一种装配式套拱加固方法与流程

本发明涉及隧道套拱加固领域，更具体地，涉及一种装配式套拱加固方法。

背景技术：

1、近年来，我国公路交通建设不断发展，公路隧道面临的围岩类型、水文地质等情况越来越复杂。随着隧道运营时间的不断增长，隧道衬砌的内部质量隐患，在各种外界环境因素相互作用下，逐渐的显现出来造成了隧道的衬砌结构缺陷，而隧道的结构缺陷直接导致隧道衬砌结构承载能力降低，从而导致结构形变，隧道衬砌甚至会发生断裂、塌落等灾难性后果，危及运营安全。

2、目前隧道衬砌加固的常规方法主要有模筑(钢筋)混凝土套衬、喷射(型钢)混凝土套衬、网喷混凝土加固等。但既有的传统方法存在许多缺点，不能保证施工质量或效率。如传统套衬结构尺寸较大，对净空压缩较大，容易侵限或不得不降低技术标准；喷射混凝土工艺繁琐、质量不易控、施工现场粉尘大；套衬施工均采用现浇(喷)工艺，施工周期长，且需要封闭隧道。

3、高性能混凝土，以其高强度、高韧性、高耐久性等优越性著称，采用预制高性能混凝土套衬加固衬砌，可进一步改善、提升常规套衬加固工艺；钢板是一种常见的建筑材料，钢板本身的延展性好、抗变形能力强，同时还具有成本低、利于环保等优点，钢板对隧道衬砌结构损害的加固具有良好效果。

4、如何通过钢板和高性能混凝土的结合充分发挥两者各自的优点，加强加固效果；以及如何通过可拼装的套衬结构根据实际隧道衬砌损坏的程度进行调整拼装，以避免中断交通快速对隧道衬砌进行加固。

技术实现思路

1、本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种装配式套拱加固方法，用于解决现有套衬结构加固效果不佳、耐久性差，施工程序复杂，施工周期过长，施工质量难以保证，对隧道衬砌进行加固时需要中断交通，封闭隧道，影响隧道的正常使用的问题。

2、本发明采取的技术方案是，一种装配式套拱加固方法，其中，包括多个需要加固的隧道衬砌结构，每个隧道衬砌结构采用一个套拱结构进行加固，所述套拱结构在隧道幅宽方向分为若干个预制的装配单元，具体包括以下步骤：

3、s1.确认所述隧道衬砌结构需要加固的长度和沿隧道幅宽方向的尺寸；

4、s2.确定预制的装配单元的尺寸及数量，并将若干个预制装配单元拼装为套拱结构，将所述套拱结构贴近所述隧道衬砌结构放置；

5、s3.沿所述套拱结构的外缘支设模板制作基座，在模板中进行浇筑形成现浇混凝土台座，并在台座上预留多处螺栓孔；

6、s4.在所述套拱结构和所述现浇混凝土台座之间采用金属螺栓件连接，在相邻套拱结构之间采用纵向钢板连接，所述装配单元之间采用环向钢板连接；

7、s5.在所述套拱结构与所述隧道衬砌结构之间的缝隙内灌注浆液进行加固，灌浆时在若干个装配单元开设灌浆孔，并采用对称分层浇筑法进行浇筑。

8、有利于通过预制的装配单元组合成用于加固隧道衬砌的套拱结构，以缩短加固施工周期，简化施工程序，降低施工对隧道正常使用的影响；有利于通过先拼装一整环装配单元，再采用剩余装配单元以提升套拱加固的施工质量；有利于通过现浇混凝土台座加强组合式套拱的稳固性。

9、进一步的，所述装配单元包括端部装配单元和顶部装配单元，先将所述端部装配单元通过金属螺栓件固定，再由外往内将所述端部装配单元进行拼装，直到与所述顶部装配单元合龙，完成所述套拱结构的拼装。

10、有利于通过先安装端部装配单元、再安装顶部装配单元的拼装方法为所述装配单元在装配过程中减少在隧道的左右两端来回拼贴的时间，提高施工效率。

11、进一步的，所述装配单元包括高性能混凝土及钢板组件、栓钉和化学锚栓，所述高性能混凝土及钢板组件通过所述化学锚栓固定于所述隧道衬砌结构上，所述高性能混凝土及钢板组件包括呈水平状的高性能混凝土层和钢板层，所述高性能混凝土层贴近所述隧道衬砌结构，所述钢板层远离所述隧道衬砌结构，所述钢板层通过所述栓钉连接于所述高性能混凝土层。

