【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土建工程、隧道施工，具体涉及一种内压浆frp多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构及其施工方法。
技术介绍
1、目前，已运营的盾构隧道在服役过程中存在一定的损伤和病害问题，主要表现为渗漏水、开裂损伤和纵横向变形等，这将直接影响隧道盾构的受力和变形，需要进行承载力和变形控制加固。
2、查询现有公开技术“cn110486039a，一种多用途的盾构隧道衬砌结构”中记载了“本专利技术公开了一种多用途的盾构隧道衬砌结构，包括第一盾构隧道衬砌环、第二盾构隧道衬砌环和隔离连接结构，所述第一盾构隧道衬砌环和第二盾构隧道衬砌环错缝安装在所述隔离连接结构的相对两侧构成盾构隧道衬砌单元，所述盾构隧道衬砌单元通过紧固连接机构纵向拼装形成盾构隧道衬砌结构；本专利技术的盾构隧道衬砌结构能用于不同交通建设的错缝拼装，能减小了大直径隧道断面的情况下将不同交通建设两两合一，不仅提高了结构的可靠度，对围岩的扰动较小，又减小施工时盾构机的扭矩；以解决现有的独立交通建设占据较大的地面和地上空间及其结构整体性弱的问题”。
3、公开专利技术“cn 111520161 b，一种适用于液化粉砂土层的盾构隧道衬砌结构”中记载了“本专利技术涉及一种适用于液化粉砂土层的盾构隧道衬砌结构。该盾构隧道衬砌结构由预埋内螺纹套管的混凝土管片拼装而成，内螺纹套管沿混凝土管片径向埋设，并与外螺纹钢管咬合连接；外螺纹钢管迎土端伸入液化粉砂土层，被土端经由电动控制阀门与隧道内部的汇水管相连；电动控制阀门由固定于混凝土管片内部的无线加速度传感器控制。本专利技术建造的盾构
4、但是，上述现有技术的盾构隧道衬砌结构使用效果不佳。在现阶段实际的隧道施工中，常用的盾构隧道管片方法包括黏贴碳纤维布加固法、纤维增强复合材料(fiberreinforce plastic，frp)网格-砂浆加固法与内张钢圈加固法等。黏贴碳纤维布加固法存在施工繁琐，黏贴施工周期长，且不能提高加固后盾构隧道的刚度和限制裂缝发展等问题；frp网格-砂浆加固法因施工过程繁琐、施工周期较长等导致施工质量难以控制；内张钢圈加固法虽然可以有效提高加固后盾构隧道的刚度和承载力，但是受施工空间狭小且型钢部件自重较大、施工机械笨重等原因，导致施工过程复杂，不利于快速施工。由于盾构隧道加固过程中需要保持运营状态，长时间关闭盾构隧道进行加固作业是不现实的，且盾构隧道内施工空间狭小，不宜开展大型机械施工作业，需要提出一种免大型机械、轻型且快速施工的加固辅助结构和方法，基于此，本专利技术提出了一种可实现盾构隧道承载力和刚度有效提升的frp多腔体型材与高性能压浆料组合加固盾构隧道衬砌结构。
技术实现思路
1、为了解决上述存在的现有技术盾构隧道管片结构加固的缺点和不足之处，本专利技术提供一种结构设计合理、免大型机械、轻型且快速施工、可实现盾构隧道承载力和刚度有效提升的内压浆frp多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构及其施工方法。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种内压浆frp多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构，包括盾构隧道管片，该衬砌结构还包括双向受力的多腔体型材、frp多腔体型材接头、化学螺栓、树脂结构胶层、灌浆层；所述多腔体型材设置于盾构隧道管片内侧，且二者之间设置有所述树脂结构胶层；所述多腔体型材采用纤维增强复合材料制作而成，并按照多腔体型材的构造不同，将frp多腔体型材与高性能压浆料组合加固盾构隧道的衬砌结构分为两种，分别为开口型frp多腔体型材和闭口型frp多腔体型材；
4、所述多腔体型材包括若干个首尾连接分布的型材节段，多个所述型材节段在盾构隧道管片内通过所述frp多腔体型材接头连接并保持串联固定的方式形成闭合圆环；所述型材节段内部表面通过喷砂处理后涂覆有阻燃层，型材节段外表面设置防火涂层；所述多腔体型材内部形成中空的圆弧管通道并相互连接在一起，所述灌浆层填充于圆弧管通道内；且圆弧管通道上部和下部分别设有出浆孔和注浆孔；其中，所述frp多腔体型材接头为u形盖板，内壁尺寸与型材节段相同，内壁与多腔体型材外表面之间也设置树脂结构胶层，frp多腔体型材接头通过所述化学螺栓锚固在接头处并将两侧连接的型材节段进行连接固定；在所述型材节段弧度与盾构隧道管片的弧度相同；其中，所述化学螺栓包括螺栓体、螺母、螺母垫片和螺母预留排气孔；螺栓体贯穿型材节段与盾构隧道管片连接，螺母下压螺母垫片设置于螺栓体，所述螺母预留排气孔为均匀分布的多个，且开设于螺母内侧壁。
