用于地下、水利、隧道工程建设及其病害整治的施工结构的制作方法

1.本实用新型属于隧道建筑技术领域，具体涉及一种用于地下、水利、隧道工程建设及其病害整治的施工结构。


背景技术：

2.隧道作为我国最重要的基础设施，在铁路轨道交通、高速公路等领域具有非常重要的作用。
3.随着隧道营运时间的延长，不可避免的会出现裂缝、掉块、渗漏水、衬砌局部剥落、蜂窝与钢筋锈蚀等病害，造成严重的安全隐患，这就需要对隧道维修补强技术，以保证隧道的安全运营。
4.目前，主要采用波纹板结构对隧道进行加固，它建成后通过向板后填充的灌注材料与既有结构形成一种组合结构，共同受力，不但改善了结构的受力特性，而且对既有结构进行了加强。
5.但是由于波纹板的单片较大及重量较重导致安装难度较大，出现施工进度缓慢，施工成本较高等日渐突出的问题，进而无法安全、快速、高质的完成隧道及涵洞的病害整治。这些问题不仅影响施工，且直接关乎铁路隧道和涵洞的正常服役和铁路线路的安全运营。因此，我们需要一种成本低廉，施工快速、便捷、高质量的施工工艺，可以在天窗期顺利完成病害整治工序，保证铁路路线的安全运营。
6.在隧道建设中，我们通常采用喷射混凝土对隧道进行初期支护，但在遇到围岩等级较高、软岩、大变形、岩暴或渗漏水地段时，喷射混凝土会出现回弹率高，支护效果差，甚至丧失支护效果等现象，因支护不及时出现已挖隧道塌毁等事故时有发生，因此有必要开发出一种快速、高效、具有良好支护效果的新型施工结构，打破固有模式。


