叠合式衬砌套拱施工结构及其施工方法技术

本申请涉及叠合式衬砌套拱施工结构及其施工方法，该方案包括：拼接式钢轨拱架，通过植筋嵌入安装于二次衬砌上，拼接式钢轨拱架脚部通过锁脚锚杆和U型钢筋锁定限位，且该拼接式钢轨拱架底部的端头钢板通过六角螺栓与混凝土基座内的预埋件连接；型钢框架梁，设于路面结构层内，用于对路面结构层进行加强；带肋模板，通过锚固型锚杆进行吊挂支模，且该带肋模板与二次衬砌之间的空隙内灌注有混凝土，以使得将拼接式钢轨拱架封闭埋掩形成叠合式加强衬砌；纵横向植筋网，设于叠合式加强衬砌的空洞经凿除后的空间内；带孔定型钢板，通过吊筋锚杆封闭空洞的洞口，并能够通过注浆管注入混凝土注浆液对空洞进行填补。有效地提高了衬砌套拱的施工质量。套拱的施工质量。套拱的施工质量。

【技术实现步骤摘要】
叠合式衬砌套拱施工结构及其施工方法


[0001]本申请涉及建筑工程
，具体涉及一种叠合式衬砌套拱施工结构及其施工方法。

技术介绍

[0002]我国地域广阔，隧道穿越山体的地质条件复杂多变，受设计理念、施工水平、运营环境等因素影响，随着运营时间的增长，部分衬砌结构因承载能力存在不足，逐渐出现了变形、开裂、错台、掉块等较严重病害，不同程度影响隧道的使用功能和运营安全，亟须进行加固处治。
[0003]目前衬砌加固的方法主要有粘贴纤维复合材料、粘贴钢板(带)、喷射混凝土、嵌入钢架、锚杆、套拱其中，套拱是沿原衬砌外表面增设拱形混凝土结构，与原衬砌共同承担外部荷载，可显著改善衬砌结构的强度、刚度、稳定性，提高衬砌结构承载能力，加固效果最理想。但是套拱在加固过程中存在如下几个问题：(1)套拱拱架易移位，整体性差；(2)为了保证钢架架设要求，常常导致套衬侵入隧道限界，影响通信、接触网线防护、电力等的过渡施工；(3)套拱施工过程中，隧道底板出现路面开裂、拱脚部变形反翘、底板隆起等病害，底板承载力不足，严重影响通车；(4)套拱灌注完成后，局部存在空洞、空鼓，往往缺少有效的修补措施，影响衬砌套拱的施工质量。
[0004]因此，亟待一种叠合式衬砌套拱施工结构及其施工方法，以解决现有技术存在的问题。
[0005]申请内容
[0006]本申请的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种叠合式衬砌套拱施工结构及其施工方法。
[0007]为了实现上述申请目的，本申请采用了以下技术方案：一种叠合式衬砌套拱，用于围岩破碎处、初期支护厚度过薄处、防水层漏水处及二次衬砌开裂处进行加固，包括：
[0008]拼接式钢轨拱架，通过植筋嵌入安装于二次衬砌上，拼接式钢轨拱架脚部通过锁脚锚杆和U型钢筋锁定限位，且该拼接式钢轨拱架底部的端头钢板通过六角螺栓与混凝土基座内的预埋件连接；
[0009]型钢框架梁，设于路面结构层内，用于对路面结构层进行加强；
[0010]带肋模板，通过锚固型锚杆进行吊挂支模，且该带肋模板与二次衬砌之间的空隙内灌注有混凝土，以使得将拼接式钢轨拱架封闭埋掩形成叠合式加强衬砌；
[0011]纵横向植筋网，设于叠合式加强衬砌的空洞经凿除后的空间内；
[0012]带孔定型钢板，通过吊筋锚杆封闭空洞的洞口，并能够通过注浆管注入混凝土注浆液对空洞进行填补。
[0013]进一步地，二次衬砌内开设有拱槽，且该拱槽内均匀植入有植筋，以使得拼接式钢轨拱架嵌入拱槽内后能够与植筋焊接固定。
[0014]进一步地，相邻的拼装式钢轨拱架之间通过连接筋连成一体，且拼装式钢轨拱架
