隧道结构因钢筋保护层过大导致拱部质量缺陷的修复方法与流程

1.本发明属于隧道和地下工程设计与施工技术领域，特别涉及一种隧道结构因钢筋保护层过大导致拱部质量缺陷的修复方法。


背景技术：

2.隧道结构钢筋保护层厚度在混凝土结构中极其重要的地位，直接关系到混凝土结构的耐久性。一般而言，隧道二衬钢筋设计保护层厚度为迎水面50mm，背水面保护层厚度45mm。但是在具体实践中，往往因为现场管理经验水平、模板安装偏差、钢筋骨架绑扎不牢靠、混凝土振捣导致的模板及钢筋偏位跑模等诸因素影响，导致混凝土保护层厚度出现较大的偏差，如厚度超标、露筋等质量通病，最终发生混凝土结构开裂或掉块等病害现象，若整体进行拆除重建，修复成本及社会影响较大。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种隧道结构因钢筋保护层过大导致拱部质量缺陷的修复方法，为一种局部修复方法，能最大限度的减小对工程运营的影响，在确保结构安全的条件下，快速有效的进行缺陷修复。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
5.本发明提供了一种隧道结构因钢筋保护层过大导致拱部质量缺陷的修复方法，所述方法包括如下步骤：
6.步骤s1，隧道衬砌结构质量检查：对存在质量缺陷区域的整环隧道结构进行全面雷达扫描和敲击检查，将缺陷区标记出，并确保缺陷区以外的既有隧道结构质量良好；
7.步骤s2，缺陷区凿除及基面清理；将缺陷区的不良混凝土全部凿除并清理干净；对缺陷区范围拱顶及周围侧壁基面混凝土凿毛和高压水清洗；
8.步骤s3，缺陷区布设竖向支吊架构件：在缺陷区拱顶基面环纵间隔打设竖向支吊架构件，形成支吊架结构体系；
9.步骤s4，铺设环纵受力钢筋骨架：在缺陷区侧壁基面植筋锚固环向受力钢筋及纵向受力钢筋，所述环向受力钢筋、纵向受力钢筋交错形成环纵受力钢筋骨架，所述环纵受力钢筋骨架与所述竖向支吊架构件拉结；
10.步骤s5，灌浆修复：在既有隧道拱底架设模板，对缺陷区灌注强度等级不低于c50的水性环氧树脂高强灌浆料，达到设计强度后，再拆除模板，完成缺陷区结构修复。
11.作为优选，当缺陷区厚度＜150mm时，铺设单层环纵受力钢筋骨架；当缺陷区厚度≥150mm时，铺设双层环纵受力钢筋骨架。
12.作为优选，当缺陷区厚度＜150mm时，在缺陷区拱顶基面环纵间隔打设的竖向支吊架构件为吊杆钢筋，所述的吊杆钢筋端部设有弯钩，吊杆钢筋间环向间距及纵向间距均≤300mm，所述吊杆钢筋弯钩与单层环纵受力钢筋骨架的环向受力钢筋与纵向受力钢筋的交叉点处拉结并通过扎丝绑扎。
13.作为优选，当缺陷区厚度≥150mm时，在缺陷区拱顶基面环纵间隔打设的竖向支吊架构件中一部分为吊杆钢筋，另一部分为j型膨胀吊钩8；
14.所述j型膨胀吊钩与拉筋配合使用，j型膨胀吊钩与双层环纵受力钢筋骨架中的上层环纵受力钢筋骨架拉结并通过扎丝绑扎，双层环纵受力钢筋骨架之间采用拉筋拉结连接并通过扎丝绑扎；
15.所述的吊杆钢筋端部设有弯钩，所述吊杆钢筋的弯钩与下层环纵受力钢筋骨架拉结并通过扎丝绑扎；
16.所述j型膨胀吊钩、拉筋、吊杆钢筋与环纵受力钢筋骨架的拉结位置均为环向受力钢筋与纵向受力钢筋的交叉点。
17.作为优选，吊杆钢筋直径不小于14mm；吊杆钢筋通过植筋锚固于既有隧道结构，锚固长度不小于10倍的吊杆钢筋直径且≥200mm；吊杆钢筋穿过拱部钢板，在吊杆钢筋与拱部钢板穿孔处进行塞焊焊接，拱部钢板通过胀锚螺栓一与缺陷区拱顶基面连接固定。
18.作为优选，环向受力钢筋和纵向受力钢筋直径均不小于12mm，环向受力钢筋和纵向受力钢筋的环向间距和纵向间距均不大于300mm；环向受力钢筋的植筋长度不小于10倍的环向受力钢筋直径且≥200mm，纵向受力钢筋的植筋长度不小于10倍的纵向受力钢筋直径且≥200mm。
