一种隧道衬砌加固结构及施工方法

技术领域

本申请涉及隧道施工技术领域，具体地，涉及一种隧道衬砌加固结构及施工方法。

背景技术

既有铁路隧道出现衬砌裂损、掉块风险时，常用的整治措施有局部拆换、采用现浇钢筋混凝土套衬、采用拼装式波纹钢板加固等措施。现浇钢筋混凝土套衬需要经过既有衬砌凿毛、打钎钉、架立钢架、施作锁脚锚杆、绑扎钢筋、安装模板、灌注混凝土、回填注浆、拆模、打磨等多个环节，施工工序多，施工周期长，施工风险高。波纹钢板是在传统钢板基础上，通过波纹成型加工,形成具有特定波形分布的钢板，其具有更高的结构强度和承载能力,目前广泛用于基础工程设施中。拼装式波纹钢板套衬近年在铁路、公路工程隧道病害整治工程中得到了广泛的应用。相对于传统钢筋混凝土套衬工艺，波纹钢板施工具有模块化、快速化的特点，但在铁路隧道病害整治实践中，发现波纹钢板表层1.5mm的绝缘层易脱落损坏，引起绝缘性、耐久性方面的安全隐患，波纹钢板连接使用的螺栓数量较大，养护维修困难，对铁路运营安全造成影响。

现浇钢筋混凝土套衬存在施工难度大、效率低、风险高的问题。现有的波纹钢板在隧道衬砌病害加固运用中具有模块化、快速化的特点，极大提高了隧道病害整治的效率。但其表面绝缘涂层易被破坏影响结构整体绝缘性、耐久性、结构连接复杂的短板限制了其应用范围。

发明内容

本申请实施例中提供了一种隧道衬砌加固结构及施工方法，以解决现有浇钢筋混凝土套衬施工难度大、效率低且风险高的问题。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种隧道衬砌加固结构，包括：

若干组加固肋板，各组所述加固肋板沿隧道衬砌的纵向排布；每组加固肋板包括至少两个沿隧道衬砌的环向设置的加固肋板；所述加固肋板的纵向两端分别设有卡接凹部和卡接凸部；各组所述加固肋板间经所述卡接凹部和所述卡接凸部连接；

连接件，位于每组加固肋板中相邻的两个所述加固肋板间，用于将所述加固肋板与隧道衬砌固定。

可选地，所述加固肋板为玄武岩纤维与环氧树脂混合实心肋板。

可选地，所述加固肋板包括：

弧形肋板本体，所述卡接凹部和所述卡接凸部分别位于所述弧形肋板本体的纵向两端；

若干个加固肋，沿所述弧形肋板本体的横向延伸，且各所述加固肋沿所述弧形肋板本体的纵向排布；

两个端板，分别位于所述弧形肋板本体的横向两端，且与所述加固肋形成封闭结构。

可选地，所述加固肋的截面为梯形。

可选地，所述连接件为工字型连接件，所述加固肋板插接于所述工字型连接件两侧的凹槽中。

可选地，每组所述加固肋板间的所述连接件与相邻组所述加固肋板间的所述连接件交错设置。

可选地，还包括：

填缝胶层，位于各组所述加固肋板间的所述卡接凸部和所述卡接凹部间。

可选地，还包括：

后浇筑混凝土层，位于所述加固肋板、所述连接件和隧道衬砌形成的浇筑空腔中。

可选地，所述卡接凸部为卡接凸起，所述卡接凹部为卡接凹槽。

本申请还提供一种基于上述实施例任一项所述的隧道衬砌加固结构的施工方法所述方法包括：

在隧道衬砌底部开槽并安装连接件；

依次沿隧道衬砌的环向安装各个加固肋板，并将所述加固肋板的横向的两端与所述连接件两侧的凹槽插接，以形成一组加固肋板；

沿隧道衬砌的纵向依次安装各组加固肋板，并对接各组所述加固肋板间的卡接凸部和卡接凹部；

注浆填充所述加固肋板、所述连接件和隧道衬砌形成的浇筑空腔，完成隧道加固。

本申请实施例提供的隧道衬砌加固结构，包括：若干组加固肋板，各组加固肋板沿隧道衬砌的纵向排布；每组加固肋板包括至少两个沿隧道衬砌的环向设置的加固肋板；加固肋板的纵向两端分别设有卡接凹部和卡接凸部；各组加固肋板间经卡接凹部和卡接凸部连接。连接件，位于每组加固肋板中相邻的两个加固肋板间，用于将加固肋板与隧道衬砌固定。

