一种加固补强装置、隧道加固补强结构及其施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种加固补强装置、隧道加固补强结构及其施工方法，所述加固补强装置包括加固结构单元体，加固结构单元体包括用于连接在待加固区域周向方向上的支架体，支架体包括沿待加固区域轴向方向间隔设置的支架单体，相邻的支架单体之间通过膜袋相连，膜袋上设置有注浆孔和排气孔。隧道加固补强结构采用所述加固补强装置。本发明专利技术中支架单体与可伸展的注浆膜袋相互结合，在满足隧道净空及加固强度的条件下，达到快速加固施工的效果。本发明专利技术加固效率高、加固效果好、占用空间小、结构稳定性好。结构稳定性好。结构稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
一种加固补强装置、隧道加固补强结构及其施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道加固
，特别是指一种加固补强装置、隧道加固补强结构及其施工方法。

技术介绍

[0002]随着隧道建设的快速发展，隧道投入使用的年限不断增长，在隧道运营期间内，由于衬砌质量缺陷、周围载荷变异、外部环境恶化以及管养不到位等因素的综合影响，隧道会出现影响使用寿命或行车安全的不同状态劣化，即隧道病害。对衬砌承载能力和安全性能无明显影响的衬砌病害，只需要进行日常维护即可，如表面修补、嵌缝和灌浆等，而对造成衬砌结构功能衰减的病害则需要加固补强。
[0003]针对衬砌结构变形治理的传统方法主要有两类：一种是隧道周围土体加固，主要是对围岩加固，减少衬砌受力，但其操作时间长，加固效果不明显，且需要衬砌结构预留注浆孔；另一种是隧道内部结构加固，现在常用的方法有，内张钢板加固、粘贴纤维布等方法，但钢板加固价格昂贵、效率低；粘贴纤维布自身抗压强度低、对既有结构平整度和可粘度要求高。
[0004]因此现有技术中出现了不同的加固方法，主要加固方法如下：现有技术一：申请公布日为2016.07.20、申请公布号为CN 105781596 A的中国专利技术专利申请所公开的一种柔性支架及支护方法，所述柔性支架包括：软管和注浆口装置；其中，所述注浆口装置与所述软管的端头密封连接；所述软管上设有排气装置；所述软管内的空腔中穿设有抗拉软线，所述抗拉软线的端头固定在所述注浆口装置上，或者所述抗拉软线的两端头相互连接在一起。注浆体与内部抗拉软线形成抗压结构，中穿抗压软线难以提升注浆结构的强度与刚度，主要受力体为注浆体。
[0005]现有技术二：授权公告日为2022.05.31、授权公告号为CN 216642135 U的中国技术专利所公开的一种装配式隧道加固加固结构单元体，包括若干弧形支撑型材、一对支撑牛腿、若干弧形连接块、若干膨胀锚栓、以及若干螺栓，若干所述弧形支撑型材通过所述弧形连接块和所述螺栓依次连接，形成接近整圆的开环支撑组件，连接后的所述弧形支撑型材末端与所述支撑牛腿通过螺栓连接，而所述支撑牛腿通过膨胀锚栓安装在隧道最底层的混凝土管片上。
[0006]现有技术三：申请公布日为2003.05.21、申请公布号为JP2003148091A的日本专利技术专利申请公开的一种既有隧道衬砌的加固结构，通过在现有隧道的衬砌内表面上形成窄开口而布置的拱段在隧道的轴向上通过配合接头相互连接，拱段的下端通过固定装置固定在衬里的下端角处，并且每个拱段通过诸如螺杆、灌浆材料等快速粘附装置保持在衬里内表面上。该加固结构能够在修复和加固既有劣化隧道的情况下，在允许间隙限制的情况下安装。
[0007]现有技术四：申请公布日为2022.01.28、申请公布号为CN 113982631 A的中国专利技术专利谁请公开的一种隧道支护结构和隧道支护方法，该隧道支护结构包括内衬支架以及
多个支护囊体；内衬支架沿隧道的轴线延伸，且绕隧道的轴线弯曲；多个支护囊体绕隧道的轴线及沿隧道的轴线依次连接于内衬支架的外周面；其中，每个支护囊体均用于容置流体或混凝土，且每个支护囊体均用于在容置流体或混凝土后，与隧道的内周壁抵接。
[0008]上述现有技术中，现有技术一和现有技术二均为单面成环，不仅大面积加固效率低，而且结构环间连接薄弱，支架整体稳定措施要求高。现有技术三和现有技术四结构复杂，膜袋体位于内衬支架与隧道内壁之间，膜袋体与内衬支架整体受力，虽然强度较高，但施工工艺复杂、结构尺寸大，对隧道净空侵占较大。
[0009]因此，对隧道衬砌结构变形治理时，如何在满足隧道净空及加固强度的条件下达到快速加固施工的技术效果，是亟待解决的技术问题。另外，不仅是对隧道衬砌结构变形治理时存在上述问题，而且对于隧道施工过程中的支护也存在同样的技术问题。

