地铁运营天窗期隧道加固用非标高强复合钢环的施工方法技术

地铁运营天窗期隧道加固用非标高强复合钢环的施工方法，包括以下步骤：S1、制作流程，对维护管片组进行勘察测绘、信息收集、原因分析和建模计算，得出形状参数并以此进行不锈钢管簇与高强纤维复核成型的高强复合钢环半成品的制备；S2、准备流程，对维护管片组的构造体进行测绘并确定安装位置；S3、安装流程，将一榀复合钢环安装粘接在预设安装位置，对安装粘结完成的半成品空腔内进行高强浆液灌注，在完成防腐防火作业工序后验收合格形成高强复合钢环成品。本发明专利技术的方法既减轻了安装期间加固材料的重量，也满足了变形盾构隧道结构加强和在运营中盾构隧道内施工安全性要求，施工效率也得到了极大改善，解决了地铁运营天窗期盾构隧道加固的难题。道加固的难题。

【技术实现步骤摘要】
地铁运营天窗期隧道加固用非标高强复合钢环的施工方法


[0001]本专利技术涉及盾构隧道加固施工
，特别是涉及地铁运营天窗期隧道加固用非标高强复合钢环的施工方法。

技术介绍

[0002]盾构隧道是预制管片拼装式圆形或类圆形结构，铁路盾构隧道或者是地铁盾构隧道在施工完成后进入运营期，白天通车时除了车辆控制室等外其余如盾构隧道内均不得有任何人进入，在晚上运营结束后至隔天凌晨通车前的这个时段才允许专业人员进入盾构隧道内对铁路盾构隧道或者是地铁盾构隧道进行检修，所述这个时段在行业内被称之为运营天窗期。
[0003]在上述盾构隧道施工完成后或是通车过程中，由于列车运营等荷载变化或地质环境条件变化，盾构隧道任一环管片与其相邻管片之间均可能会发生不同程度的上浮、下沉或水平偏移，将发生上浮、下沉或水平偏移的任一环管片和与其相邻管片简称为维护管片组。
[0004]为保证所述维护管片组的实测轴线满足设计或运营要求，需要对所述维护管片组进行注浆加固调整，该注浆加固调整需要在运营天窗期进行施工，而该注浆加固调整之前需要对维护管片组进行支撑加固，支撑加固可以保证后续注浆加固调整过程中所述维护管片组的施工安全以及所述维护管片组中的任一管片不产生相对位移。
[0005]为解决上述问题，目前常使用内贴钢板或型钢拱架对所述维护管片组进行支撑加固，先将一定厚度的内贴钢板或型钢拱架按照所述维护管片组中的每个管片形状大小与其对应切割成数块，再将每块内贴钢板或型钢拱架弯曲成对应的弧度并做好标记，加固时先使用锚栓将上述标记并弯曲好的内贴钢板或型钢拱架对应固定在与其匹配的管片上，然后将数块相邻之间的内贴钢板或型钢拱架缝隙实施焊接使其形成内贴钢板或型钢拱架加固环，再在所述内贴钢板或型钢拱架加固环与所述维护管片组的缝隙注入环氧树脂进行填充，最后在所述内贴钢板或型钢拱架加固环非接触表面涂刷防腐和防火涂料，至此完成内贴钢板或型钢拱架的支撑加固，内贴钢板或型钢拱架的支撑加固完成后按现有技术进行注浆加固调整。