5、作为优选的技术方案：所述多腔体型材采用碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维的一种或组合纤维增强复合材料制作而成。
6、进一步优选的技术方案：在盾构隧道管片上开设有预留孔，所述化学螺栓与预留孔为匹配安装且均匀分布的多组。
7、进一步优选的技术方案：所述型材节段高度为30mm-50mm，宽度为150mm-200mm，型材节段内部设有最多2-5个空腔，且相邻空腔之间通过腹板隔开。
8、进一步优选的技术方案：所述空腔内部设置有纤维布、纤维网的任一种，型材节段内空腔沿纵向为弧形，弧形曲率半径等于盾构隧道管片内壁直径，且双向受拉强度设计值不低于800mpa。
9、进一步优选的技术方案：所述开口型frp多腔体型材由开口型型材节段组成；空腔上侧为上翼缘，下侧无下翼缘，外侧腹板下部有扩大端；其中上翼缘厚度为2mm-5mm，腹板厚度为2mm-5mm，腹板与上翼缘的连接处为圆弧，圆弧直径不小于2mm；在开口型型材节段空腔内中部设置有贯穿腹板的螺杆，螺杆直径不低于4mm。
10、进一步优选的技术方案：开口型型材节段上，每间隔30cm-50cm在腔体中部对应的盾构隧道管片位置设置frp锚固筋，frp锚固筋长度不低于25mm；。
11、进一步优选的技术方案：所述闭口型frp多腔体型材由闭口型型材节段组成；闭口型型材节段的空腔上侧为上翼缘、下侧为下翼缘；其中上翼缘厚度为2mm-5mm，腹板厚度为2mm-5mm，腹板与上、下翼缘的连接处均为圆弧，圆弧直径不小于2mm；其中，在闭口型型材节段上，每间隔30cm-50cm设置一排螺栓孔，螺栓孔位于闭口型型材节段的空腔腔体中部，螺栓孔的孔径为适配安装所述化学螺栓直径的1.5-2倍，螺栓体植入盾构隧道管片的深度不小于10倍的化学螺栓直径。
12、进一步优选的技术方案：所述闭口型型材节段一端还设有连接套管，连接套管可嵌入至闭口型型材节段的空腔内，长度不低于150mm。
13、一种内压浆frp多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构的施工方法，包括上述所述的衬砌结构，还包括如下步骤：
14、步骤s1：按照待加固盾构隧道管片的结构参数，制作弯曲拉挤成型的frp多腔体型材节段和frp多腔体型材接头，将每组闭环的三个frp多腔体型材节段进行编号，1.2.3；并按照设计要求在frp多腔体型材节段和frp多腔体型材接头上标本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种内压浆FRP多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构，包括盾构隧道管片，其特征在于：该衬砌结构还包括双向受力的多腔体型材、FRP多腔体型材接头、化学螺栓、树脂结构胶层、灌浆层；所述多腔体型材设置于盾构隧道管片内侧，且二者之间设置有所述树脂结构胶层；所述多腔体型材采用纤维增强复合材料制作而成，并按照多腔体型材的构造不同，将FRP多腔体型材与高性能压浆料组合加固盾构隧道的衬砌结构分为两种，分别为开口型FRP多腔体型材和闭口型FRP多腔体型材；
2.如权利要求1所述的内压浆FRP多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述多腔体型材采用碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维的一种或组合纤维增强复合材料制作而成。
3.如权利要求2所述的内压浆FRP多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构，其特征在于：在盾构隧道管片上开设有预留孔，所述化学螺栓与预留孔为匹配安装且均匀分布的多组。
4.如权利要求3所述的内压浆FRP多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述型材节段高度为30mm-50mm，宽度为150mm-200mm，型材节段内部设有最多2-5个空腔，且相邻空腔之间
5.如权利要求4所述的内压浆FRP多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述空腔内部设置有纤维布、纤维网的任一种，型材节段内空腔沿纵向为弧形，弧形曲率半径等于盾构隧道管片内壁直径，且双向受拉强度设计值不低于800Mpa。
