钢板与复合砂浆组合结构处治隧道结构裂损的施工方法

技术领域

本发明属于隧道结构裂缝处治技术领域，具体涉及钢板与复合砂浆组合结构处治隧道结构裂损的施工方法。

背景技术

针对隧道结构裂缝，当裂缝宽度较小，对结构安全性影响较小时，可直接采用充填物封闭填充裂缝，以防止裂缝进一步扩展；当裂缝宽度在0.2～1mm之间，可用高强度砂浆将裂缝表面封闭，以防止裂缝进一步发展和钢筋裸露氧化；当裂缝宽度大于1mm，则不仅需要封闭裂缝表面，还需要将环氧树脂和高强度胶注入裂缝进行填充，以防止裂缝上下表面发生错动摩擦，避免裂缝剪切破坏。裂缝填充物仅能防止压剪断裂和剪切断裂，对裂缝的拉张和拉剪破坏作用有限。

当衬砌裂缝发育较严重，对结构的安全性产生了显著的影响时，单纯的裂缝处理已不能满足需要。此时，如果衬砌结构仍有较强承载能力，能够保持自身稳定，且隧道净空允许，则可通过嵌拱(轨)、钢带以及网片加喷射(钢纤维)混凝土等方法对衬砌结构进行加固。嵌拱(轨)法和钢带加固法是通过在衬砌结构内环安装钢带、钢拱架或钢轨，以对衬砌结构进行支撑的方法。在实际工程中，可根据实际工况选择直接在衬砌外施作或在原衬砌内凿槽安装。

此外，还可在既有衬砌外重新施作套拱结构。新施作的套拱结构将与原结构形成一个整体，共同承担围岩压力。根据加固范围，套拱加固又分为整体式套拱和局部套拱。套拱主要采用模筑，在套拱施作前，需凿除部分原衬砌结构，以保证原结构与新施作结构的有效连接。套拱工序相对复杂，且套拱结构厚度较大对隧道的净空会有影响。当裂缝发育更严重，对隧道结构的安全性产生了显著影响时，单一的裂损处理很难满足要求。

发明内容

本发明的目的是提供钢板与复合砂浆组合结构处治隧道结构裂损的施工方法，隧道结构裂缝处治安全合理。

本发明采用以下技术方案：钢板与复合砂浆组合结构处治隧道结构裂损的施工方法，包括如下步骤：

步骤S1、凿毛处理：在隧道结构裂缝周围进行凿毛处理；

步骤S2、固定网格：在隧道结构裂缝处覆盖固定网格，网格大于裂损长度和宽度；

步骤S3、喷涂界面剂：在网格处喷涂界面剂；

步骤S4、喷射复合砂浆：喷射高性能复合砂浆，复合砂浆覆盖整个挂网网格区域；

步骤S5、加固钢板：

对于隧道明洞结构：待高性能复合砂浆指标满足规定时，在复合砂浆表面覆盖钢板，钢板外包整个复合砂浆加固区域；

对于隧道衬砌结构：待高性能复合砂浆指标满足规定时，在复合砂浆表面覆盖钢板，且钢板贴合于隧道衬砌内壁，左右两端延伸至拱脚处，与拱脚锚杆焊接连接。

进一步地，在步骤S2中，网格大于裂损长度、宽度至少一倍。

进一步地，在步骤S5中，钢板固定时，在其上钻孔作为注浆孔，在复合砂浆与钢板之间采用注浆工艺对其空隙或空洞进行填充加固。

进一步地，在步骤S2中，网格为一层或多层。

本发明的有益效果是：1.采用了钢板与复合砂浆组合结构处治隧道结构裂损，即采用主动约束加固(固定各类纤维网格)、一次被动约束加固(喷射复合砂浆)、二次被动约束加固(焊接钢板/黏贴钢板+注浆填充)共三级约束加固工序，使隧道结构裂缝处治安全合理。2.采用的高性能复合砂浆，具有超高抗压性能、抗折性能、抗拉性能和收缩性能，可以有效治理隧道结构裂缝，针对隧道衬砌结构，采用黏结钢板+注浆填充，可以充分利用玄武岩纤维超高性能混凝土超高的力学性能、防渗性能与耐久性能。

