CN209195425U - 既有隧道衬砌加固结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种既有隧道衬砌加固结构，通过采用拱形套衬钢架作为主要支撑结构，利用套衬钢架支护模板，形成支撑单元，支撑单元最内侧距离既有衬砌的距离小于37.5厘米，确保接触网的安全和施工安全，在支护模板内侧分次浇注混凝土，浇注完毕后将套衬钢架和模板拆除即可，大大提高作业效率，避免影响行车安全。

Description

既有隧道衬砌加固结构

技术领域

本实用新型涉及隧道施工技术领域，具体为既有隧道衬砌加固机构。

背景技术

在隧道工程中，衬砌是一种为防止岩土变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构，隧道施工完毕交付使用以后，因隧道衬砌受所处的地质环境和气候环境的影响，有部分衬砌出现渗水和掉块的问题，严重影响隧道内的行车安全，特别是铁路隧道，由于列车高速通过时一方面会形成风压，另一方面会产生较强烈的震动，风压和震动会加剧衬砌的损坏，为解决上述技术问题，需要对现有衬砌进行加强修复，对于公路隧道而言，可以在施工过程中封闭部分车道，对隧道行车的影响较小，而且所施工的衬砌厚度和施工机具摆放支护空间较大，施工难度不大。

但是，对于正在运营的铁路隧道而言，难度陡然增加，一方面是由于目前的铁路基本是电气化铁路线，在隧道内部架设有接触网，在施工过程中必须避开接触网，而且施做的二次衬砌还需要于接触网保留一定的间距，既有衬砌与接触网之间的径向空间为37.5厘米，如果补充施工一层25厘米的二次衬砌，如果采用现有的模板支护体系则很难完成，另一方面，施工只能在铁路运营的天窗点进行，需要实现阶段性快速施工，现有的满堂支架支护模板的结构就很难实现。

因此，开发设计一种针对正在运营的铁路隧道衬砌加固结构和加固方法是本领域急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种既有隧道衬砌加固结构，通过采用拱形套衬钢架作为主要支撑结构，利用锚杆将套衬钢架固定在隧道内侧，并利用套衬钢架支护模板，形成支撑单元，支撑单元最内侧距离既有衬砌的距离小于37.5，避免侵限，确保接触网的安全和施工安全，在支护模板内侧分次浇注混凝土，浇注完毕后将套衬钢架和模板拆除即可。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种既有隧道衬砌加固结构，包括沿着隧道长度方向依次间隔布置的支撑单元，支撑单元与既有衬砌内侧面之间形成混凝土浇注腔，所述支撑单元包括套衬钢筋笼、套衬钢筋笼前后两端所设的套衬钢架、套衬钢架内侧所设的隔离板、隔离板端面所设的倒角钢筋与倒角钢筋外侧所包裹的倒角模板，所述套衬钢筋笼的主体由拱形结构的主筋、水平设置的水平筋与圆柱形杆状结构的衬套定位钢筋构成，所述主筋、水平筋、衬套定位钢筋之间均通过钢丝捆扎在一起，所述套衬钢筋笼的前后两端对称设有拱型结构的套衬钢架，所述套衬钢架的下端为竖直设置的工字钢结构的边墙钢架，且在边墙钢架的上端匹配连接有工字钢结构的拱腰钢架，且在拱腰钢架的上端设有圆弧形工字钢结构的拱顶钢架，所述套衬钢架的内侧匹配设有与套衬钢架的侧面相封合的弓形板状结构的隔离板，且在隔离板的内侧端面上均布设有折弯形结构的倒角钢筋，所述倒角钢筋的外侧并且在隔离板的端面上套设有折弯形拱门结构的倒角模板，所述套衬钢筋笼的内拱面上并且在两个套衬钢架之间铺设有拱形板状结构的衬套模板，所述衬套模板的主体由竖直设置的边墙模板与边墙模板上匹配连接的弧面板状结构的拱顶模板，所述衬套模板的内侧面上压设有固定架，所述固定架的主体由两条对称设置在衬套模板端面上的槽钢结构的槽钢架构成，且在槽钢架的端面上设有方形板状结构的下压板，所述下压板上套设有圆柱形结构的连接螺栓，所述连接螺栓卡设在两个槽钢架之间并且与套衬钢架的端面相插配，且在连接螺栓的两端螺接有分别与下压板、套衬钢架的端面相贴合的锁紧螺母。