技术实现思路

[0010]针对上述
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中的不足，本专利技术提出一种加固补强装置、隧道加固补强结构及其施工方法，解决了现有技术无法在满足隧道净空及加固强度的条件下对隧道进行快速加固的技术问题。
[0011]本申请的技术方案为：一种加固补强装置，包括加固结构单元体，加固结构单元体包括用于连接在待加固区域周向方向上的支架体，支架体包括沿待加固区域轴向方向间隔设置的支架单体，相邻的支架单体之间通过膜袋相连，膜袋上设置有注浆孔和排气孔。本专利技术中支架单体与可伸展的注浆膜袋相互结合，在满足隧道净空及加固强度的条件下，达到快速加固施工的效果。本专利技术的纤维布组成的结构形式和其利用方式。结构形式：膜袋为双层空腔结构，可以看作充气气囊，内层填充完成后紧贴隧道内壁，保证力的传递，外层较内层宽，形成较好的拱形受力结构。拱形受力结构的性能类似波纹钢的受力模式，由于隧道内壁截面与波纹钢拱形截面曲率近似相等，弯曲变形较为协调，拱形截面除承受负弯矩之外，还承受一定的压力，受力性能较平板形好。对于
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中记载的现有技术，其加固结构为平板形，抗弯刚度极小，在承受较小的负弯矩时，平板形加固结构的曲率就很大，导致其与内填混凝土层之间存在较大滑移，从而导致其荷载主要由管片承担，内衬平板承担荷载的作用较小。
[0012]进一步地，所述膜袋包括与待加固区域贴合的膜袋外层、背离待加固区域的膜袋内层，膜袋内层的宽度大于膜袋外层的宽度，膜袋注浆后的截面形成明显的弓形，进一步提升了膜袋注浆后的承担载荷的能力。
[0013]进一步地，所述膜袋外层与膜袋内层之间的腔体用于填充混凝土，所述膜袋外层与膜袋内层的非腔体部分相互贴合且连接在支架单体贴向待加固区域的端面上。即，在安装加固结构单元体时，膜袋外层与膜袋内层的非腔体部分可以压接在支架单体与待加固区域之间，既能充分保证膜袋的密封性能，又使支架单体与待加固区域连接的更加牢固，还能使膜袋注浆后成型效果更好。
[0014]进一步地，所述支架单体的截面为凵形，支架单体的底面与待加固区域相贴。则在支架单体与待加固区域连接后，不仅膜袋的非腔体部分可以压在支架单体的底面与待加固区域的外表面之间，而且支架单体的两侧部能够支撑因注浆而膨胀膜袋内层，使膜袋能够更好地形成拱形受力结构。另外，凵形支架单体与拱形受力结构共同作用，可以充分保证加
固使用时的可靠性。
[0015]进一步地，所述膜袋内层的宽度为膜袋外层宽度的1.5倍以上，通过注浆膨胀膜袋内层，可以形成更好的拱形受力结构。
[0016]进一步地，所述膜袋为具备压缩延展性能的膜袋，在施工前，加固结构单元体膜袋处于压缩状态，既便于存储、运输、拼装，膜袋两侧的支架单体又能对膜袋起到防护作用。施工时，通过延展膜袋不仅能够进一步提高施工效率，而且能够提高注浆成型效果，进一步提升拱形受力结构的受力性能。
[0017]进一步地，所述膜袋内层或/和膜袋外层为碳纤维布或芳纶纤维布。本专利技术中膜袋的材料优选为碳纤维布、芳纶纤维布等柔性纤维材料，其本身抗拉强度高，且具有柔性，能达到满足抗拉的情况下较好地压缩扩展。
