动，使加长段与已有钢圈在同一平面，更加牢固。

如图3所示，支撑系统（2）的长度可根据隧道工程需求张力的大小进行多次调节，节约工时、人力和施工成本。

如图4所示，支座底部1的底部进行加宽处理，使落放于地基的一面应力分布均匀，避免应力集中现象，对地基造成破坏。

下面结合附图说明本实用新型的一次使用方法：

根据图1所示的实施例中，根据隧道结构变形情况，计算出所需的张力大小，确定支撑系统2的长度；根据张力需要加固的位置，确定支座底部1的位置；隧道顶部的钢圈B8由套筒5进行平面固定，固定时预留调节缝，调节缝范围均为5mm～10mm；钢圈B8的加固位置与支座底部1所在位置在同一平面，然后隧道两侧同时施工，由套筒5分别对钢圈B8和钢圈7进行平面固定，固定时预留调节缝；钢圈7的下端为钢圈衔接座3，确定需要调节的张力大小后，利用液压联动千斤顶作动于支座底部1，液压联动千斤顶将已经安装好的结构两侧同时支撑起来，支撑起的距离略大于支撑系统2的长度；将支撑系统2平稳落座于支座底部1的凹槽A1-1内，校核确准位置后使用螺栓在螺栓支撑座1-2和螺栓支撑翼板2-1的螺栓孔中旋紧加固，然后利用同样的方式对支撑系统2和钢圈衔接座3进行连接，而后，撤掉液压联动千斤顶，最后将张力监测系统4安装在整体钢圈的顶部位置，对钢圈的张力进行实时监控。该张力检测系统可采用隧道SBA-PTT锚索（杆）张力检测仪，当以后仍有扩大或缩小张力的需求，可用液压联动千斤顶将支撑系统2替换掉，同上述方法，对支撑系统2的长度进行更新，达到扩大或缩小张力的目的。

Claims (5)

1.可调张力隧道加固钢圈，包括支座底部（1）、支撑系统（2）、钢圈衔接座（3）、张力监测系统（4）、平面套筒（5）、支撑架（6）、钢圈A（7）和钢圈B（8），其特征在于：所述支座底部（1）包括凹槽A（1-1）、螺栓支撑座（1-2）、螺栓孔A（1-3）和底部加宽座（1-4），支撑系统（2）包括螺栓支撑翼板（2-1）、凸起（2-2）、支撑主体（2-3）和螺栓孔B（2-4），钢圈衔接座（3）包括凹槽B（3-1）、螺栓支撑座（3-2）和螺栓孔（3-3）；

支座底部（1）的底部进行加宽处理，设置了底部加宽座（1-4），支撑架（6）用来对支座底部（1）的位置进行固定，支座底部（1）上连接支撑系统（2），将凸起（2-2）平稳落入凹槽A（1-1）中，然后分别在螺栓支撑座（1-2）的螺栓孔A（1-3）和螺栓支撑翼板（2-1）中的螺栓孔B（2-4）中插入螺栓进行旋紧连接；支撑系统（2）的中间为支撑主体（2-3），支撑系统（2）与钢圈衔接座（3）的连接，是将凸起（2-2）与凹槽B（3-1）进行对接插入，再经由螺栓支撑翼板（2-1）和螺栓支撑座（3-2）校准，用螺栓插入螺栓孔（3-3）进行旋紧，钢圈A（7）与钢圈B（8）、钢圈B（8）与钢圈B（8）在连接时，均由平面套筒（5）进行平面位置固定，防止钢圈在隧道行车方向对接位置错动；平面套筒（5）在固定钢圈时，须预留钢圈张力调节缝可多次调节张力，并在钢圈扩大或缩小张力时进行平面位置固定，防止钢圈在隧道行车方向对接位置错动，在整体钢圈的顶部位置安装张力监测系统（4）。

2.根据权利要求1所述可调张力隧道加固钢圈，其特征在于：所述的平面套筒（5）在固定钢圈时，须预留钢圈张力调节缝，调节缝范围为5mm~10mm。

3.根据权利要求1所述的可调张力隧道加固钢圈，其特征在于：所述的钢圈A（7）、钢圈衔接座（3）和钢圈B（8）均涂有防腐蚀涂层。

4.根据权利要求1所述的可调张力隧道加固钢圈，其特征在于：所述的支座底部（1）、支撑系统（2）和钢圈衔接座（3）在连接时，均采用凹凸结构的配合，并用螺栓加以旋紧稳固。

5.根据权利要求1所述的可调张力隧道加固钢圈，其特征在于：所述的支撑系统（2）的长度可根据隧道工程需求扩大或缩小结构张力进行调节。