一种用于箱涵修复的内衬结构的制作方法

1.本实用新型涉及箱涵修复领域，尤其涉及一种用于箱涵修复的内衬结构。


背景技术：

2.随着城市化进程的推进，大多早年设计建设的箱涵已接近设计使用年限，越来越多的地下管线和日益增长的交通流量将使掘路修复这种施工方式的局限性越来越大。
3.而在本实用新型中的箱涵运用的不锈钢内衬修复这一新技术新工艺，在全国是首次运用这一技术大规模的进行箱涵全断面修复，不同于以往采用缠绕法，该方法修复后管道空间减小，不适用方形箱涵和喷涂法，该方法不能修复或增强原箱涵支撑结构强度；且均适用于局部进行修复，其通过临时调水和潜水封堵清淤的方式，不仅确保输送不减量、不溢流，还为直接进入内部进行全断面修复创造了条件，将最大限度减少改造施工对道路交通和环境的影响，保障沿线居民的正常出行。
4.本实用新型的不锈钢内衬修复工艺首先通过临排系统将箱涵内污水抽出调入下游，在箱涵修复段两端临时封堵后，将箱涵内污水抽出并清淤，提供干地作业环境，随后采用植筋加固顶板、三面(顶板和侧壁)不锈钢内衬、底板无机防腐砂浆的修复方案对老箱涵进行全断面修复，最后在修复验收合格后将两段临时封堵拆除及清理后即可恢复通水。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是腐蚀严重且结构承载力缺失的大口径方形箱涵全管段的非开挖全面修复。本实用新型提供一种用于箱涵修复的内衬结构，包括和箱涵两侧的侧壁连接的不锈钢侧板、和箱涵顶壁连接的不锈钢顶板以及覆盖箱涵底板的无机防腐砂浆层；
6.不锈钢顶板的两侧设置有内折边，内折边能够使不锈钢顶板沿两侧的不锈钢侧板的顶端滑入限定的装配位置；不锈钢顶板和不锈钢侧板的接缝通过点焊固定；
7.不锈钢侧板和不锈钢顶板的外侧设置有不锈钢锚固钢板，不锈钢锚固钢板的端部能够抵住箱涵内壁从而使不锈钢板和箱涵内壁之间形成间隙；
8.不锈钢侧板的底端具有折边，折边具有和箱涵底板平行的水平段，水平段通过不锈钢锚栓和箱涵底板固定；
9.不锈钢顶板设置有观测管，观测管的顶端和箱涵顶壁之间具有间距，观测管设置有阀门。
10.进一步地，底板无机防腐砂浆层包括钢筋网层，钢筋网层上浇筑有无机防腐砂浆；无机防腐砂浆层能够覆盖不锈钢锚栓；
11.进一步地，间距小于1cm。
12.进一步地，不锈钢顶板的主体的形状为拱形，设置于拱形不锈钢顶板最高位置处的不锈钢锚固钢板能够接触箱涵顶壁。
13.进一步地，不锈钢顶板的拱形最高位置比最低位置高10cm。
14.进一步地，不锈钢锚固钢板的形状为凹字形，其一端的短边固定在不锈钢板上，且均匀分布在不锈钢板的外侧面上。
15.进一步地，多个内衬结构沿箱涵长度方向依次串联，位于箱涵两侧的对应的不锈钢侧板被设置为平行排列，不锈钢顶板被设置为同时和相邻的不锈钢侧板连接。
16.本实用新型还提供了内衬结构的施工方法，包括如下步骤：
17.步骤一，施工准备：布置临排系统将待修复箱涵的上下游连通，然后将待修复箱涵的两端通过堵头封堵，沿待修复箱涵的长度方向间隔设置投料通风井，施工人员通过投料通风井进入待修复箱涵进行清淤，并设置通风照明设备；
18.步骤二，箱涵内壁修复：首先对待修复箱涵内壁进行凿毛；然后对待修复箱涵的顶壁进行植筋并焊接钢筋网片，并喷涂高强砂浆；最后对待修复箱涵的伸缩缝进行修复；
