技术领域
[0001] 本
发明属于隧道管片修复技术领域，具体涉及一种隧道破损管片的修补结构及其施工方法。
背景技术
[0002] 随着城市轨道交通工程新一轮建设，为城市构筑了四通八达的地
铁交通运输网，为市民带来愈加便捷出行的同时，增加了运营的规模与难度，隧道管片遭受外部环境作业侵害难以避免。
[0003] 例如地表一些工程作业导致地下的隧道管片受损，隧道管片所受钻机
钻杆或冲击锤破坏均为贯穿伤，受创面分部在隧道
水平中心线上方180°范围任一
位置，其导致结构破损范围及情况最严重区域位于管片外侧迎土面，管片内侧背土面创伤面积往往仅为外侧的1/3～1/2。
[0004] 目前处理方法基本由隧道内进行，处理顺序为：凿除破损处未掉落或开裂的
混凝土碎
块；对碎裂表面处用压
力清洁水清除渣土粉尘；测量管片破损范围，制作
钢筋网片；管片钻孔植筋，绑扎
钢筋网片；采用
水泥砂浆抹平黏贴；安装加强钢板。
[0005] 但由于隧道深埋地下，且受制于场地、既有管线、交通等外部因素影响，往往对管片外侧迎土面无法处理，但隧道内往往不具备管片外
表面处理条件，导致管片外侧破损范围暴露于土体范围内，受土体及
地下水中
硫酸根离子、氯离子侵蚀影响，久而久之管片结构耐久性及受力存在安全隐患。
[0006] 隧道管片为压弯受力构件，钢筋及混凝土协同受承弯矩及剪力。由于破损处原有结构混凝土剥落后，虽采用
钢筋网片和水泥砂浆填充抹平后作为补强措施，但水泥砂浆强度、密实度、黏贴性、耐久性等往往无法达到原有管片模筑混凝土强度(强度等级C50)，且考虑运营影响，动载较大，长期运营过程中极易发生再次掉块，对已开通运营的列车安全造成较大
风险。
[0007] 因此，需要一种新的技术以解决
现有技术中对隧道内管片的破损修复存在较大风险的问题。
发明内容
[0008] 为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种隧道破损管片的修补结构及其施工方法，其修补后结构强度高，防水性能好，安全性高。
[0009] 本发明采用了以下技术方案：
[0010] 一种隧道破损管片的修补结构，包括内侧修补结构和外侧修补结构，所述内侧修补结构和外侧修补结构分别固定在管片的破损点的内侧和外侧；
[0011] 所述内侧修补结构包括加强组件和永久封堵板；所述加强组件围绕所述破损点固定在所述管片的内侧，所述加强组件与所述管片之间还设有第一防水填充层，所述加强组件上对应所述第一防水填充层设有注浆孔；所述永久封堵板呈弧形且与所述隧道的管片相适应，所述永久封堵板对应所述破损点设置将破损点封堵，所述永久封堵板与所述加强组件固定连接；
[0012] 所述外侧修补结构包括浇筑笼和若干插筋，所述浇筑笼固定在所述破损点的外侧并将所述破损点封堵；所述插筋的一端插入所述破损点，另一端插入所述浇筑笼，所述浇筑笼、插筋和破损点浇筑固定形成浇筑体；所述浇筑体的外表面还设有防水组件。
[0013] 进一步作为本发明技术方案的改进，所述加强组件包括环向加强件和轴向加强件；
[0014] 所述环向加强件沿所述隧道环向设置，所述环向加强件与所述管片贴合固定，所述环向加强件设有与所述永久封堵板相适应的第一缺口，所述环向加强件与所述永久封堵板在所述第一缺口处固定连接；
[0015] 所述轴向加强件沿所述隧道轴向设置，所述轴向加强件固定在所述管片上且与所述内壁相适应，所述轴向加强件设有与所述永久封堵板相适应的第二缺口，所述轴向加强件与所述永久封堵板在所述第二缺口处固定连接。
[0016] 进一步作为本发明技术方案的改进，所述环向加强件的呈优弧型，所述环向加强件的两端分别通过钢
牛腿与所述隧道的道床两侧固定连接。
[0017] 进一步作为本发明技术方案的改进，所述钢牛腿设有凹槽，所述凹槽内设有若干相互交错的肋板，钢牛腿上还设有与所述凹槽连通的排水孔。
[0018] 进一步作为本发明技术方案的改进，所述环向加强件包括若干加强片，若干所述加强片依次沿所述隧道环向设置，相邻的两个加强片之间通过坡口焊固定连接或通过
螺栓固定连接。
[0019] 进一步作为本发明技术方案的改进，所述防水组件包括设置在所述浇筑体表面的防水涂层、环绕所述浇筑体与所述管片衔接处设置的止水条以及在所述防水涂层外表面浇筑成型的混凝土保护层。
