隧道衬砌混凝土缺陷的修复方法与流程

本发明涉及一种隧道衬砌混凝土环向施工缝掉块和衬砌表面空洞的修复工艺，尤其涉及一种隧道衬砌混凝土缺陷的修复方法。
背景技术：
：在隧道衬砌混凝土施工过程中，经常出现衬砌混凝土沿环向施工缝出现缺棱掉角的缺陷，或衬砌混凝土表面局部没有混凝土，或蜂窝(空洞)巨大。空洞直径几厘米到十几厘米大小不一。针对目前的缺陷，现有技术中，多采用以下两种方式处理：a.较小的缺棱掉角，将该处松散的石子凿除，用钢丝刷刷干净，清水冲洗并充分湿润后，用砂浆补整齐。修补材料选择符合下列要求：修补厚度大于2cm选用聚合物水泥砂浆或树脂砂浆；厚度2～5cm时选用水泥基砂浆，厚度为5cm时选用级配混凝土。较大的缺棱掉角，采用冲洗剔凿清理后，重新支模同一强度等级的细石混凝土填灌捣实，并养护。b.小的缺棱掉角采用多打磨少修补的原则，即打磨掉该处松散的石子而不进行修补。较大的空洞视实际情况，把整环混凝土凿除到拱腰位置以下，重新支模采用同一强度等级的细石混凝土填灌捣实，并养护。针对以上方式，在实际应用中对以后列车的安全运行存在一定的隐患，具体体现在：1.采用修补砂浆修补，存在新旧界面的混凝土结合力问题。同时由于砂浆的容重比较的大(一般砂浆密度都在2200kg/立方米)，下垂的重力比较大，存在隧道掉块的危险性。2.空洞缺陷采用打磨周围松散的石子不修补的方式，考虑解决了以后隧道掉块的危险的隐患。但是影响了隧道的质量的外观性，同时空洞的存在会导致以后隧道渗漏的隐患，主要表现形式是：如果防水板铺装焊接存在破坏，在雨水特别大的雨季，水压往往会在混凝土结构薄弱的地方，在空洞的地方出现渗漏水。技术实现要素：本发明目的是提供一种隧道衬砌混凝土缺陷的修复方法，其至少解决了上述技术问题之一。本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种隧道衬砌混凝土缺陷的修复方法，其包括：s10、锚固防护网：将防护网固定于隧道衬砌混凝土上，并且与隧道衬砌混凝土存在一预设距离；s20、固定模板：将模板制作为修复完成后的隧道衬砌混凝土表面的形状，并把模板固定于所述隧道衬砌混凝土的缺陷位置处；s30、制作填充材料，其中，所述填充材料为环氧树脂胶、丙烯酸树脂或者聚氨酯喷涂硬泡胶，所述聚氨酯喷涂硬泡胶包括第一聚氨酯喷涂硬泡胶和第二聚氨酯喷涂硬泡胶；s40、填充所述填充材料：采用注浆机将环氧树脂胶或丙烯酸树脂注入衬砌混凝土环向施工缝掉块和衬砌表面空洞处；或者采用双组份气动胶枪喷涂s30中生产的第一聚氨酯喷涂硬泡胶和第二聚氨酯喷涂硬泡胶，通过喷胶孔将聚氨酯发泡体填充入衬砌混凝土环向施工缝掉块和衬砌表面空洞处；并且在模板和衬砌混凝土缺陷之间的空间被填满时，停止填充上述填充材料；s50、抹防火装饰材料：喷胶完毕后，拆除外面的模板，在填充材料外表面罩一层1-2mm的防火装饰材料。可选的，所述s10具体为：将膨胀锚栓穿过防护网，将防护网固定于隧道衬砌混凝土上，保持防护网在孔洞深度1/2的位置。可选的，所述防护网为钢丝网。可选的，所述s20具体为：将模板制作为修复完成后的隧道衬砌混凝土表面的形状，并通过φ8mm的保温膨胀钉把模板固定于所述隧道衬砌混凝土的缺陷位置处，封闭所述隧道衬砌混凝土的缺陷位置，在模板上打一个4cm×4cm小孔作为喷胶的料孔。