[发明专利]一种基于Z形钢板的盾构隧道加固结构及施工方法

说明书

本发明涉及一种基于Z形钢板的盾构隧道加固结构及施工方法，该加固结构包括粘结在待加固区域内的盾构管片内弧面处的Z形钢板，所述的Z形钢板由多块并排设置的Z形钢板单元构成，每个Z形钢板单元均由一体成型的翼缘、腹板和底板构成，相邻的Z形钢板单元一次成型或者通过翼缘焊接或连接件连接成型，两块腹板和底板构成倒梯形凹槽，其布置方向为沿隧道环向。与现有技术相比，本发明具有加固方式多样、加固效果显著、翼缘面积大、刚度大等优点。

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其是涉及一种基于Z形钢板的盾构隧道加固结构及施工方法。

背景技术

盾构隧道由管片通过螺栓连接而成，随着运营年限的不断增加，包括地层条件、车辆运行、周边环境的加卸载等不利条件的影响，使得盾构隧道局部发生管片结构变形以及开裂、混凝土剥离、渗漏水等现象，如不及时进行加固处理，将危及行车安全。目前常见的盾构隧道修复加固技术包括内张钢圈加固法、黏贴复合腔体加固法、侧向注浆加固法等，但既有方法存在造价高、施工复杂、工期长、加固效果有限的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于Z形钢板的盾构隧道加固结构及施工方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于Z形钢板的盾构隧道加固结构，该加固结构包括粘结在待加固区域内的盾构管片内弧面处的Z形钢板，所述的Z形钢板由多块并排设置的Z形钢板单元构成，每个Z形钢板单元均由一体成型的翼缘、腹板和底板构成，相邻的Z形钢板单元一次成型或者通过翼缘焊接或连接件连接成型，两块腹板和底板构成倒梯形凹槽，其布置方向为沿隧道环向。

所述的底板上预设填充孔，所述的倒梯形凹槽内通过填充孔填充填充物。

所述的翼缘通过粘结剂与待加固区域内的盾构管片内弧面相互粘结，并且其上开设膨胀螺栓孔，所述的粘结剂为无溶剂型改性环氧树脂类粘钢灌注胶或硅胶。

所述的填充物为微膨胀水泥砂浆或微膨胀混凝土。

该加固结构的加固形式包括接头局部加固形式、全断面等刚度加固形式和全断面变刚度加固形式。

当管片环整体无变形，仅在局部接头位置出现张开或开裂时，则选择接头局部加固形式，采用单块或多块Z形钢板在待加固区域内的盾构管片接头位置设置，并通过翼缘上的膨胀螺栓进行固定。

当管片环出现整体变形，且管片本体出现渗漏水、漏沙、收敛变形较大时，则选择加固形式为全断面等刚度加固形式，Z形钢板沿隧道环向全圆布置，并通过翼缘上的膨胀螺栓进行固定。

当管片环出现整体变形，但损害集中在管片接头处，管片环本体无明显病害时则选择加固形式为全断面变刚度加固形式，采用多块Z形钢板沿隧道环向布置，相邻的两块Z形钢板之间通过粘钢的方式加固，从而形成隧道环向全圆布置。

一种基于Z形钢板的盾构隧道加固结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：根据盾构隧道变形情况的测量结果进行隧道安全性评估；

步骤2：根据安全性评估结果，选择盾构隧道加固方案，该加固方案包括接头局部加固方案、全断面等刚度加固方案及全断面变刚度加固方案，同时确定加固刚度；

步骤3：根据确定的加固刚度，制作Z形钢板，并在Z形钢板上预设填充孔，将Z形钢板的腹板沿隧道环向展布，Z形钢板的弧面与盾构隧道管片内弧面相合；

步骤4：对待加固区域内的盾构管片采用角磨机进行打磨，露出新鲜面并清除表面灰尘，同时采用角磨机对Z形钢板进行打磨粗化；

步骤5：在待加固区域内的盾构管片与Z形钢板接触处涂敷粘结剂，并对Z形钢板单元进行加压，使胶粘剂从Z形钢板四周溢出；