隧道衬砌剥离裂损病害整治结构及方法

摘要

本发明涉及一种隧道衬砌剥离裂损病害整治结构及方法，包括：定位钎钉、环向钢筋、纵向钢筋、锁脚钎钉、钎钉固定结构和喷射混凝土，所述环向钢筋和纵向钢筋形成钢筋网，环向钢筋由锁脚钎钉锚固于衬砌边墙中，定位钎钉通过设于其顶部的钎钉固定结构锚固在钢筋网的相邻纵向钢筋上，所述钎钉固定结构包括垫板，所述垫板两端包括弯折部，所述弯折部卡合于两根纵向钢筋上，所述喷射混凝土将环向钢筋、纵向钢筋、锁脚钎钉和钎钉固定结构包裹，还涉及剥离裂损病害整治方法。采用本发明结构可在维护隧道既有衬砌结构安全及功能、满足隧道限界要求的前提下有效解决隧道衬砌剥离裂损病害问题，工程价值和社会效益明显，值得推广应用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道病害整治结构，具体涉及一种隧道衬砌剥离裂损病害整治结构，还涉及其整治方法，属于隧道工程技术领域。

背景技术

随着我国铁路建设的逐步推进，越来越多的已建隧道面临各种病害问题，为保证隧道衬砌结构及铁路运输安全和功能使用，不能不耗费大量资源去整治病害。对于年代久远的已建隧道，高地应力地段的隧道衬砌受较大围岩压力作用后容易发生内挤变形，导致拱顶、拱脚部位衬砌裂损、剥落掉块等病害问题出现。隧道衬砌开裂掉块严重致使衬砌开裂处失去抵抗弯矩能力呈铰接状态，严重威胁隧道衬砌结构及铁路运输安全，且该病害具有随时间发展而积累的特点，若不加以整治处理，必然导致更为严重的工程事故。

发明内容

本发明的目的在于解决常见的隧道拱顶、拱脚部位衬砌裂损、剥落掉块等病害问题，维护隧道既有衬砌结构安全及功能，基于上述工程病害问题，基于少扰动、低影响既有衬砌结构且满足隧道限界要求的原则，提出了本发明结构，具体方案如下：

一种隧道衬砌剥离裂损病害整治结构，包括定位钎钉、环向钢筋、纵向钢筋、锁脚钎钉、钎钉固定结构和喷射混凝土，所述环向钢筋和纵向钢筋形成钢筋网，环向钢筋由锁脚钎钉锚固于衬砌边墙中，定位钎钉通过设于其顶部的钎钉固定结构锚固在钢筋网的相邻纵向钢筋上，所述钎钉固定结构包括垫板，所述垫板两端包括弯折部，所述弯折部卡合于两根纵向钢筋上，所述喷射混凝土将环向钢筋、纵向钢筋、锁脚钎钉和钎钉固定结构包裹。该结构基于少扰动、低影响既有衬砌结构且满足隧道限界要求的原则。

进一步地，所述钎钉固定结构还包括设于垫板中部的钎钉螺帽、设于垫板两侧的垫板锚固钢筋，所述垫板锚固钢筋与所述纵向钢筋平行设置，且通过贴角焊缝设于所述垫板上，所述定位钎钉由钎钉螺帽固定。

进一步地，所述垫板与垫板之间间隔一根纵向钢筋。

进一步地，所述定位钎钉插入位置包括Φ15孔和注入孔中的植筋胶；所述定位钎钉直径约12mm，长度小于既有衬砌厚道，纵环向间距50-60cm。定位钎钉打入既有衬砌15~20cm且不得打穿既有衬砌，以免击穿既有防水板，引起瓦斯隧道工区瓦斯泄露。钎钉插入前应进行除锈处理，采用旋转或锤击打入方式快速无回弹插入孔底。

进一步地，所述环向钢筋直径约20mm，布置间距15-20cm；所述纵向钢筋直径约12mm，布置间距15-20cm。

进一步地，所述锁脚钎钉锚固于既有衬砌边墙底部，直径约20mm，每根长50-60cm；所述锁脚钎钉通过直纹套筒与环向钢筋连接，纵向间距50cm。

进一步地，所述喷射混凝土采用C30，厚约10cm。

进一步地，所述垫板锚固钢筋直径约10mm，每根长40-50cm，焊接于垫板两侧；每块垫板对应2根垫板锚固钢筋。

进一步地，所述贴角焊缝h=5mm，垫板锚固钢筋与垫板接触段两侧全部焊接。

进一步地，所述钎钉螺帽采用M12螺帽。

本发明还涉及使用上述的病害整治结构进行病害整治的方法，所述方法基于少扰动、低影响既有衬砌结构且满足隧道限界要求的原则，具体步骤如下：

（1）架设钢轨拱架预加固后，打孔探测衬砌后空隙及回填情况；

（2）需注浆时，凿开预留注浆孔，初次压浆，控制注浆压力在0.5MPa以内，压浆顺序从下往上施作，待下层浆液凝固达到一定强度后再进行上部压浆，压浆时设观测点观测衬砌变化情况；

（3）对既有衬砌表面进行清理，凿除裂损混凝土；

（4）钻孔，并按设计间距注入植筋胶后插入定位钎钉；

（5）初喷混凝土，混凝土厚约3cm；

（6）全断面布置钢筋网，绑扎环向钢筋和纵向钢筋形成钢筋网，环向钢筋利用锁脚钎钉锚固于衬砌边墙中；

（7）制作钎钉固定结构，设置垫板两端的弯折部，使得弯折部卡合于两根纵向钢筋上，

钎钉螺帽将钎钉固定结构整体与钎钉锚固，利用垫板及垫板锚固钢筋、贴角焊缝、钎钉螺帽将定位钎钉锚固在钢筋网上，垫板锚固钢筋与所述纵向钢筋平行设置，且通过贴角焊缝设于所述垫板上，垫板锚固钢筋与垫板接触段两侧全部焊接；

