高强度盾构隧道加固结构的施工方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010350741.8 (22)申请日 2020.04.28 (71)申请人 南京地铁集团有限公司 地址 210008 江苏省南京市玄武区中山路 228号地铁大厦 (72)发明人 张伯林郑军沈晓伟 (74)专利代理机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 31225 代理人 陈天宝 (51)Int.Cl. E21D 11/08(2006.01) E21D 11/38(2006.01) B28B 1/14(2006.01) B28B 1/52(2006.01) C04B 28/0。

2、0(2006.01) (54)发明名称 一种高强度盾构隧道加固结构的施工方法 (57)摘要 本发明涉及一种高强度盾构隧道加固结构 的施工方法， 包括： S1： 找出盾构隧道内壁存在裂 缝的待加固部位； S2： 对清理后的裂缝及其周围 的混凝土表面上存在的不平整处涂刷环氧树脂； S3： 在混凝土表面固定埋设化学螺栓的螺母； S4： 在混凝土表面涂刷环氧树脂， 形成环氧树脂层， 之后在涂刷后的环氧树脂层表面逐片拼贴HFRP 网格-ECC复合加固板， 在盾构隧道内壁表面构成 HFRP网格-ECC复合加固层。 与现有技术相比， 本 发明结合了CFPR纤维与GFRP纤维的性能优势， 将 CFPR的高强度。

3、、 轻质、 耐腐蚀等优点与GFRP纤维 的高延展性进行充分的结合， 通过经纬编织的形 式得到整体的HFRP网格布， 使得其应用于盾构隧 道的内部结构后， 其力学性能显著强于芳纶-树 脂材料。 权利要求书1页 说明书3页 CN 111535832 A 2020.08.14 CN 111535832 A 1.一种高强度盾构隧道加固结构的施工方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1： 找出盾构隧道内壁存在裂缝的待加固部位， 先对裂缝进行清理， 再对裂缝周围的混 凝土表面进行清理； S2： 对清理后的裂缝及其周围的混凝土表面上存在的不平整处涂刷环氧树脂， 使得裂 缝及其周围的混凝土表面平整； S3：。

4、 在混凝土表面固定埋设化学螺栓的螺母； S4： 在混凝土表面涂刷环氧树脂， 形成环氧树脂层， 之后在涂刷后的环氧树脂层表面逐 片拼贴HFRP网格-ECC复合加固板， 在盾构隧道内壁表面构成HFRP网格-ECC复合加固层， 并 将化学螺栓的螺杆与化学螺栓的螺母紧固配合， 对HFRP网格-ECC复合加固层进行固定。 2.根据权利要求1所述的一种高强度盾构隧道加固结构的施工方法， 其特征在于， 所述 的HFRP网格-ECC复合加固板由水泥基体结构中掺杂混合HFRP网格布构成。 3.根据权利要求2所述的一种高强度盾构隧道加固结构的施工方法， 其特征在于， 所述 的HFRP网格布在水泥基体浇筑过程中设于。

5、水泥基体结构的中间层位置。 4.根据权利要求2所述的一种高强度盾构隧道加固结构的施工方法， 其特征在于， HFRP 网格-ECC复合加固板为与盾构隧道内壁相匹配的弧形板。 5.根据权利要求2所述的一种高强度盾构隧道加固结构的施工方法， 其特征在于， 所述 的HFRP网格布是由CFPR纤维和GFRP纤维混杂编织而成的网格布。 6.根据权利要求1所述的一种高强度盾构隧道加固结构的施工方法， 其特征在于， S1步 骤中， 采用刮刀沿裂缝方向将附着在混凝土表面的灰浆、 尘土铲去， 勾出裂缝走向和长度， 然后沿裂缝开凿V形槽， 并将V形槽先用高压空气吹净， 再用清水冲洗。 7.根据权利要求1所述的一种高。