[0018]进一步地，每个支架体包括三个所述支架单体，支架体中的三个支本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加固补强装置，其特征在于：包括加固结构单元体（10），加固结构单元体（10）包括用于连接在待加固区域周向方向上的支架体（1），支架体（1）包括沿待加固区域轴向方向间隔设置的支架单体，相邻的支架单体之间通过膜袋（2）相连，膜袋（2）上设置有注浆孔（23）和排气孔（24）。2.根据权利要求1所述的加固补强装置，其特征在于：所述膜袋（2）包括与待加固区域贴合的膜袋外层（25）、背离待加固区域的膜袋内层（26），膜袋内层（26）的宽度大于膜袋外层（25）的宽度。3.根据权利要求2所述的加固补强装置，其特征在于：所述膜袋外层（25）与膜袋内层（26）之间的腔体用于填充混凝土，所述膜袋外层（25）与膜袋内层（26）的非腔体部分相互贴合且连接在支架单体贴向待加固区域的端面上。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的加固补强装置，其特征在于：所述膜袋（2）为具备压缩延展性能的膜袋。5.根据权利要求4所述的加固补强装置，其特征在于：每个支架体（1）包括三个所述支架单体，支架体（1）中的三个支架单体通过所述膜袋（2）相连，膜袋（2）用于贴合待加固区域的膜袋外层（25）、背离待加固区域的膜袋内层（26）均沿支架体（1）宽度方向通长设置，支架单体的外周面与膜袋内层（26）的外表面相连。6.根据权利要求5所述的加固补强装置，其特征在于：每个加固结构单元体（10）包括若干节所述支架体（1），同一个加固结构单元体（10）的各节支架体（1）用于沿待加固区域的周向方向依次设置，同一个加固结构单元体（10）的周向相邻支架体（1）之间通过连接结构相连。7.根据权利要求6所述的加固补强装置，其特征在于：同一个加固结构单元体（10）的周向相邻膜袋（2）之间通过压件（3）压接，所述压件（3）与支架体（1）相连。8.根据权利要求1
‑
3、5
‑
7任一项所述的加固补强装置，其特征在于：所述加固结构单元体（10）为首尾闭合的形状或首尾开放的形状；当加固结构单元体（10）为首尾开放的形状时，加固结构单元体（10）的首部和尾部均设置有支腿（5）。9.根据权利要求8所述的加固补强装置，其特征在于：所述加固结构单元体（10）两侧的两个支架单体中，至少一个支架单体的外侧连接有尾部膜袋，加固结构单元体（10）的尾部膜袋与相邻加固结构单元体（10）的支架单体相连。10.根据权利要求9所述的加固补强装置，其特征在于：所述尾部膜袋与所述膜袋（2）为一体式结构。11.根据权利要求1
‑
3、5
‑
7、9
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10任一项所述的加固补强装置，其特征在于：所述支架单体为钢架或树脂板（15）；所述支架单体为树脂板时，膜袋（2）与树脂板加工为一体式结构；所述支架单体为钢架时，膜袋（2）与钢架粘接。12.一种隧道加固补强结构，其特征在于：包括权利要求1
‑
11任一项所述的加固补强装置，所述支架体（1）沿隧道内壁的周向方向设置，各个支架单体沿隧道内壁的轴向方向间隔设置，所述膜袋（2）内填充有混凝土浆液，膜袋（2）内的混凝土浆液截面为弓形。13.根据权利要求12所述的隧道加固补强结构，其特征在于：所述隧道为运营期间的衬砌结构变形的病害隧道时，所述支架体（1）与隧道衬砌（6）相连，所述膜袋（2）的膜袋外层（25）通过注浆膨胀紧贴隧道衬砌（6），膜袋（2）的膜袋内层（26）

【专利技术属性】
技术研发人员：白中坤，朱毅，毕程程，李洋，赵修旺，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：