嵌入拱槽后，该拼装式钢轨拱架两侧的缝隙内通过拱槽填塞硂固定。
[0015]进一步地，锚固型锚杆沿隧道环向打设，并打入围岩设定深度。
[0016]进一步地，型钢框架梁通过纵向槽钢、纵向型钢及横向钢支撑焊接拼成，纵向槽钢通过注浆导管打入地下后注浆加强固定。
[0017]一种叠合式衬砌套拱施工方法，用于通过上述的叠合式衬砌套拱施工结构进行施工，具体包括以下施工步骤：
[0018]S00、施工准备：对围岩破碎处、初期支护厚度过薄处、防水层漏水处及二次衬砌开裂处进行检查，测量放样出拱槽的切割线以及锚固型锚杆的布置点，在设计的位置浇筑基座并基座内预埋连接件；
[0019]S10、打设锚固型锚杆：沿锚固型锚杆的布置点在二次衬砌上打入锚固型锚杆直至打入围岩中；
[0020]S20、衬砌切槽植筋：对二次衬砌表面进行凿毛处理，露出新鲜混凝土面，采用混凝土切割机沿测量放线的线条对二次衬砌表面进行切割，切割的宽度及深度保持一致，采用风动凿岩机沿着切割线进行凿岩作业，凿出拱槽，拱槽凿除成型后，清除残渣，在拱槽上均匀间距植入固定钢筋形成植筋，以使得植筋通过钻孔、锚固剂与二次衬砌连接牢固；
[0021]S30、拱架安装：拼装式钢轨拱架安装前，预先按设计图纸位置，在最大跨及拱脚处打入自进式锁脚锚杆，拼装式钢轨拱架在洞外加工场集中制作；
[0022]预拼装合格后运输到洞内分段进行拼装，拼装式钢轨拱架嵌入拱槽内与二次衬砌内的植筋进行焊接；
[0023]拼装式钢轨拱架脚部焊接端头钢板，端头钢板落底在基座上，并通过六角螺栓与基座内的预埋件进行连接；
[0024]在拼装式钢轨拱架位置调整无误后，在锁脚锚杆端部焊接U型钢筋，通过U型钢筋对拼装式钢轨拱架进行锁死；
[0025]相邻的两榀拼装式钢轨拱架之间焊接连接筋加强连接，同时采用模注混凝土填塞拼装式钢轨拱架与拱槽之间的缝隙，形成拱槽填塞砼；
[0026]S40、绑扎钢筋、支模：施作双层套衬钢筋，将钢筋网与拼装式钢轨拱架绑扎在一起，在钢筋网下部安装带肋模板，带肋模板顶在拼装式钢轨拱架上，并通过在锚固型锚杆端部安装钢垫板固定带肋模板；
[0027]S50、灌注混凝土：向带肋模板与二次衬砌之间的空隙内灌注混凝土，通过混凝土将拼装式钢轨拱架进行封闭埋掩形成叠合式加强衬砌，并对叠合式加强衬砌内表面打磨，内表面施作渗透性结晶防水涂料；
[0028]S60、安装型钢框架梁结构：凿除病害段部分的路面结构层及路面基层，凿除部分仰拱回填层，对仰拱两侧进行切割搁置平台，将提前焊接成整体的型钢框架梁结构搁置于仰拱两侧的平台上，型钢框架梁结构的纵向槽钢穿设两排注浆导管后打入地下设定深度，并通过注浆导管向地下注入水泥
‑
水玻璃双液浆进行加强。
[0029]进一步地，还包括以下施工步骤：
[0030]S70、空洞监测：对新施工的叠合式加强衬砌进行空洞病害检测，标记空洞区域，对于叠合式加强衬砌厚度小于设定厚度的空洞进行凿除；
[0031]S80、空洞修补：凿除的空洞处采用植筋处理，植入双层纵横向植筋网，在空洞四周
打设吊筋锚杆，吊筋锚杆下端穿过带孔定型钢板后通过双螺母进行紧固；
[0032]双螺母与带孔定型钢板之间设置槽型垫板，在带孔定型钢板内插入注浆管，通过注浆管灌注微膨胀细石混凝土；
[0033]待空洞内的细石混凝土基本灌注满后，在空洞最高处安装封口钢板，并在该封口钢板上预留注浆孔，最后注入水泥砂浆填满空洞。
[0034]进一步地，S50步骤中，叠合式加强衬砌26内表面平整度不大于1/20。
