隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)，包括位于隧道內(nèi)并且固定在隧道襯砌上的加固鋼環(huán)以及設(shè)置在加固鋼環(huán)和隧道襯砌的間隙中并粘貼在加固鋼環(huán)的外側(cè)面的多個漿囊袋，當(dāng)在漿囊袋內(nèi)注入一定壓力的漿材后，漿囊袋產(chǎn)生的膨脹力能夠為加固鋼環(huán)和隧道襯砌施加相互平衡的預(yù)應(yīng)力，使得加固鋼環(huán)能夠分擔(dān)隧道襯砌的部分載荷，從而一定程度改變了隧道襯砌的受力狀態(tài)，彌補現(xiàn)有的加固鋼環(huán)只能在隧道繼續(xù)發(fā)生變形時才和隧道襯砌協(xié)同受力的缺陷，加固效果好并且提高了隧道襯砌的安全系數(shù)。
【專利說明】隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型屬于隧道工程領(lǐng)域，涉及一種隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]采用盾構(gòu)法建造隧道具有高效、安全等優(yōu)點，因此近二十年在國內(nèi)得到了廣泛的使用并建成了大量的盾構(gòu)隧道，但是，隨著盾構(gòu)隧道使用年限的增長，盾構(gòu)隧道的結(jié)構(gòu)病害逐漸凸顯，甚至可能危及到盾構(gòu)隧道自身結(jié)構(gòu)的安全，特別是建造在城市軟土地區(qū)的盾構(gòu)隧道的結(jié)構(gòu)病害更為突出。地鐵沿線往往是房地產(chǎn)開發(fā)的熱點區(qū)域，而在盾構(gòu)隧道附近的施工活動容易改變盾構(gòu)隧道所處地層的位移場和應(yīng)力場，使盾構(gòu)隧道產(chǎn)生較大的收斂變形，甚至造成隧道襯砌的承載狀態(tài)惡化，因此不得不對其采取加固措施。
[0003]現(xiàn)階段的加固手段有限，多是在發(fā)生超限的收斂變形的隧道襯砌內(nèi)固定加固鋼環(huán)，但是此時加固鋼環(huán)是不受力的，外部載荷仍然由原隧道襯砌來承擔(dān)，只有當(dāng)盾構(gòu)隧道繼續(xù)變形時，加固鋼環(huán)和隧道襯砌才協(xié)同受力，共同承擔(dān)外部載荷，并沒有改善原隧道襯砌的受力狀態(tài)。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)，在防止隧道結(jié)構(gòu)破壞的同時改善原隧道襯砌的受力狀態(tài)。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實用新型的解決方案是:
[0006]本實用新型提供一種隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)，包括位于隧道內(nèi)并且固定在隧道襯砌上的加固鋼環(huán)，還包括設(shè)置在加固鋼環(huán)和隧道襯砌的間隙中并粘貼在加固鋼環(huán)的外側(cè)面的多個漿囊袋，漿囊袋內(nèi)填充有能夠固化的漿材，漿囊袋上設(shè)有用于注入漿材的注漿管，加固鋼環(huán)上設(shè)有用于使注漿管伸出的注漿口。
[0007]上述隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)中，多個漿囊袋中排列在最外側(cè)的漿囊袋的外側(cè)邊與加固鋼環(huán)圓心的連線和加固鋼環(huán)的中垂線的夾角為30°?45°。
[0008]上述未填充漿材的漿囊袋的長度為500?1000mm，未填充漿材的漿囊袋的寬度比加固鋼環(huán)的寬度少100?200mm，間隙的厚度為10?30mm，填充了漿材的漿囊袋的厚度受到間隙的限制。進(jìn)一步地，未填充衆(zhòng)材的衆(zhòng)囊袋的長度優(yōu)選為500mm,未填充衆(zhòng)材的衆(zhòng)囊袋的寬度優(yōu)選為400mm,間隙的厚度優(yōu)選為10mm。
[0009]上述漿囊袋由土工膜或橡膠膜制成；或者漿材為雙液水泥漿和環(huán)氧樹脂中的任意一種。
