一种用于铁路隧道的加固结构的制作方法

1.本实用新型属于铁路隧道工程技术领域，特别涉及一种用于铁路隧道的加固结构。


背景技术：

2.近年来，随着铁路建设受到广泛关注，铁路建设取得长足发展，铁路运营里程逐年提高，尤其是西南山区，隧道比重较大。由于部分隧道运营时间长，当时施工工艺老旧施工控制较差，在铁路隧道长达10-30年的运营过程中，难免产生一系列病害，给铁路运营带来较大安全隐患。铁路隧道衬砌产生病害的原因总体上也可以归结为外力因素(偏压、松弛地压、滑坡、膨胀压力等)、施工因素(超欠挖和衬砌厚度不足等)和材料劣化因素，这与公路隧道衬砌病害产生的原因是一致的与公路隧道不同的，列车振动荷载也会引起衬砌结构的损伤。另外对高速铁路而言，列车在高速行进中产生的压力波和动力荷载也是隧道衬砌产生病害不可忽视的因素之一。
3.铁路隧道加固与公路隧道的加固方法类似，例如注浆、套拱、波纹钢、粘贴钢板和纤维布等，但因为使用功能的不同(如高速铁路隧道衬砌加固需要重点考虑建筑限界、加固天窗期和空气动力荷载影响等)以及产生病害的原因不同，在实际加固中也会根据具体情况采取针对性的加固措施。
4.现有的铁路隧道加固结构多为在隧道内部增设衬砌，这种结构虽然能够起到补强既有衬砌病害的作用，但是施工效率低，且加固结构可靠性低。
5.如何设计一种用于铁路隧道的加固结构，如何增加铁路隧道加固的效率，保证加固结构的可靠性，并降低维护成本，成为急需解决的问题。


技术实现要素：

6.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于铁路隧道的加固结构，用于解决现有技术中铁路隧道加固施工效率低、加固结构可靠性低的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供一种用于铁路隧道的加固结构，包括波纹钢板拱、地脚螺栓、混凝土基础、自进式锚杆和自适应混凝土层；
8.所述波纹钢板拱安装在既有隧道二次衬砌的内侧，所述波纹钢板拱由波纹钢单体拼接而成，相邻所述波纹钢单体之间通过紧固螺栓连接；
9.所述地脚螺栓一体设置在混凝土基础的内部并连接在波纹钢板拱的底端；
10.所述混凝土基础固结在既有隧道二次衬砌拱脚的内侧；
11.所述自进式锚杆穿过波纹钢板拱的底端打入至既有隧道内壁；
12.所述自适应混凝土层由灌注在波纹钢板拱与既有隧道二次衬砌之间的自适应混凝土固结而成；
13.通过采用这种技术方案：使用波纹钢单体拼装成波纹钢板拱，波纹钢板拱与既有隧道二次衬砌之间形成灌注空间，然后再向波纹钢板拱与既有隧道二次衬砌之间形成的灌
注空间内部灌注自适应混凝土，自适应混凝土可以自动填补既有隧道二次衬砌上的裂缝和漏洞，固结后形成自适应混凝土层，使得波纹钢板拱与既有隧道二次衬砌固定，实现既有隧道的加固；采用拼装式波纹钢板拱与既有隧道二次衬砌配合形成灌注空间，再向灌注空间内部灌注自适应混凝土，通过自适应混凝土固结形成自适应混凝土层实现既有涵洞的加固的方式，降低了隧道的加固难度，并可以保证实际工程的安全可靠性；波纹钢本身具有较强的支撑强度，并且可以进行预拼装，可以在配合自适应水泥实现既有隧道二次衬砌填补并加固的同时，缩减施工时间，增加既有隧道的加固效率。
