[发明专利]一种压力隧洞预应力衬砌结构

说明书

技术领域

本发明属于建筑工程领域，具体涉及一种压力隧洞预应力衬砌结构。

背景技术

环锚预应力混凝土衬砌在压力隧洞中属新型结构并得到成功应用，是通过张拉环形锚索挤压衬砌混凝土，形成主动式预压应力，以此抵抗隧洞运行时由内水压力引起的衬砌混凝土拉应力，具有抗裂性、抗渗性好，结构变形小，耐久性高等优点。衬砌内表面开设槽口，预应力锚索在预留槽口内张拉锚固，锚索张拉锚固完成后用微膨胀混凝土封闭槽口以封堵、保护锚具。锚具槽削弱了衬砌结构的整体性，回填材料不具有预压应力，且回填材料和衬砌既有混凝土的粘结力不能有效保证，因预应力筋束张拉后内弯产生的局部应力集中以及内水压力的作用，槽口处混凝土很可能产生裂缝而使锚具接触到空气和水分等腐蚀介质，继而引起锚固腐蚀甚至失效。槽口处裂缝也会引起隧洞渗水，影响结构安全。

为了解决槽口处的渗漏和承载力不足的问题，通常要求回填混凝土有微膨胀性，即在强度增长过程中同时产生体积膨胀，内部产生压应力和压应变，以补偿混凝土的收缩变形，抵消相应产生的拉应力，有效提高结构的抗裂性。然而，为了获得较好的槽口混凝土微膨胀性能，需要严格控制混凝土水灰比、加强对混凝土早期的养护及防护工作，水泥强度、用量及振捣等问题都要严格控制并根据具体的抗裂抗渗要求调整施工方案，技术难度大，施工要求高，在施工实践中通常难以确保质量。因此，在工程实践中，槽口处的各种施工缺陷和质量缺陷较为常见，成为影响甚至威胁环锚预应力衬砌隧洞安全稳定运行的常见原因。

发明内容

本发明旨所要解决的技术问题是提供一种压力隧洞预应力衬砌结构，不仅施工速度快、难度小，并且能保证槽口处混凝土的防渗、抗裂及承载要求。

一种压力隧洞预应力衬砌结构，包括混凝土衬砌和混凝土衬砌中的预应力锚索，锚具槽口处回填混凝土，在回填混凝土区域粘贴一层或数层碳纤维布，在碳纤维布表面涂一层手刮聚脲材料。

环锚预应力混凝土衬砌的槽口为隧洞衬砌结构的薄弱环节，将衬砌槽口回填混凝土表面及周边区域处理后，通过在回填混凝土及周边区域表面粘贴一层或数层碳纤维布来提高槽口区的承载能力及抗裂性、防渗性。粘贴好的碳纤维布需在水下工作，为了适应水下工作环境，碳纤维布表面要涂一层防渗、耐水和抗冲刷的手刮聚脲材料。

粘贴碳纤维布加固隧洞衬砌槽口的方法，包括以下步骤：

（1）对衬砌槽口回填混凝土及周边区域表面进行处理：

被粘贴的混凝土表面应打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构新面。用高压风去除表面浮尘，干燥后待用。

（2）按胶粘剂生产厂家提供的工艺条件配制底胶，用滚筒刷或毛刷将配好的底胶均匀涂抹于槽口回填混凝土及周边经过处理的混凝土表面。底胶风干后应对混凝土表面凹陷部位用修补胶填补平整，待修补胶表面指触干燥后，按生产厂家提供的工艺条件配制结构胶粘剂，并均匀涂抹于粘贴部位。将碳纤维布用手轻压贴于需粘贴的位置，采用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压，挤除气泡，使胶液充分浸透碳纤维布。所粘贴的碳纤维布要根据设计要求裁剪尺寸，宽度和长度均应大于槽口的尺寸，且其中心线与槽口中心线重合。粘贴碳纤维布的层数及处理区域的大小需要根据计算确定。

（3）粘贴碳纤维布后，要对其进行反复刮涂滚压，赶出气泡并进行一段时间的固化养护。由于碳纤维布在特殊环境下工作，需要对碳纤维布做表面防护，应在碳纤维布的表面涂刷一层环氧树脂浸渍剂，最后涂刷一层防渗、耐水和抗冲刷的手刮聚脲材料。

本发明的优点和效果如下：

（1）碳纤维布抗拉强度高，能承受较高的内水压力而不发生破坏；密闭性好，能保持隧洞衬砌内表面的完整性，防止混凝土裂缝的产生，避免渗漏及锚具腐蚀失效等一系列问题。

（2）碳纤维布轻薄，不影响过流能力，可根据槽口尺寸将碳纤维布裁剪成适合的形状和尺寸，施工简单、可靠。

附图说明

图1是一种粘贴碳纤维布加固隧洞环锚预应力衬砌槽口结构的示意图。

图2是槽口处粘贴碳纤维布局部放大图。

图3是碳纤维布粘贴组合层局部放大图。

图中：1、锚具槽口；2、碳纤维布粘贴组合层（包括图中所示的6、7、8、9、10五层）；3、喇叭口；4、预应力锚索；5、混凝土衬砌；6、底胶；7、结构胶粘剂；8、碳纤维布；9、环氧树脂浸渍剂；10、手刮聚脲材料。

具体实施方式