[發明專利]纖維織物網增強噴射纖維水泥的隧道加固結構及方法

在審

• 申請號: 202110361530.9
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113047869A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 馮鵬;周培釗;孟鑫淼;韓玉珍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08;C04B28/04;C04B28/06;C04B28/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 歐陽高鳳

本發明公開了一種纖維織物網增強噴射纖維水泥的隧道加固結構及方法，其中，隧道加固結構包括短纖維增強水泥基復合件和纖維織物網，所述短纖維增強水泥基復合件噴涂固定在隧道襯砌水泥土的表面上，所述纖維織物網由內向外呈層狀分布在所述短纖維增強水泥基復合件內。本發明能大幅度提高襯砌的耐腐蝕性能、抗裂性能、整體穩定性和變形性能。

技術領域

本發明涉及隧道襯砌混凝土修復工藝技術領域，尤其涉及一種纖維織物網增強噴射纖維水泥的隧道加固結構及方法。

背景技術

由于隧道工程運營環境復雜(溫度差大、濕度大、地下水滲透、列車及上部汽車振動、巖體圍壓擾動等)，隨著運營年限的增長，隧道開始出現混凝土襯砌的裂損破壞，常見的形式有混凝土掉塊露筋、寬的橫和縱向裂縫、細密的交錯裂紋及大面積內部空洞。這些裂縫缺陷的出現，會進一步造成鋼筋腐蝕、滲漏水、變形侵限，使結構耐久性和承載力降低，縮短隧道使用壽命和維護周期，甚至導致工程事故。

現有對于運營期的盾構隧道加固方法，一般分為粘鋼法、增大截面法與粘貼FRP法。

(1)對于粘鋼法，由于鋼板剛度高、強度高的特點，可明顯提高襯砌的整體強度和剛度，施工較為方便。但由于鋼板密度高，常需要大型起重設備，對場地要求高，同時也會增加結構自重；鋼錨具會對混凝土襯砌造成二次損傷，而使用結構膠則會使鋼面板的耐溫性能降低；且鋼板需要提前切割成型，如遇不規則尺寸下料較困難。

(2)對于增大截面法，即通過增設鋼筋和加大混凝土截面來提高混凝土襯砌整體強度和剛度。由于混凝土保護層厚度的要求，面層厚度大于60mm，極大影響內部空間的有效使用面積；由于為濕作業并且需要大型機具，對周邊場地運營環境影響大；需要鋪設鋼筋網或綁扎鋼筋，施工周期長，不利于地鐵正常運營。

(3)粘貼FRP布法操作簡便、易于施工、無需大型機具，可延曲面貼附，不增加結構自重及截面尺寸，對隧道環境影響小。由于FRP輕質高強的貼點，該法加固效率極高，對襯砌局部加固補強效果好，但是對整體剛度的提升并不明顯；由于粘接劑一般采用環氧樹脂，其軟化溫度為60-90℃，耐熱性能差，一旦樹脂軟化FRP即將退出工作，并且在高溫下環氧樹脂還會釋放有毒氣體，對隧道內人員安全造成危害。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種纖維織物網增強噴射纖維水泥的隧道加固結構及方法，能大幅度提高襯砌的耐腐蝕性能、抗裂性能、整體穩定性和變形性能。

根據本發明第一方面實施例的纖維織物網增強噴射纖維水泥的隧道加固結構，包括：

短纖維增強水泥基復合件，所述短纖維增強水泥基復合件噴涂固定在隧道襯砌水泥土的表面上；

纖維織物網，所述纖維織物網由內向外呈層狀分布在所述短纖維增強水泥基復合件內。

根據本發明第一方面實施例的纖維織物網增強噴射纖維水泥的隧道加固結構，與現有技術相比，具有如下的優點：

(1)纖維織物網具有極佳的耐腐蝕性能，不存在鋼的電化學腐蝕問題，故無需混凝土保護層≥40mm的要求，該加固結構的總體厚度一般可控制在20mm以下，大大地減少了隧道內部空間有效使用面積的影響。

(2)纖維織物網自重輕，無需借助大型設備即可搬運和迅速鋪放；同時因為具有一定的柔度易貼合成型，很方便在施工現場鋪放成隧道內襯形狀，降低人工和機械成本；纖維水泥為噴射施工，高效便捷。

(3)由于纖維織物網表面有樹脂固化層，其耐熱性能不佳，但有了短纖維增強水泥基復合件的保護，可以顯著降低外部高溫傳遞到內部的時間，進而提高加固面層的耐熱耐火性能。