基于预制UHPC构件和磷酸镁水泥的盾构快速修复方法技术

本申请公开了一种基于预制UHPC构件和磷酸镁水泥的盾构快速修复方法，包括：清理待修复的盾构管片，然后进行打磨处理；对待修复的盾构管片和与其临近的盾构管片的环缝、纵缝以及手孔进行封堵；考虑隧道变形对整体形状的影响，精确制备预制UHPC构件；从隧道底部开始拼装预制UHPC构件，并连接预制UHPC构件和管片混凝土；将预制UHPC构件通过错位互锚方式连接，实现预制UHPC构件的整体连接；封堵预制UHPC构件边缘与管片之间的缝隙，向预制UHPC构件和管片混凝土之间的间隙注入磷酸镁水泥，完成待修复盾构管片的修复。本申请在提高管片整体刚度的同时兼顾耐久性问题。的同时兼顾耐久性问题。的同时兼顾耐久性问题。

【技术实现步骤摘要】
基于预制UHPC构件和磷酸镁水泥的盾构快速修复方法


[0001]本申请属于盾构隧道管片修复
，具体涉及一种基于预制UHPC构件和磷酸镁水泥的盾构快速修复方法。

技术介绍

[0002]随着城市地铁的大规模建设，盾构法因其具有施工速度快、安全、对周围环境影响小等特点，已被广泛应用于地铁隧道建设中。
[0003]作为盾构隧道的永久衬砌结构，盾构管片长期承受着土层压力、地下水压力等复杂荷载作用，现有盾构隧道管片一般由钢筋和普通混凝土组成，而普通混凝土抗拉强度低，在复杂服役环境中易开裂、破损，以至于其耐久性不满足盾构隧道服役要求，因此，为保证盾构隧道的长期服役，亟需在其损害后进行快速修复。
[0004]目前，现有盾构管片若发生严重破损，其修复技术均属于隧道管片内贴钢板环加固法。根据隧道尺寸以及裂缝等病害来确定所需加固钢板环的尺寸及厚度，然后在工厂对钢板进行放样加工；在将要修复的管片找平之后，将其与临近管片的环纵缝以及手孔进行封堵；再将钢板环通过膨胀螺栓与盾构管片进行固定，并且封堵钢板环与管片四周边缘之间的缝隙；然后通过钢板环上预留的注浆孔将起粘结作用的刚性环氧树脂注入钢板环与管片之间的间隙；最后将相邻钢板环的纵缝和环缝进行焊接连接来实现盾构管片的修复。为保证钢板环的耐久性，常需要在钢板环表面喷涂防腐材料。
[0005]采用内贴钢板环加固法，虽能够提升破损管片的整体刚度，延长管片的使用寿命，但钢的内部晶体组织对温度非常敏感，钢板环通常在450℃～650℃时失去承载能力，并发生较大形变而达到正常使用极限状态；曲形钢板环加工困难大、成本高；并且，地下环境潮湿，环氧树脂易老化，导致钢板环与管片之间的粘结强度降低甚至消失，无法达到长期修复的目的；环氧树脂是有机材料，作为钢板环与管片两种无机材料之间的粘结剂，由于有机材料与无机材料之间的粘结强度低，粘结效果差，界面易剥离，修复收益低。
[0006]由于内贴钢板环加固法存在曲形钢板不耐火、加工成本高、地下环境中环氧树脂易老化以及无机材料之间的环氧树脂粘结强度低的关键可行性问题，现有修复技术工序成本高、收益低，难以广泛应用于实际盾构隧道中。