[0020] 进一步作为本发明技术方案的改进，所述防水涂层为聚
氨酯防水涂层。
[0021] 隧道破损管片的修补结构的施工方法，包括以下步骤：
[0022] S10.先采用第二防水填充层对所述破损点周围的管片的嵌缝进行封堵，再安装所述加强组件，将所述加强组件与所述管片固定连接；
[0023] S20.通过加强组件的注浆孔对所述加强组件和所述管片之间进行防水材料注浆，形成第一防水填充层；
[0024] S30.采用全钢
套管全回旋钻机从地面开挖，当钢套管距离管片外壁1～2m时转用人工开挖至暴露所述破损点；
[0025] S40.在破损点的内侧安装永久封堵板将所述破损点封堵，将永久封堵板与所述加强组件连接固定；
[0026] S50.在所述破损点处的表面涂抹界面剂，再安装所述浇筑笼和所述插筋，并将所述浇筑笼、插筋和破损点浇筑形成所述浇筑体；
[0027] S60.在所述浇筑体的外表面施工所述防水组件。
[0028] 进一步作为本发明技术方案的改进，所述S10中，在进行嵌缝封堵前先施工临时封堵组件，所述临时封堵组件包括临时封堵板和第三防水填充层；所述临时封堵板固定在破损点内侧将破损点封堵，所述临时封堵板呈弧形与所述管片相适应；所述第三防水填充层填充在所述管片与所述临时封堵板的缝隙之间；
[0029] 所述S30和S40之间，还设有S31，拆除所述临时封堵组件，并对所述破损点的内外侧进行清洁和干燥。
[0030] 进一步作为本发明技术方案的改进，所述第二防水填充层/第三防水填充层的材质为水泥基环
氧树脂。
[0031] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0032] 本发明的隧道破损管片的修补结构，通过永久封堵板对破损点的内侧进行封堵，并使用加强组件加强永久封堵板与隧道管片的连接，形成整体，协同受力；再通过浇筑笼、插筋在破损点的外侧进行浇筑封堵，内外两侧分别通过第一防水层和防水组件进行防水，在保证其结构强度的
基础上兼顾防水，提高了破损点处管片内外侧整体抗渗性；
[0033] 本发明的施工方法中，采用全钢套管全回旋钻机配合人工开挖，较之传统竖井喷锚支护人工开挖方式，其抗渗性、安全性、实施效率有了极大提高，尤其对于砂层或淤泥质土层等不良
地层，安全更有保障，本发明结构简单、施工方便、施工偏差适应能力强，使用灵活。
附图说明
[0034] 下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术作进一步地详细说明：
[0035] 图1是整体结构示意图；
[0036] 图2为内侧修补结构和外侧修补结构的示意图；
[0037] 图3为隧道中内侧修补结构安装好后的平面展开示意图；
[0038] 图4为环向加强件、第一防水填充层和管片的剖面示意图；
[0039] 图5为钢牛腿的平面示意图；
[0040] 图6为图5中沿A-A的剖面示意图；
[0041] 图7为相邻两个加强片通过坡口焊连接示意图；
[0042] 图8为相邻两个加强片通过螺栓连接的示意图；
[0043] 图9为临时封堵组件安装在破损点处的示意图。
[0044] 附图标记：
[0045] 1-内侧修补结构；11-加强组件；111-环向加强件；1111-加强片；1112-第一缺口；112-轴向加强件,1121-第二缺口；113-钢牛腿；1131-凹槽；1132-肋板；1133-排水孔；
[0046] 12-永久封堵板；13-第一防水填充层；
[0047] 2-外侧修补结构；21-浇筑笼；22-插筋；23-防水组件；231-止水条；232-混凝土保护层；233-防水涂层；
[0048] 3-管片；31-破损点；
[0049] 4-道床；
[0050] 5-临时封堵组件；51-临时封堵板；52-第三防水填充层；53-槽钢。
具体实施方式
[0051] 以下将结合
实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本
申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。
