CN211646295U - 一种水工隧洞碳纤维布加固结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水利工程技术领域，公开了一种水工隧洞碳纤维布加固结构，包括隧洞本体和混凝土衬砌层，混凝土衬砌层紧密贴合在隧洞本体的内壁，混凝土衬砌层与隧洞本体的空隙通过回填灌浆或固结灌浆填充加固，混凝土衬砌层的裂缝用环氧树脂灌浆并用环氧树脂砂浆修补，在修补后的的混凝土衬砌层内壁涂抹有粘胶，并通过粘胶固定粘接碳纤维布。本实用新型结构强度高，施工工艺简单，造价低，工期快。

Description

一种水工隧洞碳纤维布加固结构

技术领域

本实用新型涉及水利工程技术领域，具体为一种水工隧洞碳纤维布加固结构。

背景技术

水工隧洞是用于输水、引水或泄水的隧洞。水工隧洞内水外渗，渗水自覆盖层山体裂隙流出，可导致附近的山坡或公路边坡滑塌，引起严重事故。

常规加固方法为拆除重新衬砌，但有的洞内施工空间小，条件恶劣；又或是内衬钢筋砼或内套钢板，但其大幅度减小洞径，不满足发电要求，且内粘钢板工艺要求高，造价贵。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种水工隧洞碳纤维布加固结构，解决现有技术对水工隧洞进行加固时，大幅度减少了洞径，不满足发电要求，且造价昂贵的问题。

本实用新型提供基础方案是：一种水工隧洞碳纤维布加固结构，包括隧洞本体和混凝土衬砌层，所述混凝土衬砌层附着在隧洞本体的内壁，所述混凝土衬砌层与隧洞本体的空隙通过回填灌浆或固结灌浆填充加固，所述混凝土衬砌层的裂缝用环氧树脂灌浆并用环氧树脂砂浆修补，在修补后的的混凝土衬砌层内壁涂抹有粘胶，并通过粘胶固定粘接有碳纤维布。

基础方案的工作原理：在水工隧洞洞顶进行回填灌浆，并对水工隧洞的围岩进行固结灌浆，然后将隧洞内壁洗刷干净，对裂缝用环氧树脂灌浆并用环氧砂浆补缝，待洞壁干燥后，刷专用底胶，再人工张贴碳纤维布，并用光滑的滚筒顺纤维方向多次滚压，挤出气泡使粘贴胶浸透碳纤维布。

基础方案的有益效果是：本加固结构内贴碳纤维布，其结构强度高，施工工艺简单，造价低，工期快，且不会大幅减小水工隧洞洞径，不影响水工隧洞的引水发电功能。

进一步，所述碳纤维布厚度为0.167mm，抗拉强度不小于3400MPa，弹模不小于240GPa，伸长率不小于1.7％。

通过上述设置，碳纤维布的物理性能优异，提高了本结构的加固性能。

进一步，所述环氧树脂砂浆层位于Ⅳ类围岩段的部分的内壁固定粘接双层碳纤维布。

通过上述设置，因IV类围岩的断裂及软弱结构面较多，双层碳纤维布可保障该处的加固性。

进一步，所述混凝土衬砌层沿垂直方向设置有排水机构，所述排水机构用于降低隧洞本体外部围岩的水压力。

通过上述设置，保持水工隧洞围岩的稳定性。

进一步，所述排水机构包括安装孔，所述安装孔内安装有铁柱体，所述铁柱体沿其轴向设置有开口向下的内腔，所述内腔滑动连接有活塞，所述内腔两侧的铁柱体均设置有水通道，两个水通道的上端连通，所述铁柱体的顶端设置有排水孔，所述排水孔与水通道连通，所述活塞的上端穿过水通道并与排水孔紧密插接，所述内腔的下端盖合有凸台，所述凸台与铁柱体的底部通过螺栓连接，所述凸台与活塞之间设置有压缩弹簧，所述铁柱体下端两侧设有连接耳，连接耳和混凝土衬砌层通过螺栓连接。

通过上述设置，利用隧洞内外水压差和弹簧的弹性，自动关紧或开启止水塞，在不同工况下达到止水防渗和排水减压效果，确保混凝土衬砌结构的安全，且避免了弹簧受腐蚀或堵塞，而导致不能正常运行的情况。

进一步，所述活塞的两端均设置有密封环。

通过上述设置，提高了排水机构的密封性。

附图说明

图1为本实用新型一种水工隧洞碳纤维布加固结构的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1中铁柱体的仰视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：混凝土衬砌层1、灌浆层2、碳纤维布3、铁柱体4、连接耳5、活塞6、水通道7、排水孔8、凸台9、压缩弹簧10、密封环11。

