一种利用玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的方法与流程

1.本发明涉及隧道防病害技术领域，更具体的说是涉及一种利用玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的方法。


背景技术：

2.随着隧道长期运营，隧道会存在一些隧道病害问题。为了保证隧道正常运行和保证隧道安全，需要定期对隧道病害进行整治。现有的隧道病害整治方法通常采用混凝土加固、波纹板加固等，对于混凝土加固方案，其施工工序复杂，施工周期较长，效率低下，而且施工风险很大，严重影响了隧道正常运营。对于波纹板加固方案工序简单，施工周期短，施工风险小，但施工安装困难，工期较慢。
3.另外，隧道内部存在很多的线缆，所以波纹板就要求要具有绝缘性能，防止导电。现有的普遍做法就是在钢板两侧刷绝缘漆，板厚一般是6
㎜
，绝缘漆厚度是1.5
㎜
，总厚度一共是9
㎜
。但是绝缘漆在使用中容易脱离，会出现导电的危险。玄武岩纤维增强材料(bfrp)是一种新型耐久性材料。玄武岩连续纤维是玄武岩矿石在1450℃～1500℃熔融后经过喷丝板拉丝而成的一种新型高技术纤维，它拥有出色的力学性能和耐高温性能，具有高的拉伸强度和弹性模量、良好的绝缘性、抗辐射性能、优异的高温稳定性和化学稳定性等，纯天然无污染，性价比高等优点。
4.因此，如何利用波纹钢板和玄武岩纤维的结构优势，提供一种利用玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种利用玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的方法，旨在解决上述技术问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种利用玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的方法，具体包括以下步骤：
8.s1、将多块复合波纹板预制组装成多组弧形段，多个所述弧形段能够对接形成隧道内侧一组拱状结构的环形单元；
9.s2、在所述隧道两侧底面开设底槽，在隧道内壁上固定对接件，所述对接件位于所述弧形段的端头对接点上；
10.s3、依次安装所述弧形段，将两侧的所述弧形段两端分别插入所述底槽和所述对接件，将中间的所述弧形段两端分别插入两侧的所述对接件，以此形成一组所述环形单元，并在所述环形单元和所述隧道的原二衬之间注浆；
11.s4、根据步骤s3的方式依次搭建所述环形单元，并将相邻的所述环形单元的对接边沿固定；
12.s5、注浆填充所述底槽和所述对接件，完成所述隧道内壁加固。
13.通过上述技术方案，本发明提供的加固隧道的方法利用玄武岩-钢复合波纹板的
性能优势，具有良好的防腐蚀、防导电、耐高温等性能，结构的功能性更强；而且采用预制加工模式，将复合波纹板预制加工成弧形段，并在现场进行组装成环形单元，利用底槽和对接件实现连接，克服现场连接的尺寸误差，且便于连接固定，具有工序简单，施工周期短，施工风险小等优点。
14.优选的，在上述一种利用玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的方法中，每组所述环形单元包括三段弧形段；所述对接件的数量为两套，且分别位于中间的所述弧形段的两端。数量合理，布局稳定，且易于安装。
15.优选的，在上述一种利用玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的方法中，所述对接件为长条形结构，且横截面为弧状的h型，所述对接件的两侧槽口分别与所述弧形段的两端插接，所述对接件通过螺钉固定在所述隧道内壁上。本发明采用h型的对接件能够提高加固效率，防止尺寸误差造成的安装稳定性差等问题。