所述边墙钢架与拱腰钢架之间通过方形板状结构的侧墙连接板固定连接在一起，所述拱腰钢架与拱顶钢架之间通过弧形板状结构的拱部连接板固定连接在一起，且拱部连接板、侧墙连接板与套衬钢架之间通过螺栓固定连接在一起。

所述隔离板与套衬钢架的侧面焊接固定在一起，且隔离板在套衬钢架的工字型侧面形成封闭表面。

所述倒角钢筋的主体为圆柱形钢筋结构，且倒角钢筋的直径为12mm，所述倒角钢筋的折弯角度为45°角。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：改加固结构设置合理，功能性强，具有以下优点：

1.通过倒角钢筋使套衬钢架与套衬钢筋笼隔离，在浇注后，钢筋混凝土与套衬钢架保持隔离状态，使得套衬钢架比较容易拆除，从而降低了脱模的难度并提高了脱模的效率；

2.套衬钢架由边墙钢架、拱腰钢架、拱顶钢架构成，并且边墙钢架、拱腰钢架、拱顶钢架与拱部连接板、侧墙连接板通过螺栓固定连接，这种分体式连接的方式，使得浇注后的的套衬钢架比较容易分段拆除，避免了切割造成的损坏，提高了钢架的使用寿命；

3.隔离板内侧架设的倒角钢筋与倒角钢筋外侧所套设的倒角模板使得钢筋混凝土结构的两边形成拔模斜度，进一步降低了套衬钢架的脱模难度。

附图说明

图1为本实用新型支撑单元结构示意图；

图2为图1分解示意图；

图3为图2中A处局部结构放大示意图；

图4为图2中B处局部结构放大示意图；

图5为奇数段套衬钢架安装结构示意图；

图6为奇数段钢筋笼安装结构示意图；

图7为奇数段模板安装结构示意图。

图中：套衬钢筋笼1、套衬钢架2、拱部连接板3、侧墙连接板4、隔离板5、倒角钢筋6、倒角模板7、衬套模板8、固定架9、主筋101、水平筋102、衬套定位钢筋103、边墙钢架201、拱腰钢架202、拱顶钢架203、边墙模板801、拱顶模板802、槽钢架901、下压板902、连接螺栓903、锁紧螺母904。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至图4，本实用新型提供一种既有隧道衬砌加固结构，包括沿着隧道长度方向依次间隔布置的支撑单元，支撑单元与既有衬砌内侧面之间形成混凝土浇注腔，所述支撑单元包括套衬钢筋笼1、套衬钢筋笼1前后两端所设的套衬钢架2、套衬钢架2内侧所设的隔离板5、隔离板5端面所设的倒角钢筋6与倒角钢筋6外侧所包裹的倒角模板7，所述套衬钢筋笼1的主体由拱形结构的主筋101、水平设置的水平筋102与圆柱形杆状结构的衬套定位钢筋103构成，所述主筋101、水平筋102、衬套定位钢筋103之间均通过钢丝捆扎在一起，所述套衬钢筋笼1的前后两端对称设有拱型结构的套衬钢架2，所述套衬钢架2的下端为竖直设置的工字钢结构的边墙钢架201，且在边墙钢架201的上端匹配连接有工字钢结构的拱腰钢架202，且在拱腰钢架202的上端设有圆弧形工字钢结构的拱顶钢架203，所述套衬钢架2的内侧匹配设有与套衬钢架2的侧面相封合的弓形板状结构的隔离板5，且在隔离板5的内侧端面上均布设有折弯形结构的倒角钢筋6，所述倒角钢筋6的外侧并且在隔离板5的端面上套设有折弯形拱门结构的倒角模板7，所述套衬钢筋笼1的内拱面上并且在两个套衬钢架2之间铺设有拱形板状结构的衬套模板8，所述衬套模板8的主体由竖直设置的边墙模板801与边墙模板801上匹配连接的弧面板状结构的拱顶模板802，所述衬套模板8的内侧面上压设有固定架9，所述固定架9的主体由两条对称设置在衬套模板8端面上的槽钢结构的槽钢架901构成，且在槽钢架901的端面上设有方形板状结构的下压板902，所述下压板902上套设有圆柱形结构的连接螺栓903，所述连接螺栓903卡设在两个槽钢架901之间并且与套衬钢架2的端面相插配，且在连接螺栓903的两端螺接有分别与下压板902、套衬钢架2的端面相贴合的锁紧螺母904。

