一种高压隧洞衬砌混凝土抬动破坏的修复方法
【专利摘要】本发明涉及一种高压隧洞衬砌混凝土抬动破坏的修复方法，属于水利水电工程中的高压隧洞领域。在高压隧洞的施工过程中若灌浆控制不当会发生衬砌混凝土抬动破坏，需进行修复。本发明公开了一种高压隧洞衬砌混凝土抬动破坏的修复方法，主要包括以下步骤：凿除抬动破坏的旧衬砌混凝土；割除凿除范围内的钢筋，重新加工钢筋并与原钢筋可靠焊接；重新浇筑新衬砌混凝土；新旧混凝土界面注浆；在新混凝土表面钻孔；在钻孔内插入钢筋；群孔高压化学灌浆。本发明将灌浆盖重设计为越挤越紧的楔形体，采用群孔高压化学灌浆产生预压应力，高压化学灌浆与锚杆注浆同时进行，是一种结构可靠、防渗效果好、施工效率高的修复方法。
【专利说明】
一种高压隧洞衬砌混凝土抬动破坏的修复方法
技术领域
[0001]本发明涉及水利水电工程中的高压隧洞领域，特别涉及一种高压隧洞衬砌混凝土抬动破坏的修复方法。
【背景技术】
[0002]水工隧洞是水电站工程的重要建筑物。随着科学技术的进步，水工隧洞的设计水头越来越高，目前高压隧洞已发展至600m水头级。在高压隧洞的施工过程中一般需进行高压灌浆，灌浆压力为I?1.5倍隧洞静水头。当围岩中存在透水性地质构造时，高压灌浆浆液通过地质构造渗透至混凝土衬砌外表面，若控制不当，将导致较大的压力作用于衬砌上，进而引发衬砌混凝土抬动破坏，需进行混凝土修复。
[0003]现有的技术是，凿除破坏混凝土后重新浇筑，待新混凝土达到28d龄期后，对新旧混凝土接触缝进行低压注浆处理，必要时设置锚杆和进行低压固结灌浆。当水头较低时，按现有技术进行处理能满足结构和防渗的要求。然而当水头较高时，混凝土衬砌结构受力较大，修复后的混凝土衬砌存在结构破坏和渗漏的风险；由于抬动部位存在透水性地质构造，进一步加大了衬砌受力变形后发生渗漏的风险。因此，迫切需要研制发明一种可靠的高压隧洞衬砌混凝土抬动破坏的修复方法。
【发明内容】
[0004]针对在高压隧洞灌浆过程中经常出现的衬砌混凝土抬动破坏问题，本发明的目的在于提供一种结构可靠、防渗效果好、施工效率高的修复方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种高压隧洞衬砌混凝土抬动破坏的修复方法，包括以下步骤:
[0006]步骤一，凿除抬动破坏混凝土，凿除范围超出抬动破坏边线500mm?1000mm，凿出来的新旧衬砌混凝土界面与隧洞纵向呈45°?80°夹角。
[0007]步骤二，割除凿除范围内的钢筋，重新加工钢筋并与原钢筋可靠焊接。
[0008]步骤三，重新浇筑新衬砌混凝土。
[0009]步骤四，待新衬砌混凝土达到28d龄期后，在新旧衬砌混凝土界面表面凿出楔形槽，在槽内预埋化学注浆管，间距500mm?1000mm，再采用预缩砂浆回填楔形槽。
[0010]步骤五，利用预埋化学注浆管进行新旧衬砌混凝土界面注浆，注浆压力0.5MPa?I.0MPaο
[0011]步骤六，在新衬砌混凝土表面采用手风钻进行钻孔，钻孔深度为3m?6m。
[0012]步骤七，在钻孔内插入钢筋，钢筋直径为20mm?32mm。
[0013]步骤八，在钻孔孔口预埋化学灌浆管，并采用深10mm?300mm的预缩砂浆封闭孔
□ O
[0014]步骤九，利用预埋化学灌浆管进行群孔高压化学灌浆，灌浆压力3.0MPa?4.5MPa。
[0015]本发明的有益效果是:
[0016]1、新衬砌混凝土和新旧衬砌混凝土界面表面的预缩砂浆均设计为楔形体，灌浆过程中楔形体越挤越紧，因而灌浆能采用较高的压力，更有效对地质缺陷和混凝土缺陷进行补强。
[0017]2、通过群孔同时进行高压化学灌浆，使新衬砌混凝土产生预压应力，提高了衬砌结构可靠性和防渗性。
[0018]3、高压化学灌浆与锚杆相结合，一孔多用，灌浆和锚杆注浆同时进行，提高了施工效率。
【附图说明】
[0019]图1为一种高压隧洞衬砌混凝土抬动破坏的修复方法实施示意图；
[0020]图2为新旧衬砌混凝土界面处理大样图；
[0021 ]图3为高压化学灌浆结合锚杆注浆示意图；
[0022]图中标记:I为旧衬砌混凝土，2为抬动破坏边线，3为新衬砌混凝土，4为新旧混凝土界面，5为楔形预缩砂浆，6为预缩砂浆，7为钻孔，8为钢筋，9为预埋化学灌浆管，10为预埋化学注浆管，11为楔形槽，12为围岩，13为透水地质构造。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明。