14.于本实用新型的一实施例中，所述波纹钢单体宽度方向的两端均垂直连接有第一法兰板，沿隧道轴向方向的相邻所述波纹钢单体之间通过相邻第一法兰板配合紧固螺栓进行连接，且相邻所述第一法兰板上开设的与紧固螺栓配合的连接孔对应位于波纹钢板拱的内侧；相邻所述第一法兰板之间夹设有密封垫；
15.通过采用这种技术方案：在波纹钢单体的宽度方向端部连接第一法兰板，提供沿隧道轴向方向布置的相邻波纹钢单体之间的连接位置，并可在配合紧固螺栓连接后增加相邻波纹钢单体之间的抗折强度，进而增加波纹钢板拱沿隧道轴向方向的结构强度，保证波纹钢板拱沿隧道轴向方向的稳定性；第一法兰板上对应紧固螺栓开设的连接孔位于波纹钢板拱的内侧，是为了方便施工人员进行波纹钢单体的连接；相邻第一法兰板之间夹设的密封垫可以增加第一法兰板之间的密封性，避免连接位置处出现漏水和漏浆的问题。
16.于本实用新型的一实施例中，所述波纹钢单体长度方向的两端均垂直连接有第二法兰板，沿隧道环向方向的相邻所述波纹钢单体之间通过相邻第二法兰板配合紧固螺栓进行连接，且相邻所述第二法兰板上开设的与紧固螺栓配合的连接孔对应位于波纹钢板拱的内侧；相邻所述第二法兰板之间夹设有密封垫；
17.通过采用这种技术方案：在波纹钢单体的长度方向端部连接第二法兰板，提供沿隧道环向方向布置的相邻波纹钢单体之间的连接位置，并可在配合紧固螺栓连接后增加相邻波纹钢单体之间的抗折强度，进而增加波纹钢板拱沿隧道环向方向的结构强度，保证波纹钢板拱沿隧道环向方向的稳定性；第二法兰板上对应紧固螺栓开设的连接孔位于波纹钢板拱的内侧，是为了方便施工人员进行波纹钢单体的连接；相邻第二法兰板之间夹设的密封垫可以增加第二法兰板之间的密封性，避免连接位置处出现漏水和漏浆的问题。
18.于本实用新型的一实施例中，所述第二法兰板与波纹钢单体对应波纹钢板拱的外侧的板身之间设置有加强板；
19.通过采用这种技术方案：加强板一方面可以增加第二法兰板与波纹钢单体之间的连接强度，另一方面可以在波纹钢单体背侧浇筑自适应混凝土固结后增加波纹钢单体与自适应混凝土层以及既有隧道二次衬砌之间的连接稳定性。
20.于本实用新型的一实施例中，所述地脚螺栓的顶端伸出混凝土基础的内部，所述地脚螺栓的底端与混凝土基础内部的钢筋笼焊接；
21.通过采用这种技术方案：地脚螺栓的顶端伸出混凝土基础的内部，是为了确保在混凝土基础成型之后，波纹钢板拱的底端能够对应与地脚螺栓进行安装；地脚螺栓的底端与混凝土基础内部的钢筋笼焊接，是为了增加地脚螺栓与混凝土基础的连接强度，进而在波纹钢板拱安装在混凝土基础上之后，增加其安装的稳定性。
22.于本实用新型的一实施例中，所述自进式锚杆对应穿设在拼装成波纹钢板拱的最
下侧的波纹钢单体上，且自进式锚杆在最下侧的任意一个波纹钢单体上沿隧道轴向均匀间隔布设；
23.通过采用这种技术方案：通过设置自进式锚杆来增加波纹钢板拱与既有隧道之间的稳定性，从而避免波纹钢板拱移动，增加对隧道的加固效果。
24.有益效果
25.本实用新型结构中，采用波纹钢板拱和自适应水泥配合完成既有隧道二次衬砌的填补的加固，既能够保证既有铁路隧道的加固强度，又能够保证实际工程的安全可靠性；波纹钢板拱由波纹钢单体拼装而成，降低了加固工程的难度，并能够缩减施工时间，增加既有隧道的加固施工效率；波纹钢单体之间通过法兰板进行连接，可以现场进行快速的组装，并能够增加整个波纹钢板拱的抗折强度，增加整体的加固效果；推广应用具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