所述边墙钢架201与拱腰钢架202之间通过方形板状结构的侧墙连接板4固定连接在一起，所述拱腰钢架202与拱顶钢架203之间通过弧形板状结构的拱部连接板3固定连接在一起，且拱部连接板3、侧墙连接板4与套衬钢架2之间通过螺栓固定连接在一起，这种分体式连接结构，使得套衬钢架2可以在脱模时进行分段拆除，降低了套衬钢架2的拆除难度，提高了套衬钢架2的脱模效率，并且延长了套衬钢架2的重复使用寿命

所述隔离板5与套衬钢架2的侧面焊接固定在一起，且隔离板5在套衬钢架2的工字型侧面形成封闭表面，这种焊接使得套衬钢架2与套衬钢筋笼1隔离，当浇注完成后，使得套衬钢架2在脱模时比较容易与钢筋混凝土结构的套衬分离

所述倒角钢筋6的主体为圆柱形钢筋结构，且倒角钢筋6的直径为12mm，所述倒角钢筋6的折弯角度为45°角，这种结构相对倒角模板7起到一个良好的支撑作用，使得倒角模板7在浇注过程中保持良好的稳定性，进而在浇注后在套衬钢架2的侧面形成一个良好的拔模斜度，进一步的降低了套衬钢架2的脱模难度。

本实用新型所涉及的既有隧道加固结构与现有技术相比，具有以下有点：

1.通过倒角钢筋使套衬钢架与套衬钢筋笼隔离，在浇注后，钢筋混凝土与套衬钢架保持隔离状态，使得套衬钢架比较容易拆除，从而降低了脱模的难度并提高了脱模的效率；

2.套衬钢架由边墙钢架、拱腰钢架、拱顶钢架构成，并且边墙钢架、拱腰钢架、拱顶钢架与拱部连接板、侧墙连接板通过螺栓固定连接，这种分体式连接的方式，使得浇注后的的套衬钢架比较容易分段拆除，避免了切割造成的损坏，提高了钢架的使用寿命；

3.隔离板内侧架设的倒角钢筋与倒角钢筋外侧所套设的倒角模板使得钢筋混凝土结构的两边形成拔模斜度，进一步降低了套衬钢架的脱模难度。

本实用新型的施工方法包含以下步骤：

步骤一：人工凿毛，清理隧道地面并人工架设防护架，在既有隧道衬砌内壁上进行人工凿毛，电钻凿毛的厚度为2-3mm；

步骤二：外漏电缆外移，将隧道内的外漏电缆外移至非施工区，并在电缆表层套设电缆保护套；

步骤三：套衬钢架安装，将隧道按照长度划分施工段（参见附图5-7），并将施工段顺序编号，首先在奇数段安装支撑单元，采用人工安装套衬钢架，先将边墙钢架与隧道内壁两侧边墙树立贴合，边墙钢架的架设间距为1.7-1.85m，架设完毕后，在边墙钢架左右两侧打临时固定钎钉，钎钉要求带螺帽，直径为20mm并带10mm铁垫板，要求其化学锚固长度为20mm，安装完边墙钢架后在边墙钢架的上端架设拱腰钢架，要求拱腰钢架与隧道内壁相贴合，然后将边墙钢架、拱腰钢架通过与侧墙连接板通过螺栓固定连接在一起，架设完毕后，在拱腰钢架两侧打临时固定钎钉，钎钉要求带螺帽，直径为20mm并带10mm铁垫板，要求其化学锚固长度为20mm，安装完拱腰钢架后在拱腰钢架的上端架设拱顶钢架，要求拱顶钢架与隧道拱顶内壁相贴合，然后将拱腰钢架、拱顶钢架与拱部连接板通过螺栓固定连接在一起，架设完毕后，在拱顶两侧打临时固定钎钉，钎钉要求带螺帽，直径为20mm并带10mm铁垫板，要求其化学锚固长度为20mm；