可选的，s20还包括：在所述模板与隧道衬砌混凝土的接触位置处，填充有水泥基快速固化砂浆或堵漏剂。可选的，其中，所述第一聚氨酯喷涂硬泡胶包括80-95％重量份的mdi聚合物，以及5-20％重量份的异氰酸酯单体。可选的，所述第二聚氨酯喷涂硬泡胶包括40-55％重量份的二元聚醚多元醇；20-27％重量份的三元聚醚多元醇；5-8％重量份的二元醇扩链剂；2-5％重量份的二元胺交联剂；0.5-1％重量份的偶联剂；0.2-0.5％重量份的催化剂；1-2％重量份的泡沫稳定剂；10-15％重量份的阻燃剂；3-5％重量份的色浆；以及0.2-0.5％重量份的水。可选的，s30包括：在反应釜加入mdi聚合物，在搅拌状态下加入异氰酸酯单体，在充氮气密封下，搅拌5-10min完成，分装充氮气密封。可选的，s30包括：(1)反应釜中加入按比例二元聚醚多元醇，三元聚醚多元醇，二元醇扩链剂和二元胺交联剂，升温至100-120℃，高真空下脱水1-2h，直至含水率低于0.05％，然后降温至30-40℃；(2)把(1)中混合物在搅拌速度600转/min下依次加入阻燃剂，色浆，水和泡沫稳定剂，继续搅拌15-20min至颜色均匀；(3)把(2)中的搅拌速度降低300转/min，依次加入偶联剂，催化剂，继续搅拌5-10min，搅拌均匀，即完成第二聚氨酯喷涂硬泡胶生产分装密封。本发明具有如下有益效果：相比于现有技术，本发明的隧道衬砌混凝土缺陷的修复方法具有以下优点：(1)采用高强度的聚氨酯发泡体代替修补砂浆，容重低，结合力好。同时通过预先锚固钢丝网，使聚氨酯发泡体和植入的钢丝网形成一个整体，对防脱落掉块起到了二次防护。(2)采用有韧性能弯曲的高分子有机板代替钢模板或木制板，具有密度轻，能直接固定在混凝土表面，不用再支撑架子。易脱模还不用脱模剂。同时由于环向缝缺陷位，在弧面上的位置不一，钢模板和木制模板刚性强，不能满足所用弧面的要求的支护，有韧性能弯曲的高分子有机板能够自身弯曲能满足隧道各弧度的支护。(3)体系聚氨酯喷涂硬泡体表面抹高粘接的无机砂浆防护罩面，更够有效的防护有机体系的聚氨酯喷涂硬泡体接触网火花燃烧的危险。附图说明图1为本发明的模板和防护网安装位置示意图；图中标记示意为：1-膨胀钉；2-料孔；3-膨胀锚栓；4-防护网；5-模板。具体实施方式下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。实施例1本实施例提供了一种隧道衬砌混凝土缺陷的修复方法，所述隧道衬砌混凝土缺陷包括隧道衬砌混凝土环向施工缝掉块和衬砌表面空洞，所述修复方法包括：s10、锚固防护网本实施例中，所述锚固防护网具体包括：凿除空洞处松散的石子，用钢丝刷刷干净，用膨胀锚栓穿钢丝网(防护网)固定，把钢丝网在孔洞深度1/2的位置，这样的目的能够起到一种对高强度聚氨酯喷涂硬泡胶物理加固防脱落的作用。此时，所述钢丝网固定于膨胀锚栓上，所述膨胀锚栓固定于隧道衬砌混凝土上，由于钢丝网固定于空洞深度1/2处，所述钢丝网与待修复的隧道衬砌混凝土表面存在一预设距离。s20、固定模板所述模板采用高分子有机板制备，所述高分子有机板有一定韧性，能弯曲，并且不粘膜。作为一个实施例，所述模板可以采用聚酯板，pvc板，聚四氟板等材质制备。