用于隧道加固的高强波纹板结构及方法.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 202010191760.0 (22)申请日 2020.03.18 (71)申请人 福建工程学院 地址 350118 福建省福州市大学新区学府 南路33号 (72)发明人 姚志雄吉磊刘耀星蔡俊华 吴琛周娉婷陈治雄黄国双 林渊李志高林雪尾陈军浩 邓历振 (74)专利代理机构 重庆市信立达专利代理事务 所(普通合伙) 50230 代理人 陈炳萍 (51)Int.Cl. E21D 11/20(2006.01) E21D 11/00(2006.01) (54)发明名称 一种用于隧道加固的。

2、高强波纹板结构及方 法 (57)摘要 本发明公开了一种用于隧道加固的高强波 纹板结构及方法， 涉及隧道工程技术领域， 其技 术方案要点是： 包括正弦状波纹片， 正弦状波纹 片为板状拱形结构； 正弦状波纹片的凹面等间距 设有由拱架和拱形孔构成的多个空心拱肋； 拱架 与正弦状波纹片通过压铸一体成型。 该高强波纹 板结构能够密贴围岩并与之协同受力， 能够在高 地应力围岩中与围岩共同发生适量变形以释放 应力， 使支护结构与围岩达到更好的协同受力状 态， 加固系统具有较强的抗震能力和耐久性能； 同时， 该高强波纹结构也可对拱形孔进行注浆补 强， 并与喷射混凝土、 锚杆支护及衬砌背后回填 注浆等方式联合使。

3、用， 形成可共同受力的组合支 护结构， 能够显著改善衬砌结构的受力特性， 提 高围岩稳定性。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 111255488 A 2020.06.09 CN 111255488 A 1.一种用于隧道加固的高强波纹板结构， 其特征是： 包括正弦状波纹片(1)， 所述正弦 状波纹片(1)为板状拱形结构； 所述正弦状波纹片(1)的凹面等间距设有多个空心拱肋； 所 述空心拱肋包括拱架(2)和拱形孔(3)， 所述拱形孔(3)位于拱架(2)与正弦状波纹片(1)的 凹面之间， 所述拱架(2)与正弦状波纹片(1)通过压铸一体成型。 2.根据权利要求1所述的一种用于隧道加固的高强。

4、波纹板结构， 其特征是： 所述空心拱 肋之间的间距为3570cm。 3.根据权利要求1所述的一种用于隧道加固的高强波纹板结构， 其特征是： 所述正弦波 纹片由厚度为35mm的薄钢板或铝合金板板面压制而成。 4.根据权利要求1所述的一种用于隧道加固的高强波纹板结构， 其特征是： 所述正弦波 纹片表面镀有锌层(4)。 5.根据权利要求1所述的一种用于隧道加固的高强波纹板结构， 其特征是： 所述拱形孔 (3)的直径为5cm。 6.根据权利要求1所述的一种用于隧道加固的高强波纹板结构， 其特征是： 所述空心拱 肋内部灌注有注浆体(5)。 7.一种用于隧道加固的高强波纹板结构的支护方法， 其特征是： 包。

5、括以下步骤： S1、 利用先进的探测技术探明隧道病害情况， 通过理论方法分析隧道受力行为， 结合探 测及理论分析结果， 评价隧道稳定性， 得出评价结果； S2、 根据步骤S1中的评价结果， 对隧道病害的不同情况进行相应的加固预处理， 为后续 利用高强波纹板进一步加固做准备； S3、 在步骤S2中加固预处理过的衬砌或围岩表面密贴高强波形板结构， 并施做间距为 0.81.2m的多根锚杆， 然后利用螺母及锚垫板在锚杆头部将锚杆和高强波形板锁在一起， 使锚杆和高强波形板形成共同受力的支护整体； S4、 在高强波形板表面喷射混凝土或模筑混凝土， 使高强波形板表面与原衬砌表面齐 平， 形成完整的混凝土衬砌。

6、结构。 8.根据权利要求7所述的一种用于隧道加固的高强波纹板结构的支护方法， 其特征是： 步骤S2中对隧道病害的不同情况进行相应的加固预处理的具体方法为： A、 针对衬砌背后存在空洞的情况， 凿除表层岩土， 然后采用片石混凝土回填补平； B、 针对衬砌存在较大张开型裂缝的情况， 进行拉槽并注浆加固； C、 针对衬砌存在较大范围掉块的情况， 凿除表层混凝土， 进行挂网， 然后喷射混凝土补 平； D、 针对存在断层破碎带或裂隙密集带产生劣化变形的情况， 进行注浆加固。 9.根据权利要求7所述的一种用于隧道加固的高强波纹板结构的支护方法， 其特征是： 步骤S3中所述的锚杆为全长砂浆锚杆或中空注浆锚杆。

