一种采用玄武岩纤维混凝土的山岭隧道加固组合结构的制作方法

1.本实用新型涉及建筑工程技术领域，尤其是涉及一种采用玄武岩纤维混凝土的山岭隧道加固组合结构。


背景技术：

2.山岭隧道由于地质条件复杂，施工难度大，其对于地下结构的安全性和稳定性要求较高。在围岩较差的地质条件下，衬砌结构是保护隧道结构稳定的重点。在实际施工过程中，初期支护要及早闭合成环，二次衬砌施加及时，防水、排水和防腐等措施也要严格到位，防止对隧道和地层的稳定性产生不利影响。
3.山岭隧道工程多处于山区中，且隧道工程规模通常庞大。由于工程及水文地质条件、勘察设计、施工运营以及自然灾害等不利因素的存在，山岭隧道会产生不同程度的病害，针对山岭隧道结构病害的维修和加固工作的技术创新迫在眉睫。通常山岭隧道病害处治的几个原则为：(1)提高围岩对拱脚的竖向变形的约束能力；(2)改善二次衬砌的受力机制；(3)对结构进行补强加固，提高承载力；(4)对既有裂缝和缺陷等进行处理。同时，也要综合考虑结构的安全耐久性、工程造价、技术可行性以及对正常交通的影响等因素。
4.山岭隧道的加固补强措施主要分为对地层的加固和对隧道衬砌结构的加固两方面，对地层的加固包括注浆加固、锚杆加固等。而对衬砌结构的加固主要是混凝土结构加固，而目前在混凝土结构加固中应用较多的新型纤维增强材料为碳纤维增强塑料(cfrp)和玻璃纤维增强塑料(gfrp)。其中，碳纤维增强塑料在不增加结构物荷重的前提下达到高效加固的目的，但其价格过高且国内基本依赖进口。而玻璃纤维增强塑料力学性能相对较差，物理性能也不够理想，影响了实际工程中的应用。
5.因此，有必要提供一种新的加固组合结构对山岭隧道结构进行加固，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种采用玄武岩纤维混凝土的山岭隧道加固组合结构，以实现对山岭隧道衬砌结构的高强度加固，防治病害。
7.为了达到上述目的，本实用新型提供一种采用玄武岩纤维混凝土的山岭隧道加固组合结构，所述加固组合结构包括植筋、钢板、剪力连接件及玄武岩纤维混凝土；
8.所述植筋自隧道衬砌的内部延伸出衬砌，且延伸出衬砌的一端设置有弯钩；
9.所述钢板整体外形轮廓呈扇环状，所述钢板外侧焊接所述剪力连接件，焊接有剪力连接件的钢板沿隧道环向布置于隧道衬砌内侧，所述剪力连接件与植筋相错开；
10.所述玄武岩纤维混凝土浇筑于钢板与隧道衬砌之间，所述玄武岩纤维混凝土将植筋及剪力连接件固定在内。
11.进一步地，所述钢板与隧道底部道床两侧牛腿的连接处进行封边处理，设置止水垫或栓钉将钢板与道床牛腿结构相连接，以防止玄武岩纤维混凝土流出。
12.进一步地，所述玄武岩纤维混凝土为在混凝土中掺入合理用量的玄武岩连续纤维或不连续纤维而形成。
13.进一步地，通过放样测量得到的隧道衬砌的弧度等参数而进行加工获得所述钢板，以使得钢板的弧度与隧道衬砌的弧度相吻合。
14.进一步地，所述植筋在衬砌上按列布置，且每列植筋沿横向相互错开。
15.进一步地，所述植筋在衬砌上按梅花状布置。
16.进一步地，所述剪力连接件为栓钉。
17.本实用新型具有如下有益效果：1)将包括植筋、钢板、剪力连接件及玄武岩纤维混凝土在内的组合结构用于山岭隧道加固，具有耐久性好，取材方便、施工快捷、经济效益好、加固强度高、加固刚度大、控制病害有效等优点；
18.2)玄武岩纤维混凝土改善了混凝土脆性大、易开裂和耐腐蚀性差等缺点，利用玄武岩纤维的力学特性和功能性，在保留混凝土抗压强度高等优点的基础上，大大增加其抗拉强度、耐磨性和抗冲击性能等，具有加固补强、增强增韧、延长使用寿命的优势。且玄武岩纤维作为一种无机纤维材料，受力后能和混凝土具备较好的变形协调性，性价比高。
附图说明
19.图1是采用本实用新型加固后的山岭隧道的结构示意图；
20.图中：1、衬砌、2、植筋；3、钢板；4、剪力连接件；5、玄武岩纤维混凝土；6、道床。
