[發(fā)明專(zhuān)利]一種預(yù)埋鋼板抗橫橢圓變形盾構(gòu)隧道加固結(jié)構(gòu)及施工方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810735528.1
• 申請(qǐng)日: 2018-07-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108678775A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏綱;齊永潔;洪文強(qiáng);張?chǎng)魏?/a>;王辰;王新;董北北
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)城市學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): E21D11/08
• 分類(lèi)號(hào): E21D11/08;E21D11/10
• 代理公司: 杭州九洲專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

1.一種預(yù)埋鋼板抗橫橢圓變形盾構(gòu)隧道加固結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括管片(1)、預(yù)埋鋼板(2)、連接鋼板(3)、錨筋(4)、拉索(9)、連接槽鋼(10)、液壓千斤頂(11)、臨時(shí)注漿通道(12)和壁外填筑固化土(13)；管片(1)內(nèi)弧面設(shè)置預(yù)埋鋼板(2)，相鄰預(yù)埋鋼板(2)之間設(shè)置連接鋼板(3)，連接鋼板(3)兩端分別與預(yù)埋鋼板(2)連接固定；預(yù)埋鋼板(2)外側(cè)等間距垂直焊接有錨筋(4)，錨筋(4)一端設(shè)在預(yù)埋鋼板(2)上,另一端連接固定在管片(1)主筋上；預(yù)埋鋼板(2)上設(shè)置預(yù)埋連接裝置，預(yù)埋連接裝置包括內(nèi)置螺孔(5)、螺桿(6)和外連接頭，內(nèi)置螺孔(5)貫穿預(yù)埋鋼板(2)設(shè)于管片(1)中，內(nèi)置螺孔(5)內(nèi)設(shè)有螺桿(6)，螺桿(6)一端設(shè)有外連接頭，外連接頭露在預(yù)埋鋼板(2)內(nèi)弧表面；外連接頭包括牛腿狀外連接頭(7)和拉環(huán)狀外連接頭(8)，盾構(gòu)隧道兩側(cè)腰部設(shè)置拉環(huán)狀外連接頭(8)，兩側(cè)拉環(huán)之間設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉索(9)，盾構(gòu)隧道頂拱和底拱部位對(duì)稱(chēng)設(shè)置牛腿狀外連接頭(7)，兩個(gè)等高的牛腿狀外連接頭(7)之間架設(shè)連接槽鋼(10)進(jìn)行支撐，頂部的連接槽鋼(10)上設(shè)置液壓千斤頂(11)對(duì)頂部管片(1)進(jìn)行頂升；拉環(huán)狀外接頭(8)上下緊靠的內(nèi)置螺孔(5)設(shè)置成臨時(shí)注漿通道(12)用于注漿填充壁外空隙形成壁外填筑固化土(13)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)埋鋼板抗橫橢圓變形盾構(gòu)隧道加固結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述預(yù)埋鋼板(2)緊貼管片(1)內(nèi)弧面，并分布于每一塊管片(1)正中央，并與管片(1)長(zhǎng)邊相平行。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)埋鋼板抗橫橢圓變形盾構(gòu)隧道加固結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述連接鋼板(3)固定在相鄰兩塊管片(1)之間，兩端分別與預(yù)埋鋼板(2)通過(guò)螺栓連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)埋鋼板抗橫橢圓變形盾構(gòu)隧道加固結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述預(yù)埋連接裝置分布在預(yù)埋鋼板(2)中軸線上；內(nèi)置螺孔(5)由空心螺紋套構(gòu)成；螺桿(6)與外連接頭為一整體。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)埋鋼板抗橫橢圓變形盾構(gòu)隧道加固結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述拉索(9)兩端連接在靠近盾構(gòu)隧道水平直徑的兩個(gè)拉環(huán)狀外連接頭(8)上并對(duì)其兩側(cè)的管片(1)形成張拉固定。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)埋鋼板抗橫橢圓變形盾構(gòu)隧道加固結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述連接槽鋼(10)架設(shè)在靠近隧道頂部和底部零彎矩位置的牛腿狀外連接頭(7)上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)埋鋼板抗橫橢圓變形盾構(gòu)隧道加固結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)預(yù)埋鋼板(2)的制作與加工：依據(jù)管片(1)內(nèi)弧面的弧度和長(zhǎng)度對(duì)鋼板進(jìn)行裁剪，垂直于短邊畫(huà)出鋼板平面的中軸線，沿著中軸線鉆孔，并依次將空心螺紋套塞入并固定在孔洞內(nèi)，空心螺紋套一端與預(yù)埋鋼板(2)表面平齊，另一端垂直露出表面；之后對(duì)預(yù)埋鋼板(2)進(jìn)行彎曲加工，空心螺紋套與預(yù)埋鋼板(2)表面平齊的一面為內(nèi)弧面，另一側(cè)彎曲成外弧面；待預(yù)埋鋼板(2)制作加工完畢后，在空心螺紋套內(nèi)塞入布料進(jìn)行堵塞，并用膠帶封閉兩端洞口；

