[发明专利]一种基于碳纤维编织网的隧道衬砌快速修复结构及其修复方法

摘要

本发明涉及一种基于碳纤维编织网的隧道衬砌快速修复结构及其修复方法，该基于碳纤维编织网的隧道衬砌快速修复结构包括自进式中空注浆锚杆、工字钢、碳纤维编织网、U型钩以及复合砂浆层；工字钢设置在待修复隧道衬砌上；自进式中空注浆锚杆的一端沿待修复隧道衬砌的径向伸入待修复隧道衬砌中，另一端与工字钢相连；碳纤维编织网铺设在待修复隧道衬砌的内壁上并通过U型钩与设置在工字钢相连；碳纤维编织网的内表面喷射有复合砂浆层。本发明针对现有隧道衬砌加固技术中存在的问题，提供一种基于碳纤维编织网的隧道衬砌快速修复结构及修复方法，该结构设计合理，力学性能好，方法的步骤简单、可操作性强、工程造价低。

主权项

一种基于碳纤维编织网的隧道衬砌快速修复结构的对隧道衬砌快速修复方法，所述基于碳纤维编织网的隧道衬砌快速修复结构包括自进式中空注浆锚杆、工字钢、碳纤维编织网、U型钩以及复合砂浆层；所述工字钢设置在待修复隧道衬砌上；所述自进式中空注浆锚杆的一端沿待修复隧道衬砌的径向伸入待修复隧道衬砌中，另一端与工字钢相连；所述碳纤维编织网铺设在待修复隧道衬砌的内壁上并通过U型钩与设置在工字钢相连；所述碳纤维编织网的内表面喷射有复合砂浆层；所述碳纤维编织网是一层或多层；所述复合砂浆层对应也是一层或多层；所述碳纤维编织网是多层时，所述碳纤维编织网以及复合砂浆层交替设置在待修复隧道衬砌的内壁上；所述待修复隧道衬砌的内壁上设置有凹槽，所述工字钢埋设在凹槽中；所述自进式中空注浆锚杆包括中空全螺纹锚杆体、螺母、止浆塞、垫板以及钻头；所述中空全螺纹锚杆体包括前端以及与远离前端的尾端；所述钻头设置在中空全螺纹锚杆体的前端；所述螺母、垫板以及止浆塞依次套在中空全螺纹锚杆体上并与中空全螺纹锚杆体螺纹连接；所述中空全螺纹锚杆体的前端沿待修复隧道衬砌的径向伸入待修复隧道衬砌中；所述中空全螺纹锚杆体的尾端与工字钢相连；所述中空全螺纹锚杆体外径不低于Φ28mm，抗拉强度≧650MPa，长度不低于3.5m；所述U型钩包括短脚U型钩；所述短脚U型钩包括U型钩部以及与U型钩部相连的短脚部；所述U型钩还包括长脚U型钩，所述长脚U型钩的一端钩住碳纤维编织网，另一端伸入待修复隧道衬砌上；所述碳纤维编织网的厚度不低于0.167mm；所述碳纤维编织网中单束碳纤维的横截面面积不低于0.78mm2；其特征在于：所述方法包括以下步骤：1)施作凹槽、处理隧道衬砌表面：首先在隧道衬砌表面切割两条平行切缝；其次凿除两切缝间的混凝土，形成底面为平面且具有一定深度的凹槽；再刷除凹槽内浮渣，并用水清洗干净，同时将待修复隧道衬砌的表面进行凿毛处理，清洗并去除混凝土碎屑；2)径向注浆加固：在待修复隧道衬砌的凹槽内沿环向打设自进式中空注浆锚杆，使自进式中空注浆锚杆沿径向伸入到待修复隧道衬砌背后围岩中，卸下钻机，安装止浆塞，然后通过注浆机将锚杆尾端与注浆泵相连，压注水泥水玻璃双液浆，待注浆完成后，安装垫板及螺母；所述水泥水玻璃双液浆的体积比是1：0.6～1：1；3)嵌入工字钢：将工字钢嵌入到凹槽内，并将工字钢与中空全螺纹锚杆体尾端进行焊接；4)铺设第一层碳纤维编织网：在待修复隧道衬砌表面钻孔，钻孔完成后用水清除孔内浮渣，并在工字钢翼缘焊接短脚U型钩，铺设第一层碳纤维编织网，使工字钢翼缘上的短脚U型钩勾住碳纤维编织网的纤维束交接处；然后用长脚U型钩一端勾住碳纤维编织网，另一端插入钻孔中，利用环氧树脂胶注入钻孔内以固定长脚U型钩；5)喷射第一层复合砂浆：待隧道衬砌表面用水浸湿后，将配制好的复合砂浆喷射到第一层碳纤维编织网和隧道衬砌之间以及碳纤维编织网的表面；所述复合砂浆由硅酸盐水泥、粉煤灰、石膏粉、玻化微珠、聚丙烯纤维、丁苯橡胶乳液、硫酸钠、硫酸铝、铁粉、减水剂以及引气剂制备而成；所述复合砂浆中各组分的具体质量比为硅酸盐水泥：粉煤灰：石膏粉：玻化微珠：聚丙烯纤维：丁苯橡胶乳液：硫酸钠：硫酸铝：铁粉：减水剂：引气剂＝80：20：60：30：3：1：1：1：2：3：3；6)铺设第二层碳纤维编织网、喷射第二层复合砂浆：在第一层复合砂浆凝固之前，铺设第二层碳纤维编织网，用短脚U型钩一端勾住碳纤维编织网，另一端插入第一层复合砂浆中，喷射第二层复合砂浆；7)复合砂浆养护：在复合砂浆表面喷洒薄膜养生液，养护至龄期。