实施例如图1所示，一种水工隧洞碳纤维布3加固结构，包括隧洞本体和混凝土衬砌层1，混凝土衬砌层1附着在隧洞本体的内壁，混凝土衬砌层1与隧洞本体的空隙通过回填灌浆或固结灌浆工艺填充有灌浆层2，混凝土衬砌层1的内壁内壁涂抹有粘胶，并通过粘胶固定粘接有一层碳纤维布3，其中，环氧树脂砂浆层位于Ⅳ类围岩段部分的内壁固定粘接有双层碳纤维布3，碳纤维布3优选型号CFS-I-300,其厚度为0.167mm，抗拉强度为3400MPa，弹模不为240GPa，伸长率为1.7％。

参考图2和图3，混凝土衬砌层1沿垂直方向间隔设置有排水机构，排水机构包括安装孔，安装孔内安装有铁柱体4，铁柱体4和安装孔的缝隙通过硫磺胶泥填充粘接，铁柱体4下端两侧一体成型有连接耳5，连接耳5和混凝土衬砌层1通过螺栓连接，铁柱体4的中部沿其轴向设置有开口向下的内腔，内腔滑动连接有活塞6，内腔两侧的铁柱体4均设置有水通道7，两个水通道7的上端连通，铁柱体4的顶端开设有排水孔8，排水孔8与水通道7连通，活塞6的上端伸出内腔，且穿过水通道7与排水孔8紧密插接，内腔的下端盖合有凸台9，凸台9与铁柱体4的底部通过螺栓连接，凸台9与活塞6之间设置有压缩弹簧10，活塞6的两端均设置有密封环11，凸台9的小径端也设置有密封环11。

具体实施时，在水工隧洞洞顶进行回填灌浆，并在水工隧洞的围岩进行固结灌浆，形成灌浆层2，然后将隧洞内壁洗刷干净，对裂缝用环氧树脂灌浆并用环氧砂浆补缝，待洞壁干燥后，刷专用底胶，再人工张贴碳纤维布3，并用光滑的滚筒顺纤维方向多次滚压，挤出气泡使粘贴胶浸透碳纤维布3；水工隧洞洞顶间隔钻安装孔，安装孔内通过硫磺胶泥填充粘接铁柱体4，并通过螺栓使连接耳5与混凝土衬砌层1紧固连接，当排水孔8内有水流，且水流对活塞6上端的压力大于压缩弹簧10对活塞6下端的推力时，活塞6在压力作用下向下移动，此时排水孔8与排水通道7连通，水流进入水工隧道，减轻了围岩水压力，保证其结构稳定性，当排水孔8内无水流，或水流对活塞6上端的压力小于压缩弹簧10对活塞6下端的推力时，活塞6的上端与排水孔8紧密插接，此时排水孔8封闭，排水通道7的水流无法通过排水孔8流出，同时活塞6的两端以及凸台9的小径端均设置的密封环11，避免了水流通过排水孔8缝隙渗出，还避免水流进入内腔腐蚀压缩弹簧10。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种水工隧洞碳纤维布加固结构，包括隧洞本体和混凝土衬砌层，其特征在于：所述混凝土衬砌层附着在隧洞本体的内壁，所述混凝土衬砌层与隧洞本体的空隙通过回填灌浆或固结灌浆填充加固，所述混凝土衬砌层的裂缝用环氧树脂灌浆并用环氧树脂砂浆修补，在修补后的混凝土衬砌层内壁涂抹有粘胶，并通过粘胶固定粘接有碳纤维布。

2.根据权利要求1所述的一种水工隧洞碳纤维布加固结构，其特征在于：所述碳纤维布厚度为0.167mm，抗拉强度不小于3400MPa，弹模不小于240GPa，伸长率不小于1.7％。

3.根据权利要求1所述的一种水工隧洞碳纤维布加固结构，其特征在于：所述环氧树脂砂浆层位于Ⅳ类围岩段的部分的内壁固定粘接双层碳纤维布。

4.根据权利要求1所述的一种水工隧洞碳纤维布加固结构，其特征在于：所述混凝土衬砌层沿垂直方向设置有排水机构，所述排水机构用于降低隧洞本体外部围岩的水压力。

5.根据权利要求4所述的一种水工隧洞碳纤维布加固结构，其特征在于：所述排水机构包括安装孔，所述安装孔内安装有铁柱体，所述铁柱体沿其轴向设置有开口向下的内腔，所述内腔滑动连接有活塞，所述内腔两侧的铁柱体均设置有水通道，两个水通道的上端连通，所述铁柱体的顶端设置有排水孔，所述排水孔与水通道连通，所述活塞的上端穿过水通道并与排水孔紧密插接，所述内腔的下端盖合有凸台，所述凸台与铁柱体的底部通过螺栓连接，所述凸台与活塞之间设置有压缩弹簧，所述铁柱体下端两侧设有连接耳，连接耳和混凝土衬砌层通过螺栓连接。

6.根据权利要求5所述的一种水工隧洞碳纤维布加固结构，其特征在于：所述活塞的两端均设置有密封环。

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