16.优选的，在上述一种利用玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的方法中，所述对接件的两侧槽口内垫设有挤压块。能够进一步提高搭建结构的稳定性。
17.优选的，在上述一种利用玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的方法中，每组所述弧形段的多块复合波纹板交错对接。连接后的稳定性更强。
18.优选的，在上述一种利用玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的方法中，所述复合波纹板包括波纹钢板、玄武岩层和玄武岩封口条；所述波纹钢板为弧形板，且其弧线与其波峰/波谷的延伸方向一致，所述波纹钢板表面边沿均匀开设有多个螺栓孔，相邻的所述波纹钢板边沿通过玄武岩螺栓穿过所述螺栓孔紧固；所述玄武岩层包括复合粘结在所述波纹钢板两侧表面的玄武岩纤维布；所述玄武岩封口条的横截面为u型，所述玄武岩封口条的u型槽插接贴合在所述波纹钢板的边沿，且粘结在所述玄武岩纤维布的外侧。
19.本发明提供的复合板结构以波纹钢板作为内芯，外侧复合玄武岩纤维材料，将波纹钢板的强度优势和玄武岩纤维的性能优势相结合，不仅具有工序简单，施工周期短，施工风险小等优点，而且具有良好的防腐蚀、防导电、耐高温等性能，结构的功能性更强。
20.优选的，在上述一种利用玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的方法中，所述复合波纹板的制备方法包括以下步骤：
21.s1、准备成型的所述波纹钢板和所述玄武岩纤维布，在所述波纹钢板的边沿开设螺栓孔；
22.s2、将所述波纹钢板的两侧表面涂抹树脂胶，再将所述波纹钢板两侧表面分别对应布置两层所述玄武岩纤维布，置于加压模具中压紧粘结；
23.s3、将粘结好所述玄武岩纤维布的所述波纹钢板置入滚压模具中，进一步提高波纹钢板和玄武岩纤维布的粘结效果；
24.s4、从所述滚压模具中取出所述波纹钢板，在所述波纹钢板四周边沿粘结所述玄武岩封口条。
25.本发明提供的玄武岩纤维-钢复合波纹板的制备方法采用压紧和滚压两道粘结工序，使得玄武岩纤维和波纹钢板的复合效果更稳定，最后通过在波纹钢板四周边沿粘结玄武岩封口条，能够防止边沿开胶后失效，制备方法简单，且使用寿命长，使用效果好。
26.优选的，在上述一种利用玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的方法中，所述加压模具包括下模具、上模具和液压缸机构；所述下模具的上表面为凸起的弧形表面，所述下模具的
表面具有与所述波纹钢板对应的下波纹槽；所述上模具对应布置在所述下模具的上方，所述上模具的下表面为与所述下模具的上表面配合的凹陷的弧形表面，所述上模具的下表面具有与所述波纹钢板对应的上波纹槽；所述液压缸机构连接在所述上模具的顶端，且用于控制所述上模具的升降运动，进而实现所述上模具和所述下模具的闭合和开启。本发明提供的加压模具通过液压缸机构控制开合加压，实现玄武岩纤维布和波纹钢板的初步粘结固定。
27.优选的，在上述一种利用玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的方法中，所述滚压模具包括底座、下弧形架、上弧形架和弹性支撑柱；所述下弧形架固定在所述底座上，且其弧形凸面朝上，所述下弧形架上转动连接有多根下转轴，所述下转轴上固定有多个下压轮；所述上弧形架布置在所述下弧形架上方，且其弧形凹面与所述下弧形架的弧形凸面对应，所述上弧形架上转动连接有多根上转轴，所述上转轴上固定有多个上压轮，所述上压轮和所述下压轮交错布置，且与所述波纹钢板的波峰和波谷对应；所述弹性支撑柱的数量为多个，且连接在所述底座和所述上弧形架的侧壁之间；所述下弧形架上靠近进口一端的所述下转轴通过皮带轮组连接有驱动电机；所述下压轮和所述上压轮的外圈弧度与所述波纹钢板的波峰和波谷弧度相同。滚压模具的滚动压合能够提高玄武岩纤维布和波纹钢板的粘结效果，能够克服加压模具的粘结缺陷。