6.如权利要求5所述的内压浆FRP多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述开口型FRP多腔体型材由开口型型材节段组成；空腔上侧为上翼缘，下侧无下翼缘，外侧腹板下部有扩大端；其中上翼缘厚度为2mm-5mm，腹板厚度为2mm-5mm，腹板与上翼缘的连接处为圆弧，圆弧直径不小于2mm；在开口型型材节段空腔内中部设置有贯穿腹板的螺杆，螺杆直径不低于4mm。
7.如权利要求6所述的内压浆FRP多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构，其特征在于：开口型型材节段上，每间隔30cm-50cm在腔体中部对应的盾构隧道管片位置设置FRP锚固筋，FRP锚固筋长度不低于25mm；。
8.如权利要求5所述的内压浆FRP多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述闭口型FRP多腔体型材由闭口型型材节段组成；闭口型型材节段的空腔上侧为上翼缘、下侧为下翼缘；其中上翼缘厚度为2mm-5mm，腹板厚度为2mm-5mm，腹板与上、下翼缘的连接处均为圆弧，圆弧直径不小于2mm；其中，在闭口型型材节段上，每间隔30cm-50cm设置一排螺栓孔，螺栓孔位于闭口型型材节段的空腔腔体中部，螺栓孔的孔径为适配安装所述化学螺栓直径的1.5-2倍，螺栓体植入盾构隧道管片的深度不小于10倍的化学螺栓直径。
9.如权利要求8所述的内压浆FRP多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述闭口型型材节段一端还设有连接套管，连接套管可嵌入至闭口型型材节段的空腔内，长度不低于150mm。
10.一种内压浆FRP多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构的施工方法，包括如权利要求1-9任一所述的衬砌结构，其特征在于：还包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种内压浆frp多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构，包括盾构隧道管片，其特征在于：该衬砌结构还包括双向受力的多腔体型材、frp多腔体型材接头、化学螺栓、树脂结构胶层、灌浆层；所述多腔体型材设置于盾构隧道管片内侧，且二者之间设置有所述树脂结构胶层；所述多腔体型材采用纤维增强复合材料制作而成，并按照多腔体型材的构造不同，将frp多腔体型材与高性能压浆料组合加固盾构隧道的衬砌结构分为两种，分别为开口型frp多腔体型材和闭口型frp多腔体型材；
2.如权利要求1所述的内压浆frp多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述多腔体型材采用碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维的一种或组合纤维增强复合材料制作而成。
3.如权利要求2所述的内压浆frp多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构，其特征在于：在盾构隧道管片上开设有预留孔，所述化学螺栓与预留孔为匹配安装且均匀分布的多组。
4.如权利要求3所述的内压浆frp多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述型材节段高度为30mm-50mm，宽度为150mm-200mm，型材节段内部设有最多2-5个空腔，且相邻空腔之间通过腹板隔开。
5.如权利要求4所述的内压浆frp多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述空腔内部设置有纤维布、纤维网的任一种，型材节段内空腔沿纵向为弧形，弧形曲率半径等于盾构隧道管片内壁直径，且双向受拉强度设计值不低于800mpa。
6.如权利要求5所述的内压浆frp多腔体型材加固盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述开口...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯虎，范家俊，苏畅，任磊，王红印，刘亚琼，庞育阳，于振云，耿旭辉，吕远晨，蔺云宏，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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