复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构及施工方法，其中，该隧道加固结构包括薄板、端部锚杆和周向锚杆；薄板为纤维增强复合材料拉挤型材薄板，薄板通过胶粘层在隧道内衬周向上铺贴固定在隧道内衬的表面上；端部锚杆和周向锚杆将薄板锚固在隧道内衬的表面上，其中，端部锚杆在隧道内衬周向上分布在薄板两端处，周向锚杆在隧道内衬周向上分布在薄板两端处的端部锚杆之间。本发明专利技术能够大幅提高隧道结构的安全性、耐久性和承载能力，成本低，施工速度快。

【技术实现步骤摘要】
复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构及施工方法
本专利技术涉及土木工程隧道加固
，尤其涉及一种复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构及施工方法。
技术介绍
隧道穿越地层的地质构造通常复杂，稳定性差异较大。使用时间较长的隧道，会产生衬砌劣化和开裂等问题，进而产生渗水等次生问题，对隧道运营安全造成安全隐患。因此，一定使用年限的隧道大多需要维修加固，以恢复隧道结构安全性、耐久性及使用功能，满足正常运营要求，同时确保隧道装饰美观。现有加固工艺包括表面裂缝处理和衬砌结构加固，表面裂缝处理一般采用高强度密封砂浆或者环氧树脂等涂料，衬砌结构加固钢板加固、碳纤维布粘贴加固、喷射纤维混凝土等工艺。上述工艺施工过程复杂，且钢板加固耐久性无法保证。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构及施工方法，成本低，施工效率高，隧道结构的安全性、耐久性和承载能力能够大幅度地提高。根据本专利技术第一方面实施例的复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构，包括：薄板，所述薄板为纤维增强复合材料拉挤型材薄板，所述薄板通过胶粘层在隧道内衬周向上铺贴固定在所述隧道内衬的表面上；端部锚杆和周向锚杆，所述端部锚杆和所述周向锚杆将所述薄板锚固在所述隧道内衬的表面上，其中，所述端部锚杆在所述隧道内衬周向上分布在所述薄板两端处，所述周向锚杆在所述隧道内衬周向上分布在所述薄板两端处的所述端部锚杆之间。根据本专利技术第一方面实施例的复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构，充分利用复合材料拉挤型材薄板的轻质高强、耐久性好的优势，能够大幅提高隧道结构的安全性、耐久性和承载能力，成本低，施工速度快。根据本专利技术第一方面的一个实施例，还包括端部拉索，所述端部拉索的两端分别对应地固定在所述薄板的两端上。根据本专利技术第一方面进一步的实施例，所述端部拉索的两端分别有间距地位于相应的所述端部锚杆的下方。根据本专利技术第一方面再进一步的实施例，所述间距不少于200mm。根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述隧道内衬上预钻有锚杆孔。根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述胶粘层的材料与所述薄板中的树脂材料为相同类别。根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述薄板为玻璃纤维树脂薄板、碳纤维树脂薄板、玄武岩纤维树脂薄板或芳纶纤维树脂薄板。根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述薄板为矩形板，所述薄板的厚度为4-6mm，所述薄板的宽度为0.5-1.5mm，所述薄板的长度依据隧道加固长度确定。根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述薄板的宽度和长度依据所述隧道内衬的横断面的几何形状和长度来确定；所述薄板的厚度按照如下方式得到：通过公式(1)计算所述薄板的设计厚度为d时的所述薄板预弯曲产生的最大边缘应变ε，其中，公式(1)为：公式(1)中的ρ为所述隧道内衬的横断面最小曲率半径；调整设计厚度d，使最大边缘应变ε小于极限拉应变的1/5，从而确定所述薄板的厚度。根据本专利技术第一方面进一步的实施例，所述周向锚杆的数量按照如下方式确定：根据所述隧道内衬横断面的几何形状，计算所述薄板需要施加的端部力矩，然后确定所述周向锚杆的数量。根据本专利技术第二方面实施例的复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构的施工方法，所述隧道加固结构为根据本专利技术第一方面任意一个实施例所述的复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构，所述施工方法包括如下步骤：截取设计长度的所述薄板，对所述薄板施加力矩，使所述薄板预弯曲；将所述端部拉索的两端临时固定在所述薄板的两端，所述端部拉索张紧；在所述隧道内衬的表面涂抹胶粘剂，使得所述薄板贴在所述隧道内衬上，然后固定两端的所述端部锚杆，再固定顶部的所述周向锚杆，依次对称地固定其余的所述周向锚杆。根据本专利技术第二方面实施例的复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构的施工方法，充分利用了复合材料拉挤型材薄板的轻质高强、耐久性好的优势，能够大幅提高隧道结构的安全性、耐久性和承载能力，成本低，施工速度快。