采用本申请实施例中提供的一种隧道衬砌加固结构，相较于现有技术，具有以下技术效果：

本申请通过各加固肋板预制组装成一组环形加固肋板，多组加固肋板能够对接形成隧道内侧的拱状结构，以对隧道内壁进行加固；各加固装置通过加固肋板和连接件实现连接，以简化加固肋板和隧道衬砌之间的固定，简化装置结构，缩短安装时间，有效解决既有钢筋混凝土套衬施工慢、占用既有隧道空间多、养护维修困难的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种加固肋板的剖视结构示意图；

图2为图1中A-A向剖视结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种加固肋板的轴测结构示意图；

图4为本申请实施例提供的隧道衬砌加固结构的安装结构示意图；

图5为本申请实施例提供的连接件的安装结构示意图；

图6为本申请实施例提供的填缝胶层的位置结构示意图；

图7为本申请实施例提供的隧道衬砌加固结构的剖视结构示意图。

附图中标记如下：

加固肋板100、后浇筑混凝土层200、连接件300、填缝胶层400、隧道衬砌500、连接锚栓600；

弧形肋板本体1、加固肋10、卡接凹部11、卡接凸部12、端板13。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种隧道衬砌加固结构及施工方法，以解决现有浇钢筋混凝土套衬施工难度大、效率低且风险高的问题。

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1-7，图1为本申请实施例提供的一种加固肋板的剖视结构示意图；图2为图1中A-A向剖视结构示意图；图3为本申请实施例提供的一种加固肋板的轴测结构示意图；图4为本申请实施例提供的隧道衬砌加固结构的安装结构示意图；图5为本申请实施例提供的连接件的安装结构示意图；图6为本申请实施例提供的填缝胶层的位置结构示意图；图7为本申请实施例提供的隧道衬砌加固结构的剖视结构示意图。

在一种具体的实施方式中，本申请提供的隧道衬砌500加固装置，包括若干组加固肋板100和连接件300。其中，各组加固肋板100沿隧道衬砌500的纵向排布；每组加固肋板100包括至少两个沿隧道衬砌500的环向设置的加固肋板100；加固肋板100的纵向两端分别设有卡接凹部11和卡接凸部12；各组加固肋板100间经卡接凹部11和卡接凸部12连接。

每组加固肋板100包括若干个加固肋板100，同组的加固肋板100沿隧道衬砌500的环向依次拼接，同组的相邻两个加固肋板100间设置连接件300，连接件300对加固肋板100进行卡接限位，连接件300与隧道衬砌500的内壁固定，将加固肋板100和隧道衬砌500固定；在安装完同一组各个加固肋板100之后，继续沿隧道衬砌500的纵向铺设第二组加固肋板100，相邻组的各加固肋板100间卡接固定，具体为在加固肋板100的纵向的两端分别设有卡接凹部11和卡接凸部12，可理解，加固肋板100的纵向平行于隧道衬砌500的纵向设置；

可理解，如图4所示，在隧道施工现场，包括隧道中线以及在隧道中线的两侧对称设置的线路中线，通过线路中线进行运输小车或其他维护作业车的行进，实现隧道维护施工。

采用本申请实施例中提供的一种隧道衬砌500加固装置，相较于现有技术，具有以下技术效果：

本申请通过各加固肋板100预制组装成一组环形加固肋板100，多组加固肋板100能够对接形成隧道内侧的拱状结构，以对隧道内壁进行加固；各加固装置通过加固肋板100和连接件300实现连接，以简化加固肋板100和隧道衬砌500之间的固定，简化装置结构，缩短安装时间，有效解决既有钢筋混凝土套衬施工慢、占用既有隧道空间多的问题。

其中，加固肋板100为玄武岩纤维与环氧树脂混合实心肋板，其绝缘性能好、防腐性能好以及更为轻量化，其通过将玄武岩纤维和树脂材料制作为半固化的片料后通过模压成型工艺形成复合材料，解决了原有的波纹钢板支护结构绝缘性、防腐性不佳的问题。玄武岩纤维以玄武岩为原料，经高温熔融，再通过铂铑合金漏板高速拉制而成，具有良好的耐久性、耐候性、耐水性、抗氧化性，具备高弹性模量和抗拉强度、良好的电绝缘性、阻燃性等。采用玄武岩纤维短切纱与树脂通过模压成型工艺组合而成。

