[发明专利]基于荷载转换与盖帽型式的隧道修补结构及其施工方法

权利要求书

1.基于荷载转换与盖帽型式的隧道修补结构，其特征在于：在既有隧道(1)外侧及地表位置处施做竖井(6)，所述竖井(6)沿高度方向分为标准段和扩挖段，所述扩挖段设置于所述标准段下方，所述扩挖段外径尺寸比标准段外径尺寸大500-600mm；所述竖井(6)的标准段底部设置大管棚(10)，所述大管棚(10)长度超出地层潜在破裂面1m-2m；

所述竖井(6)顶部设置圈梁(7)，竖井(6)洞身采用格栅钢架(8)与锚杆(9)支护；

所述既有隧道(1)上的破损区域(4)位于所述竖井(6)的中心位置处；

所述破损区域(4)位置处浇筑盖帽结构(11)，所述盖帽结构(11)外形尺寸比所述破损区域(4)外形尺寸单边大300-400mm；

所述盖帽结构(11)下部通过钢筋与管片衬砌(2)的齿形接触面连接，新旧混凝土界面涂刷水泥基渗透结晶防水涂料，盖帽结构(11)上方回填轻质混凝土(12)；

竖井(6)底部设置有褥垫层(13)，所述褥垫层(13)上方设置有拱形荷载转换结构(14)；所述拱形荷载转换结构(14)下底面为圆弧状，上底面为三角状，两侧拱脚与所述竖井(6)的扩挖边垂直接触；

所述竖井(6)内，拱形荷载转换结构(14)上方采用竖井回填用轻质混凝土(15)回填；

所述竖井(6)在地表以下3m范围内结构凿除处理，并采用粘性土(16)回填。

2.基于荷载转换与盖帽型式的隧道修补结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：管片衬砌临时封堵与竖井开挖

1.1在既有隧道(1)内部，针对外部作业的破损区域(4)，采用钢板(5)进行临时封堵；

1.2以破损区域(4)为中心，确定竖井(6)半径及轮廓，竖井(6)中心轴线位于破损区域(4)位置；

1.3施工降水，在地表施做圈梁(7)，沿所述圈梁(7)内侧开挖土层，基于随撑随挖的原则，及时架设第一榀格栅钢架(8)、打设锚杆(9)，在所述锚杆(9)内压注水泥浆；对所述第一榀格栅钢架(8)表面进行喷混封闭，将所述第一榀格栅钢架(8)与所述圈梁(7)下方的纵向连接钢筋进行焊接；

1.4沿所述圈梁(7)内侧继续开挖下方土层，架设下一榀格栅钢架(8)、打设锚杆(9)，相邻格栅钢架(8)之间采用竖向钢筋连接，循环开挖，直至竖井(6)标准段底部；

1.5在竖井(6)的标准段底部侧壁上施做水平向大管棚(10)，向大管棚(10)内压注水泥砂浆，所述大管棚(10)沿竖井(6)周边一圈等间距布置；

1.6根据拱形荷载转换结构(14)轮廓，进行竖井(6)扩挖段施工，位于既有隧道(1)上方1m高度范围内竖井(6)采用人工开挖，在距离竖井(6)底部3m范围内时，核实锚杆(9)打设角度与长度，确保锚杆(9)与既有隧道(1)净距为1-3m；

步骤二：管片衬砌结构补强与转换结构施工

2.1清理破损区域(4)混凝土界面残渣；对已破坏的钢筋，采用相同型号或高一等级的螺纹钢进行连接恢复；采用微膨胀环氧砂浆、立模浇筑盖帽结构(11)；

2.2在所述盖帽结构(11)外侧敷设防水层，回填轻质混凝土(12)，并施做褥垫层(13)；

2.3在褥垫层(13)上方立模浇筑拱形荷载转换结构(14)，在拱形荷载转换结构(14)上方用竖井回填用轻质混凝土(15)回填处理；

2.4凿除地表以下3m范围内的圈梁(7)与竖井侧壁格栅钢架(8)、锚杆(9)，并采用粘性土(16)回填处理；

2.5根据城市道路或绿化要求，进行路面恢复施工。