用于岩石隧道衬砌大裂缝的修补加固方法

文档序号:9449112
用于岩石隧道衬砌大裂缝的修补加固方法
【技术领域】
[0001]本发明属于岩土工程技术领域,涉及一种用于修补加固岩石隧道衬砌的环向、纵向及斜向裂缝的方法。
【背景技术】
[0002]近年来,随着我国公路、铁路隧道的规模不断增加,运营期间隧道衬砌结构的病害也日益突出,根据对5000座隧道调查的统计资料,1/3的隧道存在着衬砌结构裂缝及渗漏水等情况,给隧道的长期安全运营带来很大隐患。
[0003]隧道衬砌裂缝加固问题一直是隧道工程研究的重点,针对不同裂缝问题设计相应的加固方式是亟待解决的问题。目前黏钢、碳纤维、扩大断面等加固技术在修补一般性裂缝时得到了一定的应用,但其均有较大的局限性,不能用于隧道衬砌出现大裂缝甚至上下错动的情况,时至今日,大裂缝隧道衬砌结构的加固技术尚没形成一套完备的技术方案,给面临此类问题的设计和施工人员带来很大挑战。因此,在岩石隧道裂缝加固工程领域中,探寻一种用于岩石隧道衬砌出现大裂缝或错台后有效的加固技术具有现实意义。

【发明内容】

[0004]本发明旨在提供一套操作性强、可靠性高,适用于岩石隧道衬砌在运营过程中出现环向或切向大裂缝后进行结构加固的综合体系。填补大裂缝隧道加固工程技术领域的空白,为今后出现类似工程难题提供有价值的参考。
[0005]为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:设计一套在公路、铁路隧道衬砌加固技术领域中,涉及裂缝注浆填补、锚杆加强及钢板带加固相互协调补充的综合加固方法。该方法由三部分组成:衬砌错台修补工艺;锚杆注浆加固工艺;钢板带加固布置工艺。
[0006](I)衬砌错台修补工艺:
[0007]错台往往是隧道衬砌开裂病害最严重的情况,对错台修补的核心问题是填塞材料的选择,本修补工艺采用环氧树脂砂浆,该砂浆具有良好的振动和易性、强度高、粘结力强、耐腐蚀、防水等性能。根据环氧树脂砂浆的这种特性,用作修补裂缝效果好。
[0008](2)锚杆注浆加固工艺:
[0009]在错台段的隧道衬砌处,隧道围岩呈块状,为提高围岩整体性,补强初期支护,防止围岩进一步变形,进行锚杆注浆加固。
[0010](3)钢板带加固布置工艺:
[0011]环向钢板带由钢板带、锚栓、压条、粘钢胶及封边胶等组成,各组成部分要保证可靠连接,在隧道衬砌内表面粘贴环向钢板带,通过锚栓(锚杆)及粘钢胶的连接传力作用,使钢板带与二次衬砌协调变形共同承载,形成组合梁板的加固结构体。组合梁板可以增大结构刚度,增加稳定性和整体性,增强结构的延性、抗火性及耐久性,有效地提高了隧道衬砌的承载力。
[0012](4)建筑材料参数
[0013]I)环氧树脂砂浆采用LD-007型环氧灌浆料。
[0014]2)锚杆采用Φ 27中空注浆锚杆,壁厚6mm,注浆孔径15mm,钻孔直径彡42mm ;抗拉拔力N>240KN。注浆材料为超细水泥浆液。
[0015]3)钢板带为Q235镀锌钢板,标准厚度8mm,宽度300mm ;锚栓采用M20穿透式膨胀螺栓,锚固深度18cm;压条采用[8槽钢,其长度为50cm;粘钢胶:采用A级粘钢胶。所述裂缝修补,要求首先对开裂的错台处进行修补,以防其成为浆液外流的通道,一般性裂缝从一侧向另一侧填塞,保证填充密实。
[0016]所述锚杆注浆加固围岩,是错台处隧道围岩为块状结构,彼此之间整体性变差,为提高围岩整体性,补强初期支护,防止围岩进一步变形,进行锚杆注浆加固。
