CN211116012U - 一种采用波纹钢的盾构隧道加固结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种采用波纹钢的盾构隧道加固结构，包括隧道原管片、以及贴合固定在隧道原管片表面并与其形状匹配的波纹钢组件，所述波纹钢组件与隧道原管片表面之间还形成波纹钢空腔，在波纹钢空腔内还灌注有混凝土。与现有技术相比，本实用新型的加固结构具有施工速度快、成本低、取材便捷、加固刚度大、耐久性好等特点，在盾构隧道中具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型属于盾构隧道加固技术领域，涉及一种采用波纹钢的盾构隧道加固结构。
背景技术
盾构隧道目前广泛的应用于地铁、公路、综合管廊等工程中。盾构隧道的主体结构一般为预制混凝土管片，随着隧道运营时间的增加，隧道地基发生位移，导致隧道结构缺陷，混凝土管片发生变形。针对结构缺陷、管片变形，通常采用两种方法进行加固：第一种方法为粘贴碳、芳纶纤维加固法，将芳纶布等纤维片材粘贴于受损盾构隧道的受拉区域内，可以明显提高结构强度，但是对于结构刚度，这种方法的提高作用较小。第二种方法为粘贴钢板加固法，在隧道管片内侧分段安装厚钢板，可以提高管片的整体承载能力。这种方法虽然能显著提高管片刚度，但是加工工艺复杂，钢板自重大，成本高昂。
实用新型内容
本实用新型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采用波纹钢的盾构隧道加固结构。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种采用波纹钢的盾构隧道加固结构，包括隧道原管片、以及贴合固定在隧道原管片表面并与其形状匹配的波纹钢组件，所述波纹钢组件与隧道原管片表面之间还形成波纹钢空腔，在波纹钢空腔内还灌注有混凝土。
进一步的，所述波纹钢组件由若干片与隧道原管片内表面匹配的波纹钢板组成。波纹钢板的形状与隧道原管片的加固面形状吻合，其可以在工厂提前预制，也可以在现场加工。
进一步的，所述波纹钢组件上还预留有分别正对波纹钢空腔以及波纹钢组件与隧道原管片加固界面的混凝土螺栓孔和管片螺栓孔，并在混凝土螺栓孔和管片螺栓孔内分别打入有混凝土螺栓和管片螺栓。通过混凝土螺栓与管片螺栓可以加强波纹钢组件与隧道原管片与灌注的混凝土之间的固定连接效果。
更进一步的，相邻两管片螺栓的间距为270-320mm。更优选的，相邻两管片螺栓的间距为300mm。
进一步的，在波纹钢组件与隧道原管片贴合的加固界面处还灌注有密封粘贴剂。密封粘贴剂一方面可以实现对波纹钢板在隧道原管片的加固界面处的预固定，同时，也提高了其与隧道原管片的密封效果，有效减少渗透。
更进一步的，所述密封粘贴剂为环氧树脂。
进一步的，所述隧道原管片上正对波纹钢空腔的区域凿毛处理，进而提高灌注的混凝土与隧道原管片之间的结合强度。
以厚度t＝10mm的钢板为例，该钢板的单位宽度惯性矩I＝83.33mm4/mm，L＝1000mm宽的钢板惯性矩为83333mm4。将此钢板加工为折边高度h＝50mm、折边间距b＝50mm、折边数n＝10的波纹钢板，加工后的波纹钢板惯性矩I＝4208333mm4，提高了50倍。由此可见，在同等用钢量、同种钢材情况下，波纹钢板惯性矩远大于普通钢板。且折边高度越大，惯性矩提高作用越好。
普通钢板惯性矩计算公式：
加工后的波纹钢板惯性矩计算公式：
该公式中：L为普通钢板宽度，t为普通钢板厚度，h为折边高度，b为折边间距，n为折边数。且应满足：L＝n·(b+h)。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)可以在满足对盾构隧道加固的刚性强度的前提下，使用钢板的厚度就大大减少，使用薄钢板即可实现快速加工与施工。
(2)将波纹钢、混凝土、环氧树脂、螺栓等材料同时运用于盾构隧道加固，该方法取材方便、施工速度快、工程成本低，且加固后可大幅提高盾构隧道的强度与刚度，隧道的稳定性。波纹钢的使用同时也能有效减少盾构隧道的渗漏水情况。经本方案加固后的盾构隧道，能满足正常的运营安全要求。
附图说明
图1为采用本实用新型的盾构隧道加固结构的示意图；
图2为隧道原管片处的加固示意图；
图3为图2的A-A剖面示意图；
图4为实施例1的盾构隧道加固结构的部分示意图；
图5为对比例1所用的加固结构的示意图；
图中标记说明：
1-隧道原管片，2-波纹钢空腔，3-波纹钢板，4-加固界面，5-管片螺栓，6-混凝土螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
本实用新型提出了一种采用波纹钢的盾构隧道加固结构，其结构参见图1-图3所示，包括隧道原管片1、以及贴合固定在隧道原管片1表面并与其形状匹配的波纹钢组件，波纹钢组件与隧道原管片1表面之间还形成波纹钢空腔2，在波纹钢空腔2内还灌注有混凝土。
在本实用新型的一种具体的实施方式中，请再参见图2所示，波纹钢组件由若干片与隧道原管片1内表面匹配的波纹钢板3组成。波纹钢板3的形状与隧道原管片1的加固面形状吻合，其可以在工厂提前预制，也可以在现场加工。