[0010]上述間隙用剛性環(huán)氧樹脂填充；或者漿囊袋通過環(huán)氧樹脂密封膠粘貼在加固鋼環(huán)的外側(cè)。
[0011]上述加固鋼環(huán)由若干段弧形鋼板焊接而成，每段弧形鋼板的厚度為10?30mm，每段弧形鋼板的寬度為600?1200mm，構(gòu)成加固鋼環(huán)的兩個底部的兩段弧形鋼板分別通過支架架設(shè)于盾構(gòu)隧道基部的道床的兩側(cè)。進(jìn)一步地，上述加固鋼環(huán)優(yōu)選為由圓心角分別為64°、45°、90°、45°和64°的五段弧形鋼板依次焊接而成，每段弧形鋼板的厚度優(yōu)選為20mm，每段弧形鋼板的寬度優(yōu)選為600mm，圓心角為64°的兩段弧形鋼板分別通過支架架設(shè)在隧道道床的兩側(cè)。
[0012]上述加固鋼環(huán)通過螺栓固定在隧道襯砌上。進(jìn)一步地，上述螺栓優(yōu)選為等級是5.8級的化學(xué)螺栓。
[0013]由于采用上述方案，本實用新型的有益效果是:
[0014]在本實用新型的隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)中，加固鋼環(huán)固定在隧道襯砌上，多個漿囊袋設(shè)置在加固鋼環(huán)和隧道襯砌的間隙中并粘貼在加固鋼環(huán)的外側(cè)面，當(dāng)在漿囊袋內(nèi)注入一定壓力的漿材后，漿囊袋產(chǎn)生的膨脹力能夠為加固鋼環(huán)和隧道襯砌施加相互平衡的預(yù)應(yīng)力，使得加固鋼環(huán)在漿囊袋的作用下分擔(dān)了隧道襯砌的部分載荷，從而一定程度改變了隧道襯砌的受力狀態(tài)，彌補現(xiàn)有的加固鋼環(huán)只能在隧道繼續(xù)發(fā)生變形時才和隧道襯砌協(xié)同受力的缺陷，加固效果好并且提高了隧道襯砌的安全系數(shù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型實施例中的隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0016]圖2是本實用新型實施例中的漿囊袋的示意圖。
[0017]圖3是本實用新型實施例中的注漿管的示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記:
[0019]隧道襯砌1、道床2、加固鋼環(huán)3、焊接縫4、支架5、漿囊袋6、注漿管7、螺栓孔8、環(huán)氧樹脂填充層9和弧形鋼板10。

【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖所示實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。
[0021]實施例
[0022]本實施例中的隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)用于對已有的隧道襯砌進(jìn)行加固，并同時改善該隧道襯砌的受力狀態(tài)，從而提高其安全系數(shù)，避免隧道的結(jié)構(gòu)破壞。
[0023]如圖1和2所示，該隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)主要由加固鋼環(huán)和多個漿囊袋構(gòu)成。
[0024]加固鋼環(huán)3位于隧道襯砌I所圍成的空間內(nèi)，通過螺栓連接固定在隧道襯砌I的內(nèi)側(cè)面上。加固鋼環(huán)3的兩個底部分別通過兩個支架5( 土建、結(jié)構(gòu)行業(yè)常稱牛腿)架設(shè)在位于盾構(gòu)隧道基部的道床2的兩側(cè)。這兩個支架5均由鋼質(zhì)材料制成，尺寸均為400mm X 400mm。