具体实施方式
21.山岭隧道工程多处于山区中，且隧道工程规模通常庞大。由于工程及水文地质条件、勘察设计、施工运营以及自然灾害等不利因素的存在，山岭隧道会产生不同程度的病害，针对山岭隧道结构病害的维修和加固工作的技术创新迫在眉睫。
22.以下结合图1，通过具体实施方式进一步说明本实用新型，以对山岭隧道进行加固处理，防治病害。
23.本技术提供一种采用玄武岩纤维混凝土的山岭隧道加固组合结构，加固组合结构包括植筋2、钢板3、剪力连接件4及玄武岩纤维混凝土5。
24.植筋2自隧道衬砌1的内部延伸出隧道衬砌1，且延伸出衬砌1的一端设置有弯钩。植筋2在衬砌上按列布置，且每列植筋2沿横向相互错开或者植筋2在衬砌上按梅花状布置。
25.钢板3整体外形轮廓呈扇环状，具体的，通过放样测量得到的隧道衬砌1的弧度等参数而进行加工获得所述钢板3，以使得钢板3的弧度与隧道衬砌1的弧度相吻合。钢板3外侧焊接剪力连接件4。焊接有剪力连接件4的钢板3沿隧道环向布置于隧道衬砌1内侧，剪力连接件4与植筋2相错开，可选用栓钉作为剪力连接件4。钢板3与隧道底部道床6两侧牛腿的连接处进行封边处理，设置止水垫或栓钉将钢板3与道床6牛腿结构相连接，以防止后续浇筑玄武岩纤维混凝土5流出。
26.玄武岩纤维混凝土5浇筑于钢板3与隧道衬砌1之间，玄武岩纤维混凝土5将植筋2及剪力连接件4固定在内。玄武岩纤维混凝土5为在混凝土中掺入合理用量的玄武岩连续纤维或不连续纤维而形成。
27.本技术还提供一种采用玄武岩纤维混凝土的山岭隧道加固组合结构的施工方法，
按如下步骤依次实施：
28.(1)在隧道衬砌1内表面上进行植筋2，先将隧道衬砌1的内表面凿毛，按照一定距离用植筋胶进行植筋2，植筋2在衬砌上按列布置，为避免对同一个截面造成过大削弱，每列植筋2沿横向相互错开(保证同一个截面不出现两根以上的植筋2)或按梅花状布置，植筋2延伸出隧道衬砌1的一端设置有弯钩，用以增加与后续新浇筑的玄武岩纤维混凝土5的粘结；使用植筋胶的好处为其具有粘结强度高，常温固化、硬化过程收缩小，耐久性、耐候性好，抗老化、耐介质(酸、碱、水)性能好，固化后韧性、抗冲击能力优异，能保证有效固定；
29.(2)制作外形轮廓呈扇环状的钢板3，通过放样测量得到的隧道衬砌1的弧度等参数而进行加工获得钢板3，以使得钢板3的弧度与隧道衬砌1的弧度相吻合，在钢板3的外侧焊接若干剪力连接件4，根据隧道衬砌1内的植筋2位置，使剪力连接件4与植筋2相错开；
30.(3)将焊接有剪力连接件4的钢板3沿隧道环向布置于隧道衬砌1内侧，剪力连接件4与植筋2相错开，在钢板3与隧道底部道床6两侧牛腿的连接处进行封边处理，设置止水垫或栓钉将钢板3与道床6牛腿结构相固定连接；
31.(4)在钢板3与隧道衬砌1之间浇筑玄武岩纤维混凝土5，玄武岩纤维混凝土5将植筋2及剪力连接件4固定在内，将玄武岩纤维混凝土5养护到设计强度，使隧道衬砌1、玄武岩纤维混凝土5以及钢板3作为一个整体，共同受力。
32.其中，玄武岩纤维混凝土5为在混凝土中掺入合理用量的玄武岩连续纤维或不连续纤维而形成。剪力连接件4可选用栓钉。
33.本实用新型具有如下有益效果：1)将包括植筋2、钢板3、剪力连接件4及玄武岩纤维混凝土5在内的组合结构用于山岭隧道加固，具有耐久性好，取材方便、施工快捷、经济效益好、加固强度高、加固刚度大、控制病害有效等优点；
34.2)玄武岩纤维混凝土5改善了混凝土脆性大、易开裂和耐腐蚀性差等缺点，利用玄武岩纤维的力学特性和功能性，在保留混凝土抗压强度高等优点的基础上，大大增加其抗拉强度、耐磨性和抗冲击性能等，具有加固补强、增强增韧、延长使用寿命的优势。且玄武岩纤维作为一种无机纤维材料，受力后能和混凝土具备较好的变形协调性，性价比高。
35.尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。