技术实现要素：

7.针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、使用方便的用于地下、水利、隧道工程建设及其病害整治的施工结构，应用于地下、水利、隧道工程建设及其病害整治。
8.为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种用于地下、水利、隧道工程建设及其病害整治的施工结构，包括高强混凝土快装构件、锚固装置和早强高强型高性能灌浆料，所述高强混凝土快装构件为拼装连接方式，高强混凝土快装构件安装于隧道内侧，锚固装置将高强混凝土快装构件锚固于隧道围岩上，在高强混凝土快装构件与隧道内侧之间注入早强高强型高性能灌浆料。
9.进一步的，所述高强混凝土快装构件构成隧道围岩的衬砌，衬砌的四周采用密封胶密封连接在隧道围岩上。
10.进一步的，所述高强混凝土快装构件由若干尺寸相同的高强混凝土模块单元组成，高强混凝土模块单元沿隧道内侧方向依次排列并相互连接。
11.进一步的，所述高强混凝土模块单元内预埋无缝钢管或套筒，无缝钢管或套筒内插入钢筋，连接相邻两块高强混凝土模块单元，无缝钢管或套筒上设有注/溢浆口。
12.进一步的，所述高强混凝土模块单元上在无缝钢管或套筒的连接端设有凹槽，凹槽上与无缝钢管或套筒的注/溢浆口位置对应处也设有注/溢浆口，多个高强混凝土模块单元连接后，凹槽内和无缝钢管或套筒一次性灌注灌浆料，使高强混凝土模块单元相连为整体结构。
13.进一步的，所述高强混凝土模块单元内预埋无缝钢管，无缝钢管纵向贯穿高强混凝土模块单元，无缝钢管内侧距离两端口10-20cm处设有凸台，钢筋的端部与凸台接触，限制钢筋插入的位置。
14.进一步的，所述高强混凝土模块单元上设有锚孔和注/溢浆口，高强混凝土快装构件通过锚固装置与锚孔配合锚固于隧道围岩上，通过注/溢浆口向衬砌内侧注入早强高强型高性能灌浆料，直至溢浆口有灌浆料流出。
15.进一步的，所述相邻高强混凝土模块单元之间采用榫卯连接，高强混凝土模块单元的一端设有拼接齿，高强混凝土模块单元的对面一端设有拼接槽，相邻高强混凝土模块单元间通过拼接齿和拼接槽榫卯咬合，搭接处采用密封胶或灌浆料封闭。
16.进一步的，所述高强混凝土模块单元贴近隧道的一侧设置为毛面，高强混凝土模块单元内设有钢筋、纤维网做增强筋，高强混凝土模块单元采用短切纤维增强混凝土或uhpc或短切纤维增强uhpc制成。
17.进一步的，所述高强混凝土模块单元的长度和宽度根据隧道截面尺寸设计，高强混凝土模块单元的厚度根据病害程度、围岩等级和地质条件设计，在隧道受损衬砌表面铺设钢筋网或纤维网。
18.采用本实用新型技术方案的优点为：
19.本实用新型提供的施工结构采用高强混凝土衬砌快装构件代替传统的波纹板，施工操作更加简便，效率更高，降低施工难度，节省施工成本，可设计性强，可以根据既有隧道衬砌破坏情况设计高强混凝土快装构件的强度等级和厚度，以达到不同的承重能力，根据隧道的截面尺寸和施工条件，自由设计快装构件的尺寸以满足施工要求。同时本实用新型提供的施工结构不仅可以应用于隧道维修加固工程，由于其施工便捷，采用早强型灌浆料时还可应用于软岩、大变形以及岩暴地带的隧道建设，并根据围岩等级和地质条件自由设计支护强度，2-3h的支护强度即可达到20-30mpa，而喷射混凝土即使采用早强型无碱液体速凝剂8h强度也仅有5.0mpa，本实用新型提供的施工结构相比喷射混凝土支护效果更好，应用更加广泛。
附图说明
20.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
21.图1为本实用新型施工结构连接在隧道围岩上的示意图；
22.图2为本实用新型高强混凝土快装构件示意图；
23.图3为本实用新型高强混凝土模块单元结构示意图；
24.图4为本实用新型高强混凝土模块单元凹槽示意图。
25.上述图中的标记分别为：1—高强混凝土快装构件；11—高强混凝土模块单元；
12—无缝钢管；13—凹槽；14—凸台；15—锚孔；16—注/溢浆口；2—锚固装置；3—早强高强型高性能灌浆料；4—隧道围岩。
具体实施方式
26.在本实用新型中，需要理解的是，术语“长度”；“宽度”；“上”；“下”；“前”；“后”；“左”；“右”；“竖直”；“水平”；“顶”；“底”“内”；“外”；“顺时针”；“逆时针”；“轴向”；“平面方向”；“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位；以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.如图1至图4所示，一种用于地下、水利、隧道工程建设及其病害整治的施工结构，包括高强混凝土快装构件1、锚固装置2和早强高强型高性能灌浆料 3，所述高强混凝土快装构件1为拼装连接方式，高强混凝土快装构件1安装于隧道内侧，锚固装置2将高强混凝土快装构件1锚固于隧道围岩4上，在高强混凝土快装构件1与隧道内侧之间注入早强高强型高性能灌浆料3。高强混凝土快装构件1构成隧道围岩4的衬砌，衬砌的四周采用密封胶密封连接在隧道围岩4上。
