开口型钢灌浆加固隧道的施工方法

摘要

本发明提供了一种开口型钢灌浆加固隧道的施工方法，包括如下步骤：(1)首先对隧道变形情况进行测量，根据测量结果，制作多个开口型钢单元，开口型钢单元的形状与盾构管片待加固的内弧面相吻合；(2)在盾构管片待加固的内弧面上安装开口型钢：依序将多个开口型钢单元相互固定串接，以形成开口型钢，开口型钢内部形成中空的一圆弧管通道；(3)提供多个固定连接件，以分别将各个开口型钢单元固定在盾构管片待加固的内弧面上；(4)在开口型钢上设置填充孔，通过填充孔灌注入填充物。在对原隧道结构进行加固处理时具有加固效果好、成本低、工期短、随型性高等特点。

说明书

技术领域

本发明属于建筑技术领域，涉及一种隧道结构加固的施工方法，特别涉 及一种开口型钢灌浆加固隧道的施工方法。

背景技术

随着市政建设的高速发展，基本建设对地下空间的利用与日俱增，隧道 越建越多，然而，在隧道建设取得成绩的同时，一些营运中的隧道由于使用 年限不断增加，加之地质因素、局部超载、行车环境以及线路周边工程基坑 不当开挖等不利影响，以及防排水设施的老化，使得局部区域隧道管片结构 变形以及开裂、剥落等现象，如果变形进一步增大，将危及行车安全，有时 被迫关闭交通，进行病害整治。世界各国每年要耗巨资用于加固破损隧道， 以保证安全。因此，发明一种低成本、高效率的隧道加固措施，就变得非常 重要。目前，用于隧道加固的方法主要有：

一、粘贴钢板加固

粘贴钢板加固是根据设计要求切割成一定尺寸的钢板，采用专用举重 臂，在隧道管片结构内侧分段安装厚钢板，再用膨胀螺栓分别固定，然后使 用电焊将各钢板焊接成一体，形成与隧道内壁形状基本一致的钢环，最后， 在钢环与管片结构的间隙中灌注结构胶(如环氧树脂等)。

该工法已用于营运的地铁隧道结构加固中，但在实践过程中也暴露了一 些弊病，如钢板自重过大、专用举重设备需长距离进出场、焊缝多、焊接质 量波动大、明火欠安全、钢板与管片的后灌浆粘结差使加固效果大打折扣、 钢结构腐蚀问题及工期长、加固造价高等，这些问题妨碍着此方法的推广使 用。

二.粘贴碳纤维布加固法

碳纤维布是一种单向碳纤维加固产品，强度高，密度小，厚度薄，基本 不增加加固构件自重及截面尺寸，这种加固方法具有运输方便，施工快捷的 优点，用于对隧道加固，可以明显提高结构强度，因而已被广泛应用于建筑 结构的补强加固领域，碳纤维布加固施工方法的好坏，影响着碳纤维布对构 件加固的可靠度，也是决定整个加固工程安全可靠的重要因素。

但是，在对营运的地铁隧道结构加固时，粘结剂是否充分固化是一个不 容忽视的问题，目前用于结构加固的粘结剂都是常温固化，2-3小时指触固 化，1-7天100％固化，即粘结剂要达到100％的强度至少需要24小时以 上的时间，但已营运地铁的特点，是只能利用地铁夜间停运的3-4小时进 行施工。因此，在粘结剂还没达到强度之前，地铁又要运行了，振动的作用 使粘结剂难于彻底固化，从而严重影响了结构加固的效果。并且，碳纤维具 有导电性，容易接触到隧道复杂的供电触网系统，导致触电或短路事故。