19.步骤三，不锈钢内衬结构安装：首先安装不锈钢侧板，并通过其外侧的不锈钢锚固钢板抵住箱涵侧壁，通过不锈钢锚栓将不锈钢侧板底端的折边固定在箱涵底板上；然后通过千斤顶将不锈钢顶板抬升至安装高度，通过人工将不锈钢顶板沿不锈钢的顶端滑入限定的装配位置，并电焊固定不锈钢顶板和不锈钢侧板的接缝，在不锈钢顶板上开孔并埋入dn20镀锌管作为观测管并焊接固定，；最后对待修复箱涵的底板铺设钢筋网层，将无机防腐砂浆浇筑在钢筋网层上；
20.步骤四，支模灌浆：首先对不锈钢顶板和不锈钢侧板进行满堂式支撑，然后对不锈钢侧板、不锈钢顶板和箱涵内壁的间隙依次灌注防腐砂浆；最后待防腐砂浆养护达到强度后，拆除满堂式支撑；
21.步骤五，检测试验：cctv检测后，对修复后的箱涵进行闭水试验检测，检测结果合格后，拆除临排系统。
22.进一步地，在步骤二中，高强砂浆采用硅酸盐水泥砂浆，喷涂厚度≥90mm。
23.进一步地，在步骤三中，通过红外线水平仪控制不锈钢侧板安装高度，并在不锈钢侧板的底端结构和箱涵底板间铺设10mm厚橡胶垫。
24.进一步地，在步骤四中，首先不锈钢侧板灌浆：用防腐砂浆封堵不锈钢侧板和箱涵侧壁之间空隙通道的两端开口，并在两端均形成第一高度堵墙和第一开口，第一高度为待修复箱涵高度的一半，从两侧同时向第一开口灌注防腐砂浆，待防腐砂浆的灌注高度与第一高度齐平，停止灌注；继续封堵第一开口形成第二高度堵墙，然后灌注防腐砂浆至第二高度，第二高度为不锈钢顶板和不锈钢侧板接缝位置所在高度；
25.不锈钢顶板灌浆：首先用防腐砂浆封堵不锈钢顶板和箱涵顶壁之间空隙通道的两端开口的腋角，并在两端均形成第二开口，从两侧向第二开口灌注防腐砂浆，待灌注高度与腋角齐平，停止灌注；继续封堵第二开口并预埋dn50套管作为注浆管，然后继续灌注防腐砂浆直至观测管流出连续且不带气泡的防腐砂浆。
26.进一步地，在步骤四中，注浆压力为0.5mpa-2mpa。
27.本实用新型具有如下有益效果：
28.1、本实用新型的一种用于箱涵修复的内衬结构，采用不锈钢板作为内衬，修复后的箱涵截面损失小，且流动阻力小。
29.2、本实用新型的内衬结构，易于安装和后续灌浆，且灌浆后的灌浆层和不锈钢板的不锈钢的不锈钢锚固钢板形成类似钢筋混凝土的结构，内衬结构强度高，寿命久。
30.3、本实用新型的内衬结构的施工方法采用分次灌浆，使得灌浆更为密实。
附图说明
31.图1是本实用新型公开的一种用于箱涵修复的内衬结构的截面结构示意图。
32.图2是本实用新型公开的不锈钢顶板和不锈钢侧板的接缝的局部结构示意图。
33.图3是本实用新型的底板无机防腐砂浆的钢筋网层的结构示意图。
34.图4是图1中观测管的局部放大结构示意图。
35.图5是本实用新型的不锈钢锚固钢板的结构示意图。
36.图6是本实用新型的多个串联的内衬结构的平面展开结构示意图。
37.图7是本实用新型的一种用于箱涵修复的内衬结构的施工环境的结构示意图。
38.图8是本实用新型的不锈钢侧板第一次灌浆后的灌浆结构示意图。
39.图9是本实用新型的不锈钢侧板第二次灌浆后的灌浆结构示意图。
40.图10是本实用新型的不锈钢顶板的腋角处灌浆后的结构示意图。
