一种基于SMA筋与FRP网格的隧道裂损衬砌加固方法技术

本发明专利技术公开了一种基于形状记忆合金SMA筋与纤维增强复合材料FRP网格的隧道裂损衬砌加固方法，包括以下步骤：(1)对隧道裂损衬砌在保护层范围内开槽；(2)将SMA筋预先拉伸并嵌入槽中；(3)在槽中注入地聚物砂浆；(4)待地聚物砂浆固化后，通电激励SMA筋至预设温度，通过SMA筋的回复应力对隧道裂损衬砌施加预压应力，闭合衬砌上的裂缝；(5)在衬砌表面安装固定FRP网格；(6)在FRP网格上喷涂地聚物砂浆，固化后锚固FRP网格，完成加固。本发明专利技术通过对铁基SMA筋进行热激励而产生回复应力，对衬砌开裂部位施加预应力来减少或闭合原有裂缝，克服现有加固方法难以对曲面衬砌施加预应力的缺陷，改善隧道裂损衬砌的受力状态，实现隧道裂损衬砌的长寿命、快速与主动加固。快速与主动加固。快速与主动加固。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SMA筋与FRP网格的隧道裂损衬砌加固方法


[0001]本专利技术涉及隧道裂损衬砌加固
，尤其涉及一种基于形状记忆合金SMA筋与纤维增强复合材料FRP网格的隧道裂损衬砌加固方法。

技术介绍

[0002]隧道开挖后，坑道周围地层原有平衡遭到破坏，引起坑道变形或崩塌。为了保护围岩的稳定性，确保行车安全，隧道必须有足够强度的支护结构即隧道衬砌。
[0003]隧道衬砌是为了防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构。在不同的围岩中可采用不同的衬砌形式。
[0004]然而，隧道因其运营环境复杂，在经过一段时间的运营后，隧道衬砌结构容易出现各种病害问题。其中衬砌裂损与渗漏水是最常见的病害类型。
[0005]目前针对隧道衬砌裂损的常用修复与加固方法包括套拱加固、粘钢板、粘贴纤维布等。相关研究和工程实践表明：上述常规加固方法虽然能够解决裂损衬砌刚度和承载力不足的问题，但渗漏水病害将导致隧道衬砌长期处于潮湿环境下，常规加固方法难以满足隧道衬砌的长寿命服役需求，且其施工周期通常较长，难以满足隧道工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于形状记忆合金SMA筋与纤维增强复合材料FRP网格的隧道裂损衬砌加固方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)开槽：对隧道裂损衬砌清理后开设凹槽(4)；(2)张拉并嵌入SMA筋(3)：将SMA筋(3)安装在反力张拉系统中，对SMA筋(3)张拉并达到预变形后，再将SMA筋(3)放置到凹槽(4)中，调整至SMA筋(3)的中心线与凹槽(4)的中心线重合；(3)将地聚物砂浆(6)注入凹槽(4)内并进行抹平处理，再进行养护；(4)激励SMA筋(3)：当地聚物砂浆(6)固化后，将直流电流正负极与SMA筋(3)的两端连接，并在SMA筋(3)的两端安装温度传感器，通电激励SMA筋(3)至预设温度；通过SMA筋(3)的回复应力对隧道裂损衬砌施加预应力，闭合衬砌上的裂缝(2)；(5)安装并固定FRP网格(5)：在处理后的隧道衬砌表面固定FRP网格(5)，选定FRP网格(5)的网眼中心位置钻孔，放置锚垫(8)并将锚垫(8)的孔洞与钻孔对齐，将螺栓(10)打入孔洞内至设定深度，直至螺栓(10)的底部切口张开固定在衬砌混凝土中，套上螺帽(11)；(6)在FRP网格(5)表面喷涂地聚物砂浆(6)至设定厚度，待地聚物砂浆(6)固化后，拧紧螺帽(11)，锚固FRP网格(5)，使用地聚物砂浆(6)覆盖锚固位置，完成加固。2.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金SMA筋与纤维增强复合材料FRP网格的隧道裂损衬砌加固方法，其特征在于：步骤(1)中开设凹槽(4)的方向与隧道的裂缝方向垂直；开设凹槽(4)的深度小于混凝土保护层的厚度。3.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金SMA筋与纤维增强复合材料FRP网格的隧道裂损衬砌加固方法，其特征在于：步骤(2)中的SMA筋(3)为铁基形状记忆合金材料制成的棒状或绞线筋材。4.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金SMA筋与纤维增强复合材料FRP网格的隧道裂损衬砌加固方法，其特征在于：步骤(4)中，所述SMA筋(3)的数量N由隧道裂缝处的主拉应力σ
t
确定，即N
×
σ
P
＞＞σ
t
，其中N代表SMA筋的数量，σ
P
为SMA筋(3)热激励后作用在隧道混凝土衬砌上的预加力，σ
t
为隧道混凝土衬砌局部裂缝处的主拉应力。5.根据权利要求4所述的基于形状记忆合金SMA筋与纤维增强复合材料FRP网格的隧道裂损衬砌加固方法，其特征在于：所述预加力σ
P
与SMA筋(3)热激励后产生的永久回复应力σ
c
、裂缝闭合带来的预应力损失σ1、黏结材料弹性压缩带来的预应力损失σ2的关系式为σ
P
＝σ
c
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：施嘉伟，武善侠，童若禹，李浩宇，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：