（8）进行喷射混凝土施工，复喷混凝土至设计厚度；

（9）需注浆时，喷砼达到设计强度后进行二次压浆，控制注浆压力0.5-1.0MPa。

本发明的有益效果如下：

本发明基于少扰动、低影响既有衬砌结构且满足隧道限界要求的原则设计，可在维护隧道既有衬砌结构安全及功能、满足隧道限界要求的前提下有效解决隧道衬砌剥离裂损病害问题。

附图说明

图1为本发明钎钉锚网喷结构断面结构示意图；

图2为本发明钎钉锚网喷结构断面局部结构示意图；

图3为本发明钎钉全断面布置结构示意图；

图4为本发明钎钉及钢筋网立面结构示意图；

图5为本发明钎钉立面结构示意图；

图6为本发明钎钉平面结构示意图；

图中各标号为：1-定位钎钉；2-垫板；3-环向钢筋；4-纵向钢筋；5-锁脚钎钉；6-喷射混凝土；7-垫板锚固钢筋；8-贴角焊缝；9-钎钉螺帽。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不局限于所述内容。

如图1-6所示，本实施例的一种隧道衬砌剥离裂损病害整治结构，由定位钎钉1、垫板2、环向钢筋3、纵向钢筋4、锁脚钎钉5、喷射混凝土6、垫板锚固钢筋7、贴角焊缝8、钎钉螺帽9组成，环向钢筋和纵向钢筋形成钢筋网，环向钢筋由锁脚钎钉锚固于衬砌边墙中，定位钎钉通过设于其顶部的垫板2、垫板锚固钢筋7、贴角焊缝8、钎钉螺帽9锚固在钢筋网的两根纵向钢筋上，垫板两端包括弯折部，所述弯折部卡合于相邻纵向钢筋上，垫板锚固钢筋与所述纵向钢筋平行设置，且通过贴角焊缝设于所述垫板上，所述定位钎钉由钎钉螺帽固定，垫板与垫板之间间隔一根纵向钢筋，喷射混凝土将上述结构包裹。

其中，定位钎钉1采用HRB400钢筋，直径12mm，每根长25~30cm（螺纹段长8cm）且应小于既有衬砌厚道，纵环向间距50-60cm；打入既有衬砌15~20cm且不得打穿既有衬砌，以免击穿既有防水板，引起瓦斯隧道工区瓦斯泄露；定位钎钉1施工时钻Φ15孔，注入植筋胶后再插入；钎钉插入前应进行除锈处理，采用旋转或锤击打入方式快速无回弹插入孔底。垫板2采用100mm*230mm*8mm钢板。环向钢筋3采用HRB400钢筋，直径20mm，布置间距15~20cm。纵向钢筋4采用HRB400钢筋，直径12mm，布置间距15~20cm。锁脚钎钉5锚固于既有衬砌边墙底部，采用HRB400钢筋，直径20mm，每根长50~60cm；利用Φ20直纹套筒将其与环向钢筋3连接，纵向间距50cm；锁脚钎钉5施工时钻Φ25孔，注入植筋胶后再插入；钎钉插入前应进行除锈处理，采用旋转或锤击打入方式快速无回弹插入孔底。喷射混凝土6采用C30，厚10cm，网喷混凝土后隧道内净空应满足隧限-2A的要求。垫板锚固钢筋7采用HPB300钢筋，直径10mm，每根长40-50cm，焊接于垫板2两侧；伸出垫板两侧15-20cm，以便与纵向钢筋4连接，每块垫板2对应2根垫板锚固钢筋7。贴角焊缝8高度5mm，垫板锚固钢筋7与垫板2接触段两侧全部焊接。钎钉螺帽9采用M12螺帽。此外，对于瓦斯隧道，病害整治施工应严格按瓦斯工区施工要求进行，施工机具必须采用防爆型。

本发明基于少扰动、低影响既有衬砌结构且满足隧道限界要求的原则，使用步骤如下：

（1）架设钢轨拱架预加固后，打孔探测衬砌后空隙及回填情况；

（2）（需注浆时）凿开预留注浆孔，初次压浆，控制注浆压力在0.5MPa以内，压浆顺序从下往上施作，待下层浆液凝固达到一定强度后再进行上部压浆，压浆时应设观测点观测衬砌变化情况，如有异常，及时停止并采取必要的临时应急措施；

（3）既有衬砌表面清理，凿除裂损混凝土；

（4）钻孔，并按设计间距注入植筋胶后插入定位钎钉1；

（5）初喷混凝土，厚3cm；

（6）全断面布置钢筋网，绑扎环向钢筋3和纵向钢筋4形成钢筋网，环向钢筋利用锁脚钎钉5锚固于衬砌边墙中；

（7）制作钢垫板及其附属构件，利用螺帽将其与钎钉锚固，利用垫板2及其附属构件垫板锚固钢筋7、贴角焊缝8、钎钉螺帽9将定位钎钉1锚固在钢筋网上；

（8）进行喷射混凝土6施工，复喷混凝土至设计厚度；

（9）（需注浆时）喷砼达到设计强度后进行二次压浆，控制注浆压力0.5-1.0MPa。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。