28.优选的，在上述一种利用玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的方法中，所述弹性支撑柱包括立柱、调节螺杆、支撑板、弹簧和调节螺母；所述立柱竖直固定在所述底座上；所述调节螺杆竖直固定在所述立柱顶端；所述支撑板固定在所述上弧形架的侧壁上，且具有穿过所述调节螺杆的通过孔；所述弹簧套设在所述调节螺杆上，且顶紧在所述立柱顶端和所述支撑板之间；所述调节螺母紧固在所述调节螺杆上，且压紧所述支撑板。本发明提供的弹性支撑柱能够对上下压轮的压紧力进行调节，防止长时间使用的磨损失效。
29.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种利用玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的方法，具有以下有益效果：
30.1、本发明提供的加固隧道的方法利用玄武岩-钢复合波纹板的性能优势，具有良好的防腐蚀、防导电、耐高温等性能，结构的功能性更强；而且采用预制加工模式，将复合波纹板预制加工成弧形段，并在现场进行组装成环形单元，利用底槽和对接件实现连接，克服现场连接的尺寸误差，且便于连接固定，具有工序简单，施工周期短，施工风险小等优点。
31.2、本发明提供的复合板结构以波纹钢板作为内芯，外侧复合玄武岩纤维材料，将波纹钢板的强度优势和玄武岩纤维的性能优势相结合，不仅具有工序简单，施工周期短，施工风险小等优点，而且具有良好的防腐蚀、防导电、耐高温等性能，结构的功能性更强。
32.3、本发明提供的玄武岩纤维-钢复合波纹板的制备方法采用压紧和滚压两道粘结工序，使得玄武岩纤维和波纹钢板的复合效果更稳定，最后通过在波纹钢板四周边沿粘结玄武岩封口条，能够防止边沿开胶后失效，制备方法简单，且使用寿命长，使用效果好。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图获得其他的附图。
34.图1为本发明提供的玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的结构示意图；
35.图2为本发明提供的弧形段的结构示意图；
36.图3为本发明提供的复合波纹板的结构示意图；
37.图4为本发明提供的复合波纹板的剖面图；
38.图5为本发明提供的波纹钢板的结构示意图；
39.图6为本发明提供的加压模具的结构示意图；
40.图7为本发明提供的滚压模具的结构示意图；
41.图8为本发明提供的滚压模具的主视图。
42.其中：
43.1-复合波纹板；
44.11-波纹钢板；111-螺栓孔；12-玄武岩层；13-玄武岩封口条；14-玄武岩螺栓；
45.2-弧形段；
46.3-环形单元；
47.4-隧道；
48.41-底槽
49.5-对接件；
50.6-加压模具；
51.61-下模具；62-上模具；63-液压缸机构；
52.7-滚压模具；
53.71-底座；72-下弧形架；73-上弧形架；74-弹性支撑柱；741-立柱；742
‑ꢀ
调节螺杆；743-支撑板；744-弹簧；745-调节螺母；75-下转轴；76-下压轮； 77-上转轴；78-上压轮；79-驱动电机。
具体实施方式
54.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
55.参见附图1和附图2，本发明实施例公开了一种利用玄武岩-钢复合波纹板加固隧道的方法，具体包括以下步骤：
56.s1、将多块复合波纹板1预制组装成多组弧形段2，多个弧形段2能够对接形成隧道4内侧一组拱状结构的环形单元3；
57.s2、在隧道4两侧底面开设底槽41，在隧道41内壁上固定对接件5，对接件5位于弧形段2的端头对接点上；