技术实现思路

[0007]本申请实施例的目的是提供一种基于预制UHPC构件和磷酸镁水泥的盾构快速修复方法，其在提高管片整体刚度的同时兼顾耐久性问题，能克服现有隧道管片内贴钢板环加固方法存在的曲形钢板不耐火、加工成本高、地下潮湿环境中环氧树脂易老化以及用于无机材料之间的环氧树脂粘结剂粘结强度低的关键可行性问题，从而可以解决
技术介绍
中涉及的至少一个技术问题。
[0008]为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：本申请实施例提供了一种基于预制UHPC构件和磷酸镁水泥的盾构快速修复方法，
包括：步骤S1：清理待修复的盾构管片，然后进行打磨处理；步骤S2：对待修复的盾构管片和与其临近的盾构管片的环缝、纵缝以及手孔进行封堵；步骤S3：考虑隧道变形对整体形状的影响，精确制备预制UHPC构件；步骤S4：从隧道底部开始拼装预制UHPC构件，并连接预制UHPC构件和管片混凝土；步骤S5：将预制UHPC构件通过错位互锚方式连接，实现预制UHPC构件的整体连接；步骤S6：封堵预制UHPC构件边缘与管片之间的缝隙，向预制UHPC构件和管片混凝土之间的间隙注入磷酸镁水泥，完成待修复盾构管片的修复。
[0009]可选的，在步骤S4中，使用化学锚栓连接预制UHPC构件和管片混凝土。
[0010]可选的，在步骤S5中，用与制备预制UHPC构件相同的UHPC浇筑相邻预制UHPC构件的接缝以实现预制UHPC构件的整体连接。
[0011]可选的，在步骤S6中，用磷酸镁水泥封堵预制UHPC构件边缘与管片之间的缝隙。
[0012]可选的，所述预制UHPC构件包括组合纤维、水泥基材料、玄武岩细骨料、钢筋网、水以及外加剂，其中，水泥基材料：水：组合纤维：玄武岩细骨料：外加剂的质量比为1.0：0.16：0.15：1.0：0.02，水胶比为0.16，钢筋网的配筋率为3%~5%。
[0013]可选的，所述水泥基材料包括水泥、丙类粉煤灰以及硅灰，其中，所述水泥的质量分数为50%~80%，所述粉煤灰的质量分数为10%~40%，所述硅灰的质量分数为10%~40%。
[0014]可选的，所述外加剂包括减水剂和消泡剂，所述减水剂和消泡剂的掺量分别为所述水泥基材料质量的2%和0.2%。
[0015]可选的，所述组合纤维包括短切竹纤维、切断钢棉以及采用乙烯基/呋喃树脂进行表面处理的硫酸钙晶须，所述短切竹纤维和硫酸钙晶须的直径为0.1~1mm，长度为10~30mm；所述短切竹纤维掺入的体积为所述预制UHPC构件体积的1.2%；所述硫酸钙晶须和切断钢棉掺入的体积为所述预制UHPC构件体积的2%，且所述硫酸钙晶须与所述切断钢棉的质量比例为1：2。
[0016]可选的，所述玄武岩细骨料的细度模数控制在1.6~2.2，粒径为0.15~4.75mm，砂胶比为1.0。
[0017]本申请具有如下技术效果：1）由于竹纤维的极限抗拉强度可达2000MPa，是植物纤维中强度最高的，使得UHPC构件有较高的抗拉强度；同时竹纤维在高温状态下碳化分解可以为高温状态下UHPC内部水蒸气提供释放通道，避免高温爆裂问题；因此采用竹纤维替代目前耐高温UHPC中的聚丙烯纤维，可以在兼顾高强度的同时提升水泥基材料的绿色低碳属性；2）通过采用硫酸钙晶须替代钢纤维，可以避免钢纤维在高温熔融态的变形和表面镀铜层的破坏，减少高温后的强度损失；另外，通过增加切断钢棉，提升了UHPC的裂缝控制能力，实现多裂缝扩展，提升预制UHPC构件的延性；3）通过采用预制UHPC构件，通过高温蒸汽养护的方式避免现浇UHPC加固施工过程中可能出现的干燥收缩开裂和后期的徐变问题；采用玄武岩骨料提升UHPC的弹性模量，同时采用内置钢筋网提升构件刚度，实现预制UHPC构件与钢板强度和刚度等效；同时预制UHPC构件采用浇筑加工，避免了曲面钢板加工困难的问题；
4）采用磷酸镁水泥粘接预制UHPC构件和既有混凝土结构，磷酸镁水泥具有水化速率快、粘结强度高的优点，粘结强度可在2小时内达到5MPa，满足地铁盾构隧道快速施工的需要。
附图说明
[0018]图1是本申请实施例1提供的基于预制UHPC构件和磷酸镁水泥修复盾构隧道横断面示意图；图2是本申请实施例1提供的基于预制UHPC和磷酸镁水泥的盾构管片修复示意图；图3是沿图2中A
‑
A线的剖视图。
[0019]图4是预制UHPC构件的错位互锚连接。
具体实施方式
[0020]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0021]本申请的说明书和权利要求书中的术语本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于预制UHPC构件和磷酸镁水泥的盾构快速修复方法，其特征在于，包括：步骤S1：清理待修复的盾构管片，然后进行打磨处理；步骤S2：对待修复的盾构管片和与其临近的盾构管片的环缝、纵缝以及手孔进行封堵；步骤S3：考虑隧道变形对整体形状的影响，精确制备预制UHPC构件；步骤S4：从隧道底部开始拼装预制UHPC构件，并连接预制UHPC构件和管片混凝土；步骤S5：将预制UHPC构件通过错位互锚方式连接，实现预制UHPC构件的整体连接；步骤S6：封堵预制UHPC构件边缘与管片之间的缝隙，向预制UHPC构件和管片混凝土之间的间隙注入磷酸镁水泥，完成待修复盾构管片的修复。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，使用化学锚栓连接预制UHPC构件和管片混凝土。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S5中，用与制备预制UHPC构件相同的UHPC浇筑相邻预制UHPC构件的接缝以实现预制UHPC构件的整体连接。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预制UHPC构件包括组合纤维、水泥基材料、玄武岩细骨料、钢筋网、水以及外加剂，其中，水泥基材料：水：组合纤维：玄...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭帅成，全教中，陈仁朋，张超，邓鹏，程红战，周琳林，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：