一种隧道套衬加固结构及施工方法与流程

本申请涉及隧道施工，具体地，涉及一种隧道套衬加固结构及施工方法。

背景技术：

1、目前一般山岭隧道采用矿山法施工为主，初期支护和二次衬砌基本在现场浇筑施作，施工环境十分恶劣，施工质量很难得到保障。已建成的山岭隧道在投入使用后会产生不同程度的病害，其中衬砌开裂、脱空、掉块、渗漏水等最为常见。隧道出现病害后，会导致隧道结构受力性能降低，从而影响隧道衬砌结构稳定，缩短结构使用寿命，严重时将危及行车安全。随着我国铁路和公路隧道运营期的不断增长，隧道衬砌病害也逐渐步入高发期，我国交通隧道将会从建设高峰期逐渐过渡到养护维修高峰期。

2、既有铁路隧道出现衬砌裂损、掉块风险时，常用的整治措施有局部拆换、采用现浇钢筋混凝土套衬、采用喷混凝土套衬、采用拼装式波纹钢板、采用锚杆+w钢带等加固措施。对病害程度较严重时，常采用现浇钢筋混凝土套衬的加固措施。现浇钢筋混凝土套衬需要经过既有衬砌凿毛、打钎钉、架立钢架、施作锁脚锚杆、绑扎钢筋、安装钢模板或竹胶板模板、灌注混凝土、回填注浆、拆模、打磨等多个环节，施工工序多，施工周期长，施工风险高。尤其是打钎钉、绑扎钢筋和安拆模板环节费时费力，成为制约隧道整治施工的关键环节。

技术实现思路

1、本申请实施例中提供了一种隧道套衬加固结构，以解决现有隧道现浇钢筋混凝土套衬方式施工工序多、施工周期长等问题。

2、为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、一种隧道套衬加固结构，包括：

4、工字型材，所述工字型材沿隧道衬砌的周向内壁环绕设置；至少两个所述工字型材沿隧道衬砌的纵向排布、且分别与隧道衬砌固定连接；

5、u形模板，固设于相邻所述工字型材间，且与隧道衬砌固定；所述工字型材、所述u形模板和隧道衬砌的内壁形成浇筑空腔；

6、后浇混凝土层，位于所述浇筑空腔内。

7、可选地，所述工字型材和所述u形模板分别具有安装孔；

8、所述隧道套衬加固结构还包括纵向对拉锚杆，所述纵向对拉锚杆沿隧道衬砌的纵向设置，且所述纵向对拉锚杆的端部穿过所述安装孔将所述工字型材和所述u形模板固定。

9、可选地，所述u形模板包括环形底壁和两个环形侧壁，所述环形底壁与隧道衬砌的周向内壁对应，两个所述环形侧壁位于所述环形底壁的宽度方向的两端；所述环形侧壁上分别设有所述安装孔。