7、， 且锚杆的长度不小于2.5m。 10.根据权利要求7所述的一种用于隧道加固的高强波纹板结构的支护方法， 其特征 是： 步骤S3中将高强波形板结构密贴于衬砌或围岩表面之前， 针对衬砌病害严重、 围岩劣化 严重或围岩压力较大的情况， 利用高强波纹板端部的拱形孔(3)， 向高强波形板的空心拱肋 中进行注浆， 增大高强波形板的整体刚度和抗压能力。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111255488 A 2 一种用于隧道加固的高强波纹板结构及方法 技术领域 0001 本发明涉及隧道工程技术领域， 更具体地说， 它涉及一种用于隧道加固的高强波 纹板结构及方法。 背景技术 0002 我国地域辽阔， 地质。

8、环境复杂， 受修建时期设计、 施工、 监测等技术水平的限制， 早 期修建的隧道经常出现衬砌厚度不足、 衬砌背后空洞或混凝土强度不足等缺陷。 这些隧道 运营期间在列车荷载、 围岩压力等因素的综合作用下， 极易引发衬砌开裂、 渗漏、 掉块， 衬砌 变形侵限， 隧底裂损、 隧底下沉与翻浆冒泥、 上拱， 排水系统冻害等各种病害。 这些病害恶化 了隧道服役性能， 降低了隧道结构的安全可靠度和稳定性， 严重威胁隧道行车安全。 0003 根据隧道病害类型不同， 通常采用高压灌注法、 锚固灌注法、 注胶粘合法、 凿除引 排法或套衬处理等方式， 有的采用 “聚合物改性水泥基修补砂浆+挂网修补+玻璃纤维布” 综 。

9、合处理措施。 如衬砌出现较大范围空洞掉块， 则需采用凿除表层混凝土、 重新施作二次衬砌 的方法进行整治。 这些方法不同程度存在施工技术难、 工序繁杂、 整治不彻底或维修费用高 等问题， 导致修复后的隧道运营不长时间又出现二次病害， 给隧道的安全运营造成较大隐 患。 所以， 急需提出一种安全、 可靠、 适用的隧道病害综合处治技术。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种用于隧道加固的高强波纹板结构及方法， 该高强波纹板 结构能够密贴围岩并与之协同受力， 能够在高地应力围岩中与围岩共同发生适量变形以释 放应力， 使支护结构与围岩达到更好的协同受力状态， 加固系统具有较强的抗震能力和耐 久性能；。

10、 同时， 该高强波纹结构也可对拱形孔进行注浆补强， 并与喷射混凝土、 锚杆支护及 衬砌背后回填注浆等方式联合使用， 形成可共同受力的组合支护结构， 能够显著改善衬砌 结构的受力特性， 提高围岩稳定性。 该方法施工工序简单， 成本低， 对各种隧道病害的整治 具有极强的适用性， 特别是针对地质条件较差， 围岩稳定性较弱的情况。 0005 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的： 一种用于隧道加固的高 强波纹板结构， 包括正弦状波纹片， 所述正弦状波纹片为板状拱形结构； 所述正弦状波纹片 的凹面等间距设有多个空心拱肋； 所述空心拱肋包括拱架和拱形孔， 所述拱形孔位于拱架 与正弦状波纹片的凹。

11、面之间， 所述拱架与正弦状波纹片通过压铸一体成型。 0006 通过采用上述技术方案， 在对隧道进行加固的过程中， 首先针对隧道的不同病害 情况， 对隧道的衬砌或围岩进行相应的加固预处理， 然后将合适大小的该高强波纹板结构 密贴与隧道的衬砌或围岩的表面， 并等间距施做长度不小于2.5m的多根全长砂浆锚杆或中 空注浆锚杆， 然后通过螺母及锚垫板把锚杆和该高强波形板锁在一起形成支护整体， 共同 受力； 通过板状拱形结构的正弦波纹片， 能够密贴围岩并与之协同受力； 同时， 板状拱形结 构的正弦波纹片的抗弯刚度和抗压强度较常规的拱架或钢板均有大幅度增加， 且具有较强 的抗震能力和耐久性能； 通过拱形孔，。