三.复合腔体加固法

复合腔体构件，包括腔体本体，复合材料层，注浆孔，排气孔，螺栓孔 和填充物。腔体本体的形状与加固面相吻合，一根或一根以上的管材组合成 腔体本体，腔体本体表面设有复合材料层，复合材料层由树脂及纤维组成， 腔体本体内灌注填充物。腔体本体为金属管或非金属管，如钢管、塑料管、 复合材料管等。复合腔体构件具有重量轻、便于运输、施工快捷等优点。复 合腔体外包复合材料由树脂和纤维通过真空、加热、RTM或手糊等复合材料 制造工艺在腔体表面形成，加工工艺复杂，造价高，并且有些复合材料成分 具有导电性，容易接触隧道电网，导致触电或短路，同时，外包复合材料导 致腔体本体和隧道结构的随型性差，也会影响加固效果，且表面包覆复合材 料对隧道承载力增加作用不明显。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种开口型钢灌 浆加固隧道的施工方法，解决了现有技术中存在的自重大、易腐蚀、机械化 依赖性高，粘结剂未充分固化，以及容易触电或短路、加固效果差、成本高、 随型性差、工期长等难题。

一种开口型钢灌浆加固隧道的施工方法，包括：

(1)对隧道变形情况进行测量，根据测量结果，制作多个开口型钢单 元，所述开口型钢单元的形状与盾构管片待加固的内弧面相吻合；

(2)在盾构管片待加固的内弧面上安装开口型钢：依序将多个所述开 口型钢单元相互固定串接以形成环设所述内弧面的开口型钢，所述开口型钢 内部形成中空的圆弧管通道，所述开口型钢单元通过提供的固定连接件固定 在所述盾构管片待加固的内弧面上；

(3)通过在所述开口型钢单元上设置的填充孔将填充物灌注入所述圆 弧管通道。

优选地，在步骤(2)中，包括：先将多个所述开口型钢单元相互固定 串接形成开口型钢，然后通过固定连接件将所述开口型钢固定在所述盾构管 片待加固的内弧面上。

优选地，在步骤(2)中，包括：通过固定连接件将各个所述开口型钢 单元排列固定在所述盾构管片待加固的内弧面上，然后将多个所述开口型钢 单元相互固定串接以形成开口型钢。

优选地，所述步骤(2)中，相邻的两个所述开口型钢单元之间采用内 插接头或电焊而固定连接在一起。

优选地，在所述开口型钢单元与所述盾构管片接触处涂抹粘结剂，所述 粘结剂为无溶剂型改性环氧树脂类粘钢灌注胶或硅胶。

优选地，所述固定连接件为膨胀螺栓或化学螺栓，所述填充物为微膨胀 水泥砂浆或者微膨胀混凝土。

一种开口型钢灌浆加固隧道的结构，包括：与盾构管片待加固的内弧面 对应的开口型钢单元，多个所述开口型钢单元相互固定串接而形成环设所述 内弧面且具有中空的圆弧管通道的开口型钢，多个所述开口型钢单元经由固 定连接件与所述盾构管片待加固的内弧面固定连接，所述圆弧管通道内灌注 有填充物。

优选地，所述开口型钢单元包括一型钢板以及由型钢板两侧朝同一方向 翻折形成翻折边。

优选地，所述固定连接件为膨胀螺栓或化学螺栓；所述开口型钢单元上 设置有供灌注填充物的填充孔，所述填充物为微膨胀水泥砂浆或者微膨胀混 凝土。

优选地，在所述开口型钢单元和盾构管片接触处涂抹有粘结剂，所述粘 结剂为无溶剂型改性环氧树脂类粘钢灌注胶或硅胶。

本发明提供了一种开口型钢灌浆加固隧道的施工方法，通过提供与盾构 管片待加固的内弧面相吻合的多个开口型钢单元，多个所述开口型钢单元连 通形成中空的一圆弧管通道，通过固定连接件将多个开口型钢单元固定早盾 构管片待加固的内弧面上，在所述圆弧管通道内灌注填充物，从而填充物和 开口型钢形成新的加固体联合原隧道结构体共同受力，解决了现有技术中易 腐蚀、机械化依赖性高，粘结剂未充分固化，以及容易触电或短路的问题， 且在对原隧道结构进行加固处理时具有加固效果好、成本低、工期短、随型 性高等特点。

