【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及土建工程、隧道施工，具體涉及一種內(nèi)壓漿frp多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)及其施工方法。
技術(shù)介紹
1、目前，已運營的盾構(gòu)隧道在服役過程中存在一定的損傷和病害問題，主要表現(xiàn)為滲漏水、開裂損傷和縱橫向變形等，這將直接影響隧道盾構(gòu)的受力和變形，需要進(jìn)行承載力和變形控制加固。
2、查詢現(xiàn)有公開技術(shù)“cn110486039a，一種多用途的盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)”中記載了“本專利技術(shù)公開了一種多用途的盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，包括第一盾構(gòu)隧道襯砌環(huán)、第二盾構(gòu)隧道襯砌環(huán)和隔離連接結(jié)構(gòu)，所述第一盾構(gòu)隧道襯砌環(huán)和第二盾構(gòu)隧道襯砌環(huán)錯縫安裝在所述隔離連接結(jié)構(gòu)的相對兩側(cè)構(gòu)成盾構(gòu)隧道襯砌單元，所述盾構(gòu)隧道襯砌單元通過緊固連接機構(gòu)縱向拼裝形成盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)；本專利技術(shù)的盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)能用于不同交通建設(shè)的錯縫拼裝，能減小了大直徑隧道斷面的情況下將不同交通建設(shè)兩兩合一，不僅提高了結(jié)構(gòu)的可靠度，對圍巖的擾動較小，又減小施工時盾構(gòu)機的扭矩；以解決現(xiàn)有的獨立交通建設(shè)占據(jù)較大的地面和地上空間及其結(jié)構(gòu)整體性弱的問題”。
3、公開專利技術(shù)“cn?111520161?b，一種適用于液化粉砂土層的盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)”中記載了“本專利技術(shù)涉及一種適用于液化粉砂土層的盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)。該盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)由預(yù)埋內(nèi)螺紋套管的混凝土管片拼裝而成，內(nèi)螺紋套管沿混凝土管片徑向埋設(shè)，并與外螺紋鋼管咬合連接；外螺紋鋼管迎土端伸入液化粉砂土層，被土端經(jīng)由電動控制閥門與隧道內(nèi)部的匯水管相連；電動控制閥門由固定于混凝土管片內(nèi)部的無線加速度傳感器控制。本專利技術(shù)建造的盾構(gòu)
4、但是，上述現(xiàn)有技術(shù)的盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)使用效果不佳。在現(xiàn)階段實際的隧道施工中，常用的盾構(gòu)隧道管片方法包括黏貼碳纖維布加固法、纖維增強復(fù)合材料(fiberreinforce?plastic，frp)網(wǎng)格-砂漿加固法與內(nèi)張鋼圈加固法等。黏貼碳纖維布加固法存在施工繁瑣，黏貼施工周期長，且不能提高加固后盾構(gòu)隧道的剛度和限制裂縫發(fā)展等問題；frp網(wǎng)格-砂漿加固法因施工過程繁瑣、施工周期較長等導(dǎo)致施工質(zhì)量難以控制；內(nèi)張鋼圈加固法雖然可以有效提高加固后盾構(gòu)隧道的剛度和承載力，但是受施工空間狹小且型鋼部件自重較大、施工機械笨重等原因，導(dǎo)致施工過程復(fù)雜，不利于快速施工。由于盾構(gòu)隧道加固過程中需要保持運營狀態(tài)，長時間關(guān)閉盾構(gòu)隧道進(jìn)行加固作業(yè)是不現(xiàn)實的，且盾構(gòu)隧道內(nèi)施工空間狹小，不宜開展大型機械施工作業(yè)，需要提出一種免大型機械、輕型且快速施工的加固輔助結(jié)構(gòu)和方法，基于此，本專利技術(shù)提出了一種可實現(xiàn)盾構(gòu)隧道承載力和剛度有效提升的frp多腔體型材與高性能壓漿料組合加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決上述存在的現(xiàn)有技術(shù)盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)加固的缺點和不足之處，本專利技術(shù)提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、免大型機械、輕型且快速施工、可實現(xiàn)盾構(gòu)隧道承載力和剛度有效提升的內(nèi)壓漿frp多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)及其施工方法。
2、為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
3、一種內(nèi)壓漿frp多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，包括盾構(gòu)隧道管片，該襯砌結(jié)構(gòu)還包括雙向受力的多腔體型材、frp多腔體型材接頭、化學(xué)螺栓、樹脂結(jié)構(gòu)膠層、灌漿層；所述多腔體型材設(shè)置于盾構(gòu)隧道管片內(nèi)側(cè)，且二者之間設(shè)置有所述樹脂結(jié)構(gòu)膠層；所述多腔體型材采用纖維增強復(fù)合材料制作而成，并按照多腔體型材的構(gòu)造不同，將frp多腔體型材與高性能壓漿料組合加固盾構(gòu)隧道的襯砌結(jié)構(gòu)分為兩種，分別為開口型frp多腔體型材和閉口型frp多腔體型材；
