一种表层嵌贴纤维索加固裂损隧道衬砌方法

摘要

本发明公开一种表层嵌贴纤维索加固裂损隧道衬砌方法，包括有以下步骤：（1）于待加固隧道衬砌表面画线标记嵌贴沟槽的位置；（2）开设沟槽，在沟槽基础上设置肋槽，并清除沟槽内混凝土杂质；（3）在沟槽内灌注结构胶；（4）通过压力压注的方法使浸润胶充分浸润纤维索；（5）将所述纤维索嵌贴于所述沟槽；（6）补充灌注结构胶，确保沟槽和肋槽充满结构胶并固化形成胶肋，清除沟槽多余结构胶；（7）自然养护加固结构。通过将轻质、高强、耐腐蚀的纤维索嵌入隧道衬砌表层，限制裂缝进一步发展，从而达到有效加固目的。与此同时，嵌贴纤维索的沟槽配置胶肋，增强纤维索与衬砌的粘结性能，从而取得更好的加固效果。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道领域技术，尤其是指一种表层嵌贴纤维索加固裂损隧道衬砌方法。

背景技术

近年来，我国交通基础设施建设规模不断扩大，发展速度迅速，取得了举世瞩目的成就。截止2019年底，我国已经投入运营公路隧道17738座(总长17230km)，投入运营的铁路隧道16084座(总长18041km)，投入运营的地铁隧道约4000km左右。同时在建和规划公路隧道23100km、铁路隧道22745km及地铁隧道3000km以上，位列世界首位。我国的隧道运营养护需求将日益迫切。隧道衬砌裂损是一种常见且难以彻底根治的隧道病害，许多学者对其病害处治进行了不少研究，但处治效果难以令人满意。

国内外学者对隧道衬砌裂损机理进行了广泛的研究，提出了多种裂损衬砌的加固维修方法，如锚杆加固法、注浆加固法、换拱法、套拱法、粘贴钢板/钢带法以及外贴纤维布法。这些方法在一定条件下能取得较好的加固效果，但也存在着明显的缺点，具有不可避免的局限性。例如，锚杆加固法加固需考虑地形、地质情况病害原因、病害现象、隧道断面形状、隧道构造等诸多因素，受限制条件多；注浆加固法因压注压力可能引起隧道病害，压注材料可能流入隧道，而且衬砌背后压注可能堵住排水，诱发其他隧道病害；换拱法需要对原拱进行拆除，更换新的隧道衬砌，其施工、养护周期长，会对交通运行造成重大影响；钢板或钢带具有重量大、易锈蚀等缺点，其施工周期长且养护标准较高；外贴纤维布法由于其与衬砌间的粘结性受诸多因素影响，导致施工要求很高。

因此，裂损隧道衬砌加固亟需开发效果显著、施工便捷、耐久性好的加固方法，将对我国隧道结构大规模管理养护具有重要的应用价值和经济效益。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，提供一种表层嵌贴纤维索加固裂损隧道衬砌方法，其能有效解决现有衬砌加固技术存在施工要求高、易锈蚀、养护周期长的问题，通过将轻质、高强、耐腐蚀的纤维索嵌入隧道衬砌表层，限制裂缝进一步发展，从而达到有效加固目的。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种表层嵌贴纤维索加固裂损隧道衬砌方法，包括有以下步骤：

（1）于待加固隧道衬砌表面画线标记嵌贴沟槽的位置；

（2）开设沟槽，在沟槽基础上设置肋槽，并清除沟槽内混凝土杂质；

（3）在沟槽内灌注结构胶；

（4）通过压力压注的方法使浸润胶充分浸润纤维索；

（5）将所述纤维索嵌贴于所述沟槽；

（6）补充灌注结构胶，确保沟槽和肋槽充满结构胶并固化形成胶肋，清除沟槽多余结构胶；

（7）自然养护加固结构。

优选的，所述步骤（1）中画线标记沿裂缝走向的垂直或接近垂直方向，每隔50cm左右设一对肋槽。

优选的，所述步骤（2）中在准确定位、画线后，利用切割机进行开槽，槽宽宽于纤维索厚度2-4毫米。

优选的，所述步骤（2）中通过用高压水清除沟槽内混凝土杂质，待沟槽经至少一天的放置干燥后，用高压气泵吹干，保证沟槽的清洁。

优选的，所述步骤（3）中利用胶枪将结构胶注入沟槽，结构胶剂量以稍溢出槽口为限。

优选的，所述步骤（4）中将浸润粘结剂均匀涂刷于纤维索表面，并使其充分浸润纤维索，浸润粘结剂与结构胶相兼容。

优选的，所述步骤（5）中除需满足锚固要求及适应结构表面形状外，纤维索沿着所述沟槽的轴线方向嵌贴于沟槽内。

优选的，：所述步骤（6）中沟槽内结构胶不足时需加注结构胶，使得结构胶充分均匀的填充沟槽和肋槽，抹平槽口，清除多余部分。

优选的，所述步骤（7）中在养护的24小时内保证养护环境干燥，温度适宜。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