附图说明

图1为本发明开口型钢灌浆加固隧道的施工方法的工序流程图；

图2为本发明开口型钢灌浆加固隧道的施工方法的结构示意图；以及

图3为图2的A-A剖面图。

具体实施方式

为利于对本发明的结构的了解，以下结合附图及实施例进行说明。

结合图1-图3所示，图1为本发明开口型钢灌浆加固隧道的施工方法 的工序流程图，图2为本发明开口型钢灌浆加固隧道的施工方法的结构示 意图，图3为图2的A-A剖面图。请参阅图1-图3，本发明提供了一种开 口型钢灌浆加固隧道的施工方法，包括如下步骤：

步骤S1，首先对隧道变形情况进行测量，根据测量结果，制作多个开 口型钢单元2，所述开口型钢单元2的形状与盾构管片1待加固的内弧面相 吻合。本实施例中，开口型钢单元2包括一型钢板以及由型钢板两侧朝同一 方向翻折形成一对翻折边，将开口型钢单元2贴合盾构管片1待加固的内弧 面上，使得开口型钢单元2的内部形成有中空的容置通道。

步骤S2，在盾构管片1待加固的内弧面上安装开口型钢：依序将多个 开口型钢单元2相互固定串接，以形成环设所述内弧面的开口型钢，所述开 口型钢内部形成中空的一圆弧管通道。进一步地，同一圆弧管通道中，相邻 的两个开口型钢单元2之间采用内插接头或电焊进行连接。更进一步地，在 所述开口型钢单元2和盾构管片1接触处涂抹粘结剂6，所述粘结剂6可以 为优质A级无溶剂型改性环氧树脂类粘钢灌注胶或硅胶，本实施例中选用优 质A级无溶剂型改性环氧树脂类粘钢灌注胶，主要起到在灌浆时起临时密封 作用。

步骤S3，提供固定连接件4，以将开口型钢单元2固定在盾构管片1待 加固的内弧面上。本实施例中，所述固定连接件4为膨胀螺栓或化学螺栓， 通过在开口型钢单元2上开设螺栓孔，以供膨胀螺栓或化学螺栓穿设。进一 步地，每个开口型钢单元2上设置两个膨胀螺栓，使得开口型钢单元2的加 固效果更加稳定。

在待加固的内弧面上安装开口型钢单元2时，具有两种实施方式，其中，

实施例1：

先将多个开口型钢单元相互电焊串接形成开口型钢，然后通过固定连接 件将所述开口型钢整体固定在盾构管片待加固的内弧面上。

实施例2：

通过固定连接件将各个所述开口型钢单元2排列固定在盾构管片待加 固的内弧面上，同一圆弧管通道中的两个开口型钢单元2端部对齐并抵触连 通，然后，电焊连串接盾构管片待加固的内弧面上相邻的所述开口型钢单元 2以形成开口型钢。

步骤S4，在开口型钢上设置填充孔3，通过填充孔3灌注入填充物5。 本实施例中，所述填充物5为微膨胀水泥砂浆或者微膨胀混凝土，填充孔3 设置在相邻的两个开口型钢单元2之间。当然，在具体运用中填充孔可以设 置在开口型钢单元2两侧的翻折边上，也可以设置在钢板中部的任意位置， 并不限于本实施例。通常填充孔3在开口型钢单元作为成品出厂时，就设置 好了，可以在每一个开口型钢单元2上设置一个或多个填充孔3，也可以是 开口型钢上的部分开口型钢单元2上设置一个或多个填充孔3，可根据隧道 的实际变形情况做出选择。

本发明还提供了一种开口型钢灌浆加固隧道的结构，包括：与盾构管片 1待加固的内弧面对应的多个开口型钢单元2以及固定连接件4。

开口型钢单元2，包括一型钢板以及由型钢板两侧朝同一方向翻折形成 翻折边，将开口型钢单元2贴合盾构管片1待加固的内弧面上，使得开口型 钢单元2的内部形成有中空的容置通道。多个所述开口型钢单元2固定串接， 以连通形成中空的一圆弧管通道。沿隧道的延伸方向，可以根据隧道变形的 实际情况，设置多个圆弧管通道。进一步地，在所述开口型钢单元和盾构管 片接触处涂抹有粘结剂，本实施例中选用优质A级无溶剂型改性环氧树脂类 粘钢灌注胶，从而可以防止后期在圆弧管通道中灌浆时，防止填充物5从开 口型钢单元2和盾构管片1的间隙中溢出，影响加固质量。