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本专利技术实施例的第一方面实施例的复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构的示意图。附图标记：隧道加固结构1000隧道内衬1薄板2端部锚杆3周向锚杆4胶粘层5端部拉索6具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术第一方面提出了一种复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构。下面结合图1来描述根据本专利技术实施例的第一方面实施例的复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构1000。如图1所示，根据本专利技术第一方面实施例的复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构1000，包括薄板2、端部锚杆3和周向锚杆4。其中，薄板2为纤维增强复合材料拉挤型材薄板，薄板2通过胶粘层5在隧道内衬1周向上铺贴固定在隧道内衬1的表面上；端部锚杆3和周向锚杆4将薄板2锚固在隧道内衬1的表面上，其中，端部锚杆3在隧道内衬1周向上分布在薄板2两端处，周向锚杆4在隧道内衬1周向上分布在薄板2两端处的端部锚杆3之间。具体地，薄板2为纤维增强复合材料拉挤型材薄板(简称复合材料拉挤型材薄板)，复合材料拉挤型材薄板2是一种通过拉挤工艺生产的复合材料型材制品，具有轻质、高强、耐腐等优点，拉挤成型工艺可实现连续成型易于自动化，适合大批量、连续化生产，生产效率高，操作技术和环境对制品质量影响都很小，成品率高，产品质量稳定；纤维含量高，受力性能好，纤维强度能得到充分发挥。采用拉挤成型工艺制成的复合材料拉挤型材薄板2纤维含量高、质量稳定，单向受力性能好，尺寸准确，综合成本较低，且可成卷运输，大幅降低运输难度。薄板2通过胶粘层5在隧道内衬1周向上铺贴固定在隧道内衬1的表面上；也就是说，可以通过在隧道内衬1的表面上涂抹胶粘剂将薄板2贴固在隧道内衬1的表面上，在涂抹胶粘剂之前，要求隧道内衬1的表面清洁无泥土，有利于粘接牢固。端部锚杆3和周向锚杆4将薄板2锚固在隧道内衬1的表面上，其中，端部锚杆3在隧道内衬1周向上分布在薄板2两端处，周向锚杆4在隧道内衬1周向上分布在薄板2两端处的端部锚杆3之间；也就是说，采用端部锚杆3和周向锚杆4将薄板2锚固在隧道内衬1的表面上，可以使薄板2更加牢固地贴合在隧道内衬1上；端部锚杆3分布在薄板2的两端处(如图1所示的左右两端)，可以将薄板2的两端牢固地固定在隧道内衬1的左右两端处，同时在施工过程中使得薄板2弯曲成接近于隧道内衬的断面形状，以便施工装配；周本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构，其特征在于，包括：/n薄板，所述薄板为纤维增强复合材料拉挤型材薄板，所述薄板通过胶粘层在隧道内衬周向上铺贴固定在所述隧道内衬的表面上；/n端部锚杆和周向锚杆，所述端部锚杆和所述周向锚杆将所述薄板锚固在所述隧道内衬的表面上，其中，所述端部锚杆在所述隧道内衬周向上分布在所述薄板两端处，所述周向锚杆在所述隧道内衬周向上分布在所述薄板两端处的所述端部锚杆之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构，其特征在于，包括：
薄板，所述薄板为纤维增强复合材料拉挤型材薄板，所述薄板通过胶粘层在隧道内衬周向上铺贴固定在所述隧道内衬的表面上；
端部锚杆和周向锚杆，所述端部锚杆和所述周向锚杆将所述薄板锚固在所述隧道内衬的表面上，其中，所述端部锚杆在所述隧道内衬周向上分布在所述薄板两端处，所述周向锚杆在所述隧道内衬周向上分布在所述薄板两端处的所述端部锚杆之间。


2.根据权利要求1所述的复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构，其特征在于，还包括端部拉索，所述端部拉索的两端分别对应地固定在所述薄板的两端上。


3.根据权利要求2所述的复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构，其特征在于，所述端部拉索的两端分别有间距地位于相应的所述端部锚杆的下方。


4.根据权利要求3所述的复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构，其特征在于，所述间距不少于200mm。


5.根据权利要求1所述的复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构，其特征在于，所述隧道内衬上预钻有锚杆孔。


6.根据权利要求1所述的复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构，其特征在于，所述胶粘层的材料与所述薄板中的树脂材料为相同类别。


7.根据权利要求1所述的复合材料拉挤型材薄板的隧道加固结构，其特征在于，所述薄板为玻璃纤维树脂薄板、碳纤维树脂薄板、玄武岩纤维树脂薄板或芳纶纤维树脂薄板。


8.根据权利要求1所述的复合材料拉挤型材薄板的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯鹏，孟鑫淼，周培钊，翟佳琪，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11