步骤四：套衬定位钢筋，在两套衬钢架之间采用人工丈量的方法设定钻孔位置，并且采用电钻钻孔，要求钻孔直径为12mm，钻孔水平间距为414mm，钻孔环向间距为1m，要求套衬定位钢筋的锚固深度为20cm，并且采用植筋胶进行锚固；

步骤五：套衬钢筋笼绑扎，套衬钢筋笼整体分层铺设，顺序由外拱向内拱方向进行铺设，在套衬钢架之间沿套衬定位钢筋走向将直径为18mm的主筋按250mm的间距进行环向铺设，将直径为10mm的水平筋按250mm的间距进行环向铺设，并且在内外拱的水平筋之间采用直径为8mm的双头钩状的内外环钩筋按250mm环向间距进行铺设，在铺设期间，将主筋、水平筋、内外环钩筋与套衬定位钢筋之间均采用钢丝捆扎在一起；

步骤六：套衬钢架加固，首先钻锁脚锚杆孔，在套衬钢架底脚的两侧钻孔，采用4根直径为25mm的水泥砂浆锚杆对钢架底脚进行锚固，要求锚固长度为2.5m，然后钻环向定位锚杆孔，沿套衬钢架的两侧按1.5m的间距环向钻孔，采用直径为25mm的水泥砂浆锚杆对钢架底脚进行锚固，要求锚固长度为2.5m；

步骤七：套衬模板安装，先用隔离板与套衬固定钢架的内侧封焊，然后在隔离板的内侧环向均布焊接倒角钢筋，随后在倒角钢筋的外侧套上倒角模板，并将倒角模板的侧边与隔离板的上边点焊一起，将套衬模板的边墙模板与拱顶模板自下而上与套衬钢筋笼两边的套衬固定钢架固定，然后将固定架架设在套衬模板的表面上，并且用连接螺栓将槽钢架、套衬模板与套衬钢架固定连接在一起，其中，固定架在套衬模板表面沿环向铺设，环向间距为28cm，套衬模板的中间与拱顶位置均设预设注浆口；

步骤八：套衬浇筑砼，完成所有奇数段套衬模板安装加固以后依次在加固好的浇注腔内浇注混凝土，每段混凝土的浇注采用自下而上的顺序，用泵车对封闭模板内浇筑砼，浇注顺序自下而上，先浇注隧道衬砌的边墙，待边墙混凝土凝固后再浇注隧道衬砌的拱部，避免一次浇筑形成的侧压力损坏模板，分段注浆完成后后依次封堵注浆口；

步骤九：脱模，浇注完毕后待套衬整体固化稳定后才能拆除套衬钢架与套衬模板，拆除顺序自上而下、自外而内，依次拆除固定架、套衬模板、套衬钢架、隔离板、倒角钢筋、倒角模板，收拢拆除后的零部件并将隧道内进行清理，保持隧道内清洁，依次完成全部奇数段的混凝土浇注和支撑单元拆除；

步骤十，剩余段混凝土浇注，完成全部奇数段混凝土浇注后，利用奇数段混凝土端面作为偶数段混凝土的端模板，在偶数段内侧利用套衬钢架重新支护内侧模板，既有衬砌内侧面、奇数段端面和模板形成浇注腔，按照步骤三至步骤九的顺序完成偶数段混凝土浇注，拆除模板后完成衬砌施工

工作原理：通过隔离板5与套衬钢架2的侧面封合使得，套衬钢架2与套衬钢筋笼1形成隔离状态，当套衬浇注完成后，钢筋混凝土与套衬钢架2之间仍处于隔离状态，使得套衬钢架2可以快速的脱模，而套衬钢架2由边墙钢架201、拱腰钢架202、拱顶钢架203与拱部连接板3、侧墙连接板4通过螺栓固定连接在一起，这种分体式连接结构使得套衬钢架2可在浇注完成后的脱模工序中进行分段拆除，避免了整体式拆除的难度，并且降低了套衬钢架2的损耗，而隔离板5侧面所设的倒角钢筋6与倒角模板7使得套衬钢架2与套衬侧边之间形成一个拔模斜度，使得套衬钢架2的脱模更为简单，进一步的提高了脱模的效率。