58.s3、依次安装弧形段2，将两侧的弧形段2两端分别插入底槽41和对接件5，将中间的弧形段2两端分别插入两侧的对接件5，以此形成一组环形单元3，并在环形单元3和隧道4的原二衬之间注浆；
59.s4、根据步骤s3的方式依次搭建环形单元3，并将相邻的环形单元3的对接边沿固
定；
60.s5、注浆填充底槽41和对接件5，完成隧道4内壁加固。
61.为了进一步优化上述技术方案，每组环形单元3包括三段弧形段2；对接件5的数量为两套，且分别位于中间的弧形段2的两端。
62.为了进一步优化上述技术方案，对接件5为长条形结构，且横截面为弧状的h型，对接件5的两侧槽口分别与弧形段2的两端插接，对接件通过螺钉固定在隧道4内壁上。
63.为了进一步优化上述技术方案，对接件5的两侧槽口内垫设有挤压块。
64.为了进一步优化上述技术方案，每组弧形段2的多块复合波纹板1交错对接。
65.参见附图3至附图8，复合波纹板1包括波纹钢板11、玄武岩层12和玄武岩封口条13；波纹钢板11为弧形板，且其弧线与其波峰/波谷的延伸方向一致，波纹钢板11表面边沿均匀开设有多个螺栓孔111，相邻的波纹钢板11 边沿通过玄武岩螺栓14穿过螺栓孔111紧固；玄武岩层12包括复合粘结在波纹钢板11两侧表面的玄武岩纤维布；玄武岩封口条13的横截面为u型，玄武岩封口条13的u型槽插接贴合在波纹钢板11的边沿，且粘结在玄武岩纤维布的外侧。
66.为了进一步优化上述技术方案，复合波纹板1的制备方法包括以下步骤：
67.s1、准备成型的波纹钢板11和玄武岩纤维布，在波纹钢板11的边沿开设螺栓孔111；
68.s2、将波纹钢板11的两侧表面涂抹树脂胶，再将波纹钢板11两侧表面分别对应布置两层玄武岩纤维布，置于加压模具6中压紧粘结；
69.s3、将粘结好玄武岩纤维布的波纹钢板11置入滚压模具7中，进一步提高波纹钢板11和玄武岩纤维布的粘结效果；
70.s4、从滚压模具7中取出波纹钢板11，在波纹钢板11四周边沿粘结玄武岩封口条13。
71.为了进一步优化上述技术方案，加压模具6包括下模具61、上模具62和液压缸机构63；下模具61的上表面为凸起的弧形表面，下模具61的表面具有与波纹钢板11对应的下波纹槽；上模具62对应布置在下模具61的上方，上模具62的下表面为与下模具61的上表面配合的凹陷的弧形表面，上模具 62的下表面具有与波纹钢板11对应的上波纹槽；液压缸机构63连接在上模具62的顶端，且用于控制上模具62的升降运动，进而实现上模具62和下模具61的闭合和开启。
72.为了进一步优化上述技术方案，滚压模具7包括底座71、下弧形架72、上弧形架73和弹性支撑柱74；下弧形架72固定在底座71上，且其弧形凸面朝上，下弧形架72上转动连接有多根下转轴75，下转轴75上固定有多个下压轮76；上弧形架73布置在下弧形架72上方，且其弧形凹面与下弧形架72 的弧形凸面对应，上弧形架73上转动连接有多根上转轴77，上转轴77上固定有多个上压轮78，上压轮78和下压轮76交错布置，且与波纹钢板11的波峰和波谷对应；弹性支撑柱74的数量为多个，且连接在底座71和上弧形架 73的侧壁之间；下弧形架72上靠近进口一端的下转轴75通过皮带轮组连接有驱动电机79；下压轮76和上压轮78的外圈弧度与波纹钢板11的波峰和波谷弧度相同。
73.为了进一步优化上述技术方案，弹性支撑柱74包括立柱741、调节螺杆 742、支撑板743、弹簧744和调节螺母745；立柱741竖直固定在底座71上；调节螺杆742竖直固定在立
柱741顶端；支撑板743固定在上弧形架73的侧壁上，且具有穿过调节螺杆742的通过孔；弹簧744套设在调节螺杆742上，且顶紧在立柱741顶端和支撑板743之间；调节螺母745紧固在调节螺杆742 上，且压紧支撑板743。
74.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
75.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。