[发明专利]基于玻璃纤维管片的隧道加固装置及其施工方法

说明书

本发明属于隧道加固保护技术领域，公开了一种适用于既有运营地铁隧道的基于玻璃纤维管片的隧道加固装置及其施工方法。包括用于对隧道环向加固的玻璃纤维管环和用于纵向固定的纵向连接板；所述玻璃纤维管环包括由多个弧形支撑玻璃纤维板沿圆周方向拼装而成的支撑架和2个分别支撑在所述支撑架左右两侧底部的支撑架固定座；多个弧形支撑玻璃纤维板和两个支撑架固定座均布设在隧道的同一个横断面上，使加固玻璃纤维管环连接为一体。其施工方法采用玻璃纤维管环对既有运营地铁隧道管片进行环向加固，并通过纵向连接板结合成整体对隧道管片进行纵向的加固。本发明提高隧道的抗变形能力，减小隧道内部衬砌病害发生，保证行车安全和隧道使用寿命。

技术领域

本发明属于隧道加固保护技术领域，尤其是涉及一种适用于既有运营地铁隧道的基于玻璃纤维管片的隧道加固装置及其施工方法。

背景技术

近年来，随着我国城镇化的发展，地铁修建工程在各大城市如火如荼地进行。目前，我国已有19个城市地铁工程在建，约13个城市地铁工程正在规划中。然而，由于结构主应力和次应力、变形不协调、衬砌背部与土体存在空隙、不均匀沉降等原因，相当比例的既有运营盾构隧道衬砌存在变形过大的问题。以上海轨道交通8号线复兴路站－淮海路站区间隧道盾构掘进对已建隧道的影响为例，由于两隧道进行近距离施工，盾构掘进使已建隧道发生变形，已建隧道节接口也产生了不同程度的变形。盾构掘进影响范围内的已建隧道柔性接口基本上发生过不同程度的张开，张开宽度最大的达3mm。盾构掘进范围内的已建隧道刚性接口共190道，其中16道发生了局部张开，在隧道两端接近工作井部位及最大竖向变形处各有一道刚性接口附近的管节混凝土碎裂破损。

由于衬砌发生变形过大会破坏结构的美观，导致封顶块和邻接块脱开、接头张开量过大、环缝错台，管片接头损坏、衬砌钢筋锈蚀及结构混凝土腐蚀等多种耐久性不足的病害发生，进而破坏结构的完整性并降低它们的耐久性，从而隧道内渗漏水的情况增多，影响盾构隧道的安全和使用寿命。如果不及时对衬砌病害进行处理，则会进一步加大破坏，甚至会造成隧道坍塌，危害生命和财产安全。

因此，为了控制地铁隧道变形的发展，工程上目前大多采用钢管片加固、注浆加固和芳纶布加固相结合的方法。但钢管片加固运输和施工耗费大量人力资源，施工周期长，加固成本高，不方便施工，对隧道本身结构和形状影响较大，且钢管片防腐性较差，易损坏。而由于在软土地区加土层低强度、高压缩性、高灵敏度和流变性的特点，注浆加固施工不易控制，常常出现跑浆、漏浆和偏浆的情况，对隧道结构造成附加不良影响，反而加剧了衬砌病害的发生。为了控制隧道变形的发展，芳纶布被引进了隧道加固工程领域，从而起到了良好的限制隧道变形发展，修护隧道防水性能效果。

现今，随着各种优质纤维材料的面市，玻璃纤维材料作为一种性能优异的无机非金属材料，在混凝土加固工程中逐渐得到推崇。玻璃纤维材料是一种性能优异的无金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性强、机械强度高、吸声性好，它是以玻璃球或废旧玻璃为原材料经高温熔制，拉丝，络纱，织布等工艺制作而成，每束纤维原丝都由数百根甚至千根单丝组成，有着广泛的发展前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种玻璃纤维管片加固既有运营地铁隧道的施工方法，其方法步骤简单，设计合理且施工简便、施工效果好，能对衬砌病害发生进行有效控制，周期短且成本低。

用于加固既有运营地铁隧道的加固装置，包括用于对隧道环向加固的玻璃纤维管环和用于纵向固定的纵向连接板；所述玻璃纤维管环包括由多个弧形支撑玻璃纤维板沿圆周方向拼装而成的支撑架和2个分别支撑在所述支撑架左右两侧底部的支撑架固定座；多个弧形支撑玻璃纤维板和两个支撑架固定座均布设在隧道的同一个横断面上，使玻璃纤维管环连接为一体。

所述玻璃纤维管环和/或纵向连接板由玻璃纤维制成，玻璃纤维的成分由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁和氧化钠组成，其中氧化钠0％～2％。

优选的，所述玻璃纤维的单丝直径在10-20um之间。