[0052] 需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
[0053] 参照图1至图8，一种隧道破损管片的修补结构，包括内侧修补结构1和外侧修补结构2，所述内侧修补结构1和外侧修补结构2分别固定在管片3的破损点31的内侧和外侧。
[0054] 其中，如图1和图3所示，所述内侧修补结构1包括加强组件11和永久封堵板12。
[0055] 所述加强组件11围绕所述破损点31通过多个螺栓固定在所述管片3的内侧，保证加强组件11与管片3的连接的稳固性。
[0056] 如图4所示，所述加强组件11与所述管片3之间还设有第一防水填充层13，所述加强组件11上对应所述第一防水填充层13设有注浆孔。其中，第一防水填充层13采用
环氧树脂通过该注浆孔压注形成。
[0057] 所述永久封堵板12呈弧形且与所述隧道的管片3相适应，所述永久封堵板12对应所述破损点31设置将破损点31封堵，所述永久封堵板12与所述加强组件11的边缘固定连接，保证永久封堵板12与加强组件11的连接强度。
[0058] 具体地，如图3所示，所述加强组件11包括环向加强件111和轴向加强件112，本实施例中，环向加强件111设有两组，前后并排设置。
[0059] 所述环向加强件111沿所述隧道环向设置，所述环向加强件111与所述管片3相贴合并通过多颗螺栓相互固定，所述环向加强件111设有与所述永久封堵板12相适应的第一缺口1112，所述环向加强件111与所述永久封堵板12在所述第一缺口1112处通过坡口焊固定连接或弯折后通过螺栓固定连接。
[0060] 环向加强件111与永久封堵板12连接起来后，形成一个与隧道相适应的拱形并与隧道管片3相固定，形成整体的受力结构。
[0061] 如图1和图3，所述环向加强件111的呈优弧型，为了便于安装，环向加强件111分为若干加强片1111，若干所述加强片1111依次沿所述隧道环向设置，相邻的两个加强片1111之间通过坡口焊固定连接，如图7所示；或相邻的两个加强片1111弯折后通过螺栓固定，如图8。所述环向加强件111的两端分别通过钢牛腿113与所述隧道的道床4两侧固定连接。
[0062] 如图1、图5和图6，所述钢牛腿113设有凹槽1131，所述凹槽1131内设有若干相互交错的肋板1132，钢牛腿113上还设有与所述凹槽1131连通的排水孔1133。
[0063] 如图3，所述轴向加强件112沿所述隧道轴向设置，与环向加强件111相垂直。所述轴向加强件112通过多颗螺栓固定在所述管片3上，且轴向加强件112的形状与所述内壁相适应。所述轴向加强件112设有与所述永久封堵板12相适应的第二缺口1121，所述轴向加强件112与所述永久封堵板12在所述第二缺口1121处也通过坡口焊固定连接或弯折后通过螺栓固定连接。轴向加强件112与永久封堵板12连接起来后，形成一个沿隧道轴向的长条形加强结构。管片3内侧安装加强组件11的目的是改善破损点31处受力状态，增强结构
刚度，使管片3与加强组件11协同受力，提高结构抗弯、抗剪性能。
[0064] 需要说明的是，环向加强件111、轴向加强件112、钢牛腿113采用Q345B
镀锌钢材，永久封堵板12为镀锌钢板。各连接的螺栓采用镀锌螺栓。
[0065] 其中，所述外侧修补结构2包括浇筑笼21和若干插筋22。
[0066] 如图1和图2，浇筑笼21设有双层受力钢筋，浇筑笼21的长度需大于隧道管片3的破损点31边缘，以便将破损点31完全封堵。所述浇筑笼21固定在所述破损点31的外侧并将所述破损点31封堵；所述插筋22的一端插入所述破损点31，另一端插入所述浇筑笼21，通过插筋22实现对浇筑笼21的
定位。所述浇筑笼21、插筋22和破损点31浇筑固定形成浇筑体；所述浇筑体的外表面还设有防水组件23。
[0067] 具体地，所述防水组件23包括设置在所述浇筑体表面的防水涂层233、环绕所述浇筑体与所述管片3衔接处设置的止水条231以及在所述防水涂层233外表面浇筑成型的混凝土保护层232。其中，止水条231为水膨性条止水条，所述防水涂层233为聚氨酯防水涂层。