26.图1是本实用新型的加固结构断面图。
27.图2是本实用新型的波纹钢板拱与地脚螺栓连接示意图。
28.图3是本实用新型的混凝土基础位置示意图。
29.图4是本实用新型的波纹钢单体主视图。
30.图5是本实用新型的标准段加固层剖面图。
31.图中：1.波纹钢板拱；11.波纹钢单体；12.第一法兰板；13.第二法兰板；14.加强板；2. 地脚螺栓；3.混凝土基础；4.自进式锚杆；5.自适应混凝土层；6.二次衬砌。
具体实施方式
32.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
33.请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
34.如图1-5所示，本实用新型提供一种用于铁路隧道的加固结构，包括波纹钢板拱1、地脚螺栓2、混凝土基础3、自进式锚杆4和自适应混凝土层5；通过采用这种技术方案：波纹钢板拱1、地脚螺栓2、混凝土基础3、自进式锚杆4和自适应混凝土层5为铁路隧道加固的主要组成结构。
35.波纹钢板拱1安装在既有隧道二次衬砌6的内侧，波纹钢板拱1由波纹钢单体11拼接而成，相邻波纹钢单体11之间通过紧固螺栓连接；通过采用这种技术方案：波纹钢板拱1有波纹钢单体11通过紧固螺栓连接而成，波纹钢板拱2的拼装难度低，可以节省大量的工
时。
36.进一步的，波纹钢单体11宽度方向的两端均垂直连接有第一法兰板12，沿隧道轴向方向的相邻波纹钢单体11之间通过相邻第一法兰板12配合紧固螺栓进行连接，且相邻第一法兰板12上开设的与紧固螺栓配合的连接孔对应位于波纹钢板拱1的内侧；相邻第一法兰板 12之间夹设有密封垫；通过采用这种技术方案：在波纹钢单体11的宽度方向端部连接第一法兰板12，提供沿隧道轴向方向布置的相邻波纹钢单体11之间的连接位置，并可在配合紧固螺栓连接后增加相邻波纹钢单体11之间的抗折强度，进而增加波纹钢板拱1沿隧道轴向方向的结构强度，保证波纹钢板拱1沿隧道轴向方向的稳定性；第一法兰板12上对应紧固螺栓开设的连接孔位于波纹钢板拱1的内侧，是为了方便施工人员进行波纹钢单体11的连接；相邻第一法兰板12之间夹设的密封垫可以增加第一法兰板12之间的密封性，避免连接位置处出现漏水和漏浆的问题。
37.进一步的，波纹钢单体11长度方向的两端均垂直连接有第二法兰板13，沿隧道环向方向的相邻波纹钢单体11之间通过相邻第二法兰板13配合紧固螺栓进行连接，且相邻第二法兰板13上开设的与紧固螺栓配合的连接孔对应位于波纹钢板拱1的内侧；相邻第二法兰板 13之间夹设有密封垫；通过采用这种技术方案：在波纹钢单体11的长度方向端部连接第二法兰板13，提供沿隧道环向方向布置的相邻波纹钢单体11之间的连接位置，并可在配合紧固螺栓连接后增加相邻波纹钢单体11之间的抗折强度，进而增加波纹钢板拱1沿隧道环向方向的结构强度，保证波纹钢板拱1沿隧道环向方向的稳定性；第二法兰板13上对应紧固螺栓开设的连接孔位于波纹钢板拱1的内侧，是为了方便施工人员进行波纹钢单体11的连接；相邻第二法兰板13之间夹设的密封垫可以增加第二法兰板13之间的密封性，避免连接位置处出现漏水和漏浆的问题。
38.进一步的，第二法兰板13与波纹钢单体11对应波纹钢板拱1的外侧的板身之间设置有加强板14。通过采用这种技术方案：加强板14一方面可以增加第二法兰板13与波纹钢单体 11之间的连接强度，另一方面可以在波纹钢单体11背侧浇筑自适应混凝土固结后增加波纹钢单体11与自适应混凝土层5以及既有隧道二次衬砌6之间的连接稳定性。