19.作为优选，所述环向受力钢筋及纵向受力钢筋均穿过侧壁钢板，在环向受力钢筋与侧壁钢板的穿孔处、纵向受力钢筋与侧壁钢板的穿孔处均进行塞焊焊接，侧壁钢板通过胀锚螺栓二固定于缺陷区侧壁基面。
20.作为优选，在步骤s2中将缺陷区侧壁基面上部凿出凹形结构；在步骤s4中，在所述凹形结构处嵌入与凹形结构相匹配的角部u型钢筋，所述角部u型钢筋与所述环向受力钢筋、纵向受力钢筋通过扎丝绑扎；角部u型钢筋为hpb300钢筋，直径为6～10mm，环向间距为200mm～400mm。
21.本发明具有如下有益效果：
22.本发明所提供的一种隧道结构因钢筋保护层过大导致拱部质量缺陷的修复方法，在修复过程中先利用既有隧道结构打设牢固的竖向支吊架构件及环纵受力钢筋骨架钢筋，形成支吊架结构，再浇筑强度较高的水性环氧树脂灌高强浆料，其强度可以达到50mpa～70mpa，浆液流动性好，既能满足修复结构的强度及承载力要求，又能保证结构密实度，耐久性优良，确保缺陷区的修复结构质量。
23.本发明能够有效的修复隧道衬砌拱部开裂或掉块引起的不同深度的质量缺陷，结构安全性高；灌浆材料采用水性环氧树脂高强灌浆料，其可流动性能好，修复后结构强度高、密实度好，与既有结构粘结类性强、耐久性优良，能够有效避免二次掉落风险，对于隧道结构同类病害整治具有很强的适用性。
24.本发明施工工序明确，操作简单，施工工效高、短时间能可以修复完成，修复后结构稳定，对工程运营影响较小，是一种快速、安全、高效施工方法，可实施性较强。同时，该修复方法在保证结构安全的前提下，可以避免大面积破除重新施工，人力工时的损耗少，节约维修成本，具有较好的经济性，具有较好的可推广性。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例的一些实施例。
26.图1为本发明实施例隧道结构因钢筋保护层过大导致拱部质量缺陷的修复方法的流程示意图；
27.图2为本发明实施例1中隧道拱部局部修复剖面图(缺陷区厚度＜150mm)；
28.图3为本发明实施例2中隧道拱部局部修复剖面图(缺陷区厚度≥150mm)；
29.图4为本发明实施例中缺陷区侧壁上部凹形结构示意图。
30.附图标记说明：
31.1.吊杆钢筋；2.拱部钢板；21.胀锚螺栓一；3.角部u型钢筋；4.环向受力钢筋；5.侧壁钢板；51.胀锚螺栓二；6.纵向受力钢筋；7.环氧树脂高强灌浆料；8.j型膨胀吊钩；9.拉筋；10.凹形结构。
具体实施方式
32.为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
33.实施例1
34.本实施例中的隧道结构拱部混凝土浇筑过程中因跑模导致局部钢筋保护层过大，在运营阶段出现拱顶局部范围出现裂缝及掉块现象，掉块高度约120mm，环向长度约1.5m，纵向长度约1.5m，需对该范围进行病害治理。
35.本实施例提供了一种隧道结构因钢筋保护层过大导致拱部质量缺陷的修复方法，如图1、图2和图4所示，所述方法包括如下步骤：
36.步骤s1，隧道衬砌结构质量检查：对存在质量缺陷区域的整环隧道结构进行全面雷达扫描和敲击检查，将缺陷区标记出，并确保缺陷区以外的既有隧道结构质量良好。
37.步骤s2，缺陷区凿除及基面清理；将缺陷区的不良混凝土全部凿除并清理干净，清理区域约1.5m
×
1.5m
×
0.12m；对缺陷区范围拱顶及周围侧壁基面混凝土凿毛和高压水清洗。
38.步骤s3，缺陷区布设竖向支吊架构件：在缺陷区拱顶基面环纵间隔打设竖向支吊架构件，形成支吊架结构体系，承担修复结构的竖向荷载。
39.步骤s4，铺设环纵受力钢筋骨架：在缺陷区侧壁基面植筋锚固环向受力钢筋4及纵向受力钢筋6，所述环向受力钢筋4、纵向受力钢筋6交错形成环纵受力钢筋骨架，环纵受力钢筋骨架与所述竖向支吊架构件拉结，提高环纵受力钢筋骨架的承载能力。