[0017]所述钢板带加固二次衬砌,要求将注浆花管锚杆以梅花状布设在花型钢板带上,与隧道二衬一起形成组合梁板结构共同承载,使其承载力和围岩稳定性均具有较大提高。
[0018]对错台裂缝修补、对围岩注浆锚杆加强、对二衬环形钢板带加固,形成相互促进,相互协调的完整加固技术,有力的保证大裂缝岩石隧道结构是安全运营。
[0019]本发明具有以下有益效果及优点:
[0020]第一、本加固方法的处治措施对原隧道结构有很好的加强作用,施工简单易行,具有较好的经济性;
[0021]第二、采用锚杆注浆加固补强初期支护,增强围岩的强度,防止其进一步变形,可尽可能地恢复围岩的自稳能力;
[0022]第三、通过锚杆固定的钢板带紧贴隧道衬砌内表面,加大了钢板带与衬砌的咬合作用,使二者变形协调,共同承载,形成组合梁板结构体。
【附图说明】
[0023]图1至图4为一种用于岩石隧道衬砌大裂缝的修补加固综合技术体系的示意图,其中:
[0024]图1为实施例的裂缝修补图;
[0025]图2为实施例的锚杆注浆加固图;
[0026]图3为实施例的锚杆梅花状布置图;
[0027]图4为实施例的锚杆加固的钢板带布置图;
[0028]图5为实施例的加固装置连接方式剖面图。
[0029]图中:1、环氧树脂砂浆,2、中空注浆花管锚杆,3、钢板带,4、压条,5、锚栓,6、钢垫板,7、螺母,8、止浆塞。
【具体实施方式】
[0030]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加易懂,下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的实施例作进一步详细的说明。
[0031]完成岩石隧道衬砌大裂缝的修补加固需要三个阶段,第一,采用环氧树脂砂浆填塞衬砌的错台及裂缝;第二,在隧道衬砌内表面紧贴钢板带,并将钢板带用压条压紧;第三,在压条中心打设中空花管锚杆,并以此为中心梅花形布置其他部位锚杆。
[0032](I)衬砌错台修补:
[0033]根据隧道衬砌出现的裂缝和错台实际情况,先对已开裂的错台处进行修补,再对衬砌的一般性环向和纵向裂缝从一侧到另一侧逐步填塞封堵。其步骤为:对裂缝及错台处混凝土进行清洗,保证混凝土表面清洁、干燥、无油脂,再采用环氧树脂砂浆(I)填塞裂缝,填充材料应填塞密实,确保注浆加固时不漏浆。
[0034](2)锚杆注浆加固工艺:
[0035]注浆加固时,采用中空注浆钢花管锚杆(2)注浆,每节3m,节点处通过钢套管连接,在距环向施工缝0.25m处开始按梅花状布设。紧邻施工缝的两环锚杆间距为0.75m,其余处为1.0m。利用锚杆台车或凿岩机进行钻孔,成孔后进行清孔。将安装好锚头的中空注楽销杆
[0036](2)插入孔底,依次安装垫板(6)、螺母(7)、止浆塞(8),然后连接注浆管,用注浆栗通过尾部向孔内注浆,浆液采用超细水泥砂浆,注浆压力控制在0.9?1.0MPa0注浆顺序自下而上逐根进行,注浆后将止浆塞(8)入钻孔,用速凝水泥封孔。初次施工时,应进行锚杆拉拔实验,检验锚杆的极限拉拔力是否达到设计要求的240kN。
[0037](3)钢板带加固布置工艺:
[0038]环向钢板带由钢板带(3)、压条(4)、锚栓(5)、粘钢胶及封边胶组成,纵向布置间距为1.0m0钢板带(3)沿隧道拱墙内表面环向紧贴布设。使用粘钢胶将钢板带与衬砌紧密连接,厚度为I?3mm,并在钢板周边设置封边胶。压条(4)采用长度为50cm的[8槽钢,横向置于钢板之上并与钢板焊牢,压条环向间距为Im;压条(4)采用锚栓(5)固定,锚固深度18cm;在设置锚杆部位,锚杆固定在压条(4)上。