[0025]加固鋼環(huán)3由若干段弧形鋼板10兩兩焊接而成，焊接后的兩段弧形鋼板10之間留有焊接縫4。弧形鋼板的分割尺寸和分割數(shù)目根據(jù)盾構(gòu)隧道的實際尺寸和施工情況而確定，一般而言，每段弧形鋼板的厚度可以為10?30mm且寬度可以為600?1200mm,并且焊接而成的加固鋼環(huán)3的外徑需要比隧道襯砌I的內(nèi)徑小10?20mm。本實施例中，盾構(gòu)隧道的內(nèi)徑為5500mm，加固鋼環(huán)3的外徑為5420mm，加固鋼環(huán)3的外徑比隧道襯砌I的內(nèi)徑小1mm,每段弧形鋼板的厚度優(yōu)選為20mm,寬度優(yōu)選為600mm ;加固鋼環(huán)3由圓心角分別為64°、45°、90°、45°和64°的五段弧形鋼板依次焊接而成，圓心角為64°的兩段弧形鋼板分別通過支架5架設(shè)在隧道道床的兩側(cè)，這兩段弧形鋼板分別構(gòu)成加固鋼環(huán)3的兩個底部，它們一端焊接在支架5上，另一端焊接在圓心角為45°的弧形鋼板上；圓心角為90°的弧形鋼板的兩端分別焊接在兩個圓心角為45°的弧形鋼板上。每段弧形鋼板10上面都預(yù)設(shè)有螺栓孔8和注漿口。加固鋼環(huán)3與隧道襯砌I采用等級為5.8級的化學(xué)螺栓連接，化學(xué)螺栓穿過螺栓孔8將加固鋼環(huán)3固定在隧道襯砌I上。
[0026]漿囊袋設(shè)置在加固鋼環(huán)3和隧道襯砌I的間隙中并粘貼在加固鋼環(huán)3的外側(cè)面，用于為加固鋼環(huán)3和隧道襯砌I施加相互平衡的預(yù)應(yīng)力，使得加固鋼環(huán)3具有分擔(dān)隧道襯砌I的部分載荷并改變隧道襯砌I的受力狀態(tài)的作用，同時還能加固隧道、提高隧道的安全系數(shù)并且避免隧道結(jié)構(gòu)破壞。
[0027]如圖2和圖3所示，漿囊袋6內(nèi)填充有注入后能夠固化的液態(tài)漿材，漿囊袋6上設(shè)有用于注入漿材的注漿管7，注漿管7從加固鋼環(huán)3上預(yù)設(shè)的注漿口伸出，所注入的漿材為雙液水泥漿和環(huán)氧樹脂中的任意一種。當(dāng)通過注漿管7向漿囊袋6內(nèi)注入一定壓力的漿材后，漿囊袋6發(fā)生膨脹，其產(chǎn)生的膨脹力能夠為加固鋼環(huán)3和隧道襯砌I施加相互平衡的預(yù)應(yīng)力，從而使得加固鋼環(huán)3分擔(dān)了隧道襯砌I的部分荷載，并在一定程度改變了隧道襯砌的受力狀態(tài)。漿囊袋6的膨脹程度，也即漿囊袋6的厚度受到加固鋼環(huán)3和隧道襯砌I的所形成間隙的限制。該間隙的厚度一般為10?30mm，因此，膨脹后的漿囊袋6的厚度也為10?30mm。本實施例中，間隙的厚度優(yōu)選為10mm，考慮到加固鋼環(huán)和隧道襯砌變形導(dǎo)致間隙的變形，膨脹后的漿囊袋6的厚度在1mm和20mm之間并且包含兩個端點值比較合適。
[0028]多個漿囊袋6通過環(huán)氧樹脂密封膠固定在加固鋼環(huán)3的外側(cè)面，其由土工膜或橡膠膜制成。尚未填充漿材的漿囊袋6的外形為扁平狀，其長度可以為500?1000mm，寬度可以比加固鋼環(huán)3的寬度少100?200mm。多個漿囊袋6中排列在最外側(cè)的任意一個漿囊袋的外側(cè)邊與加固鋼環(huán)3圓心的連線和加固鋼環(huán)3的中垂線的夾角為30°?45°。本實施例的加固鋼環(huán)3的拱頂共設(shè)置了三個漿囊袋6，每個漿囊袋6的長度為500mm，寬度為400mm，位于最外側(cè)的兩個漿囊袋中其中任意一個漿囊袋的外側(cè)邊與加固鋼環(huán)3圓心的連線和加固鋼環(huán)3的中垂線的夾角為35°。
[0029]本實施例中的隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)的施工步驟如下:
[0030](I)分別測量盾構(gòu)隧道和隧道襯砌I的尺寸，根據(jù)測量出來的尺寸切割出五段弧形鋼板，分別在道床的兩側(cè)安放支架5 ；
[0031](2)在圓心角為90°的弧形鋼板的外側(cè)面平均粘貼三個漿囊袋6，使得最外側(cè)的兩個漿囊袋的外側(cè)邊與加固鋼環(huán)3圓心的連線和加固鋼環(huán)3的中垂線的夾角分別為35° ;
[0032](3)將若干段弧形鋼板10在盾構(gòu)隧道內(nèi)按照圓心角為64°、45°、90°、45°和64°的順序依次焊接成加固鋼環(huán)3 ；