12、 便于向空心拱肋内部进行注浆的操作； 该高强波纹结 说明书 1/5 页 3 CN 111255488 A 3 构为半刚性结构， 能够在高地应力围岩中与围岩共同发生适量变形以释放应力， 便于使支 护结构与围岩达到更好的协同受力状态， 围岩也能调整到更稳定状态； 同时， 该高强波纹结 构也可对拱形孔3进行注浆补强， 并与喷射混凝土、 锚杆支护及衬砌背后回填注浆等方式联 合使用， 形成可共同受力的组合支护结构， 能够显著改善衬砌结构的受力特性。 0007 本发明进一步设置为： 所述空心拱肋之间的间距为3570cm。 0008 通过采用上述技术方案， 空心拱肋之间的间距为3570cm， 便于确保该高强。

13、波纹 板的抗弯刚度、 抗压强度、 抗震能力和耐久性能。 0009 本发明进一步设置为： 所述正弦波纹片由厚度为35mm的薄钢板或铝合金板板面 压制而成。 0010 通过采用上述技术方案， 利用厚度为35mm的薄钢板或铝合金板板面压制成正弦 波纹片， 使得正弦波纹片为半刚性结构， 确保其能够在高地应力围岩中与围岩共同发生适 量变形以释放应力， 使得支护结构与围岩达到更好的协同受力状态。 0011 本发明进一步设置为： 所述正弦波纹片表面镀有锌层。 0012 通过采用上述技术方案， 通过正弦波纹片表面镀有的锌层， 使得正弦波纹片表面 不易被腐蚀， 便于保障正弦波纹片的耐久性能。 0013 本发明进。

14、一步设置为： 所述拱形孔的直径为5cm。 0014 通过采用上述技术方案， 通过5cm的拱形孔， 便于根据需要对拱形孔进行注浆补 强。 0015 本发明进一步设置为： 所述空心拱肋内部灌注有注浆体。 0016 通过采用上述技术方案， 通过空心拱肋内部的注浆体， 便于增大高强波形板结构 的整体刚度和抗压能力。 0017 一种用于隧道加固的高强波纹板结构的支护方法， 包括以下步骤： 0018 S1、 利用先进的探测技术探明隧道病害情况， 通过理论方法分析隧道受力行为， 结 合探测及理论分析结果， 评价隧道稳定性， 得出评价结果； 0019 S2、 根据步骤S1中的评价结果， 对隧道病害的不同情况进。

15、行相应的加固预处理， 为 后续利用高强波纹板进一步加固做准备； 0020 S3、 在步骤S2中加固预处理过的衬砌或围岩表面密贴高强波形板结构， 并施做间 距为0.81.2m的多根锚杆， 然后利用螺母及锚垫板在锚杆头部将锚杆和高强波形板锁在 一起， 使锚杆和高强波形板形成共同受力的支护整体； 0021 S4、 在高强波形板表面喷射混凝土或模筑混凝土， 使高强波形板表面与原衬砌表 面齐平， 形成完整的混凝土衬砌结构。 0022 本发明进一步设置为： 步骤S2中对隧道病害的不同情况进行相应的加固预处理的 具体方法为： 0023 A、 针对衬砌背后存在空洞的情况， 凿除表层岩土， 然后采用片石混凝土回。

16、填补平； 0024 B、 针对衬砌存在较大张开型裂缝的情况， 进行拉槽并注浆加固； 0025 C、 针对衬砌存在较大范围掉块的情况， 凿除表层混凝土， 进行挂网， 然后喷射混凝 土补平； 0026 D、 针对存在断层破碎带或裂隙密集带产生劣化变形的情况， 进行注浆加固。 0027 本发明进一步设置为： 步骤S3中所述的锚杆为全长砂浆锚杆或中空注浆锚杆， 且 说明书 2/5 页 4 CN 111255488 A 4 锚杆的长度不小于2.5m。 0028 本发明进一步设置为： 步骤S3中将高强波形板结构密贴于衬砌或围岩表面之前， 针对衬砌病害严重、 围岩劣化严重或围岩压力较大的情况， 利用高强波纹。

