[發明專利]一種用于隧道加固的高強波紋板結構及方法

在審

• 申請號: 202010191760.0
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111255488A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 姚志雄;吉磊;劉耀星;蔡俊華;吳琛;周娉婷;陳治雄;黃國雙;林淵;李志高;林雪尾;陳軍浩;鄧歷振
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: E21D11/20
• 分類號: E21D11/20;E21D11/00
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 陳炳萍

本發明公開了一種用于隧道加固的高強波紋板結構及方法，涉及隧道工程技術領域，其技術方案要點是：包括正弦狀波紋片，正弦狀波紋片為板狀拱形結構；正弦狀波紋片的凹面等間距設有由拱架和拱形孔構成的多個空心拱肋；拱架與正弦狀波紋片通過壓鑄一體成型。該高強波紋板結構能夠密貼圍巖并與之協同受力，能夠在高地應力圍巖中與圍巖共同發生適量變形以釋放應力，使支護結構與圍巖達到更好的協同受力狀態，加固系統具有較強的抗震能力和耐久性能；同時，該高強波紋結構也可對拱形孔進行注漿補強，并與噴射混凝土、錨桿支護及襯砌背后回填注漿等方式聯合使用，形成可共同受力的組合支護結構，能夠顯著改善襯砌結構的受力特性，提高圍巖穩定性。

技術領域

本發明涉及隧道工程技術領域，更具體地說，它涉及一種用于隧道加固的高強波紋板結構及方法。

背景技術

我國地域遼闊，地質環境復雜，受修建時期設計、施工、監測等技術水平的限制，早期修建的隧道經常出現襯砌厚度不足、襯砌背后空洞或混凝土強度不足等缺陷。這些隧道運營期間在列車荷載、圍巖壓力等因素的綜合作用下，極易引發襯砌開裂、滲漏、掉塊，襯砌變形侵限，隧底裂損、隧底下沉與翻漿冒泥、上拱，排水系統凍害等各種病害。這些病害惡化了隧道服役性能，降低了隧道結構的安全可靠度和穩定性，嚴重威脅隧道行車安全。

根據隧道病害類型不同，通常采用高壓灌注法、錨固灌注法、注膠粘合法、鑿除引排法或套襯處理等方式，有的采用“聚合物改性水泥基修補砂漿+掛網修補+玻璃纖維布”綜合處理措施。如襯砌出現較大范圍空洞掉塊，則需采用鑿除表層混凝土、重新施作二次襯砌的方法進行整治。這些方法不同程度存在施工技術難、工序繁雜、整治不徹底或維修費用高等問題，導致修復后的隧道運營不長時間又出現二次病害，給隧道的安全運營造成較大隱患。所以，急需提出一種安全、可靠、適用的隧道病害綜合處治技術。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于隧道加固的高強波紋板結構及方法，該高強波紋板結構能夠密貼圍巖并與之協同受力，能夠在高地應力圍巖中與圍巖共同發生適量變形以釋放應力，使支護結構與圍巖達到更好的協同受力狀態，加固系統具有較強的抗震能力和耐久性能；同時，該高強波紋結構也可對拱形孔進行注漿補強，并與噴射混凝土、錨桿支護及襯砌背后回填注漿等方式聯合使用，形成可共同受力的組合支護結構，能夠顯著改善襯砌結構的受力特性，提高圍巖穩定性。該方法施工工序簡單，成本低，對各種隧道病害的整治具有極強的適用性，特別是針對地質條件較差，圍巖穩定性較弱的情況。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種用于隧道加固的高強波紋板結構，包括正弦狀波紋片，所述正弦狀波紋片為板狀拱形結構；所述正弦狀波紋片的凹面等間距設有多個空心拱肋；所述空心拱肋包括拱架和拱形孔，所述拱形孔位于拱架與正弦狀波紋片的凹面之間，所述拱架與正弦狀波紋片通過壓鑄一體成型。

通過采用上述技術方案，在對隧道進行加固的過程中，首先針對隧道的不同病害情況，對隧道的襯砌或圍巖進行相應的加固預處理，然后將合適大小的該高強波紋板結構密貼與隧道的襯砌或圍巖的表面，并等間距施做長度不小于2.5m的多根全長砂漿錨桿或中空注漿錨桿，然后通過螺母及錨墊板把錨桿和該高強波形板鎖在一起形成支護整體，共同受力；通過板狀拱形結構的正弦波紋片，能夠密貼圍巖并與之協同受力；同時，板狀拱形結構的正弦波紋片的抗彎剛度和抗壓強度較常規的拱架或鋼板均有大幅度增加，且具有較強的抗震能力和耐久性能；通過拱形孔，便于向空心拱肋內部進行注漿的操作；該高強波紋結構為半剛性結構，能夠在高地應力圍巖中與圍巖共同發生適量變形以釋放應力，便于使支護結構與圍巖達到更好的協同受力狀態，圍巖也能調整到更穩定狀態；同時，該高強波紋結構也可對拱形孔3進行注漿補強，并與噴射混凝土、錨桿支護及襯砌背后回填注漿等方式聯合使用，形成可共同受力的組合支護結構，能夠顯著改善襯砌結構的受力特性。

本發明進一步設置為：所述空心拱肋之間的間距為35～70cm。

通過采用上述技術方案，空心拱肋之間的間距為35～70cm，便于確保該高強波紋板的抗彎剛度、抗壓強度、抗震能力和耐久性能。