40.步骤s5，灌浆修复：在既有隧道拱底架设模板，对缺陷区灌注强度等级不低于c50的水性环氧树脂高强灌浆料7，达到设计强度后，再拆除模板，完成缺陷区结构修复。
41.进一步地，当缺陷区厚度＜150mm时，铺设单层环纵受力钢筋骨架。本实施例铺设单层环纵受力钢筋骨架。所述竖向支吊架构件为吊杆钢筋1，所述的吊杆钢筋1端部设有弯钩，吊杆钢筋1间环向间距及纵向间距均≤300mm，本实施例中吊杆钢筋1间环向间距及纵向间距均为300mm所述吊杆钢筋1弯钩与单层环纵受力钢筋骨架的环向受力钢筋4与纵向受力钢筋6的交叉点处拉结并通过扎丝绑扎。
42.进一步地，吊杆钢筋1为hrb400钢筋，且直径不小于14mm；吊杆钢筋1通过植筋锚固于既有隧道结构，锚固长度不小于10倍的吊杆钢筋1直径且≥200mm；考虑长期阶段过程中植筋胶作用的弱化影响，吊杆钢筋1穿过拱部钢板2，在吊杆钢筋1与拱部钢板2穿孔处进行塞焊焊接，拱部钢板2通过胀锚螺栓一21与缺陷区拱顶基面连接固定，从而实现对吊杆钢筋1二次固定加强，提高修复结构的耐久性。
43.进一步地，环向受力钢筋4和纵向受力钢筋6均为hrb400钢筋，且直径均不小于12mm，环向受力钢筋4和纵向受力钢筋6的环向间距和纵向间距均不大于300mm，本实施例中环向受力钢筋4和纵向受力钢筋6的环向间距和纵向间距均为300mm；环向受力钢筋4的植筋长度不小于10倍的环向受力钢筋4直径且≥200mm，纵向受力钢筋6的植筋长度不小于10倍的纵向受力钢筋6直径且≥200mm。
44.进一步地，考虑长期阶段过程中植筋胶作用的弱化影响，所述环向受力钢筋4及纵向受力钢筋6均穿过侧壁钢板5，在环向受力钢筋4与侧壁钢板5的穿孔处、纵向受力钢筋6与侧壁钢板5的穿孔处均进行塞焊焊接，侧壁钢板5通过胀锚螺栓二51固定于缺陷区侧壁基面，从而实现对环向受力钢筋4及纵向受力钢筋6的二次固定加强，提高修复结构耐久性。
45.进一步地，在步骤s2中将缺陷区侧壁基面上部凿出凹形结构10；在步骤s4中，在所述凹形结构10处嵌入与凹形结构10相匹配的角部u型钢筋3，角部u型钢筋3为hpb300钢筋，直径为6～10mm，环向间距为200mm～400mm。充分利用周边完整的衬砌结构形成上部支撑点，共同发挥新旧结构的承载能力，避免二次掉落风险。
46.实施例2
47.本实施例隧道结构的拱部混凝土浇筑过程中因跑模导致局部钢筋保护层过大，在运营阶段出现拱顶局部范围出现裂缝及掉块现象，掉块高度约200mm，环向长度约1.5m，纵向长度1.5m，需对次范围进行病害治理。
48.本实施例提供了一种隧道结构因钢筋保护层过大导致拱部质量缺陷的修复方法，如图1、图3和图4所示，所述方法包括如下步骤：
49.步骤s1，隧道衬砌结构质量检查：对存在质量缺陷区域的整环隧道结构进行全面雷达扫描和敲击检查，将缺陷区标记出，并确保缺陷区以外的既有隧道结构质量良好。
50.步骤s2，缺陷区凿除及基面清理；将缺陷区的不良混凝土全部凿除并清理干净，清理区域约1.5m
×
1.5m
×
0.2m；对缺陷区范围拱顶及周围侧壁基面混凝土凿毛和高压水清洗。
51.步骤s3，缺陷区布设竖向支吊架构件：在缺陷区拱顶基面环纵间隔打设竖向支吊架构件，形成支吊架结构体系，承担修复结构的竖向荷载。
52.步骤s4，铺设环纵受力钢筋骨架：在缺陷区侧壁基面植筋锚固环向受力钢筋4及纵向受力钢筋6，所述环向受力钢筋4、纵向受力钢筋6交错形成环纵受力钢筋骨架，环纵受力钢筋骨架与所述竖向支吊架构件拉结，提高环纵受力钢筋骨架的承载能力。
53.步骤s5，灌浆修复：在既有隧道拱底架设模板，对缺陷区灌注强度等级不低于c50的水性环氧树脂高强灌浆料7，达到设计强度后，再拆除模板，完成缺陷区结构修复。
54.进一步地，当缺陷区厚度≥150mm时，铺设双层环纵受力钢筋骨架。本实施例铺设双层环纵受力钢筋骨架。在缺陷区拱顶基面环纵间隔打设的竖向支吊架构件中一部分为吊杆钢筋1，另一部分为j型膨胀吊钩8；所述j型膨胀吊钩8与拉筋9配合使用，j型膨胀吊钩8与