[0006]例如中国专利CN111764941B公开的技术方案，一种隧道预制钢拱架加固补强方法，包括以下步骤：1)采用三维激光扫描获取隧道加固断面衬砌内侧轮廓信息，并据此制作钢拱架，该钢拱架由预制的分段钢拱架构件组成；2)在衬砌内侧从边墙底脚沿环向到拱部，通过螺栓将预制的各段钢拱架构件组合成钢拱架；3)在钢拱架底脚位置安装预应力锚杆，使锚杆贯穿衬砌并插入隧道围岩中；4)在钢拱架与衬砌内侧的间隙填充无收缩砂浆或楔块；5)为保证钢拱架纵向的稳定性，在沿隧道纵向设置的多个钢拱架间安装内撑杆；
6)在钢拱架内侧安装防火装饰层。
[0007]又例如中国专利CN112301829A公开的技术方案，一种隧道路面纵向裂缝加固处治施工方法，首先对处治段落的电缆槽进行开挖，在拱脚处设置两排锁脚锚管，然后对路面及混凝土开挖凿除，在隧道基底增设微型钢管桩并进行压力注浆，采用工字钢对平拱横向支撑，工字钢通过型钢纵向连接成整体并锚固于衬砌结构，最后浇筑混凝土并进行电缆槽和路面的恢复。
[0008]虽然上述的现有技术都可以对维护管片组进行支撑加固，但上述内贴钢板或型钢拱架的支撑加固存在如下问题：1、内贴钢板或型钢拱架需要与所述维护管片组中的每个管片分别匹配，例如φ5.9m的盾构隧道其每环管片分为六块，与其对应的内贴钢板或型钢拱架也要相应分块，每块内贴钢板或型钢拱架的重量都会大于500kg，由于单块内贴钢板或型钢拱架重量过大导致锚栓固定时极其危险，若每环管片的内径增大，则每块内贴钢板或型钢拱架的重量也增大，锚栓固定时的危险性进一步增强；2、每环管片上浮、下沉或水平偏移通常发生在盾构隧道运营期，而此时盾构隧道底部道床施工已完成，使用内贴钢板或型钢拱架加固无法形成闭环，起不到所述维护管片组的支撑加固作用，保证不了所述维护管片组通过支撑加固后的注浆加固调整满足设计或运营轴线之要求；3、运营期盾构隧道内布满各种管线及构件，如接触网、动力电源、通信、信号、消防水管等管线及疏散平台、栏杆扶手等构件，而管线与管片之间缝隙狭窄，使用内贴钢板或型钢拱架支撑加固必然要用到机械臂等施工机具，除了单块内贴钢板或型钢拱架重量过大而不满足在既有管线条线下安装的因素外，内贴钢板或型钢拱架穿越管片和管线的间隙到达指定位置也十分困难；4、内贴钢板或型钢拱架需要在盾构隧道内布满管线的条件下进行焊接，焊接火花可能引起管线损坏导致其将延长运营天窗期，影响正常运营，此外内贴钢板或型钢拱架需要在整体焊接完成前用脚手架等作为其支撑，支撑加固至少需要两天以上时间，在运营天窗期的短暂时间段里无法施工。
[0009]上述这些问题至今还未见到有效的解决方法，也未见到研究的理论成果。

