一種隧道內(nèi)半環(huán)加固用的預(yù)應(yīng)力模數(shù)式管片及施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種隧道內(nèi)加固用的新型預(yù)應(yīng)力模數(shù)式管片結(jié)構(gòu)及施工方法，屬于建筑工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，公路、鐵路、城市交通也一直保持著高速發(fā)展。同時隧道結(jié)構(gòu)占總交通里程數(shù)也在不斷攀升。在正常運營過程中，隧道結(jié)構(gòu)的襯砌和地鐵結(jié)構(gòu)的管片均出現(xiàn)了不同程度的損壞、變形等現(xiàn)象，嚴重影響著交通運輸?shù)陌踩?br>[0003]目前針對隧道內(nèi)襯砌、地鐵內(nèi)管片出現(xiàn)的破損、變形等病害，主要是采用掛網(wǎng)錨噴混凝土、二次管片(原管片內(nèi)再加固一層管片)、鋼板加固等處理措施。但是以上處理措施存在下列不足之處:1、較大程度減小了建筑限界，威脅到車輛運行安全；2、以上措施均屬于被動受力結(jié)構(gòu)，即加固完成后只承擔自身重力產(chǎn)生的內(nèi)力，不能分擔原管片的內(nèi)力，只有當原管片繼續(xù)發(fā)生較大的變形的時候才會發(fā)揮其作用，共同承擔外部荷載；3、由于是屬于被動受力結(jié)構(gòu)，因此加固管片與原管片的連接強度就成為了加固效果的薄弱環(huán)節(jié)；4、施工工藝復(fù)雜，影響車輛的正常運行。5、需要在原管片上打較多孔植筋或錨固螺栓，損害原管片承載能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種隧道內(nèi)加固用的新型模數(shù)式預(yù)應(yīng)力管片結(jié)構(gòu)，這種管片結(jié)構(gòu)主要存在以下優(yōu)點:避免了較大幅度的減小隧道內(nèi)建筑限界；結(jié)構(gòu)存在預(yù)壓力，主動承擔外荷載，改變原管片的受力狀態(tài)，減小變形量；避免了原管片、加固管片連接強度不足對結(jié)構(gòu)加固效果的影響；不需要植筋或錨固螺栓，避免了對原管片的損害；施工工藝簡單快捷，節(jié)約資金。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種隧道內(nèi)半環(huán)加固用的預(yù)應(yīng)力模數(shù)式管片，包括一個弧形管片，所述的弧形管片的內(nèi)表面或/和外表面設(shè)置有多條相互平行的縱肋，且相鄰的縱肋之間通過橫肋連接，在所述的管片上設(shè)有用于注漿的注漿孔和用于相鄰管片連接的連接孔；在所述的縱肋上設(shè)有對模數(shù)式管片事先實施預(yù)應(yīng)力的預(yù)壓力施加裝置的安裝孔。
[0007]所述的縱肋和橫肋凸起于管片的內(nèi)表面或/和外表面。
[0008]所述的管片為一個弧形鋼板I，在弧形鋼板I的內(nèi)表面或/和外表面上焊接有與縱肋和橫肋外形一致的鋼板II，弧形鋼板I和鋼板II形成的空腔內(nèi)填充有填充物，進而形成縱肋和橫肋。
[0009]在所述的鋼板II位于填充物的一側(cè)設(shè)有加勁肋。
[0010]所述的模數(shù)式管片在實施時，由多個模數(shù)式管片通過螺栓相連連接成一個半環(huán)形結(jié)構(gòu)，且位于末端的管片端部固定在道床上。
[0011]所述的相鄰模數(shù)式管片的連接處嵌入有楔形鋼墊板。
[0012]所述的隧道內(nèi)半環(huán)加固用的預(yù)應(yīng)力模數(shù)式管片的施工方法如下:
[0013]第一步:對需要加固的部位進行處理，包括清理破碎混凝土、封閉裂縫、對壁后空洞進行注漿處理；
[0014]第二步:安裝預(yù)應(yīng)力模數(shù)式管片，通過臨時支撐臨時固定；
[0015]第三步:在管片縱肋上等間距設(shè)置應(yīng)變傳感器和固定觀測點，分別監(jiān)測應(yīng)變和位移變化；
[0016]第四步:按照設(shè)計要求，在預(yù)應(yīng)力模數(shù)式管片一處或多處連接位置安裝預(yù)壓力施加裝置；