17、板端部的拱形孔， 向高强波形板的空心拱肋中进行注浆， 增大高强波形板的整体刚度和抗压能力。 0029 综上所述， 本发明具有以下有益效果： 通过板状拱形结构的正弦波纹片， 能够密贴 围岩并与之协同受力； 同时， 板状拱形结构的正弦波纹片的抗弯刚度和抗压强度较常规的 拱架或钢板均有大幅度增加， 且具有较强的抗震能力和耐久性能； 通过拱形孔， 便于向空心 拱肋内部进行注浆的操作； 该高强波纹结构为半刚性结构， 能够在高地应力围岩中与围岩 共同发生适量变形以释放应力， 便于使支护结构与围岩达到更好的协同受力状态， 围岩也 能调整到更稳定状态； 同时该高强波纹结构也可对拱形孔进行注浆补强， 并与喷射混。

18、凝土、 锚杆支护及衬砌背后回填注浆等方式联合使用， 形成可共同受力的组合支护结构， 能够显 著改善衬砌结构的受力特性； 该高强波纹板结构制作简单， 加固施工方便， 整体受力性能优 良， 对各种隧道病害的整治具有极强的适用性， 特别是针对地质条件较差， 围岩自稳能力较 弱的情况。 附图说明 0030 图1是本发明实施例1中高强波纹板结构的结构示意图； 0031 图2是本发明实施例1中高强波纹板结构的横断面结构示意图； 0032 图3是图2中沿A-A线剖开后的结构示意图； 0033 图4是本发明实施例2中的流程图。 0034 图中： 1、 正弦状波纹片； 2、 拱架； 3、 拱形孔； 4、 锌层；。

19、 5、 注浆体。 具体实施方式 0035 以下结合附图1-4对本发明作进一步详细说明。 0036 实施例1： 一种用于隧道加固的高强波纹板结构， 如图1、 图2和图3所示， 包括正弦 状波纹片1， 正弦状波纹片1为板状拱形结构。 正弦状波纹片1的凹面等间距设有多个空心拱 肋。 空心拱肋包括拱架2和拱形孔3， 拱形孔3位于拱架2与正弦状波纹片1的凹面之间， 拱架2 与正弦状波纹片1通过压铸一体成型。 0037 在本实施例中， 在对隧道进行加固的过程中， 首先针对隧道的不同病害情况， 对隧 道的衬砌或围岩进行相应的加固预处理， 该高强波纹板结构的大小、 厚度和突起拱架2的间 距等技术参数可根据实际。

20、隧道病害的类型、 规模及围岩压力大小等情况灵活调整并一次压 铸成型， 且该高强波纹板结构表面经过热镀锌和绝缘处理。 然后， 将压铸的合适大小的该高 强波纹板结构密贴与隧道的衬砌或围岩的表面， 并等间距施做长度不小于2.5m的多根全长 砂浆锚杆或中空注浆锚杆， 然后通过螺母及锚垫板把锚杆和该高强波形板锁在一起形成支 护整体， 共同受力。 通过板状拱形结构的正弦状波纹片1， 使得该高强波纹板结构能够密贴 围岩并与之协同受力。 同时， 板状拱形结构的正弦状波纹片1的抗弯刚度和抗压强度较常规 的拱架2或钢板均有大幅度增加， 空心结构可节省材料， 且具有较强的抗震能力和耐久性 能。 通过拱形孔3， 便于。

21、向空心拱肋内部进行注浆的操作。 该高强波纹板结构为半刚性结构， 能够在高地应力围岩中与围岩共同发生适量变形以释放应力， 便于使支护结构与围岩达到 说明书 3/5 页 5 CN 111255488 A 5 更好的协同受力状态， 围岩也能调整到更稳定状态。 同时， 该高强波纹结构也可对拱架2的 拱形孔进行注浆补强， 并与喷射混凝土、 锚杆支护及衬砌背后回填注浆等方式联合使用， 形 成可共同受力的组合支护结构， 能够显著改善衬砌结构的受力特性。 0038 空心拱肋之间的间距为3570cm。 0039 在本实施例中， 空心拱肋之间的间距为3570cm， 便于确保该高强波纹板的抗弯 刚度、 抗压强度、 。

22、抗震能力和耐久性能。 0040 正弦波纹片由厚度为35mm的薄钢板或铝合金板板面压制而成。 0041 在本实施例中， 利用厚度为35mm的薄钢板或铝合金板板面压制成正弦波纹片， 使得正弦波纹片为半刚性结构， 确保其能够在高地应力围岩中与围岩共同发生适量变形以 释放应力， 使得支护结构与围岩达到更好的协同受力状态。 0042 正弦波纹片表面镀有锌层4。 0043 在本实施例中， 通过正弦波纹片表面镀有的锌层4， 使得正弦波纹片表面不易被腐 蚀， 便于保障正弦波纹片的耐久性能。 0044 拱形孔3的直径为5cm。 0045 在本实施例中， 通过直径为5cm的拱形孔3， 便于根据需要对拱形孔3进行注。