具体的，加固肋板100包括弧形肋板本体1、若干个加固肋10和两个端板13。弧形肋板本体1与隧道衬砌500的周向内壁对应，弧形肋板本体1的纵向两端分别设有卡接凸部12和卡接凹部11，其中，卡接凸部12可以为卡接凸起，卡接凹部11可设置为卡接凹槽，具体可分别设置为矩形卡接凸起和矩形卡接凹槽，以便于生产加工；在其他实施例中，可根据需要设置卡接凸部12和卡接凹部11的具体结构，均在本申请的保护范围内。加固肋10的设置方向沿着弧形肋板本体1的弧形方向延伸，加固肋10不仅起到提高肋板强度的作用，在安装加固肋板100后进行浇筑时，能够增加与浇筑混凝土的接触面积。同时，在弧形肋板本体1的横向两端分别设置一个端板13，端板13和加固肋10形成封闭结构，以进一步提高强度。各加固肋10沿弧形肋板本体1的横向间隔设置。

优选地，加固肋10的截面为梯形、矩形或其他结构，在具体实施例中，优选加固肋10的截面为梯形，以进一步增加与浇筑混凝土接触面积。

上述加固装置还包括填缝胶层400，其位于各组加固肋板100的卡接凸部12和卡接凹部11间，由此以进一步提高二者间的密封性，防止混凝土浇筑时的外漏；结构简单，施工方便，使用效果好。

还包括后浇筑混凝土层200，位于加固肋板100、连接件300和隧道衬砌500形成的浇筑空腔中，完成隧道内壁加固。

在该实施例中，连接件300为工字型连接件300，加固肋板100插接在工字型连接件300两侧的凹槽中，以对加固肋板100沿隧道衬砌500的径向方向移动进行限位。工字型连接件300的底壁上设有安装孔和连接锚栓600，工字型连接件300通过连接锚栓600与隧道衬砌500固定。在工字型连接件300两侧的凹槽中分别设置加固肋板100，以实现对相邻两个加固肋板100之间的安装固定。具体的，每组加固肋板100包括五个加固肋板100，五个加固肋板100沿隧道衬砌500的周向内壁铺设形成一环，工字型连接件300为四个，每两个加固肋板100间经工字型连接件300进行固定，由此完成一组加固肋板100的安装。在进行相邻组的加固肋板100的安装固定时，每组加固肋板100间的连接件300与相邻组加固肋板100间的连接件300交错设置，以保证结构受力合理。

具体施工过程为：将多块加固肋板100预制组装成多组加固肋板100，多个加固肋板100能够对接形成隧道内侧一组拱状结构的环形单元；在隧道两侧底面开设底槽，在隧道内壁上固定连接件300，连接件300位于弧形段的端头对接点上；依次安装加固肋板100，将两侧的加固肋板100两端分别插入底槽和对接件，将中间的加固肋板100两端分别插入两侧的连接件300，以此形成一组环形单元，并在环形单元和隧道的原二衬之间注浆；根据上述步骤依次搭建，并将相邻的所述环形单元的对接边沿固定；注浆填充底槽和连接件300，完成隧道内壁加固。

本申请玄武岩纤维和树脂形成复合材料后具有力学性能好、耐腐蚀、耐高温、绝缘抗磁、隔热、阻燃、环保的特点，结构自重轻，更便于现场施工吊装。该技术应用于既有隧道衬砌500加固，克服了原加固方案中钢筋混凝土套衬工序复杂，施工慢、占用隧道内净空较多的问题，以及波纹钢板绝缘性、防腐性存在隐患的缺点，能够满足铁路工电部门对隧道加固结构绝缘性、防腐性、养护维修的要求，以及能够快速施工的优点。带肋板环向采用“工”字型材进行连接，每环之间采用错口连接。带肋板两端与所述“工”字型材两端插接，所述对接件通过螺钉固定在所述隧道内壁上。本申请采用“工”字型材对接件能够提高加固效率，防止尺寸误差造成的安装稳定性差等问题。该连接方式避免使用大量螺栓连接，加固后结构表面无螺栓，表面平整，解决了波纹钢板采螺栓连接养护维修的问题。

基于上述隧道衬砌500加固装置，本申请还提供一种应用于上述加固装置的施工方法，该方法包括：

S11：在隧道衬砌500底部开槽并安装连接件300；

S12：依次沿隧道衬砌500的环向安装各个加固肋板100，并将所述加固肋板100的横向的两端与所述连接件300两侧的凹槽插接，以形成一组加固肋板100；

S13：沿隧道衬砌500的纵向依次安装各组加固肋板100，并对接各组所述加固肋板100间的卡接凸部12和卡接凹部11；

S14：注浆填充所述加固肋板100、所述连接件300和隧道衬砌500形成的浇筑空腔，完成隧道加固。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。