12、有利于通过栓钉提高所述高性能混凝土层及所述钢板层之间的力学性能；有利于通过化学锚栓提高所述装配单元与所述隧道衬砌结构的连接稳固性。

13、进一步的，步骤s3中的所述现浇混凝土台座为开口向上的腔体，对称设于所述隧道衬砌结构的两侧，所述现浇混凝土台座上设有螺栓孔，所述螺栓孔用于安装高度调节螺栓和水平调节螺栓，以调节所述套拱结构的位置。

14、有利于通过对腔体进行浇筑并预留螺栓孔加强所述隧道衬砌结构和所述套拱结构之间的连接稳固性；有利于通过两侧台座为所述套拱结构提供支撑；有利于通过高度调节螺栓和水平调节螺栓实现所述套拱结构为了适应隧道衬砌结构而调节高度和水平位移的效果，从而实现所述套拱结构的灵活应用。

15、步骤s4中的纵向钢板用于连接所述套拱结构外侧的环向化学锚栓，步骤s4中的环向钢板用于连接所述端部装配单元和所述顶部装配单元，在底部的装配单元通过纵向连接钢板在隧道宽幅方向上连接于其上方的装配单元，每环装配单元的两端采用化学锚栓连接。

16、有利于通过化学锚栓将隧道宽幅方向的装配单元紧密连接于隧道衬砌结构上；有利于通过纵向钢板加强装配单元在隧道长度方向的连接强度；有利于通过环向钢板将顶部装配单元与端部装配单元稳固连接；有利于通过幅宽、厚度可预制的所述套拱结构适应多尺寸隧道衬砌结构的加固施工现场，以提高所述套拱结构的适用灵活性。

17、进一步的，所述端部装配单元、所述顶部装配单元均沿隧道幅宽方向设有若干个排水凹槽，所述排水凹槽连接形成三条排水通道，所述排水通道连通于所述隧道衬砌结构的裂缝漏水点。

18、有利于通过所述排水凹槽及时排出需要加固的隧道衬砌结构上的裂缝漏水，有利于通过连通的排水通道节省埋管步骤，缩短施工时间，从而快速完成隧道加固。

19、进一步的，所述装配单元上包括若干个密封垫，所述密封垫距离所述装配单元的边缘1cm布置，所述密封垫用于引导所述隧道衬砌结构的漏水流向所述排水通道。

20、有利于通过所述密封垫加强防水效果，同时引导隧道衬砌结构中的漏水集中流向排水通道，避免形成积水，影响隧道衬砌结构的加固效果；有利于通过特定数值的布置方式，最大限度的发挥密封垫的密封效果。

21、进一步的，步骤s5中的所述套拱结构与所述隧道衬砌结构之间形成灌浆层，所述灌浆层包括一个拱顶灌浆孔和两个拱腰灌浆孔。

22、有利于通过灌浆层加强所述套拱结构与隧道衬砌结构的稳固性；有利于通过拱顶灌浆孔和拱腰灌浆孔施行对称分层浇筑法，从而增加灌浆浇筑的均匀和缩短灌浆浇筑的时间。

23、进一步的，所述高性能混凝土及钢板组件上包括预留的栓钉孔和化学螺栓孔，所述栓钉孔沿隧道幅宽方向间距30-40cm、沿隧道长度方向间距50cm布置，所述化学锚栓孔沿隧道长度方向间距200cm布置，所述化学锚栓孔沿幅宽方向设于两端。

24、有利于通过特定数值间距布置的栓钉孔和化学螺栓孔加强所述高性能混凝土及钢板组件的力学性能。

25、进一步的，所述套拱结构的预制幅宽为200cm，厚度为所述隧道衬砌结构的1/10-1/6。

26、有利于通过分块的套拱结构对需要加固的隧道衬砌结构进行分区，以避免加固施工过程中断交通，影响隧道正常使用；有利于通过小巧的幅宽、厚度提升所述套拱结构在隧道衬砌结构的加固施工现场的灵活性。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果为：提升了现有套衬结构的加固效果、提升耐久性，简化施工程序，缩短施工周期，提升施工质量，在隧道衬砌进行加固时不需要中断交通，不影响隧道的正常使用。