本实施例中，将模板制作为修复完成后的隧道衬砌混凝土表面的形状，并通过φ8mm的保温膨胀钉把模板固定于所述隧道衬砌混凝土的缺陷位置处，并封闭所述隧道衬砌混凝土的缺陷位置，在模板上打一个4cm×4cm小孔作为喷胶的料孔(喷胶孔)，此时模板和缺陷处的衬砌混凝土的表面之间形成修补空间。在所述模板与隧道衬砌混凝土的接触位置处，填充有水泥基快速固化砂浆或堵漏剂，以对模板和隧道衬砌混凝土之间进行封缝处理。本实施例中，为合理安装所述保温膨胀钉，在所述隧道衬砌混凝土上合理稀排布打孔，保温膨胀钉的长度尽量短一些，以尽量减少对周围混凝土的破坏。s30、制作填充材料本实施例中，所述填充材料为轻质填充材料，例如可以为环氧树脂胶，丙烯酸树脂等固化后具有高强度的有机类胶凝材料；更优选地，所述填充材料为聚氨酯喷涂硬泡胶。本实施例中，所述聚氨酯喷涂硬泡胶包括第一聚氨酯喷涂硬泡胶和第二聚氨酯喷涂硬泡胶，其中所述第一聚氨酯喷涂硬泡胶包括80-95％重量份的mdi聚合物，以及5-20％重量份的异氰酸酯单体；所述第二聚氨酯喷涂硬泡胶包括40-55％重量份的二元聚醚多元醇(分子量500-800)；20-27％重量份的三元聚醚多元醇(分子量350-500)；5-8％重量份的二元醇扩链剂；2-5％重量份的二元胺交联剂；0.5-1％重量份的偶联剂；0.2-0.5％重量份的催化剂；1-2％重量份的泡沫稳定剂；10-15％重量份的阻燃剂；3-5％重量份的色浆；0.2-0.5％重量份的水。更优选地，所述mdi聚合物为多亚甲基多苯基多异氰酸酯papi，异氰酸酯单体为液化mdi，甲苯二异氰酸酯tdi，或异佛尔酮二异氰酸值ipdi。所述二元聚醚多元醇为分子量500-800的聚氧化丙烯二醇ppg，三元聚醚多元醇为分子量350-500的聚氧化丙烯三醇。二元醇扩链剂可以为乙二醇，一缩二乙二醇，1，4丁二醇，1，6己二醇等。二元胺交联剂可以为3，3’二氯-4，4’-二苯基甲烷二胺(moca)，3，5’-二甲硫基甲苯二胺(e-300)或3，5-二乙基甲苯二胺(ethacure100)等。偶联剂可以为含氨基的硅烷偶联剂，含环氧基的硅烷偶联剂等。催化剂可以为有机锡类催化剂如二月桂酸二丁基锡，辛酸亚锡，二乙酸二丁基锡等或为叔胺类催化剂如三亚乙基二胺，二甲基环己胺等。泡沫稳定剂为聚醚改性有机硅类表面活性剂。阻燃剂为含卤代脂肪族多元醇。本发明的第一聚氨酯喷涂硬泡胶和第二聚氨酯喷涂硬泡胶具有以下技术效果：(1)固化速度快，节省养护工时。(2)材料低容重800-300kg/立方只有砂浆的1/5-1/4。(3)与混凝土的结合力强度。(4)抗压强度高达到衬砌混凝土同一强度等级。(5)全闭孔结构防水性能好。(6)阻燃性好。所述第一聚氨酯喷涂硬泡胶的生产工艺：在反应釜加入mdi聚合物，在搅拌状态下加入异氰酸酯单体，在充氮气密封下，搅拌5-10min完成，分装充氮气密封。所述第二聚氨酯喷涂硬泡胶的生产工艺：(1)反应釜中加入按比例二元聚醚多元醇，三元聚醚多元醇，二元醇扩链剂和二元胺交联剂，升温至100-120℃，高真空下脱水1-2h，直至含水率低于0.05％，然后降温至30-40℃。(2)把(1)中混合物在搅拌速度600转/min下依次加入阻燃剂，色浆，水和泡沫稳定剂，继续搅拌15-20min至颜色均匀。(3)把(2)中的搅拌速度降低300转/min，依次加入偶联剂，催化剂，继续搅拌5-10min，搅拌均匀，即完成第二聚氨酯喷涂硬泡胶生产分装密封。