[0017]第五步:按照設(shè)計要求，對預(yù)應(yīng)力模數(shù)式管片分級施加預(yù)壓力，并實時監(jiān)測應(yīng)力、位移變化情況；
[0018]第六步:達到設(shè)計要求后在管片連接處嵌入楔形鋼墊板，旋緊相鄰管片連接螺栓，并在弧形管片的壁后通過注漿孔進行注漿；
[0019]第七步:拆除預(yù)應(yīng)力施加裝置及臨時支撐，加固完成。
[0020]所述的預(yù)壓力施加裝置為桿狀液壓千斤頂，其兩端分別與兩片相鄰預(yù)應(yīng)力模數(shù)式管片縱肋上的安裝孔連接，通過液壓千斤頂將相鄰兩片管片的連接位置頂開一個間隙，然后在這個間隙內(nèi)嵌入楔形鋼墊板，使得預(yù)應(yīng)力模數(shù)式管片內(nèi)存在在相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力。
[0021]本發(fā)明的有益效果如下:
[0022]1、施工工藝簡單、靈活:本加固結(jié)構(gòu)為模數(shù)式加固單元，可根據(jù)隧道具體尺寸選擇所需加固結(jié)構(gòu)單元的數(shù)量，加固結(jié)構(gòu)單元可預(yù)先產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
[0023]2、對隧道內(nèi)限界影響小，強度高:加固結(jié)構(gòu)由鋼板和縱橫肋組成，厚度小，強度高，穩(wěn)定性好。
[0024]3、預(yù)應(yīng)力模數(shù)式管片內(nèi)存在預(yù)壓力，為主動受力結(jié)構(gòu):通過液壓千斤頂頂推并嵌入鋼板的方法使管片產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，實現(xiàn)管片提前承受較大荷載，分擔一部分原管片的內(nèi)力，當有外荷載作用時能夠減小結(jié)構(gòu)變形。
[0025]4、因為加固結(jié)構(gòu)為主動受力結(jié)構(gòu)，這就避免了其余加固方法由于原管片、加固管片連接強度不夠造成的傳力效果不好，加固失效。
[0026]5、不需要打孔植錨固螺栓，避免了對原管片的損害。
【附圖說明】
[0027]圖1為施工流程圖；
[0028]圖2 (a)-圖2 (b)為原結(jié)構(gòu)初步清理維修后的剖面示意圖；
[0029]圖3(a)-圖3(b)為安裝模數(shù)式管片及臨時支撐后的剖面示意圖；
[0030]圖4(a)-圖4(b)為安裝預(yù)壓力施加裝置及監(jiān)測傳感器后的剖面示意圖；
[0031]圖5(a)-圖5(b)為根據(jù)設(shè)計要求分級施加預(yù)壓力后的剖面示意圖；
[0032]圖6(a)-圖6(b)為嵌入鋼板，旋緊管片連接螺栓，壁后注漿完成后的剖面示意圖；
[0033]圖7(a) -圖7(b)為拆除臨時支撐及預(yù)壓力施加裝置，用砂漿封堵預(yù)壓力施加位置后的尚]面不意圖；
[0034]圖8為模數(shù)式管片大樣圖；
[0035]圖9為圖8中的A-A截面圖；
[0036]圖10為圖8中的B-B截面圖；
[0037]圖11為圖8中的C-C截面圖；
[0038]圖12為圖8中的D-D截面圖；
[0039]圖13為預(yù)壓應(yīng)力施加裝置；
[0040]圖14為嵌入鋼板。
[0041]圖中:1_原管片；2_打毛層；3_模數(shù)式管片；3-1:橫肋；3-2縱肋；3_3螺栓孔；
3-4注漿孔；3-5預(yù)壓力施加裝置安裝孔；3-6縱橫肋鋼板；3-7縱橫肋內(nèi)加勁肋；3_8填充物；3-9弧形管片；4_臨時支撐；5_液壓千斤頂；6_楔形鋼墊板；7_高強螺栓；8_封堵砂漿；9-道床；I O-錨固螺栓。
【具體實施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明:
[0043]如圖3(a) -圖8所示，一種隧道內(nèi)半環(huán)加固用的預(yù)應(yīng)力模數(shù)式管片3，包括一個弧形管片3-9，所述的弧形管片3-9的內(nèi)表面或/和外表面設(shè)置有多條相互平行的縱肋3-2，且