6、强度盾构隧道加固结构的施工方法， 其特征在于， S1步 骤中， 若存在渗水裂缝， 则向裂缝内灌注堵漏剂， 直至裂缝不再渗水。 8.根据权利要求7所述的一种高强度盾构隧道加固结构的施工方法， 其特征在于， 所述 的堵漏剂为水性聚氨酯堵漏剂。 9.根据权利要求1所述的一种高强度盾构隧道加固结构的施工方法， 其特征在于， S3步 骤中， 在混凝土表面开设螺母槽， 将化学螺栓的螺母装入螺母槽中并通过环氧树脂胶黏固 定。 10.根据权利要求2所述的一种高强度盾构隧道加固结构的施工方法， 其特征在于， 所 述的水泥基体结构由传统混凝土成分除去粗骨料组成， 其中选用的基体配合质量比为水： 水泥： 砂： 细骨。

7、料0.38： 1： 1.1： 2.7， 其中细骨料粒径为1mm2mm。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111535832 A 2 一种高强度盾构隧道加固结构的施工方法 技术领域 0001 本发明涉及隧道工程领域结构加固技术领域， 尤其是涉及一种高强度盾构隧道加 固结构的施工方法。 背景技术 0002 由于城市交通压力的不断增长， 城市轨道交通近年来发展迅速。 盾构隧道以其施 工速度快、 结构受力形式合理、 施工技术日益成熟等优点广泛应用于地铁隧道建设。 0003 装配式衬砌是将若干在工厂或现场预制的构件运入坑道内， 用机械拼装而成， 一 经装配， 即可承受围岩压力。 在长期使用的过程中， 。

8、由于地面超载、 螺栓锈蚀、 结构老化等原 因导致衬砌变形量超出限制， 既加剧了地表沉降也影响了隧道的正常使用。 0004 CN207598252U提供了一种盾构隧道加固结构， 包括盾构隧道、 加固层和锚固装置， 盾构隧道设置有管片， 管片包括多个缺陷位置， 缺陷位置填充有填充浆， 加固层贴设于管片 的内壁， 锚固装置穿过加固层而与管片相连接， 加固层包括底胶层、 第一浸渍树脂层、 芳纶 纤维层和第二浸渍树脂层， 底胶层贴设于管片的内壁， 且底胶层、 第一浸渍树脂层、 芳纶纤 维层和第二浸渍树脂层依次层叠。 该结构虽然就有较好的韧性， 但因其结构体中仅存在树 脂和芳纶， 导致在强度上性能不足， 。

9、施工后的加固结构有强度失效的风险。 0005 因此亟需设计一种用于适用范围广、 安装快速、 加固效果好的盾构隧道加固层结 构。 发明内容 0006 本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种高强度盾构隧道加固结构的施 工方法， 结合了CFPR纤维与GFRP纤维的性能优势， 将CFPR的高强度、 轻质、 耐腐蚀等优点与 GFRP纤维的高延展性进行充分的结合， 使得其应用于盾构隧道的内部结构后， 其力学性能 显著强于芳纶-树脂材料。 0007 本发明的目的通过以下技术方案实现： 0008 本发明中高强度盾构隧道加固结构的施工方法， 包括以下步骤： 0009 S1： 找出盾构隧道内壁存在裂缝的待加固。

10、部位， 先对裂缝进行清理， 再对裂缝周围 的混凝土表面进行清理； 0010 S2： 对清理后的裂缝及其周围的混凝土表面上存在的不平整处涂刷环氧树脂， 使 得裂缝及其周围的混凝土表面平整； 0011 S3： 在混凝土表面固定埋设化学螺栓的螺母； 0012 S4： 在混凝土表面涂刷环氧树脂， 形成环氧树脂层， 之后在涂刷后的环氧树脂层表 面逐片拼贴HFRP网格-ECC复合加固板， 使得盾构隧道内壁表面构成HFRP网格-ECC复合加固 层， 并将化学螺栓的螺杆与化学螺栓的螺母紧固配合， 对HFRP网格-ECC复合加固层进行固 定。 0013 进一步地， 所述的HFRP网格-ECC复合加固板由水泥基体。