附图说明

图1为隧道明洞结构裂损处治示意图。

图2为隧道衬砌结构裂损处治示意图。

其中：1.隧道衬砌；2.裂缝；3.钢板；4.复合砂浆；5.锚索。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明公开了钢板与复合砂浆组合结构处治隧道结构裂损的施工方法，包括如下步骤：

步骤S1、凿毛处理：在隧道结构裂缝2周围进行凿毛处理，凿毛处理区域大小并没有严格限定，根据现场实际情况定，如果裂缝较宽，则增大凿毛区域，如果裂缝细窄，则减小凿毛区域。

凿毛处理可采用目前市场上用于凿毛的设备，如凿毛机、风镐、电镐、冲击钻等。

步骤S2、固定网格：在隧道结构裂缝2处覆盖固定网格，网格大于裂损长度、宽度至少一倍。网格采用耐腐蚀性高的纤维网格，如碳纤维网格、玄武岩纤维网格等，采用环氧结构胶固定纤维网格。

可根据固定需求，选择纤维网格的层数，此处的各类纤维网格相当于主动约束加固。

步骤S3、喷涂界面剂：在网格处喷涂界面剂，界面剂可选用以水泥基为主的无机界面剂，也可选用以环氧树脂、聚氨酯等有机界面剂，增强隧道结构混凝土表面与复合砂浆界面黏结；

喷涂界面剂时，面底涂应涂抹均匀，厚度1～3mm。

步骤S4、喷射复合砂浆4：喷射高性能复合砂浆4，复合砂浆覆盖整个挂网网格区域，喷射完抹平高性能复合砂浆外表面；

复合砂浆4具有良好的超早强、无收缩、高抗裂、高耐久性能，与纤维网格良好的抗拉性能进行组合，修复隧道结构。此处喷射高性能复合砂浆相当于一次被动约束加固。

上述高性能复合砂浆4属于水泥基复合材料，为已有材料，采用其指标为：

(1)高性能复合砂浆所需的工业固废基超细早强型掺合料比表面积≥700m

(2)超早强无收缩高抗裂隧道喷射用修复材料3h抗压强度≥30MPa、3h抗折强度≥10MPa、1d抗压强度≥60MPa、1d抗折强度≥15MPa；1d膨胀率0.01-0.1％；2d抗压强度≥70MPa、2d抗折强度≥17MPa；28d抗压强度≥100MPa、28d抗折强度≥20MPa、28d轴心抗拉强度≥6MPa；90d收缩应变小于300×10

养护：确保环境温度适宜，根据养护环境，配合采取洒水养护和防裂措施；

施工现场的环境温度以5～35℃为宜。冬季、通风场所、有阳光直射的施工场地，复合砂浆表面易干燥，容易产生干缩裂缝，此时应采取洒水养护和防裂措施。

步骤S5、加固钢板3：对于隧道明洞结构：待高性能复合砂浆指标满足规定时，在复合砂浆表面覆盖钢板3，所述钢板3外包整个复合砂浆加固区域；如图1所示。

对于隧道衬砌结构：待高性能复合砂浆指标满足规定时，在复合砂浆表面覆盖钢板3，且所述钢板3贴合于隧道衬砌内壁，左右两端延伸至拱脚处，与拱脚锚杆焊接连接。钢板2固定时，在钢板2上钻孔作为注浆孔，在复合砂浆与钢板之间采用注浆工艺对其空隙或空洞进行填充加固。如图2所示。

注浆材料采用玄武岩纤维超高性能混凝土，充分利用了玄武岩纤维超高性能混凝土超高的力学性能、防渗性能与耐久性。

对填充的注浆材料养护测试：

标准养护下28天压缩强度高于120MPa；

标准养护下28天拉伸强度高于8MPa。

标准养护下28天弯曲强度高于16MPa。

标准养护下28天后，韧性指标I5，I10和I20分别大于4、8和15。

耐久性能(预开裂)：6个月时玄武岩纤维增强UHPC弯曲强度保留80％以上。

抗渗性能：28天后，氯离子抗渗性能低于20×10-