4、所述多腔體型材包括若干個首尾連接分布的型材節(jié)段，多個所述型材節(jié)段在盾構(gòu)隧道管片內(nèi)通過所述frp多腔體型材接頭連接并保持串聯(lián)固定的方式形成閉合圓環(huán)；所述型材節(jié)段內(nèi)部表面通過噴砂處理后涂覆有阻燃層，型材節(jié)段外表面設(shè)置防火涂層；所述多腔體型材內(nèi)部形成中空的圓弧管通道并相互連接在一起，所述灌漿層填充于圓弧管通道內(nèi)；且圓弧管通道上部和下部分別設(shè)有出漿孔和注漿孔；其中，所述frp多腔體型材接頭為u形蓋板，內(nèi)壁尺寸與型材節(jié)段相同，內(nèi)壁與多腔體型材外表面之間也設(shè)置樹脂結(jié)構(gòu)膠層，frp多腔體型材接頭通過所述化學(xué)螺栓錨固在接頭處并將兩側(cè)連接的型材節(jié)段進(jìn)行連接固定；在所述型材節(jié)段弧度與盾構(gòu)隧道管片的弧度相同；其中，所述化學(xué)螺栓包括螺栓體、螺母、螺母墊片和螺母預(yù)留排氣孔；螺栓體貫穿型材節(jié)段與盾構(gòu)隧道管片連接，螺母下壓螺母墊片設(shè)置于螺栓體，所述螺母預(yù)留排氣孔為均勻分布的多個，且開設(shè)于螺母內(nèi)側(cè)壁。
5、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：所述多腔體型材采用碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維的一種或組合纖維增強復(fù)合材料制作而成。
6、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案：在盾構(gòu)隧道管片上開設(shè)有預(yù)留孔，所述化學(xué)螺栓與預(yù)留孔為匹配安裝且均勻分布的多組。
7、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案：所述型材節(jié)段高度為30mm-50mm，寬度為150mm-200mm，型材節(jié)段內(nèi)部設(shè)有最多2-5個空腔，且相鄰空腔之間通過腹板隔開。
8、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案：所述空腔內(nèi)部設(shè)置有纖維布、纖維網(wǎng)的任一種，型材節(jié)段內(nèi)空腔沿縱向為弧形，弧形曲率半徑等于盾構(gòu)隧道管片內(nèi)壁直徑，且雙向受拉強度設(shè)計值不低于800mpa。
9、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案：所述開口型frp多腔體型材由開口型型材節(jié)段組成；空腔上側(cè)為上翼緣，下側(cè)無下翼緣，外側(cè)腹板下部有擴大端；其中上翼緣厚度為2mm-5mm，腹板厚度為2mm-5mm，腹板與上翼緣的連接處為圓弧，圓弧直徑不小于2mm；在開口型型材節(jié)段空腔內(nèi)中部設(shè)置有貫穿腹板的螺桿，螺桿直徑不低于4mm。
10、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案：開口型型材節(jié)段上，每間隔30cm-50cm在腔體中部對應(yīng)的盾構(gòu)隧道管片位置設(shè)置frp錨固筋，frp錨固筋長度不低于25mm；。
11、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案：所述閉口型frp多腔體型材由閉口型型材節(jié)段組成；閉口型型材節(jié)段的空腔上側(cè)為上翼緣、下側(cè)為下翼緣；其中上翼緣厚度為2mm-5mm，腹板厚度為2mm-5mm，腹板與上、下翼緣的連接處均為圓弧，圓弧直徑不小于2mm；其中，在閉口型型材節(jié)段上，每間隔30cm-50cm設(shè)置一排螺栓孔，螺栓孔位于閉口型型材節(jié)段的空腔腔體中部，螺栓孔的孔徑為適配安裝所述化學(xué)螺栓直徑的1.5-2倍，螺栓體植入盾構(gòu)隧道管片的深度不小于10倍的化學(xué)螺栓直徑。
12、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案：所述閉口型型材節(jié)段一端還設(shè)有連接套管，連接套管可嵌入至閉口型型材節(jié)段的空腔內(nèi)，長度不低于150mm。
13、一種內(nèi)壓漿frp多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的施工方法，包括上述所述的襯砌結(jié)構(gòu)，還包括如下步驟：
14、步驟s1：按照待加固盾構(gòu)隧道管片的結(jié)構(gòu)參數(shù)，制作彎曲拉擠成型的frp多腔體型材節(jié)段和frp多腔體型材接頭，將每組閉環(huán)的三個frp多腔體型材節(jié)段進(jìn)行編號，1.2.3；并按照設(shè)計要求在frp多腔體型材節(jié)段和frp多腔體型材接頭上標(biāo)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種內(nèi)壓漿FRP多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，包括盾構(gòu)隧道管片，其特征在于：該襯砌結(jié)構(gòu)還包括雙向受力的多腔體型材、FRP多腔體型材接頭、化學(xué)螺栓、樹脂結(jié)構(gòu)膠層、灌漿層；所述多腔體型材設(shè)置于盾構(gòu)隧道管片內(nèi)側(cè)，且二者之間設(shè)置有所述樹脂結(jié)構(gòu)膠層；所述多腔體型材采用纖維增強復(fù)合材料制作而成，并按照多腔體型材的構(gòu)造不同，將FRP多腔體型材與高性能壓漿料組合加固盾構(gòu)隧道的襯砌結(jié)構(gòu)分為兩種，分別為開口型FRP多腔體型材和閉口型FRP多腔體型材；
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)壓漿FRP多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述多腔體型材采用碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維的一種或組合纖維增強復(fù)合材料制作而成。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)壓漿FRP多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于：在盾構(gòu)隧道管片上開設(shè)有預(yù)留孔，所述化學(xué)螺栓與預(yù)留孔為匹配安裝且均勻分布的多組。
4.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)壓漿FRP多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述型材節(jié)段高度為30mm-50mm，寬度為150mm-200mm，型材節(jié)段內(nèi)部設(shè)有最多2-5個空腔，且相鄰空腔之間