11、结构中掺杂混合HFRP网格 说明书 1/3 页 3 CN 111535832 A 3 布构成。 0014 进一步地， 所述的HFRP网格布在水泥基体浇筑过程中设于水泥基体结构的中间层 位置。 0015 进一步地， HFRP网格-ECC复合加固板为与盾构隧道内壁相匹配的弧形板。 0016 进一步地， 所述的HFRP网格布是由CFPR纤维(碳纤维增强)和GFRP(玻璃纤维增强) 纤维混杂编织而成的网格布。 0017 进一步地， S1步骤中， 采用刮刀沿裂缝方向将附着在混凝土表面的灰浆、 尘土铲 去， 勾出裂缝走向和长度， 然后沿裂缝开凿V形槽， 并将V形槽先用高压空气吹净， 再用清水 冲洗。 00。

12、18 进一步地， S1步骤中， 若存在渗水裂缝， 则向裂缝内灌注堵漏剂， 直至裂缝不再渗 水。 对于无渗水裂缝， 则跳过此步骤。 0019 进一步地， 所述的堵漏剂为水性聚氨酯堵漏剂。 0020 进一步地， S3步骤中， 在混凝土表面开设螺母槽， 将化学螺栓的螺母装入螺母槽中 并通过环氧树脂胶黏固定。 现有技术中普通管片加固结构， 一般选用膨胀螺栓， 而本专利选 用了化学螺栓(螺栓结构与环氧树脂的配合结构)， 由于化学螺栓是靠化学物质粘结受力， 锚固力强， 形同预埋， 无膨胀应力， 对基材要求低， 且在潮湿环境中长期负荷稳定， 其优越性 是普通膨胀螺栓无法比拟的。 0021 进一步地， 水泥基。

13、体结构由传统混凝土成分除去粗骨料组成， 其中选用的基体配 合质量比为水： 水泥： 砂： 细骨料0.38： 1： 1.1： 2.7， 其中细骨料粒径为1mm2mm。 0022 相比于现有技术， 本技术方案具有以下优点： 0023 1)本技术方案结合了CFPR纤维与GFRP纤维的性能优势， 将CFPR的高强度、 轻质、 耐 腐蚀等优点与GFRP纤维的高延展性进行充分的结合， 通过经纬编织的形式得到整体的HFRP 网格布， 使得其应用于盾构隧道的内部结构后， 其力学性能显著强于芳纶-树脂材料。 0024 2)本技术中选用ECC加固构件从材料的选用、 结构固定方式及拼装类型均是从盾 构隧道结构几何构造。

14、、 周边环境及受力变形特性考虑的， 如选用ECC加固构件是由于它具有 材料轻薄及防腐能力强的特点， 既不会影响盾构隧道的净空限界， 又防止受地铁杂散电流 腐蚀的影响。 0025 3)本技术方案中将纤维编制网出定位于水泥基体的中部， 是考虑盾构隧道在服役 期间会出现接缝变形， 防止纤维编制网受损。 0026 4)构件的固定方式采用了 “环氧树脂AB结构胶+化学螺栓固定” ， 既考虑了管片界 面粗糙度与其余结构的差异， 又提高了加固螺栓在地铁内部潮湿环境中的稳定性； 将加固 体仅安置于隧道内壁中部， 既避开了螺栓手孔位置， 又减小了材料损耗， 同时其拼装接口避 开了所有的纵缝位置， 在一定程度上起。

