[发明专利]一种用于隧道加固的高强波纹板结构及方法

说明书

本发明公开了一种用于隧道加固的高强波纹板结构及方法，涉及隧道工程技术领域，其技术方案要点是：包括正弦状波纹片，正弦状波纹片为板状拱形结构；正弦状波纹片的凹面等间距设有由拱架和拱形孔构成的多个空心拱肋；拱架与正弦状波纹片通过压铸一体成型。该高强波纹板结构能够密贴围岩并与之协同受力，能够在高地应力围岩中与围岩共同发生适量变形以释放应力，使支护结构与围岩达到更好的协同受力状态，加固系统具有较强的抗震能力和耐久性能；同时，该高强波纹结构也可对拱形孔进行注浆补强，并与喷射混凝土、锚杆支护及衬砌背后回填注浆等方式联合使用，形成可共同受力的组合支护结构，能够显著改善衬砌结构的受力特性，提高围岩稳定性。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，更具体地说，它涉及一种用于隧道加固的高强波纹板结构及方法。

背景技术

我国地域辽阔，地质环境复杂，受修建时期设计、施工、监测等技术水平的限制，早期修建的隧道经常出现衬砌厚度不足、衬砌背后空洞或混凝土强度不足等缺陷。这些隧道运营期间在列车荷载、围岩压力等因素的综合作用下，极易引发衬砌开裂、渗漏、掉块，衬砌变形侵限，隧底裂损、隧底下沉与翻浆冒泥、上拱，排水系统冻害等各种病害。这些病害恶化了隧道服役性能，降低了隧道结构的安全可靠度和稳定性，严重威胁隧道行车安全。

根据隧道病害类型不同，通常采用高压灌注法、锚固灌注法、注胶粘合法、凿除引排法或套衬处理等方式，有的采用“聚合物改性水泥基修补砂浆+挂网修补+玻璃纤维布”综合处理措施。如衬砌出现较大范围空洞掉块，则需采用凿除表层混凝土、重新施作二次衬砌的方法进行整治。这些方法不同程度存在施工技术难、工序繁杂、整治不彻底或维修费用高等问题，导致修复后的隧道运营不长时间又出现二次病害，给隧道的安全运营造成较大隐患。所以，急需提出一种安全、可靠、适用的隧道病害综合处治技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于隧道加固的高强波纹板结构及方法，该高强波纹板结构能够密贴围岩并与之协同受力，能够在高地应力围岩中与围岩共同发生适量变形以释放应力，使支护结构与围岩达到更好的协同受力状态，加固系统具有较强的抗震能力和耐久性能；同时，该高强波纹结构也可对拱形孔进行注浆补强，并与喷射混凝土、锚杆支护及衬砌背后回填注浆等方式联合使用，形成可共同受力的组合支护结构，能够显著改善衬砌结构的受力特性，提高围岩稳定性。该方法施工工序简单，成本低，对各种隧道病害的整治具有极强的适用性，特别是针对地质条件较差，围岩稳定性较弱的情况。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于隧道加固的高强波纹板结构，包括正弦状波纹片，所述正弦状波纹片为板状拱形结构；所述正弦状波纹片的凹面等间距设有多个空心拱肋；所述空心拱肋包括拱架和拱形孔，所述拱形孔位于拱架与正弦状波纹片的凹面之间，所述拱架与正弦状波纹片通过压铸一体成型。

通过采用上述技术方案，在对隧道进行加固的过程中，首先针对隧道的不同病害情况，对隧道的衬砌或围岩进行相应的加固预处理，然后将合适大小的该高强波纹板结构密贴与隧道的衬砌或围岩的表面，并等间距施做长度不小于2.5m的多根全长砂浆锚杆或中空注浆锚杆，然后通过螺母及锚垫板把锚杆和该高强波形板锁在一起形成支护整体，共同受力；通过板状拱形结构的正弦波纹片，能够密贴围岩并与之协同受力；同时，板状拱形结构的正弦波纹片的抗弯刚度和抗压强度较常规的拱架或钢板均有大幅度增加，且具有较强的抗震能力和耐久性能；通过拱形孔，便于向空心拱肋内部进行注浆的操作；该高强波纹结构为半刚性结构，能够在高地应力围岩中与围岩共同发生适量变形以释放应力，便于使支护结构与围岩达到更好的协同受力状态，围岩也能调整到更稳定状态；同时，该高强波纹结构也可对拱形孔3进行注浆补强，并与喷射混凝土、锚杆支护及衬砌背后回填注浆等方式联合使用，形成可共同受力的组合支护结构，能够显著改善衬砌结构的受力特性。

本发明进一步设置为：所述空心拱肋之间的间距为35～70cm。

通过采用上述技术方案，空心拱肋之间的间距为35～70cm，便于确保该高强波纹板的抗弯刚度、抗压强度、抗震能力和耐久性能。