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)壓漿FRP多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述空腔內(nèi)部設(shè)置有纖維布、纖維網(wǎng)的任一種，型材節(jié)段內(nèi)空腔沿縱向為弧形，弧形曲率半徑等于盾構(gòu)隧道管片內(nèi)壁直徑，且雙向受拉強度設(shè)計值不低于800Mpa。
6.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)壓漿FRP多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述開口型FRP多腔體型材由開口型型材節(jié)段組成；空腔上側(cè)為上翼緣，下側(cè)無下翼緣，外側(cè)腹板下部有擴大端；其中上翼緣厚度為2mm-5mm，腹板厚度為2mm-5mm，腹板與上翼緣的連接處為圓弧，圓弧直徑不小于2mm；在開口型型材節(jié)段空腔內(nèi)中部設(shè)置有貫穿腹板的螺桿，螺桿直徑不低于4mm。
7.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)壓漿FRP多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于：開口型型材節(jié)段上，每間隔30cm-50cm在腔體中部對應(yīng)的盾構(gòu)隧道管片位置設(shè)置FRP錨固筋，F(xiàn)RP錨固筋長度不低于25mm；。
8.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)壓漿FRP多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述閉口型FRP多腔體型材由閉口型型材節(jié)段組成；閉口型型材節(jié)段的空腔上側(cè)為上翼緣、下側(cè)為下翼緣；其中上翼緣厚度為2mm-5mm，腹板厚度為2mm-5mm，腹板與上、下翼緣的連接處均為圓弧，圓弧直徑不小于2mm；其中，在閉口型型材節(jié)段上，每間隔30cm-50cm設(shè)置一排螺栓孔，螺栓孔位于閉口型型材節(jié)段的空腔腔體中部，螺栓孔的孔徑為適配安裝所述化學(xué)螺栓直徑的1.5-2倍，螺栓體植入盾構(gòu)隧道管片的深度不小于10倍的化學(xué)螺栓直徑。
9.如權(quán)利要求8所述的內(nèi)壓漿FRP多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述閉口型型材節(jié)段一端還設(shè)有連接套管，連接套管可嵌入至閉口型型材節(jié)段的空腔內(nèi)，長度不低于150mm。
10.一種內(nèi)壓漿FRP多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的施工方法，包括如權(quán)利要求1-9任一所述的襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于：還包括如下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種內(nèi)壓漿frp多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，包括盾構(gòu)隧道管片，其特征在于：該襯砌結(jié)構(gòu)還包括雙向受力的多腔體型材、frp多腔體型材接頭、化學(xué)螺栓、樹脂結(jié)構(gòu)膠層、灌漿層；所述多腔體型材設(shè)置于盾構(gòu)隧道管片內(nèi)側(cè)，且二者之間設(shè)置有所述樹脂結(jié)構(gòu)膠層；所述多腔體型材采用纖維增強復(fù)合材料制作而成，并按照多腔體型材的構(gòu)造不同，將frp多腔體型材與高性能壓漿料組合加固盾構(gòu)隧道的襯砌結(jié)構(gòu)分為兩種，分別為開口型frp多腔體型材和閉口型frp多腔體型材；
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)壓漿frp多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述多腔體型材采用碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維的一種或組合纖維增強復(fù)合材料制作而成。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)壓漿frp多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于：在盾構(gòu)隧道管片上開設(shè)有預(yù)留孔，所述化學(xué)螺栓與預(yù)留孔為匹配安裝且均勻分布的多組。
4.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)壓漿frp多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述型材節(jié)段高度為30mm-50mm，寬度為150mm-200mm，型材節(jié)段內(nèi)部設(shè)有最多2-5個空腔，且相鄰空腔之間通過腹板隔開。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)壓漿frp多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述空腔內(nèi)部設(shè)置有纖維布、纖維網(wǎng)的任一種，型材節(jié)段內(nèi)空腔沿縱向為弧形，弧形曲率半徑等于盾構(gòu)隧道管片內(nèi)壁直徑，且雙向受拉強度設(shè)計值不低于800mpa。
6.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)壓漿frp多腔體型材加固盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述開口...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馮虎，范家俊，蘇暢，任磊，王紅印，劉亞瓊，龐育陽，于振云，耿旭輝，呂遠(yuǎn)晨，藺云宏，
申請(專利權(quán))人：鄭州大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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