[0035]进一步地，S70步骤中，对于叠合式加强衬砌厚度小于20cm的空洞采用人工凿除，且保证凿除面范围比空洞范围大5～10cm。
[0036]与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
[0037]1、本申请的新型叠合式衬砌套拱的结构与原衬砌结合成一体，共同受力、变形协调，改善原结构的受力条件，最大程度利用原结构承载力，提高衬砌结构安全系数，是一种强力的衬砌加固方法；
[0038]2、本申请通过在二次衬砌内切槽嵌入拱架，叠合式套拱厚度可控，在隧道净空富余量小的情况下，可以达到加固后不侵入建筑限界，保证隧道的服务水平；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.叠合式衬砌套拱施工结构，用于围岩破碎处、初期支护厚度过薄处、防水层漏水处及二次衬砌开裂处进行加固，其特征在于，包括：拼接式钢轨拱架，通过植筋嵌入安装于所述二次衬砌上，所述拼接式钢轨拱架脚部通过锁脚锚杆和U型钢筋锁定限位，且该拼接式钢轨拱架底部的端头钢板通过六角螺栓与混凝土基座内的预埋件连接；型钢框架梁，设于路面结构层内，用于对所述路面结构层进行加强；带肋模板，通过锚固型锚杆进行吊挂支模，且该带肋模板与所述二次衬砌之间的空隙内灌注有混凝土，以使得将所述拼接式钢轨拱架封闭埋掩形成叠合式加强衬砌；纵横向植筋网，设于所述叠合式加强衬砌的空洞经凿除后的空间内；带孔定型钢板，通过吊筋锚杆封闭所述空洞的洞口，并能够通过注浆管注入混凝土注浆液对所述空洞进行填补。2.根据权利要求1所述的叠合式衬砌套拱施工结构，其特征在于，所述二次衬砌内开设有拱槽，且该拱槽内均匀植入有植筋，以使得所述拼接式钢轨拱架嵌入所述拱槽内后能够与所述植筋焊接固定。3.根据权利要求3所述的叠合式衬砌套拱施工结构，其特征在于，相邻的所述拼装式钢轨拱架之间通过连接筋连成一体，且所述拼装式钢轨拱架嵌入所述拱槽后，该拼装式钢轨拱架两侧的缝隙内通过拱槽填塞硂固定。4.根据权利要求1所述的叠合式衬砌套拱施工结构，其特征在于，所述锚固型锚杆沿隧道环向打设，并打入所述围岩设定深度。5.根据权利要求1所述的叠合式衬砌套拱施工结构，其特征在于，所述型钢框架梁通过纵向槽钢、纵向型钢及横向钢支撑焊接拼成，所述纵向槽钢通过注浆导管打入地下后注浆加强固定。6.一种叠合式衬砌套拱施工方法，其特征在于，用于通过权利要求1
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5任意一项所述的叠合式衬砌套拱施工结构进行施工，具体包括以下施工步骤：S00、施工准备：对围岩破碎处、初期支护厚度过薄处、防水层漏水处及二次衬砌开裂处进行检查，测量放样出拱槽的切割线以及锚固型锚杆的布置点，在设计的位置浇筑基座并基座内预埋连接件；S10、打设锚固型锚杆：沿锚固型锚杆的布置点在二次衬砌上打入锚固型锚杆直至打入围岩中；S20、衬砌切槽植筋：对二次衬砌表面进行凿毛处理，露出新鲜混凝土面，采用混凝土切割机沿测量放线的线条对二次衬砌表面进行切割，切割的宽度及深度保持一致，采用风动凿岩机沿着切割线进行凿岩作业，凿出拱槽，拱槽凿除成型后，清除残渣，在拱槽上均匀间距植入固定钢筋形成植筋，以使得植筋通过钻孔、锚固剂与二次衬砌连接牢固；S30、拱架安装：拼...

【专利技术属性】
技术研发人员：房晓东，张子贵，刘胜林，班丽敏，刘壮志，
申请(专利权)人：德州市公路工程总公司，
类型：发明
国别省市：