技术实现思路

[0010]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种既减轻了安装期间加固材料的重量，也满足了盾构隧道结构受力和施工安全性要求，同时施工效率也得到了极大改善，解决了运营天窗期盾构隧道加固的难题的地铁运营天窗期隧道加固用非标高强复合钢环的施工方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：地铁运营天窗期隧道加固用非标高强复合钢环的施工方法，包括以下步骤：S1、制作流程，对维护管片组进行勘察和测绘，收集盾构隧道的原始资料，分析维护管片组的变形形成原因并进行建模计算，得出一榀复合钢环中各部件的形状参数并以此进行制备；S2、准备流程，根据步骤S1中勘察和测绘所得的数据确定一榀复合钢环的安装位置；
S3、安装流程，将步骤S1制备所得的一榀复合钢环在运营天窗期内安装粘接在步骤S2的预设安装位置上，并对安装粘结完成的半成品空腔内进行运营天窗期高强浆液灌注施工，在完成防腐防火作业工序后验收合格形成高强复合钢环成品；所述步骤S1中的原始资料至少包括地质资料、原设计图、施工过程相关资料、各阶段监测数据。
[0011]在采用上述技术方案的基础上，本专利技术还可采用以下进一步的技术方案：所述一榀复合钢环包括复合钢环顶环、复合钢环左边环、复合钢环右边环、环向接头加强板和可调节型牛腿。复合钢环顶环通过环向接头加强板分别与复合钢环左边环及复合钢环右边环实施联结，复合钢环左边环以及复合钢环右边环再通过环向接头加强板分别联结可调节型牛腿，而两个可调节型牛腿分别固定在管片上并支撑在道床两侧表面。
[0012]步骤S1中的勘察、测绘、资料收集、原因分析和建模计算包括以下步骤：S11、实测实绘出所述维护管片组中各管片断面形状、各管片与道床相对位置及倾斜角度、盾构隧道内各种管线和构件的位置以及与其各管片间的相对距离。
[0013]实测实绘是为了还原现场管片情况及所述维护管片组位置的道床高度，因为需要支撑加固及注浆加固调整的所述维护管片组都发生了变形，已不符合原设计图纸。
[0014]S12、收集盾构隧道维护管片组的原始地质资料、原设计图、施工过程相关资料、各阶段监测数据，综合分析确定维护管片组中变形的形成原因。
[0015]收集盾构隧道维护管片组的原始资料并得出维护管片组变形的原因是后续施工的基础，只有找出正确的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.地铁运营天窗期隧道加固用非标高强复合钢环的施工方法，其特征在于包括以下步骤：S1、制作流程，对维护管片组进行勘察和测绘，收集盾构隧道的原始资料，分析维护管片组的变形形成原因并进行建模计算，得出一榀复合钢环中各部件的形状参数并以此进行制备；S2、准备流程，根据步骤S1中勘察和测绘所得的数据确定一榀复合钢环的安装位置；S3、安装流程，将步骤S1制备所得的一榀复合钢环在运营天窗期内安装粘接在步骤S2的预设安装位置上，并对安装粘结完成的半成品空腔内进行运营天窗期高强浆液灌注施工，在完成防腐防火作业工序后验收合格形成高强复合钢环成品；所述步骤S1中的原始资料至少包括地质资料、原设计图、施工过程相关资料、各阶段监测数据。2.根据权利要求1所述的地铁运营天窗期隧道加固用非标高强复合钢环的施工方法，其特征在于所述一榀复合钢环包括复合钢环顶环、复合钢环左边环、复合钢环右边环、环向接头加强板和可调节型牛腿。3.根据权利要求2所述的地铁运营天窗期隧道加固用非标高强复合钢环的施工方法，其特征在于步骤S1中的勘察、测绘、资料收集、原因分析和建模计算包括以下步骤：S11、实测实绘出所述维护管片组中各管片断面形状、各管片与道床相对位置及倾斜角度、盾构隧道内各种管线和构件的位置以及与其各管片间的相对距离；S12、收集盾构隧道维护管片组的地质资料、原设计图、施工过程相关资料、各阶段监测数据，综合分析确定维护管片组变形的形成原因；S13、建模，将步骤S11所测得的数据汇总并通过计算建筑信息模型软件进行建模，得出复合钢环顶环、复合钢环左边环、复合钢环