28.在具体使用时：首先根据隧道类型制备合适的高强混凝土快装构件，将隧道受损衬砌表面进行清洁和凿毛处理，并铺设钢筋或纤维网；将预制的高强混凝土快装构件安装于隧道内侧，衬砌距离隧道内侧一定距离，预制构件间采用插拔式快速拼装方式，可选用预埋无缝钢管、钢筋套筒连接、浆锚钢筋连接、榫卯式连接方式中的一种或几种；再用锚固装置将高强混凝土快装构件锚固于隧道围岩，优选的锚固装置为锚杆、锚栓、锚钉中的一种或多种组合；通过高强混凝土快装构件套筒或锚孔内注浆将高强混凝土快装构件连接成一个整体，衬砌四周用密封胶密封；最后通过注浆孔向衬砌内侧注入早强高强型高性能灌浆料，直至溢浆口有灌浆料流出。
29.高强混凝土快装构件1由若干尺寸相同的高强混凝土模块单元11组成，高强混凝土模块单元11沿隧道内侧方向依次排列并相互连接，排列方式可选对齐排列、交错排列方式中的一种。高强混凝土模块单元11的长度和宽度根据隧道截面尺寸设计，高强混凝土模块单元11的厚度根据病害程度、围岩等级和地质条件设计，优选厚度≥3.0cm。
30.高强混凝土模块单元11内预埋无缝钢管或套筒，无缝钢管或套筒内插入钢筋，连接相邻两块高强混凝土模块单元11，无缝钢管或套筒上设有注/溢浆口。一般需预埋2-4根无缝钢管或套筒，无缝钢管或套筒外径大于20mm，壁厚大于 1.5mm。
31.高强混凝土模块单元11上在无缝钢管或套筒的连接端设有凹槽13，凹槽 13上与无缝钢管或套筒的注/溢浆口位置对应处也设有注/溢浆口，多个高强混凝土模块单元11连接后，凹槽内和无缝钢管或套筒一次性灌注灌浆料，使高强混凝土模块单元11相连为整体结构。这样相邻高强混凝土模块单元11上的凹槽 13相对应，注浆后相对的两个凹槽通过浆液连成一个整体，同时无缝钢管或套筒内也注入了浆液，也连成了一个整体，相当于在相邻高强混凝土模块单元11 间形成了两道连接，增加结构的稳定性和牢固性。凹槽尺寸优选宽度≥2.0mm，深度≥5.0cm。
32.高强混凝土模块单元11上设有锚孔15和注/溢浆口16，高强混凝土快装构件1通过锚固装置2与锚孔15配合锚固于隧道围岩4上，通过注/溢浆口16向衬砌内侧注入早强高强
型高性能灌浆料3，直至溢浆口有灌浆料流出。
33.当高强混凝土模块单元11通过无缝钢管连接时：在高强混凝土模块单元11 内预埋无缝钢管12，无缝钢管12纵向贯穿高强混凝土模块单元11，无缝钢管 12内侧距离两端口10-20cm处设有凸台14，钢筋的端部与凸台14接触，限制钢筋插入的位置。钢筋也可贯穿无缝钢管，此时便无须设置凸台14。
34.若相邻高强混凝土模块单元11之间采用榫卯连接，高强混凝土模块单元11 的一端设有拼接齿，高强混凝土模块单元11的对面一端设有拼接槽，相邻高强混凝土模块单元11间通过拼接齿和拼接槽榫卯咬合，搭接处采用密封胶或灌浆料封闭。高强混凝土模块单元11连接边缘可设一定咬合角度，以在拱腰和拱顶处拼接出一定弧度。
35.高强混凝土模块单元11贴近隧道的一侧设置为毛面，以增加预制构件与灌浆料的粘结性能，高强混凝土模块单元11内设有钢筋、纤维网做增强筋，高强混凝土模块单元11采用短切纤维增强混凝土或uhpc或短切纤维增强uhpc制成。在隧道受损衬砌表面铺设钢筋网或纤维网，优选钢筋网、聚丙烯纤维网、碳纤维网、玄武岩纤维网中的一种。
36.高强混凝土优选参数为：抗压强度≥60mpa，抗拉强度≥5.0mpa，抗折强度≥13mpa。早强高强型高性能灌浆料优选参数为：初始扩展度380-410mm， 60min扩展度≥320mm，3h抗压强度≥30mpa，1d抗压强度≥40mpa，28d抗压强度≥60mpa。
37.本实用新型提供的施工结构采用高强混凝土衬砌快装构件代替传统的波纹板，施工操作更加简便，效率更高，降低施工难度，节省施工成本，可设计性强，可以根据既有隧道衬砌破坏情况设计高强混凝土快装构件的强度等级和厚度，以达到不同的承重能力，根据隧道的截面尺寸和施工条件，自由设计快装构件的尺寸以满足施工要求。同时本实用新型提供的施工结构不仅可以应用于隧道维修加固工程，由于其施工便捷，采用早强型灌浆料时还可应用于软岩、大变形以及岩暴地带的隧道建设，并根据围岩等级和地质条件自由设计支护强度，2-3h的支护强度即可达到20-30mpa，而喷射混凝土即使采用早强型无碱液体速凝剂8h强度也仅有5.0mpa，本实用新型提供的施工结构相比喷射混凝土支护效果更好，应用更加广泛。
38.以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。