2)鋼筋結(jié)構(gòu)的焊接：按照管片(1)的尺寸搭接好鋼筋架，并將加工后的預(yù)埋鋼板(2)緊貼鋼筋架內(nèi)弧面布置，之后在預(yù)埋鋼板(2)外側(cè)等間距焊接錨筋(4)，錨筋(4)另外一端與管片(1)主筋進(jìn)行焊接固定，將預(yù)埋鋼板(2)充分固定在鋼筋架上；

3)管片(1)的澆筑與養(yǎng)護(hù)：采用管片(1)模具固定鋼筋骨架，之后將管片砼倒入模具內(nèi)部，整體振搗成型；澆砼后管片(1)采用無(wú)壓蒸養(yǎng)約6～8小時(shí)后拆模；拆模后采用吊具脫模，再經(jīng)翻轉(zhuǎn)后運(yùn)至噴淋降溫區(qū)進(jìn)行噴淋降溫，待管片溫差與水池溫差不大于20℃時(shí)，運(yùn)到養(yǎng)護(hù)池進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；管片養(yǎng)護(hù)完畢即轉(zhuǎn)至堆放場(chǎng)堆放，待達(dá)到齡期后運(yùn)輸?shù)蕉軜?gòu)施工現(xiàn)場(chǎng)使用；

4)焊接連接鋼板(3)：在管片(1)主體拼接完成后，將相鄰管片(1)內(nèi)弧面接縫附近的混凝土壁鑿除一小部分，露出預(yù)埋鋼板(2)，在進(jìn)行簡(jiǎn)單的清洗表面后，將連接槽鋼(3)固定在內(nèi)嵌的預(yù)埋鋼板(2)上，表面與管片(1)內(nèi)弧面平齊，之后利用螺栓將連接鋼板(3)兩端與預(yù)埋鋼板(2)進(jìn)行連接固定，之后利用環(huán)氧樹(shù)脂填補(bǔ)縫隙；

5)隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)加固施工：待隧道通車(chē)運(yùn)營(yíng)后，遇到隧道結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行加固時(shí)，利用已經(jīng)預(yù)埋在管片(1)內(nèi)部的預(yù)埋鋼板(2)等部件進(jìn)行快速加固；首先，選擇最靠近水平直徑的兩個(gè)內(nèi)置螺孔(5)，將封口的膠帶及內(nèi)部塞入的布料取出，并對(duì)內(nèi)置螺孔(5)內(nèi)部進(jìn)行簡(jiǎn)單清洗，將拉環(huán)狀外連接頭(8)通過(guò)螺桿(6)旋進(jìn)內(nèi)置螺孔(5)內(nèi)，進(jìn)行臨時(shí)固定；接著在拉環(huán)狀外連接頭(8)處選擇緊靠的上下兩個(gè)內(nèi)置螺孔(5)進(jìn)行鉆洞改裝，在原本內(nèi)置螺孔(5)的基礎(chǔ)上將其鉆穿，形成臨時(shí)注漿通道(12)；之后在仰拱和底拱零彎矩點(diǎn)附近選擇等高的兩處內(nèi)置螺孔(5)，以同樣的方式將牛腿狀外連接頭(7)旋緊固定；之后在仰拱和底拱的兩個(gè)等高牛腿狀外連接頭(7)上架設(shè)連接槽鋼(10)進(jìn)行硬支撐，在水平直徑兩端的拉環(huán)狀外連接頭(8)之間拉設(shè)預(yù)應(yīng)力拉索(9)進(jìn)行張拉固定；在頂拱處的連接槽鋼(10)上布置1～2個(gè)液壓千斤頂(11)對(duì)頂部管片(1)進(jìn)行頂升；在對(duì)管片(1)進(jìn)行水平張拉和豎向頂升后，對(duì)水平直徑兩端附近的管片(1)及接縫進(jìn)行注漿加固以防止管片(1)出現(xiàn)反彈；

6)加固結(jié)構(gòu)的拆卸回收：待隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定之后，首先卸除水平拉設(shè)的預(yù)應(yīng)力拉索(9)，之后依次拆除液壓千斤頂(11)、連接槽鋼(10)，牛腿狀外連接頭(7)和拉環(huán)狀外連接頭(8)等構(gòu)件進(jìn)行整理回收；同時(shí)在使用過(guò)的內(nèi)置螺孔(5)處再次塞入布料并封閉孔口以防止異物進(jìn)入堵塞孔道。