15、到了抗剪的作用， 可有效的遏止接缝变形。 0027 5)在装配式衬砌具有微裂缝或发生较大变形时， 能通过本施工方式对其进行有效 的补强加固， 施工简洁高效， 从而实现提升衬砌结构耐久性， 更换容易， 不对衬砌结构造成 二次损伤的目标。 具体实施方式 0028 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明， 但绝不是对本发明的限制。 说明书 2/3 页 4 CN 111535832 A 4 0029 实施例1 0030 本发明中高强度盾构隧道加固结构的施工方法， 包括以下步骤： 0031 S1： 找出盾构隧道内壁存在裂缝的待加固部位， 先对裂缝进行清理， 再对裂缝周围 的混凝土表面进行清理， 采用刮刀。

16、沿裂缝方向将附着在混凝土表面的灰浆、 尘土铲去， 勾出 裂缝走向和长度， 然后沿裂缝开凿V形槽， 并将V形槽先用高压空气吹净， 再用清水冲洗； 若 存在渗水裂缝， 则向裂缝内灌注堵漏剂， 直至裂缝不再渗水。 对于无渗水裂缝， 则跳过此步 骤。 具体实施时， 堵漏剂为水性聚氨酯堵漏剂。 0032 S2： 对清理后的裂缝及其周围的混凝土表面上存在的不平整处涂刷环氧树脂， 使 得裂缝及其周围的混凝土表面平整。 0033 S3： 在混凝土表面固定埋设化学螺栓的螺母， 在混凝土表面开设螺母槽， 将化学螺 栓的螺母装入螺母槽中并通过环氧树脂胶黏固定。 现有技术中普通管片加固结构， 一般选 用膨胀螺栓， 而。

17、本专利选用了化学螺栓(螺栓结构与环氧树脂的配合结构)， 由于化学螺栓 是靠化学物质粘结受力， 锚固力强， 形同预埋， 无膨胀应力， 对基材要求低， 且在潮湿环境中 长期负荷稳定， 其优越性是普通膨胀螺栓无法比拟的。 0034 S4： 在混凝土表面涂刷环氧树脂， 形成环氧树脂层， 之后在涂刷后的环氧树脂层表 面逐片拼贴HFRP网格-ECC复合加固板， 具体实施时通过36片加固板完成一个轴向的装 贴， 并同时使得HFRP网格-ECC复合加固板的长度方向与裂缝的长度方向垂直， 使得盾构隧 道内壁表面构成HFRP网格-ECC复合加固层， 并将化学螺栓的螺杆与化学螺栓的螺母紧固配 合， 对HFRP网格-。

18、ECC复合加固层进行固定。 0035 本实施例中使用的HFRP网格-ECC复合加固板由水泥基体结构中掺杂混合HFRP网 格布构成。 HFRP网格布在水泥基体浇筑过程中设于水泥基体结构的中间层位置。 HFRP网格- ECC复合加固板为与盾构隧道内壁相匹配的弧形板。 多块弧形板首尾连接而成， 具体因为采 用的环氧树脂为热固性胶黏剂， 拼接贴合完成后可采用热风机进行烘干。 本实施例中水泥 基体结构由传统混凝土成分除去粗骨料组成， 其中选用的基体配合质量比为水： 水泥： 砂： 细骨料0.38： 1： 1.1： 2.7， 其中细骨料粒径为1mm2mm。 HFRP网格布是由CFPR纤维(碳纤维 增强)和G。

19、FRP(玻璃纤维增强)纤维混杂编织而成的网格布。 本技术方案中结合CFPR纤维与 GFRP纤维的性能优势， 将CFPR的高强度、 轻质、 耐腐蚀等优点与GFRP纤维的高延展性进行充 分的结合， 通过经纬编织的形式得到整体的HFRP网格布， 使得其应用于盾构隧道的内部结 构后， 其力学性能显著地强于芳纶-树脂材料。 0036 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。 熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改， 并把在此说明的一般 原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。 因此， 本发明不限于上述实施例， 本领 域技术人员根据本发明的揭示， 不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的 保护范围之内。 说明书 3/3 页 5 CN 111535832 A 5 。