[發(fā)明專利]一種隧道預(yù)制鋼拱架加固補(bǔ)強(qiáng)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010561949.4
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111764941B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉學(xué)增;丁爽;桑運(yùn)龍;師剛
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué);上海同巖土木工程科技股份有限公司
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;E21D11/10;E21D11/28;E21D11/38;E21D20/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

1.一種隧道預(yù)制鋼拱架加固補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）采用三維激光掃描獲取隧道加固斷面襯砌內(nèi)側(cè)輪廓信息，并據(jù)此制作鋼拱架，該鋼拱架由預(yù)制的分段鋼拱架構(gòu)件組成；

2）在襯砌內(nèi)側(cè)從邊墻底腳沿環(huán)向到拱部，通過螺栓將預(yù)制的各段鋼拱架構(gòu)件組合成鋼拱架；

3）在鋼拱架底腳位置安裝預(yù)應(yīng)力錨桿，使錨桿貫穿襯砌并插入隧道圍巖中；

4）在鋼拱架與襯砌內(nèi)側(cè)的間隙填充無收縮砂漿或楔塊；

5）為保證鋼拱架縱向的穩(wěn)定性，在沿隧道縱向設(shè)置的多個鋼拱架間安裝內(nèi)撐桿；

6）在鋼拱架內(nèi)側(cè)安裝防火裝飾層，具體包括以下步驟：

61）將鋼拱架（601）作為主龍骨，在鋼拱架H型鋼的內(nèi)側(cè)翼緣板上采用螺栓（602）安裝副龍骨連接件（603）；

62）在副龍骨連接件（603）上安裝副龍骨（604），副龍骨（604）為U型輕鋼龍骨，并預(yù)留螺絲孔；

63）在副龍骨（604）上安裝防火裝飾板材（605），防該火裝飾板材（605）與副龍骨（604）通過螺絲（606）連接；

所述的副龍骨連接件（603）由U形鋁合金槽加工成型，其腹板上開設(shè)螺栓孔，用于與鋼拱架翼緣板進(jìn)行螺栓連接，副龍骨連接件（603）的翼緣板上開有2個卡榫式凹槽，用于將副龍骨翼緣板上的卡勾卡入固定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道預(yù)制鋼拱架加固補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征在于，所述的步驟1）中，鋼拱架采用冷加工H型鋼制成后經(jīng)防銹處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種隧道預(yù)制鋼拱架加固補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征在于，所述的步驟1）中，鋼拱架截面的選取原則如下：

對于2車道公路隧道、直徑不大于10m的盾構(gòu)隧道，采用H90~H125型鋼；

對于3車道及以上公路隧道、直徑10m以上的盾構(gòu)隧道，采用H125~H150型鋼；

選擇鋼拱架截面尺寸時考慮結(jié)構(gòu)變形情況與隧道建筑限界的富余量，結(jié)構(gòu)變形較大時，選擇較大尺寸的截面，并且不得侵入建筑限界。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道預(yù)制鋼拱架加固補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征在于，所述的鋼拱架幾何尺寸根據(jù)三維激光掃描獲取的加固斷面輪廓確定，鋼拱架外側(cè)輪廓與襯砌內(nèi)側(cè)輪廓平行，兩者之間保留2-3cm的空隙，作為鋼拱架制作與安裝的誤差余量以及砂漿的填充預(yù)留空間。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種隧道預(yù)制鋼拱架加固補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征在于，所述的步驟2）中，各段鋼拱架構(gòu)件在隧道加固施工現(xiàn)場拼接成型，每段鋼拱架構(gòu)件的兩端均焊接有接頭板（101），通過接頭板（101）上預(yù)留螺栓孔（102）和高強(qiáng)螺栓（103）進(jìn)行固定連接，并且在接頭板（101）和H型鋼的腹板間焊接三角形加勁板（104）加固。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道預(yù)制鋼拱架加固補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征在于，所述的步驟3）中，鋼拱架底腳的固定連接方式包括以下兩種：

（1）在鋼拱架底腳位置焊接底板（201），所述的底板（201）與路基混凝土（203）間采用高強(qiáng)螺栓（202）連接，鋼拱架底腳位置H型鋼的翼緣板預(yù)留用以安裝預(yù)應(yīng)力錨桿（204）的錨桿孔，安裝錨桿（204）使其貫穿襯砌插入隧道圍巖中，并在錨桿孔中注漿確保錨固，防止?jié)B漏水；

（2）直接在鋼拱架底腳位置處采用現(xiàn)澆混凝土嵌固連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道預(yù)制鋼拱架加固補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征在于，所述的步驟5）中，內(nèi)撐桿采用直徑16~22mm的實(shí)心鋼桿（401）或采用外徑40~60mm、厚度2~3mm的空心鋼管；

當(dāng)內(nèi)撐桿采用直徑16~22mm的實(shí)心鋼桿（401）時，實(shí)心鋼桿（401）兩端預(yù)制螺紋，鋼拱架H型鋼的腹板上預(yù)留螺栓孔，通過螺帽（402）鎖緊支撐鋼桿與鋼拱架H型鋼的腹板；

當(dāng)內(nèi)撐桿采用外徑40~60mm、厚度2~3mm的空心鋼管時，空心鋼管（501）兩端焊接接頭板（502），該接頭板（502）和鋼拱架H型鋼的腹板上均預(yù)留螺栓孔，通過接頭板（502）和螺栓（503）將空心鋼管（501）與H型鋼的腹板連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種隧道預(yù)制鋼拱架加固補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征在于，所述的內(nèi)撐桿的布置保持左右對稱，鋼拱架間距、內(nèi)撐桿間距按照滿足拱架穩(wěn)定性要求計算，或者通過建立加固結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型，通過三維數(shù)值計算驗(yàn)算確定。