10、可选地，还包括：

11、若干个径向锚杆，所述径向锚杆的两端分别与所述环形底壁和隧道衬砌固定；所述径向锚杆沿所述环形底壁的周向均匀设置。

12、可选地，每相邻两个所述工字型材间均设有一个所述u形模板。

13、可选地，还包括：

14、上部混凝土基础和下部混凝土基础，均位于隧道衬砌的墙角处；在竖直方向上，所述工字型材位于所述上部混凝土基础和所述下部混凝土基础之间；

15、化学锚栓，分别与所述工字型材和所述下部混凝土基础连接，用于固定所述工字型材和所述下部混凝土基础；

16、所述上部混凝土基础用于将漏出的所述化学螺栓和所述工字型材浇筑固定。

17、可选地，所述工字型材包括：

18、依次连接的上底壁、侧壁和下底壁，所述侧壁上设有所述安装孔；所述下底壁与隧道衬砌的周向内壁对应且经所述化学锚栓固定；

19、所述侧壁与所述环形侧壁、所述上底壁与所述环形底壁间分别对应设置。

20、可选地，还包括：

21、锁脚锚杆，位于隧道衬砌的墙角处，且沿隧道衬砌的径向将所述工字型材和隧道衬砌固定。

22、可选地，所述工字型材为玄武岩纤维增强复合材料；所述u形模板为玄武岩纤维增强复合材料；

23、所述后浇混凝土层为超高性能混凝土层或高强自密实混凝土层。

24、本申请提供一种基于上述实施例任一项所述的隧道套衬加固结构的施工方法，其特征在于，所述方法包括：

25、在隧道待加固区域或病害区域按预设间距架设至少两个相对设置的工字型材，并通过化学螺栓将工字型材与隧道衬砌固定；

26、在相邻所述工字型材间设置u形模板，通过径向锚杆将u形模板和隧道衬砌锚固并进行注浆固定；

27、安装纵向对拉锚杆固定u形模板和工字型材；

28、在工字型材两侧墙脚位置打设锁脚锚杆并注浆固定；

29、在工字型材底部设置垫板并打设化学螺栓至硬化后的下部混凝土基础中，并浇筑上部混凝土基础；

30、在工字型材、所述u形模板和隧道衬砌的内壁形成浇筑空腔中浇筑超高性能混凝土和钢纤维或短切玄武岩纤维混合料，或浇筑高强自密实混凝土和钢纤维或短切玄武岩纤维混合料。

31、本申请实施例提供的隧道套衬加固结构，包括：工字型材，工字型材沿隧道衬砌的周向内壁环绕设置；至少两个工字型材沿隧道衬砌的纵向排布、且分别与隧道衬砌固定连接；u形模板，固设于相邻工字型材间，且与隧道衬砌固定；工字型材、u形模板和隧道衬砌的内壁形成浇筑空腔；后浇混凝土层，位于浇筑空腔内。

32、采用本申请实施例中提供的一种隧道套衬加固结构，相较于现有技术，具有以下技术效果：

33、本申请提供的隧道套衬加固结构，沿隧道衬砌的纵向设置若干个工字型材，各工字型材沿隧道衬砌的周向内壁环绕设置，且在相邻工字型材间设置u形模板，工字型材、u形模板和隧道衬砌的内壁形成浇筑空腔，在浇筑空腔内浇筑混凝土形成后浇混凝土层，实现隧道内壁的加固；上述加固装置施工速度快，其通过在工厂将工字型材和u型模板预制完成，在施工现场即可立即组装使用，并且工字型材和u型模板在作为浇筑混凝土的外模板的同时，也作为承载结构与后浇筑混凝土共同受力，免去了传统模筑混凝土中后期拆除模板的步骤，减少了现场绑扎钢筋工序，能显著提高施工速度，大大减少对现场的人工需求。

技术特征：

1.一种隧道套衬加固结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的隧道套衬加固结构，其特征在于，所述工字型材和所述u形模板分别具有安装孔；

3.根据权利要求2所述的隧道套衬加固结构，其特征在于，所述u形模板包括环形底壁和两个环形侧壁，所述环形底壁与隧道衬砌的周向内壁对应，两个所述环形侧壁位于所述环形底壁的宽度方向的两端；所述环形侧壁上分别设有所述安装孔。

4.根据权利要求3所述的隧道套衬加固结构，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求1所述的隧道套衬加固结构，其特征在于，每相邻两个所述工字型材间均设有一个所述u形模板。

6.根据权利要求3所述的隧道套衬加固结构，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的隧道套衬加固结构，其特征在于，所述工字型材包括：

8.根据权利要求1所述的隧道套衬加固结构，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求1所述的隧道套衬加固结构，其特征在于，所述工字型材为玄武岩纤维增强复合材料；所述u形模板为玄武岩纤维增强复合材料；

10.一种基于上述权利要求1-9任一项所述的隧道套衬加固结构的施工方法，其特征在于，所述方法包括：

技术总结
本申请实施例中提供了一种隧道套衬加固结构，包括：至少两个相对设置的工字型材，所述工字型材沿隧道衬砌的周向内壁环绕设置；各个所述工字型材沿隧道衬砌的纵向排布、且分别与隧道衬砌固定连接；U形模板，固设于相邻所述工字型材间，且与隧道衬砌固定；所述工字型材、所述U形模板和隧道衬砌的内壁形成浇筑空腔；后浇混凝土层，位于所述浇筑空腔内。上述通过在工厂将工字型材和U型模板预制完成，在施工现场即可立即组装使用，工字型材和U型模板在作为浇筑混凝土的外模板的同时，也作为承载结构与后浇筑混凝土共同受力，免去了传统模筑混凝土中后期拆除模板步骤，减少了现场绑扎钢筋工序，能显著提高施工速度，大大减少对现场的人工需求。

技术研发人员：罗章波,胡玉林,丁祥,谌启发,郭庆昊,吴小波,路美丽,于清浩,李日华,李金鹏,李赛,王春芳
受保护的技术使用者：中铁第五勘察设计院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11