通过将轻质、高强、耐腐蚀的纤维索嵌入隧道衬砌表层，限制裂缝进一步发展，从而达到有效加固目的。与此同时，嵌贴纤维索的沟槽配置胶肋，增强纤维索与衬砌的粘结性能。相较于采用钢材的加固技术（如粘贴钢板、钢带加固技术），本发明因采用的纤维索具有轻质、高强、耐腐蚀的特点而具有耐久性好、不需要特殊施工设备等优点，同时，纤维索比钢材的抗弯刚度小得多，而更加适用于隧道衬砌。相比于外贴纤维布加固技术，本发明主要通过表层嵌贴，同时配置胶肋使得纤维材料与隧道衬砌具有更好的粘结性能，从而能取得更好的加固效果。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之较佳实施例的工艺流程示意图；

图2是本发明之较佳实施例中隧道的截面图；

图3是本发明之较佳实施例中隧道的仰视图。

附图标识说明：

10、隧道 11、沟槽

12、肋槽 20、纤维索

30、结构胶

具体实施方式

本发明揭示了一种表层嵌贴纤维索加固裂损隧道衬砌方法，包括有以下步骤：

（1）于待加固隧道10衬砌表面画线标记嵌贴沟槽11的位置。在本实施例中，画线标记沿裂缝走向的垂直或接近垂直方向，每隔50cm左右设一对肋槽12。

（2）开设沟槽11，在沟槽11基础上设置肋槽12，并清除沟槽11内混凝土杂质；在本实施例中，在准确定位、画线后，利用切割机进行开槽，槽宽宽于纤维索20厚度2-4毫米。通过用高压水清除沟槽11内混凝土杂质，待沟槽11经至少一天的放置干燥后，用高压气泵吹干，保证沟槽11的清洁。

（3）在沟槽11内灌注结构胶30。在本实施例中，利用胶枪将结构胶30注入沟槽11，结构胶30剂量以稍溢出槽口为限。

（4）通过压力压注的方法使浸润胶充分浸润纤维索20。在本实施例中，将浸润粘结剂均匀涂刷于纤维索20表面，并使其充分浸润纤维索20，浸润粘结剂与结构胶30相兼容。

（5）将所述纤维索20嵌贴于所述沟槽11。在本实施例中，除需满足锚固要求及适应结构表面形状外，纤维索20沿着所述沟槽11的轴线方向嵌贴于沟槽11内。

（6）补充灌注结构胶30，确保沟槽11和肋槽12充满结构胶30并固化形成胶肋，清除沟槽11多余结构胶。在本实施例中，沟槽11内结构胶不足时需加注结构胶30，使得结构胶30充分均匀的填充沟槽11和肋槽12，抹平槽口，清除多余部分。

（7）自然养护加固结构。在本实施例中，在养护的24小时内保证养护环境干燥，温度适宜，温度为20℃左右。

由于混凝土不能承受拉力，较小的拉力就能使衬砌产生裂缝，现将轻质、高强、耐久的纤维索沿裂缝走向的垂直或接近垂直方向嵌贴于衬砌表层，其中嵌入的纤维索20能提供足够的抗拉性能，约束衬砌的变形，限制裂缝进一步发展。

包裹纤维索20的结构胶30侵入混凝土表层，将纤维索20与隧道10衬砌形成一个共同受力的复合结构，协同受力、协调变形，而纤维索20将承受几乎所有的拉应力，进而达到对裂损衬砌的加固效果。

同时，拟在开设沟槽11的基础上设置一系列肋槽12，使得灌注于肋槽12内的结构胶30后形成胶肋，进一步增强嵌贴复材和混凝土间的粘结性以取得更好的加固效果。

本发明的设计重点是：通过将轻质、高强、耐腐蚀的纤维索嵌入隧道衬砌表层，限制裂缝进一步发展，从而达到有效加固目的。与此同时，嵌贴纤维索的沟槽配置胶肋，增强纤维索与衬砌的粘结性能。相较于采用钢材的加固技术（如粘贴钢板、钢带加固技术），本发明因采用的纤维索具有轻质、高强、耐腐蚀的特点而具有耐久性好、不需要特殊施工设备等优点，同时，纤维索比钢材的抗弯刚度小得多，而更加适用于隧道衬砌。相比于外贴纤维布加固技术，本发明主要通过表层嵌贴，同时配置胶肋使得纤维材料与隧道衬砌具有更好的粘结性能，从而能取得更好的加固效果。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。