在本实用新型的一种具体的实施方式中，请再参见图2和图3所示，波纹钢组件上还预留有分别正对波纹钢空腔2以及波纹钢组件与隧道原管片1加固界面4的混凝土螺栓孔和管片螺栓孔，并在混凝土螺栓孔和管片螺栓孔内分别打入有混凝土螺栓6和管片螺栓5。通过混凝土螺栓6与管片螺栓5可以加强波纹钢组件与隧道原管片1与灌注的混凝土之间的固定连接效果。更进一步的，相邻两管片螺栓5的间距为270-320mm。更优选的，相邻两管片螺栓的间距为300mm。
在本实用新型的一种具体的实施方式中，在波纹钢组件与隧道原管片1贴合的加固界面4处还灌注有密封粘贴剂。密封粘贴剂一方面可以实现对波纹钢板3在隧道原管片1的加固界面4处的预固定，同时，也提高了其与隧道原管片1的密封效果，有效减少渗透。更进一步的，密封粘贴剂为环氧树脂。
在本实用新型的一种具体的实施方式中，隧道原管片1上正对波纹钢空腔2的区域凿毛处理，进而提高灌注的混凝土与隧道原管片1之间的结合强度。
以上是实施方式可以单独实施，也可以任意两两之间组合实施。
下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更进一步的说明。
实施例1：
参见图1-图3所示，本实施例提出一种采用波纹钢的盾构隧道加固结构，其具体结构以及构筑方法如下：
先对盾构隧道加固区域的隧道原管片1内表面进行凿毛处理，凿毛区域应与波纹钢空腔2吻合；再制作与隧道原管片1形状一致的波纹钢板3，波纹钢板3上应预留管片螺栓5与混凝土螺栓6的螺栓孔；在隧道原管片1与波纹钢板3的加固界面4处灌注环氧树脂，打入管片螺栓5将波纹钢板3固定在隧道原管片1上；在波纹钢空腔2中浇筑混凝土；将波纹钢空腔2内的混凝土养护到设计强度；再打入混凝土螺栓6固定波纹钢板3和新浇的混凝土。混凝土螺栓6与管片螺栓5均可采用本领域常用的膨胀螺栓。
本实施例中，隧道原管片1厚度为300mm，隧道原管片1宽度为1200mm，隧道原管片1的接缝分别在8°、73°、138°、222°、287°位置处。采用本加固方法时，使用的波纹钢板3参数为板宽b约为480mm，板厚t约为6mm，折边高度h为50mm，折边数为4，参见图4所示。
则其用钢量As＝bh-(h-nt)·(h-t)＝3936mm2；
惯性矩
弯矩设计值：M＝f(t)·As·(270mm+h/2)＝2.496×108N·mm；
而同样的，参见图5所示，对比例1中采用30mm厚的不褶皱钢板，其板宽b1＝480mm，板厚h1＝30mm，与实施例1一样采用Q235钢材的强度设计值f(h1)＝205·N/(mm2)；
用钢量As1＝b1h1＝1.44×104mm2；
惯性矩
弯矩设计值：M＝f(h1)·As1·(270mm+h1/2)＝8.413×108N·mm。
可见，将实施例1与对比例1相比较，常规用30mm的钢板焊接，而现在用6mm钢板滚压波纹板，结果显示用钢量只是原来的0.27，而惯性距增加1.45倍。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种采用波纹钢的盾构隧道加固结构，其特征在于，包括隧道原管片、以及贴合固定在隧道原管片表面并与其形状匹配的波纹钢组件，所述波纹钢组件与隧道原管片表面之间还形成波纹钢空腔，在波纹钢空腔内还灌注有混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种采用波纹钢的盾构隧道加固结构，其特征在于，所述波纹钢组件由若干片与隧道原管片内表面匹配的波纹钢板组成。
3.根据权利要求1所述的一种采用波纹钢的盾构隧道加固结构，其特征在于，所述波纹钢组件上还预留有分别正对波纹钢空腔以及波纹钢组件与隧道原管片贴合的加固界面的混凝土螺栓孔和管片螺栓孔，并在混凝土螺栓孔和管片螺栓孔内分别打入有混凝土螺栓和管片螺栓。
4.根据权利要求3所述的一种采用波纹钢的盾构隧道加固结构，其特征在于，相邻两管片螺栓的间距为270-320mm。
5.根据权利要求4所述的一种采用波纹钢的盾构隧道加固结构，其特征在于，相邻两管片螺栓的间距为300mm。
6.根据权利要求1所述的一种采用波纹钢的盾构隧道加固结构，其特征在于，在波纹钢组件与隧道原管片贴合的加固界面处还灌注有密封粘贴剂。
7.根据权利要求6所述的一种采用波纹钢的盾构隧道加固结构，其特征在于，所述密封粘贴剂为环氧树脂。
8.根据权利要求1所述的一种采用波纹钢的盾构隧道加固结构，其特征在于，所述隧道原管片上正对波纹钢空腔的区域凿毛处理。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115045686A (zh) * | 2022-06-23 | 2022-09-13 | 同济大学 | 一种波纹钢加固地铁盾构隧道的方法 |
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2019
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