一种隧道衬砌严重脱空裂损病害处治结构的制作方法

本实用新型属于隧道工程维修技术领域，具体涉及一种隧道衬砌严重脱空裂损病害处治结构。

背景技术：
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近年来，随着我国交通建设的持续发展，隧道工程的规模和数量显著增加，但一系列的工程问题也随之产生。一方面在施工过程中，由于施工不当或其他原因导致二次衬砌背后脱空，进而使衬砌受力不均而开裂；另一方面随着公路隧道向崇山峻岭地区的逐步迈进，隧道所面临的水文地质、气象、地形地貌等条件越来越复杂，隧道投入运营一定时间后，二次衬砌常产生开裂、剥落、掉块等病害，当这些病害严重时将威胁到隧道的行车安全及其支护结构的耐久性。

隧道二次衬砌脱空、裂损等病害较为轻微时，目前各类修复措施和方法较多，主要以回填注浆、锚杆加固、以及粘贴纤维布等，效果也较为显著。但病害严重时，这些常规的处治方法使衬砌结构的渗漏水问题仍不可避免，同时修复结构的承载能力不高，后期容易出现病害复发的情况。而隧道又没有拆掉重建的条件。因此针对隧道二次衬砌严重裂损、背后脱空的病害，急需研究一种综合有效的处治措施对衬砌结构加固处理。

技术实现要素：
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为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种隧道衬砌严重脱空裂损病害处治结构，可有效处治衬砌开裂、衬背脱空严重的病害，该结构整体力学性能好，且施工方法简单快捷，具有较好的技术经济效益。

本实用新型采用如下技术方案来实现的：

一种隧道衬砌严重脱空裂损病害处治结构，在原缺陷二次衬砌混凝土上通过凿除形成内宽外窄的倒梯形凹槽，在凹槽中部环向、纵向均植入有钢筋并与原混凝土锚固为一体，在凹槽区域及周围同时打设有自进式中空注浆锚杆，且在凹槽区域中的自进式中空注浆锚杆在靠近二次衬砌外侧和内侧外均包有两道遇水膨胀橡胶止水条，在凹槽内灌有微膨胀混凝土并与原初期支护和二次衬砌紧密衔接形成新的衬砌结构，在新的衬砌结构外表面区域向四周延伸至二次衬砌设计厚度后再延伸80cm～100cm的区域锚固有钢带。

本实用新型进一步的改进在于，凹槽的深度为二次衬砌设计厚度，其面积覆盖所需处理的病害的范围并向四周扩展5cm。

本实用新型进一步的改进在于，钢筋采用钢筋，其布置间距为环向×纵向＝20×20cm，植入原混凝土的深度按30cm、50cm交替布置。

本实用新型进一步的改进在于，自进式中空注浆锚杆为R25N自进式中空注浆锚杆，锚杆长度为5.0m，抗拔力不小于50KN，布置间距为环向×纵向＝60cm×60cm。

本实用新型进一步的改进在于，微膨胀混凝土为C30微膨胀混凝土，且C30微膨胀混凝土与原结合部位刷涂有混凝土界面剂。

本实用新型进一步的改进在于，C30微膨胀混凝土表面并向原有混凝土四周延伸100cm范围内刮涂有水基泥渗透结晶型防水涂料。

本实用新型进一步的改进在于，钢带包括W270钢带和250平钢带，其中，沿加固区域环向布置W270钢带，纵向布置250平钢带，W270钢带与250平钢带锚杆孔对齐，且钢带纵向×环向间距＝60cm×60cm。

本实用新型进一步的改进在于，钢带与自进式中空注浆锚杆的尾部通过螺栓连接。

本实用新型提供的一种隧道衬砌严重脱空裂损病害处治结构，具有以下特点：

首先对隧道二次衬砌严重裂损及背后脱空的病害区进行彻底的凿除，消除了衬砌中潜在的病害；处治结构采用锚杆+钢筋+膨胀混凝土+钢带的修复体系有效处治了该类病害，同时结构整体稳定性好，可避免运营后期病害复发的现象发生；所用的锚杆和钢带等使得新老衬砌结构有效的结合为一体，提高了隧道二次衬砌整体稳定性及耐久性。

进一步的锚杆在二次衬砌内外表面附近外包膨胀橡胶止水条，可有效避免修复结构处出现渗漏水现象。

该处治结构的施工方法可操作性强，修补工法、工艺迅捷有效，可大幅缩短修补时间，同时能确保施工过程和结构安全，具有较好的经济效益。

附图说明：

图1：隧道衬砌病害处治结构横向剖面图；

图2：隧道衬砌病害处治结构纵向剖面图；

图3：钢带与R25N自进式中空注浆锚杆布置平面图；

图4：凹槽中部钢筋布置平面图。

图中：1-凹槽，2-初期支护，3-二次衬砌，4-钢筋，5-自进式中空注浆锚杆，6-橡胶止水条，7-微膨胀混凝土，8-钢带，8-1-250平钢带，8-2-W270钢带。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