本实用新型中的加固结构为单元结构，对于隧道内具体加固的情况，可以在需要加固部位设置本结构完成，但是，对于隧道内部整体加固的情况，则需要设置多个单元结构完成，比如可以将隧道加固区域沿着隧道走向分成若干段，每段分别进行加固，但是为了方便在混凝土浇注后拆除套衬钢架，可以间隔进行，首先进行奇数段的加固混凝土浇注，待奇数段的混凝土达到设计强度以后，拆除所有奇数段的模板和钢架，利用奇数段浇注混凝土的端面作为偶数段的端模板，只需重新支护内侧模板即可，而且将钢架拆除后加固部分为单一的钢筋混凝土结构，没有裸漏的钢架，避免因钢架腐蚀后影响混凝土结构强度。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种既有隧道衬砌加固结构，其特征在于：包括沿着隧道长度方向依次间隔布置的支撑单元，支撑单元与既有衬砌内侧面之间形成混凝土浇注腔，所述支撑单元包括套衬钢筋笼（1）、套衬钢筋笼（1）前后两端所设的套衬钢架（2）、套衬钢架（2）内侧所设的隔离板（5）、隔离板（5）端面所设的倒角钢筋（6）与倒角钢筋（6）外侧所包裹的倒角模板（7），所述套衬钢筋笼（1）的主体由拱形结构的主筋（101）、水平设置的水平筋（102）与圆柱形杆状结构的衬套定位钢筋（103）构成，所述主筋（101）、水平筋（102）、衬套定位钢筋（103）之间均通过钢丝捆扎在一起，所述套衬钢筋笼（1）的前后两端对称设有拱型结构的套衬钢架（2），所述套衬钢架（2）的下端为竖直设置的工字钢结构的边墙钢架（201），且在边墙钢架（201）的上端匹配连接有工字钢结构的拱腰钢架（202），且在拱腰钢架（202）的上端设有圆弧形工字钢结构的拱顶钢架（203），所述套衬钢架（2）的内侧匹配设有与套衬钢架（2）的侧面相封合的弓形板状结构的隔离板（5），且在隔离板（5）的内侧端面上均布设有折弯形结构的倒角钢筋（6），所述倒角钢筋（6）的外侧并且在隔离板（5）的端面上套设有折弯形拱门结构的倒角模板（7），所述套衬钢筋笼（1）的内拱面上并且在两个套衬钢架（2）之间铺设有拱形板状结构的衬套模板（8），所述衬套模板（8）的主体由竖直设置的边墙模板（801）与边墙模板（801）上匹配连接的弧面板状结构的拱顶模板（802），所述衬套模板（8）的内侧面上压设有固定架（9），所述固定架（9）的主体由两条对称设置在衬套模板（8）端面上的槽钢结构的槽钢架（901）构成，且在槽钢架（901）的端面上设有方形板状结构的下压板（902），所述下压板（902）上套设有圆柱形结构的连接螺栓（903），所述连接螺栓（903）卡设在两个槽钢架（901）之间并且与套衬钢架（2）的端面相插配，且在连接螺栓（903）的两端螺接有分别与下压板（902）、套衬钢架（2）的端面相贴合的锁紧螺母（904）。

2.根据权利要求1所述的既有隧道衬砌加固结构，其特征在于：所述边墙钢架（201）与拱腰钢架（202）之间通过方形板状结构的侧墙连接板（4）固定连接在一起，所述拱腰钢架（202）与拱顶钢架（203）之间通过弧形板状结构的拱部连接板（3）固定连接在一起，且拱部连接板（3）、侧墙连接板（4）与套衬钢架（2）之间通过螺栓固定连接在一起。

3.根据权利要求1所述的既有隧道衬砌加固结构，其特征在于：所述隔离板（5）与套衬钢架（2）的侧面焊接固定在一起，且隔离板（5）在套衬钢架（2）的工字型侧面形成封闭表面。

4.根据权利要求1所述的既有隧道衬砌加固结构，其特征在于：所述倒角钢筋（6）的主体为圆柱形钢筋结构，且倒角钢筋（6）的直径为12mm，所述倒角钢筋（6）的折弯角度为45°角。