双层环纵受力钢筋骨架中的上层环纵受力钢筋骨架拉结并通过扎丝绑扎，双层环纵受力钢筋骨架之间采用拉筋9拉结连接并通过扎丝绑扎；所述的吊杆钢筋1端部设有弯钩，所述吊杆钢筋1的弯钩与下层环纵受力钢筋骨架拉结并通过扎丝绑扎；所述j型膨胀吊钩8、拉筋9、吊杆钢筋1与环纵受力钢筋骨架拉结点均为环向受力钢筋4与纵向受力钢筋6的交叉点。
55.进一步地，吊杆钢筋1为hrb400钢筋，且直径不小于14mm；吊杆钢筋1通过植筋锚固于既有隧道结构，锚固长度不小于10倍的吊杆钢筋1直径且≥200mm；考虑长期阶段过程中植筋胶作用的弱化影响，吊杆钢筋1穿过拱部钢板2，在吊杆钢筋1与拱部钢板2穿孔处进行塞焊焊接，拱部钢板2通过胀锚螺栓一21与缺陷区拱顶基面连接固定，从而实现对吊杆钢筋1二次固定加强，提高修复结构的耐久性。
56.进一步地，环向受力钢筋4和纵向受力钢筋6均为hrb400钢筋，且直径均不小于12mm，环向受力钢筋4和纵向受力钢筋6的环向间距和纵向间距均不大于300mm，本实施例中环向受力钢筋4和纵向受力钢筋6的环向间距和纵向间距均为300mm；环向受力钢筋4的植筋长度不小于10倍的环向受力钢筋4直径且≥200mm，纵向受力钢筋6的植筋长度不小于10倍的纵向受力钢筋6直径且≥200mm。
57.进一步地，考虑长期阶段过程中植筋胶作用的弱化影响，所述环向受力钢筋4及纵向受力钢筋6均穿过侧壁钢板5，在环向受力钢筋4与侧壁钢板5的穿孔处、纵向受力钢筋6与侧壁钢板5的穿孔处均进行塞焊焊接，侧壁钢板5通过胀锚螺栓二51固定于缺陷区侧壁基面，从而实现对环向受力钢筋4及纵向受力钢筋6的二次固定加强，提高修复结构耐久性。
58.进一步地，在步骤s2中将缺陷区侧壁基面上部凿出凹形结构10；在步骤s4中，在所述凹形结构10处嵌入与凹形结构10相匹配的角部u型钢筋3，角部u型钢筋3为hpb300钢筋，直径为6～10mm，环向间距为200mm～400mm。充分利用周边完整的衬砌结构形成上部支撑点，共同发挥新旧结构的承载能力，避免二次掉落风险。
59.由以上技术方案可以看出，本实施例提供的隧道结构因钢筋保护层过大导致拱部质量缺陷的修复方法，在修复过程中先利用既有隧道结构打设牢固的竖向支吊架构件及环纵受力钢筋骨架钢筋，形成支吊架结构，再浇筑强度较高的水性环氧树脂灌高强浆料，其强度可以达到50mpa～70mpa，浆液流动性好，既能满足修复结构的强度及承载力要求，又能保证结构密实度，耐久性优良，确保缺陷区的修复结构质量。本实施例能够有效的修复隧道衬砌拱部开裂或掉块引起的不同深度的质量缺陷，结构安全性高；灌浆材料采用水性环氧树脂高强灌浆料，其可流动性能好，修复后结构强度高、密实度好，与既有结构粘结类性强、耐久性优良，能够有效避免二次掉落风险，对于隧道结构同类病害整治具有很强的适用性。本实施例施工工序明确，操作简单，施工工效高、短时间能可以修复完成，修复后结构稳定，对工程运营影响较小，是一种快速、安全、高效施工方法，可实施性较强。同时，该修复方法在保证结构安全的前提下，可以避免大面积破除重新施工，人力工时的损耗少，节约维修成本，具有较好的经济性，具有较好的可推广性。
60.以上通过实施例对本发明实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明实施例的示例性实施例，不能被认为用于限定本发明实施例的实施范围。本发明实施例的保护范围由权利要求书限定。凡利用本发明实施例所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明实施例技术方案的启发下，在本发明实施例的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发
明实施例的专利涵盖保护范围之内。