参考图1、图2，本实用新型提供的隧道衬砌严重脱空裂损病害处治结构，在原缺陷二次衬砌混凝土上通过凿除形成内宽外窄的倒梯形凹槽1，在凹槽1中部环向、纵向均植入有钢筋4并与原混凝土锚固为一体，在凹槽区域及周围同时打设有自进式中空注浆锚杆5，且在凹槽区域中的自进式中空注浆锚杆5在靠近二次衬砌3外侧和内侧外均包有两道遇水膨胀橡胶止水条6，在凹槽1内灌有微膨胀混凝土7并与原初期支护2和二次衬砌3紧密衔接形成新的衬砌结构，在微膨胀混凝土7外表面区域向四周延伸至二次衬砌设计厚度后再延伸80cm～100cm的区域锚固有钢带8。

其中，所述的凹槽1的深度为二次衬砌3设计厚度，其面积覆盖所需处理的病害的范围并向四周扩展5cm。

参考图4，所述的钢筋4采用钢筋，其布置间距为环向×纵向＝20×20cm，植入原混凝土的深度按30cm、50cm交替布置。

参考图3，所述的自进式中空注浆锚杆5为R25N自进式中空注浆锚杆，锚杆长度为5.0m，抗拔力不小于50KN，布置间距为环向×纵向＝60cm×60cm。

所述的微膨胀混凝土7为C30微膨胀混凝土，且C30微膨胀混凝土与原结合部位刷涂有混凝土界面剂。

进一步的，所述的C30微膨胀混凝土表面并向原有混凝土四周延伸100cm范围内刮涂有水基泥渗透结晶型防水涂料。

参考图3，所述的钢带8包括W270钢带8-2和250平钢带8-1，其中，沿加固区域环向布置W270钢带8-2，纵向布置250平钢带8-1，W270钢带8-2与250平钢带8-1锚杆孔对齐，且钢带纵向×环向间距＝60cm×60cm。

所述的钢带8与自进式中空注浆锚杆5的尾部通过螺栓连接。

进一步，隧道衬砌严重脱空、裂损病害处治结构的处治方法包括如下步骤：

1)凿除、切割病害区的二次衬砌，并对空洞及裂损的周边松散层进行凿除，形成内宽外窄的倒梯形凹槽，凹槽边缘应修整平齐，圆顺，不得留有尖角；切口表面应粗糙，但结构应致密，不得留有松散、气泡、裂隙等结构，然后采用钢丝刷清理后用水冲洗，并在施工期间保持壁面洁净。凿毛标准为凹凸差不小于6mm的粗糙面；

2)对损坏的防水板进行重新修复、焊接，确保防水板与初期支护密贴；

3)在凹槽中部环向、纵向植入钢筋，布置间距为环向×纵向＝20×20cm，植入原混凝土深度按30cm、50cm交替布置，植筋采用A级锚固剂锚固；

4)可结合悬吊回灌混凝土的模板要求，在凿除形成的凹槽范围结合挂钢带的要求，打设R25N自进式中空注浆锚杆，锚杆长度5.0m，间距为环向×纵向＝60cm×60cm，模板拆除后锚杆可作为锚固钢带的作用。凹槽中的每根锚杆在靠近二次衬砌外侧和内侧处外包两道遇水膨胀橡胶止水条；

5)沿新旧混凝土结合部，刷涂混凝土界面剂，以增强新旧混凝土粘结力；

6)在衬砌表面铺设模板，模板处预留灌料孔，两端用锚栓固定，锚栓应距离凹槽部位适当距离，防止引起原衬砌开裂和崩落，每块模板固定用锚栓不少于4块，锚栓采用M16×200型膨胀螺栓，锚固深度20cm，使用双螺帽紧固，并进行拉拔实验，当模板长度较长时采用中空注浆锚杆固定模板；

7)通过灌料孔灌入C30微膨胀混凝土，并采用插入式震捣器捣固。封口模板做特殊设计，在靠近顶端预留30×30孔洞，该处设活动板，利用孔洞浇筑最后一块板。孔洞部位采用传统"刹尖"方式封口。封口处预埋一根R25N注浆管，待两天后对孔洞部分进行压力注浆；

8)混凝土强度达到C30后拆除防护模板，并对表面打磨处理，在新混凝土表面并向既有混凝土四周延伸100cm范围内刮涂水基泥渗透结晶型防水涂料二遍，用量不应小于1.5kg/m²，且涂抹厚度不应小于2.0mm；

9)沿已嵌补区域向四周延伸至设计厚度后再延伸80cm～100cm作为钢带加固区域。沿加固区域环向布置W270钢带，纵向布置250平钢带，W270钢带与250平钢带锚杆孔应对齐。钢带纵向×环向间距＝60cm×60cm，将250平钢带、W270钢带与R25N自进式中空注浆锚杆尾部用螺栓连接；

10)修复完毕后，采用网喷混凝土对钢带进行封闭，以提高耐久性。因限界原因，钢带不能采用网喷混凝土封闭时，应在钢带表面进行镀锌，热镀锌应符合JT/T281规定，镀锌层平均厚度不应小于0.061mm。最后对孔口部位的螺栓及锚杆头采用环氧富锌防锈漆，防锈漆含锌量不小于65％，防锈漆干膜厚度≥250um；调色环氧磁漆为面漆，干膜厚度≥150um。