[0039]本文中应用了实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.用于岩石隧道衬砌大裂缝的修补加固方法,其特征在于:该方法由三部分组成,衬砌错台修补工艺;锚杆注浆加固工艺;钢板带加固布置工艺。 (1)衬砌错台修补工艺: 错台往往是隧道衬砌开裂病害最严重的情况,对错台修补的核心问题是填塞材料的选择,本修补工艺采用环氧树脂砂浆,该砂浆具有良好的振动和易性、强度高、粘结力强、耐腐蚀、防水等性能。根据环氧树脂砂浆的这种特性,用作修补裂缝效果好。 (2)锚杆注浆加固工艺: 在错台段的隧道衬砌处,隧道围岩呈块状,为提高围岩整体性,补强初期支护,防止围岩进一步变形,进行锚杆注浆加固。 (3)钢板带加固布置工艺: 环向钢板带由钢板带、锚栓、压条、粘钢胶及封边胶等组成,各组成部分要保证可靠连接,在隧道衬砌内表面粘贴环向钢板带,通过锚栓(锚杆)及粘钢胶的连接传力作用,使钢板带与二次衬砌协调变形共同承载,形成组合梁板的加固结构体。组合梁板可以增大结构刚度,增加稳定性和整体性,增强结构的延性、抗火性及耐久性,有效地提高了隧道衬砌的承载力。2.根据权利要求1所述的用于岩石隧道衬砌大裂缝的修补加固方法,其特征在于:本方法包括裂缝修补、锚杆注浆加固围岩、钢板带加固二次衬砌。是一套相互补充、相互协调的隧道加固方案。3.根据权利要求2所述的用于岩石隧道衬砌大裂缝的修补加固方法,其特征在于:所述裂缝修补,要求首先对开裂的错台处进行修补,以防其成为浆液外流的通道,一般性裂缝从一侧向另一侧填塞,保证填充密实。4.根据权利要求2所述的用于岩石隧道衬砌大裂缝的修补加固方法,其特征在于:所述锚杆注浆加固围岩,是错台处隧道围岩为块状结构,彼此之间整体性变差,为提高围岩整体性,补强初期支护,防止围岩进一步变形,进行锚杆注浆加固。5.根据权利要求2所述的用于岩石隧道衬砌大裂缝的修补加固方法,其特征在于:所述钢板带加固二次衬砌,要求将注浆花管锚杆以梅花状布设在花型钢板带上,与隧道二衬一起形成组合梁板结构共同承载,使其承载力和围岩稳定性均具有较大提高。6.根据权利要求4所述的用于岩石隧道衬砌大裂缝的修补加固方法,其特征在于:对错台裂缝修补、对围岩注浆锚杆加强、对二衬环形钢板带加固,形成相互促进,相互协调的完整加固技术,有力的保证大裂缝岩石隧道结构是安全运营。
【专利摘要】用于岩石隧道衬砌大裂缝的修补加固方法,该方法由三部分组成:衬砌错台修补工艺;锚杆注浆加固工艺;钢板带加固布置工艺,对错台修补的核心问题是填塞材料的选择,本修补工艺采用环氧树脂砂浆;锚杆注浆加固工艺,在错台段的隧道衬砌处,补强初期支护,防止围岩进一步变形,进行锚杆注浆加固,钢板带加固布置工艺,通过锚栓及粘钢胶的连接传力作用,使钢板带与二次衬砌协调变形共同承载,形成组合梁板的加固结构体。组合梁板可以增大结构刚度,增加稳定性和整体性,增强结构的延性、抗火性及耐久性,有效地提高了隧道衬砌的承载力。本加固方法的处治措施对原隧道结构有很好的加强作用,施工简单易行,具有较好的经济性。
【IPC分类】E21D20/02, E21D11/14, E21D11/10
【公开号】CN105201530
【申请号】CN201510712553
【发明人】陶连金, 安军海, 边金, 索新爱, 安林轩
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月28日
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