39.地脚螺栓2一体设置在混凝土基础3的内部并连接在波纹钢板拱1的底端；通过采用这种技术方案：在混凝土基础3的内部一体设置地脚螺栓2，为波纹钢板拱1与混凝土基础3 的连接提供前提。
40.进一步的，地脚螺栓2的顶端伸出混凝土基础3的内部，地脚螺栓2的底端与混凝土基础3内部的钢筋笼焊接。通过采用这种技术方案：地脚螺栓2的顶端伸出混凝土基础3的内部，是为了确保在混凝土基础3成型之后，波纹钢板拱1的底端能够对应与地脚螺栓2进行安装；地脚螺栓2的底端与混凝土基础3内部的钢筋笼焊接，是为了增加地脚螺栓2与混凝土基础3的连接强度，进而在波纹钢板拱1安装在混凝土基础3上之后，增加其安装的稳定性。
41.混凝土基础3固结在既有隧道二次衬砌6拱脚的内侧。通过采用这种技术方案：提供波纹钢板拱1两侧底端的连接基础。
42.自进式锚杆4穿过波纹钢板拱1的底端打入至既有隧道内壁。
43.进一步的，自进式锚杆4对应穿设在拼装成波纹钢板拱1的最下侧的波纹钢单体11上，且自进式锚杆4在最下侧的任意一个波纹钢单体11上沿隧道轴向均匀间隔布设。通过采用这种技术方案：通过设置自进式锚杆4来增加波纹钢板拱1与既有隧道之间的稳定性，从
而避免波纹钢板拱1移动，增加对隧道的加固效果。
44.自适应混凝土层5由灌注在波纹钢板拱1与既有隧道二次衬砌6之间的自适应混凝土固结而成。通过采用这种技术方案：自适应混凝土可以自动填补既有隧道二次衬砌6上的裂缝和漏洞，固结后形成自适应混凝土层5，使得波纹钢板拱1与既有隧道二次衬砌6固定，实现既有隧道的加固。
45.具体实施时，在既有隧道二次衬砌6拱脚的内侧绑扎钢筋笼，并在钢筋笼的顶部一体焊接地脚螺栓2，支设模板并浇筑混凝土，混凝土固结后形成混凝土基础3，拆除模板；在混凝土基础3上放置波纹钢单体11，并使其底端与混凝土基础3上的地脚螺栓2固定，然后沿顺时针方向在已安装波纹钢单体11之上连接第二块波纹钢单体11，以此类推，完成一圈波纹钢单体11的安装，再用这种方式进行第二圈波纹钢单体11的安装，并将第二圈波纹钢单体 11通过紧固螺栓与第一圈波纹钢单体11进行连接，以此类推，多圈波纹钢单体11圈共同形成波纹钢板拱1；将已安装好的波纹钢板拱1与既有隧道二次衬砌6间形成的端口封住，再向波纹钢板拱1与既有隧道二次衬砌6之间形成的空间内部灌注自适应混凝土，自适应混凝土固结形成自适应混凝土层5；将封堵物拆除，并清理出施工后产生的杂物，完成施工。
46.综上所述，本实用新型提供一种用于铁路隧道的加固结构，采用波纹钢板拱1和自适应水泥配合完成既有隧道二次衬砌6的填补的加固，既能够保证既有铁路隧道的加固强度，又能够保证实际工程的安全可靠性；波纹钢板拱1由波纹钢单体11拼装而成，降低了加固工程的难度，并能够缩减施工时间，增加既有隧道的加固施工效率；波纹钢单体11之间通过法兰板进行连接，可以现场进行快速的组装，并能够增加整个波纹钢板拱1的抗折强度，增加整体的加固效果；推广应用具有良好的经济效益和社会效益。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
47.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。