s40、填充所述填充材料本实施例中，当所述填充材料为环氧树脂胶，丙烯酸树脂等固化后具有高强度的有机类胶凝材料时，可以使用注浆机或者注浆设备将上述填充材料注入混凝土缺陷处，即衬砌混凝土环向施工缝掉块和衬砌表面空洞处，以对混凝土缺陷进行修补。当所述填充材料为聚氨酯喷涂硬泡胶时：采用双组份气动胶枪喷涂s30中生产的第一聚氨酯喷涂硬泡胶和第二聚氨酯喷涂硬泡胶，其中，所述双组份气动胶枪的两个胶筒分别装入第一聚氨酯喷涂硬泡胶和第二聚氨酯喷涂硬泡胶，并外接0.6/8的气泵以提供气源，把胶筒上端头外接静态混合管即可以喷涂，并制作聚氨酯发泡体。此时，通过喷胶孔将第一聚氨酯喷涂硬泡胶和第二聚氨酯喷涂硬泡胶混合后喷入混凝土缺陷处，即衬砌混凝土环向施工缝掉块和衬砌表面空洞处，以对混凝土缺陷进行修补。并且在模板和衬砌混凝土之间的空间被填满时，停止填充所述填充材料。同时也可根据实际情况采用双组份注浆机或高压双组份聚氨酯喷涂机施工。当将第一聚氨酯喷涂硬泡胶和第二聚氨酯喷涂硬泡胶按照1:1的体积比混合喷涂后，得到的聚氨酯发泡体的材料性能如下：s50、抹防火装饰材料喷胶完毕后30min后，即胶完全固化后，即可拆除外面的模板。在聚氨酯发泡体表面罩一层1-2mm的防火装饰材料，例如聚合物砂浆，也可以为水性环氧砂浆。罩面砂浆材料性能要求：本发明的隧道衬砌混凝土缺陷的修复方法存在以下技术效果：(1)采用高强度的聚氨酯发泡体代替修补砂浆，容重低，结合力好。同时通过预先锚固钢丝网，使聚氨酯发泡体和植入的钢丝网形成一个整体，对防脱落掉块起到了二次防护。(2)采用有韧性能弯曲的高分子有机板代替钢模板或木制板，具有密度轻，能直接固定在混凝土表面，不用再支撑架子。易脱模还不用脱模剂。同时由于环向缝缺陷位，在弧面上的位置不一，钢模板和木制模板刚性强，不能满足所用弧面的要求的支护，有韧性能弯曲的高分子有机板能够自身弯曲能满足隧道各弧度的支护。(3)体系聚氨酯喷涂硬泡体表面抹高粘接的无机砂浆防护罩面，更够有效的防护有机体系的聚氨酯喷涂硬泡体接触网火花燃烧的危险。实施例2本实施例提供了一种隧道衬砌混凝土缺陷的修复方法，所述隧道衬砌混凝土缺陷包括隧道衬砌混凝土环向施工缝掉块和衬砌表面空洞，所述修复方法包括：隧道拱腰部分空洞，清理打磨空洞松散的石子，用膨胀螺栓穿上10mm×10mm锚固罩在空洞深度1/2的位置，高压气吹干净灰尘。用5mm厚度的pvc做模板，用φ8mm长60mm的塑料膨胀螺丝固定模板，然后边缘用水泥基快速堵漏剂封堵模板边缘，在模板竖向最上方开大约4cm×4cm的方孔。用双组份气动胶枪喷涂高强度聚氨酯喷涂硬泡胶，即将第一聚氨酯硬泡胶和第二聚氨酯硬泡胶在双组份气动胶枪中混合后，向外喷出聚氨酯发泡体，首先把喷头通过喷胶孔伸入修补空间的内部，从下往上喷涂一遍，然后从下往上逐层喷涂发泡聚氨酯，直至填满修补空间。其中，所述第一聚氨酯喷涂硬泡胶包括100质量份的pm200以及20重量份的mdi50；所述第二聚氨酯喷涂硬泡胶包括以下重量份的各组份：dl1000：42.3；yrlk-100：21.15；e-100：4.1；二乙二醇：7.3；阻燃剂doher6209：14.1；稳泡剂sd641：0.85；kh560：0.85；t12：0.85；水：0.35；以及灰色浆：8.4。