[0068] 基于上述的内侧修补结构1和外侧修补结构2，环向加强件111、轴向加强件112将永久封堵板12连接固定在隧道破损点31的管片3内侧上，保证了隧道管片3的整体受力，并且通过第一防水填充层13进行防水，增强抗渗能力；通过外侧修补结构2，实现了对破损点31的填充、外侧的封堵以及防水；实现了对破损点31内外侧的全面修补和加强。
[0069] 本发明还提供了隧道破损管片的修补结构的施工方法，包括以下步骤：
[0070] S10.先施工临时封堵组件5，以防止破损后发生漏水影响修补结构的安装，所述临时封堵组件5包括临时封堵板51和第三防水填充层52；所述临时封堵板51固定在破损点31内侧将破损点31封堵，所述第三防水填充层52填充在所述管片3与所述临时封堵板51的缝隙之间。
[0071] 其中，临时封堵板51通过槽钢53与隧道管片3固定，临时封堵板51的外侧与槽钢53
焊接固定，而槽钢53则轴向设置并和管片3通过螺栓固定连接。所述临时封堵板51呈弧形与所述管片3相适应，其材质为Q345B镀锌钢材，其尺寸大于破损点31的尺寸以将破损点31完全封堵。封堵组件的安装是为了防止因管片3结构破损、螺栓失效而引起隧道环向及径向
变形、失稳等，同时防止隧道外侧土体及地下水倾泻于隧道内。
[0072] 安装好临时封堵组件5后，使用第二防水填充层对所述破损点31周围的管片3的嵌缝进行封堵，防止后续注浆形成第一防水填充层13时发生渗漏，再安装所述加强组件11，将所述加强组件11与所述管片3固定连接；安装时先安装固定环向加强件111，再安装轴向加强件112；环向加强件111和轴向加强件112采用坡口焊连接时，
焊缝处需要涂抹环氧富锌
防锈漆，防止后续使用过程中焊缝氧化生锈。其中，所述第二防水填充层和第三防水填充层52的材质为水泥基环氧树脂。
[0073] S20.通过加强组件11的注浆孔对所述加强组件11和所述管片3之间进行防水材料注浆，形成第一防水填充层13，作为内侧的防水层，增强抗渗能力，安装好后如图9所示。
[0074] S30.管片3破损点31的上部进行场地围蔽、平整、
压实并铺设承重钢板，并采用人工进行中心点定位，采用全钢套管全回旋钻机从地面开挖，钢套管回转下沉后，采用机械抓斗清除钢套管内土方，当钢套管距离管片3外壁垂直净距1～2m时，转用人工开挖至完全暴露出破损点31确保控制隧道管片3整体变形情况下，钢套管逐步下沉直至在管片3顶0.3m时停止，对未有钢套管保护的小范围采用人工喷锚开挖至管片3顶部，对于
接口渗漏部位采用注浆止水；优选地，当钢套管距离管片3外壁垂直净距1.5m时转用人工开挖。
[0075] S31.拆除所述临时封堵组件5，并对所述破损点31的内外侧进行清洁和干燥，即将临时封堵板51、槽钢53和第三防水填充层52全部拆除，便于后续安装永久封堵板12和进行浇筑。
[0076] S40.在破损点31的内侧安装永久封堵板12将所述破损点31封堵，将永久封堵板12与所述加强组件11连接固定，若采用坡口焊进行连接时，焊缝处需要涂抹环氧富锌防锈漆。
[0077] S50.在所述破损点31处的表面涂抹界面剂，再安装所述浇筑笼21和所述插筋22，并将所述浇筑笼21、插筋22和破损点31浇筑形成所述浇筑体；
[0078] S60.待浇筑体达到设计强度后，在所述浇筑体的外表面施工所述防水组件23，即在浇筑体的表面涂抹聚氨酯防水涂层233，且沿浇筑体与管片3衔接处密贴水膨性止水条231，再在其外表面上铺设土工布用
铆钉固定并浇筑100mm厚C20细石混凝土保护层232，形成完整的防
水体系。
[0079] 通过上述的施工方法，将本发明的隧道破损管片的修补结构施工将隧道管片3的破损点31修补好，施工方法安全、简单，施工后的结构受力效果较好，防水性能好。
[0080] 本发明所述的隧道破损管片的修补结构及其施工方法的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。
[0081] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何
修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