右边环、环向接头加强板、可调节型牛腿的形状；其中，所述形状的尺寸包括复合钢环顶环、复合钢环左边环、复合钢环右边环、环向接头加强板及可调节型牛腿的长度、宽度及弧度；S14、计算参数，根据所述维护管片组中每环管片的形状计算出每一榀复合钢环中各部件的形状参数；S15、确定方案，根据所述维护管片组中各管片的形状通过有限元分析软件受力计算得出加固所述维护管片组需要使用复合钢环的排列数量，每排复合钢环顶环、复合钢环左边环、复合钢环右边环所用不锈方钢管尺寸、高强纤维参数、用胶种类及环向接头加强板和可调节型牛腿所用不锈钢板的相关尺寸，最后根据管片与道床倾斜角度计算出可调节型牛腿的倾斜角度，以完成建模计算。4.根据权利要求3所述的地铁运营天窗期隧道加固用非标高强复合钢环的施工方法，其特征在于步骤S1中的制作制备包括以下步骤：S16、制备复合钢环顶环、复合钢环左边环和复合钢环右边环，包括以下步骤：S161、将N个壁厚相等的不锈方钢管并列排序并通过粘钢结构胶粘结在一起；当N≥2，相邻两个不锈方钢管中的一个不锈方钢管在结合端中段设置有凹槽或凸槽、且另一个不锈方钢管在结合端中段设置有凸槽或凹槽，所述凹槽与所述凸槽的尺寸相对应并使所述凸槽卡在所述凹槽内以使N个不锈方钢管结合在一起形成一簇胚体；所述一簇胚体的不同弧度长分别形成复合钢环顶环、复合钢环左边环及复合钢环右边
环，在每一所述一簇胚体的结合缝处间断进行焊接，待焊接冷却后将高强度玄武岩纤维涂胶铺贴缠绕在所述一簇胚体的外表面，再通过真空热压复合工艺将高强度玄武岩纤维层复合在所述一簇胚体上，复合完成后在其外表面依次喷涂防腐防火涂料；当N=1时，一个不锈方钢管形成一簇胚体；S162、在复合钢环顶环两侧N个管口内均联结有锥形密封拼接头，在复合钢环顶环的内侧设置有数个螺栓孔、以及用于固定环向接头加强板的螺栓孔；S163、复合钢环左边环以及复合钢环右边环的上端分别通过锥形密封拼接头与复合钢环顶环实施对接，在复合钢环左边环和复合钢环右边环的上端分别设置有用于固定环向接头加强板的螺栓孔、在复合钢环左边环和复合钢环右边环的下端分别焊接有封闭底盘，靠近所述封闭底盘的复合钢环左边环和合钢环右边环的内侧分别设置有N个进浆口，在复合钢环左边环和复合钢环右边环的内侧设置有数个螺栓孔；S17、环向接头加强板制作，环向接头加强板呈槽钢状，环向接头加强板的内槽宽度为步骤S13所得的宽度，环向接头加强板的深度对应于隧道直径方向的高强复合钢环高度，在复合钢环顶环最上端内侧设置有N个出浆口，对环向接头加强板依次喷涂防腐防火涂料；S18、可调节型牛腿制作，可调节型牛腿由顶板、斜面槽板及底板构成，所述顶板的尺寸与所述封闭底盘的尺寸相同，在所述顶板上设置有两个螺栓孔，通过该两个螺栓孔配置有调节上下高度的螺栓，螺栓头部位于所述顶板的下端而其螺杆朝下并在螺杆上配置紧固的螺母；其中，所述斜面槽板的斜度与步骤S11中的管片与道床相对位置及倾斜角度相同，所述底板的壁厚根据步骤S15中可调节型牛腿所用不锈钢板的壁厚所确定，将所述顶板焊接在所述斜面槽板上方而将所述底板焊接在所述斜面槽板下方，在所述斜面槽板的弧度面设置有多个螺栓孔用以安装在管片上，对可调节型牛腿喷涂防腐涂料和防火涂料。5.根据权利要求2所述的地铁运营天窗期隧道加固用非标高强复合钢环的施工方法，其特征在于步骤S2中的准备流程还包括以下步骤：S21、在图纸上表示出所述维护管片组中的任一环管片上的构造体位置、和管片内部纵横分布的钢筋位置；S22、一榀复合钢环需避开步骤S21表示出的位置，在管片上测定、标记出一榀复合钢环的安装位置并进行复核；S23、重复上述步骤S21和S22以找出其余一榀复合钢环的安装位置并进行复核；所述构造体至少包括螺栓孔、注浆孔、预埋槽道、拼接缝。6.根据权利要求5所述的地铁运营天窗期隧道加固用非标高强复合钢环的施工方法，其特征在于步骤S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：何峰，徐国玉，吕含冰，崔信为，魏征，黄斐，陈云飞，彦佳佳，赵亚坤，王丹丹，
申请(专利权)人：浙江潜地科技有限公司，
类型：发明
国别省市：