23、浆补 强。 0046 空心拱肋内部灌注有注浆体5。 0047 在本实施例中， 针对隧道的衬砌病害较严重、 隧道内围岩劣化较严重或隧道内围 岩压力较大的情况， 通过空心拱肋内部的注浆体5， 便于增大高强波形板结构的整体刚度和 抗压能力。 0048 实施例2： 一种用于隧道加固的高强波纹板结构的支护方法， 如图4所示， 包括以下 步骤： 0049 S1、 利用先进的探测技术探明隧道病害情况， 通过理论方法分析隧道受力行为， 结 合探测及理论分析结果， 评价隧道稳定性， 得出评价结果。 0050 S2、 根据步骤S1中的评价结果， 对隧道病害的不同情况进行相应的加固预处理， 为 后续利用高强波纹板进。

24、一步加固做准备。 0051 S3、 在步骤S2中加固预处理过的衬砌或围岩表面密贴高强波形板结构， 并施做间 距为0.81.2m的多根锚杆， 然后利用螺母及锚垫板在锚杆头部将锚杆和高强波形板锁在 一起， 使锚杆和高强波形板形成共同受力的支护整体。 0052 S4、 在高强波形板表面喷射混凝土或模筑混凝土， 使高强波形板表面与原衬砌表 面齐平， 形成完整的混凝土衬砌结构。 0053 步骤S2中对隧道病害的不同情况进行相应的加固预处理的具体方法为： 0054 A、 针对衬砌背后存在空洞的情况， 凿除表层岩土， 然后采用片石混凝土回填补平。 0055 B、 针对衬砌存在较大张开型裂缝的情况， 进行拉槽。

25、并注浆加固。 0056 C、 针对衬砌存在较大范围掉块的情况， 凿除表层混凝土， 进行挂网， 然后喷射混凝 土补平。 0057 D、 针对存在断层破碎带或裂隙密集带产生劣化变形的情况， 进行注浆加固。 0058 步骤S3中的锚杆为全长砂浆锚杆或中空注浆锚杆， 且锚杆的长度不小于2.5m。 0059 步骤S3中将高强波形板结构密贴于衬砌或围岩表面之前， 针对衬砌病害严重、 围 说明书 4/5 页 6 CN 111255488 A 6 岩劣化严重或围岩压力较大的情况， 利用高强波纹板端部的拱形孔3， 向高强波形板的空心 拱肋中进行注浆， 增大高强波形板的整体刚度和抗压能力。 0060 工作原理： 。

26、在对隧道进行加固的过程中， 首先针对隧道的不同病害情况， 对隧道的 衬砌或围岩进行相应的加固预处理， 然后将合适大小的该高强波纹板结构密贴与隧道的衬 砌或围岩的表面， 并等间距施做长度不小于2.5m的多根全长砂浆锚杆或中空注浆锚杆， 然 后通过螺母及锚垫板把锚杆和该高强波形板锁在一起形成支护整体， 共同受力。 通过板状 拱形结构的正弦波纹片， 能够密贴围岩并与之协同受力。 同时， 板状拱形结构的正弦波纹片 的抗弯刚度和抗压强度较常规的拱架2或钢板均有大幅度增加， 且具有较强的抗震能力和 耐久性能。 通过拱形孔3， 便于向空心拱肋内部进行注浆的操作。 该高强波纹结构为半刚性 结构， 能够在高地应。

27、力围岩中与围岩共同发生适量变形以释放应力， 便于使支护结构与围 岩达到更好的协同受力状态， 围岩也能调整到更稳定状态。 同时， 该高强波纹结构也对拱架 2内的拱形孔3进行注浆补强， 并与喷射混凝土、 锚杆支护及衬砌背后回填注浆等方式联合 使用， 形成可共同受力的组合结构， 显著改善衬砌结构的受力特性。 0061 本具体实施例仅仅是对本发明的解释， 其并不是对本发明的限制， 本领域技术人 员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改， 但只要在本 发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。 说明书 5/5 页 7 CN 111255488 A 7 图1 图2 图3 说明书附图 1/2 页 8 CN 111255488 A 8 图4 说明书附图 2/2 页 9 CN 111255488 A 9 。