[0024]某水电站高压隧洞设计水头约300m，隧洞内径8.5m，采用厚600mm的钢筋混凝土衬砌。布置有系统水泥固结灌浆，灌浆压力4.5MPa。在固结灌浆过程中，由于存在一组顺隧洞轴向的裂隙，离灌浆孔约50m处的混凝土衬砌发生抬动破坏，破坏面积约10m2。采用本方法进行修复，具体的步骤为:
[0025]步骤一，参照图1，抬动破坏混凝土位于抬动破坏边线2之间。首先凿除抬动破坏混凝土，凿除范围位于抬动破坏边线2表面以外500mm，凿出来的新旧衬砌混凝土界面4与隧洞纵向呈α = 60°夹角。
[0026]步骤二，由于抬动破坏时钢筋随旧衬砌混凝土发生大变形，影响其承载能力，须割除凿除范围内的钢筋，重新加工钢筋并与原钢筋可靠焊接。
[0027]步骤三，重新浇筑新衬砌混凝土3。参照图1，由于采用步骤I所述的凿除方式，新衬砌混凝土3为楔形体，在外压作用下类似于“瓶塞”，压力越大，新旧混凝土挤压越紧。
[0028]步骤四，参照图1和图2，待新衬砌混凝土3达到28d龄期后，在新旧衬砌混凝土界面4表面凿出楔形槽11，在槽内预埋化学注浆管10，间距500mm?1000mm，再采用预缩砂浆回填楔形槽，形成楔形预缩砂浆5。参照图2，楔形体型参数为:宽度L为50mm，深度H为80mm，α =60°，β=10°。楔形预缩砂浆5与步骤3所述新衬砌混凝土3类似，注浆过程中越挤越紧。
[0029]步骤五，参照图1和图2，待楔形预缩砂浆5达到强度后，利用预埋化学注浆管10进行新旧衬砌混凝土界面4注浆，注浆压力1.0MPa。如步骤4所述，化学注浆能采用较高的压力，因而能更好的保证新旧衬砌混凝土界面的处理效果。
[0030]步骤六，参照图1和图3，在新衬砌混凝土3表面采用手风钻进行钻孔7，钻孔数为4个，直径Φ为38mm，深度为3m。该钻孔兼做化学灌浆钻孔和锚杆钻孔，一孔多用。
[0031 ]步骤七，参照图1和图3，在每个钻孔内插入钢筋8，钢筋直径为25_。
[0032]步骤八，参照图1和图3，在每个钻孔孔口预埋化学灌浆管9，并采用深300mm的预缩砂浆封闭6孔口。
[0033]步骤九，参照图1，利用预埋化学灌浆管9进行群孔高压化学灌浆，灌浆压力3.5MPa。在上述步骤的铺垫下，通过群孔高压化学灌浆一道工序，达到以下效果:(I)新衬砌混凝土在群孔化学灌浆压力下产生预压应力，提高了衬砌结构可靠性和防渗性。(2)化学灌浆浆液在新衬砌混凝土和围岩之间渗透，确保新衬砌混凝土和围岩的联合承载。(3)由于提高了灌浆压力，能对新旧衬砌混凝土界面作进一步加强。(4)化学灌浆浆液充填钻孔与钢筋之间的空腔，使钢筋与围岩、混凝土整体受力，起到对围岩和混凝土锚固的效果。(5)对导致抬动破坏的透水地质构造进行灌楽补强。通过上述步骤，使得旧衬砌混凝土、新衬砌混凝土、钢筋、围岩、锚杆形成一个良好的整体结构，起到承载和防渗的作用。
【主权项】
1.一种高压隧洞衬砌混凝土抬动破坏的修复方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤一，凿除抬动破坏混凝土，凿除范围超出抬动破坏边线500mm?1000mm，凿出来的新旧衬砌混凝土界面与隧洞纵向呈45°?80°夹角； 步骤二，割除凿除范围内的钢筋，重新加工钢筋并与原钢筋可靠焊接； 步骤三，重新浇筑新衬砌混凝土 ； 步骤四，待新衬砌混凝土达到28d龄期后，在新旧衬砌混凝土界面表面凿出楔形槽，在槽内预埋化学注浆管，间距500mm?1000mm，再采用预缩砂浆回填楔形槽； 步骤五，利用预埋化学注浆管进行新旧衬砌混凝土界面注浆，注浆压力0.5MPa?1.0MPa； 步骤六，在新浇衬砌混凝土表面采用手风钻进行钻孔，钻孔深度为3m?6m; 步骤七，在钻孔内插入钢筋，钢筋直径为20mm?32mm; 步骤八，在钻孔孔口预埋化学灌浆管，并采用深10mm?300mm的预缩砂浆封闭孔口； 步骤九，利用预埋化学灌浆管进行群孔高压化学灌浆，灌浆压力3.0MPa?4.5MPa。2.根据权利要求1所述的一种高压隧洞衬砌混凝土抬动破坏的修复方法，其特征在于，新浇衬砌混凝土和新旧衬砌混凝土界面表面的预缩砂浆均设计为楔形体，灌浆过程中楔形体越挤越紧。3.根据权利要求1所述的一种高压隧洞衬砌混凝土抬动破坏的修复方法，其特征在于，在步骤九采用群孔高压化学灌浆，使新浇衬砌混凝土产生预压应力。4.根据权利要求1所述的一种高压隧洞衬砌混凝土抬动破坏的修复方法，其特征在于，高压化学灌浆与锚杆相结合，一孔多用，灌浆和锚杆注浆同时进行。
【文档编号】E21D11/10GK105927246SQ201610194268
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】张巍, 周翠英
【申请人】中山大学