固定连接件4，所述固定连接件4为膨胀螺栓或化学螺栓，本实施例中 选用膨胀螺栓，通过在开口型钢单元2上开设螺栓孔，使得膨胀螺栓经由螺 栓孔将开口型钢单元2固定在盾构管片1待加固的内弧面上。进一步地，在 开口型钢单元2上设置填充孔3，以供圆弧管通道内灌注入填充物5。所述 填充物5可以为微膨胀水泥砂浆或者微膨胀混凝土。当然，在具体运用中填 充孔3可以设置在开口型钢单元2两侧的翻折边上，也可以设置在钢板中部 的任意位置，并不限于本实施例。通常填充孔3在开口型钢单元作为成品出 厂时，就设置好了，可以在每一个开口型钢单元2上设置一个或多个填充孔 3，也可以是开口型钢上的部分开口型钢单元2上设置一个或多个填充孔3， 可根据隧道的实际变形情况做出选择。

具体运用中，在待加固的内弧面上安装开口型钢单元2时，具有两种实 施方式，其中，实施例1：先将多个开口型钢单元相互电焊连接形成开口型 钢，然后通过固定连接件将所述开口型钢整体固定在盾构管片待加固的内弧 面上。实施例2：通过固定连接件将各个所述开口型钢单元2排列固定在盾 构管片待加固的内弧面上，同一圆弧管通道中的两个开口型钢单元2端部对 齐并抵触连通，然后，电焊连接盾构管片待加固的内弧面上相邻的所述开口 型钢单元2以形成开口型钢。

现对本发明提供的一种开口型钢灌浆加固隧道的施工方法的具体操作 细节进行详细说明。

首先对隧道变形情况进行测量，根据测量结果，得到加固面形状参数。 根据隧道变形情况，设计多个开口型钢单元，将一根或一根以上的开口型 钢单元进行加工，使开口型钢单元形状与加固面相吻合。如果需要一根以上 的开口型钢单元，相邻的开口型钢单元之间焊接连接。所述开口型钢单元， 加工时要预留一个或多个螺栓孔，安装膨胀螺栓4，以将开口型钢单元固定 在隧道衬砌加固面上。为避免漏浆、增加开口型钢灌浆加固隧道的可靠性， 在所述开口型钢单元和隧道衬砌管片接触处，涂抹粘结剂6，粘结剂6只在 灌浆时起临时密封作用，所述粘结剂6可以为优质A级无溶剂型改性环氧树 脂类粘钢灌注胶或硅胶。所述开口型钢上设有一个或多个注浆孔3，通过注 浆孔灌注微膨胀浆体5，以增加加固构件的强度。浆体在开口型钢加固安装 后进行灌注填充，运输方便，且开口型钢安装和灌浆单独进行，不影响地铁 等正常运行。所述微膨胀浆体5可以为微膨胀水泥砂浆或者微膨胀混凝土。 监测隧道变形及承载力变化，待隧道稳定，加固完成。

本发明提供了一种开口型钢灌浆加固隧道的施工方法，通过提供与盾构 管片待加固的内弧面相吻合的多个开口型钢单元，多个所述开口型钢单元连 通形成中空的一圆弧管通道，通过固定连接件将多个开口型钢单元固定早盾 构管片待加固的内弧面上，在所述圆弧管通道内灌注填充物，从而填充物和 开口型钢形成新的加固体联合原隧道结构体共同受力，解决了现有技术中易 腐蚀、机械化依赖性高，粘结剂未充分固化，以及容易触电或短路的问题， 且在对原隧道结构进行加固处理时具有加固效果好、成本低、工期短、随型 性高等特点。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员 可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应 构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范 围。