一種隧道內半環加固用的預應力模數式管片的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種隧道內加固用的新型預應力模數式管片結構及施工方法，屬于建筑工程技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著國民經濟的快速發展，公路、鐵路、城市交通也一直保持著高速發展。同時隧道結構占總交通里程數也在不斷攀升。在正常運營過程中，隧道結構的襯砌和地鐵結構的管片均出現了不同程度的損壞、變形等現象，嚴重影響著交通運輸的安全。
[0003]目前針對隧道內襯砌、地鐵內管片出現的破損、變形等病害，主要是采用掛網錨噴混凝土、二次管片(原管片內再加固一層管片)、鋼板加固等處理措施。但是以上處理措施存在下列不足之處:1、較大程度減小了建筑限界，威脅到車輛運行安全；2、以上措施均屬于被動受力結構，即加固完成后只承擔自身重力產生的內力，不能分擔原管片的內力，只有當原管片繼續發生較大的變形的時候才會發揮其作用，共同承擔外部荷載；3、由于是屬于被動受力結構，因此加固管片與原管片的連接強度就成為了加固效果的薄弱環節；4、施工工藝復雜，影響車輛的正常運行。5、需要在原管片上打較多孔植筋或錨固螺栓，損害原管片承載能力。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種隧道內加固用的新型模數式預應力管片結構，這種管片結構主要存在以下優點:避免了較大幅度的減小隧道內建筑限界；結構存在預壓力，主動承擔外荷載，改變原管片的受力狀態，減小變形量；避免了原管片、加固管片連接強度不足對結構加固效果的影響；不需要植筋或錨固螺栓，避免了對原管片的損害；施工工藝簡單快捷，節約資金。
[0005]本實用新型采用的技術方案如下:
[0006]一種隧道內半環加固用的預應力模數式管片，包括一個弧形管片，所述的弧形管片的內表面或/和外表面設置有多條相互平行的縱肋，且相鄰的縱肋之間通過橫肋連接，在所述的管片上設有用于注漿的注漿孔和用于相鄰管片連接的連接孔；在所述的縱肋上設有對模數式管片事先實施預應力的預壓力施加裝置的安裝孔。
[0007]所述的縱肋和橫肋凸起于管片的內表面或/和外表面。
[0008]所述的管片為一個弧形鋼板I，在弧形鋼板I的內表面或/和外表面上焊接有與縱肋和橫肋外形一致的鋼板II，弧形鋼板I和鋼板II形成的空腔內填充有填充物，進而形成縱肋和橫肋。
[0009]在所述的鋼板II位于填充物的一側設有加勁肋。
[0010]所述的模數式管片在實施時，由多個模數式管片通過螺栓相連連接成一個半環形結構，且位于末端的管片端部固定在道床上。
[0011]所述的相鄰模數式管片的連接處嵌入有楔形鋼墊板。
[0012]所述的隧道內半環加固用的預應力模數式管片的施工方法如下:
[0013]第一步:對需要加固的部位進行處理，包括清理破碎混凝土、封閉裂縫、對壁后空洞進行注漿處理；
[0014]第二步:安裝預應力模數式管片，通過臨時支撐臨時固定；
[0015]第三步:在管片縱肋上等間距設置應變傳感器和固定觀測點，分別監測應變和位移變化；
[0016]第四步:按照設計要求，在預應力模數式管片一處或多處連接位置安裝預壓力施加裝置；
[0017]第五步:按照設計要求，對預應力模數式管片分級施加預壓力，并實時監測應力、位移變化情況；
[0018]第六步:達到設計要求后在管片連接處嵌入楔形鋼墊板，旋緊相鄰管片連接螺栓，并在弧形管片的壁后通過注漿孔進行注漿；
[0019]第七步:拆除預應力施加裝置及臨時支撐，加固完成。
[0020]所述的預壓力施加裝置為桿狀液壓千斤頂，其兩端分別與兩片相鄰預應力模數式管片縱肋上的安裝孔連接，通過液壓千斤頂將相鄰兩片管片的連接位置頂開一個間隙，然后在這個間隙內嵌入楔形鋼墊板，使得預應力模數式管片內存在在相應的預應力。
[0021]本實用新型的有益效果如下:
[0022]1、施工工藝簡單、靈活:本加固結構為模數式加固單元，可根據隧道具體尺寸選擇所需加固結構單元的數量，加固結構單元可預先產業化生產。
[0023]2、對隧道內限界影響小，強度高:加固結構由鋼板和縱橫肋組成，厚度小，強度高，穩定性好。
[0024]3、預應力模數式管片內存在預壓力，為主動受力結構:通過液壓千斤頂頂推并嵌入鋼板的方法使管片產生預應力，實現管片提前承受較大荷載，分擔一部分原管片的內力，當有外荷載作用時能夠減小結構變形。
[0025]4、因為加固結構為主動受力結構，這就避免了其余加固方法由于原管片、加固管片連接強度不夠造成的傳力效果不好，加固失效。
[0026]5、不需要打孔植錨固螺栓，避免了對原管片的損害。
【附圖說明】
[0027]圖1為施工流程圖；
[0028]圖2 (a)-圖2 (b)為原結構初步清理維修后的剖面示意圖；
[0029]圖3(a)-圖3(b)為安裝模數式管片及臨時支撐后的剖面示意圖；
[0030]圖4(a)-圖4(b)為安裝預壓力施加裝置及監測傳感器后的剖面示意圖；
[0031]圖5(a)-圖5(b)為根據設計要求分級施加預壓力后的剖面示意圖；
[0032]圖6(a)-圖6(b)為嵌入鋼板，旋緊管片連接螺栓，壁后注漿完成后的剖面示意圖；
[0033]圖7(a) -圖7(b)為拆除臨時支撐及預壓力施加裝置，用砂漿封堵預壓力施加位置后的尚]面不意圖；
[0034]圖8為模數式管片大樣圖；
[0035]圖9為圖8中的A-A截面圖；
[0036]圖10為圖8中的B-B截面圖；
[0037]圖11為圖8中的C-C截面圖；
[0038]圖12為圖8中的D-D截面圖；
[0039]圖13為預壓應力施加裝置；
[0040]圖14為嵌入鋼板。
[0041]圖中:1