可操作时间，发泡倍率按jc/t2041-2010《聚氨酯灌浆材料》检测，发泡体密度按gb/t6343《泡沫塑料及橡胶-表观密度的测定》检测，抗压强度按jc/t1041《混凝土裂缝用环氧灌浆材料》检测，粘接强度按gb/t16777.7a法《建筑防水涂料实验方法》，可燃性按gb8624-1997《建筑材料燃烧性能分级方法》检测结果如下：空洞完全用高强度聚氨酯喷涂硬泡胶封堵完毕，大约30min后拆除模板。用角磨机打磨掉高强度聚氨酯硬泡体表面，边缘的漏浆点和堵漏剂，使修补的高强度聚氨酯硬泡体表面低于周围混凝土表面1-2mm。在高强度聚氨酯喷涂硬泡胶表面抹水性环氧树脂聚合物砂浆1-2mm与混凝土齐平，自然条件下养护24h，即完成所有工艺修补。实施例3本实施例提供了一种隧道衬砌混凝土缺陷的修复方法，所述隧道衬砌混凝土缺陷包括隧道衬砌混凝土环向施工缝掉块和衬砌表面空洞，所述修复方法与实施例2的修复方法在于第一聚氨酯喷涂硬泡胶和第二聚氨酯喷涂硬泡胶的组份以及含量不同，具体地，本实施例中，所述第一聚氨酯喷涂硬泡胶包括100质量份的pm200以及20重量份的mdi50；所述第二聚氨酯喷涂硬泡胶包括以下重量份的各组份：dl1000：42.3；yrlk-100：21.15；e-100：4.1；bdo：6.2；阻燃剂doher6209：14.1；稳泡剂sd641：0.85；kh560：0.85；t12：0.85；水：0.35；以及灰色浆：8.4。可操作时间，发泡倍率按jc/t2041-2010《聚氨酯灌浆材料》检测，发泡体密度按gb/t6343《泡沫塑料及橡胶-表观密度的测定》检测，抗压强度按jc/t1041《混凝土裂缝用环氧灌浆材料》检测，粘接强度按gb/t16777.7a法《建筑防水涂料实验方法》，可燃性按gb8624-1997《建筑材料燃烧性能分级方法》检测结果如下：实施例4本实施例提供了一种隧道衬砌混凝土缺陷的修复方法，所述隧道衬砌混凝土缺陷包括隧道衬砌混凝土环向施工缝掉块和衬砌表面空洞，所述修复方法与实施例2的修复方法在于第一聚氨酯喷涂硬泡胶和第二聚氨酯喷涂硬泡胶的组份以及含量不同，具体地，本实施例中，所述第一聚氨酯喷涂硬泡胶包括100质量份的pm200以及20重量份的mdi50；所述第二聚氨酯喷涂硬泡胶包括以下重量份的各组份：dl1000：42.3；yrlk-100：21.15；e-300：5.0；bdo：6.2；阻燃剂doher6209：14.1；稳泡剂sd641：0.85；kh560：0.85；t12：0.85；水：0.35；以及灰色浆：8.4。可操作时间，发泡倍率按jc/t2041-2010《聚氨酯灌浆材料》检测，发泡体密度按gb/t6343《泡沫塑料及橡胶-表观密度的测定》检测，抗压强度按jc/t1041《混凝土裂缝用环氧灌浆材料》检测，粘接强度按gb/t16777.7a法《建筑防水涂料实验方法》，可燃性按gb8624-1997《建筑材料燃烧性能分级方法》检测结果如下：序号项目检测值1可操作时间95s(22g@20℃)2发泡倍率50％3发泡体密度750kg/立方4抗压强度15mpa5粘接强度3.5mpa6可燃性防火等级b1以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12