[0033](4)通過注漿管7向每個漿囊袋6內(nèi)注入雙液水泥漿，待漿囊袋6內(nèi)的壓力到達(dá)設(shè)定壓力時停止注入并封閉注漿管7 ；
[0034](5)用等級是5.8級的化學(xué)螺栓將加固鋼環(huán)3固定到隧道襯砌I上，并用剛性環(huán)氧樹脂填充加固鋼環(huán)3和隧道襯砌I之間的空隙，該空隙內(nèi)即形成環(huán)氧樹脂填充層9。
[0035]上述的對實施例的描述是為便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員能理解和使用本實用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本實用新型不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的揭示，不脫離本實用新型范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)，包括位于隧道內(nèi)并且固定在隧道襯砌上的加固鋼環(huán)，其特征在于:還包括設(shè)置在所述加固鋼環(huán)和所述隧道襯砌的間隙中并粘貼在所述加固鋼環(huán)的外側(cè)面的多個漿囊袋，所述漿囊袋內(nèi)填充有能夠固化的漿材，所述漿囊袋上設(shè)有用于注入所述漿材的注漿管，所述加固鋼環(huán)上設(shè)有用于使所述注漿管伸出的注漿口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述多個漿囊袋中排列在最外側(cè)的漿囊袋的外側(cè)邊與所述加固鋼環(huán)圓心的連線和所述加固鋼環(huán)的中垂線的夾角為30。?45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:未填充所述漿材的漿囊袋的長度為500?1000mm，未填充所述漿材的漿囊袋的寬度比所述加固鋼環(huán)的寬度少100?200mm，所述間隙的厚度為10?30mm，填充了所述漿材的漿囊袋的厚度受到所述間隙的限制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:未填充所述漿材的漿囊袋的長度為500mm，未填充所述漿材的漿囊袋的寬度為400mm，所述間隙的厚度為10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述漿囊袋由土工膜或橡膠膜制成；或者所述漿材為雙液水泥漿和環(huán)氧樹脂中的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述間隙用剛性環(huán)氧樹脂填充；或者所述漿囊袋通過環(huán)氧樹脂密封膠粘貼在所述加固鋼環(huán)的外側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述加固鋼環(huán)由若干段弧形鋼板焊接而成，每段所述弧形鋼板的厚度為10?30mm，每段所述弧形鋼板的寬度為600 ?1200mmo
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:每段所述弧形鋼板的厚度為20mm,每段所述弧形鋼板的寬度為600mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述加固鋼環(huán)通過螺栓固定在所述隧道襯砌上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的隧道襯砌加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述螺栓是等級為5.8級的化學(xué)螺栓。
【文檔編號】E21D11/00GK203978444SQ201420266195
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】佘才高, 朱斌, 楊樹才, 許巧祥, 汪青葆, 張柏林, 張書豐, 徐亞坤 申請人:南京地鐵集團(tuán)有限公司