41.图11是本实用新型的不锈钢顶板灌浆完成后的结构示意图。
42.图中，不锈钢侧板1，折边11，不锈钢锚栓12，不锈钢顶板2，内折边21，观测管22，无机防腐砂浆层3，钢筋网层31，不锈钢锚固钢板4，临排系统5，投料通风井6，堵头7，第一高度堵墙8，第一开口81，第二高度堵墙9，腋角10，第二开口11，dn50套管12。
具体实施方式
43.下面结合附图并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，实施方式只是为了举例说明本实用新型，而非以任何方式限制发明的范围。
44.本实用新型中的待修复的箱涵的口径为2200mm*2000mm，长度为480m。
45.本实用新型中的不锈钢顶板的两侧指不锈钢顶板靠近箱涵侧壁的两侧，
46.本实用新型中的内折边指通过将不锈钢顶板的两侧向远离箱涵顶壁方向弯折形成的折边，
47.本实用新型中的限定的装配位置：当不锈钢顶板位于限定的装配位置，内折边通过包覆两侧不锈钢侧板顶部的外侧面，从而使不锈钢顶板装配后不会向不锈钢顶板的两侧滑动。
48.本实用新型中的不锈钢侧板和不锈钢顶板的外侧指不锈钢侧板和不锈钢顶板靠近箱涵内壁的一侧。
49.如图1所示，本实用新型提供一种用于箱涵修复的内衬结构，包括和箱涵两侧的侧壁连接的不锈钢侧板1、和箱涵顶壁连接的不锈钢顶板2以及覆盖箱涵底板的无机防腐砂浆层3；在该实施方式中，不锈钢板采用6mm厚的s316l不锈钢板材。
50.不锈钢顶板2的两侧设置有内折边21，内折边21能够使不锈钢顶板2沿两侧的不锈钢侧板1的顶端滑入限定的装配位置；
51.不锈钢侧板1和不锈钢顶板2的外侧设置有不锈钢锚固钢板4，不锈钢锚固钢板4的端部能够抵住箱涵内壁从而使不锈钢板和箱涵内壁之间形成间隙；该不锈钢锚固钢板4一方面用于确定不锈钢顶板2和不锈钢侧板1与箱涵内壁的配合位置，另一方面在灌浆前能够起到临时支撑不锈钢板，灌浆后在不锈钢板和箱涵内壁之间形成钢筋混凝土的连接结构和
连接强度。
52.不锈钢侧板1的底端具有折边11，该折边11能够使不锈钢侧板1能够更好地适应箱涵各段尺寸的变化，即在施工过程无需将箱涵侧壁的底部完全凿成垂直面，折边11具有和箱涵底板平行的水平段，水平段通过不锈钢锚栓12和箱涵底板固定，在该实施方式中，不锈钢锚栓12采用规格为m10*250，材质为304不锈钢的锚栓。
53.如图2所示，在该实施方式中，不锈钢顶板2和不锈钢侧板1的接缝通过点焊密封固定；通过将不锈钢顶板2和不锈钢侧板1的接缝点焊固定，一方面使不锈钢顶板2和不锈钢侧板1相互连接，一方面密封不锈钢顶板2和不锈钢侧板1的接缝。
54.如图3所示，底板无机防腐砂浆层3包括预置的钢筋网层31，无机防腐砂浆浇筑在钢筋网层31上。其中，底板无机防腐砂浆层3能够覆盖不锈钢锚栓12。
55.如图4所示，不锈钢顶板2的拱形最高处设置有观测管22，观测管22的顶端和箱涵顶壁的间距为小于1cm，观测管22设置有阀门(图中未示出)。
56.观测管22的作用是，一方面，在灌注防腐砂浆过程中，始终开启阀门，使灌注过程中空隙中的空气能全部流出，保证灌注砂浆的密实度；另一方面，观测孔设置在顶板中央位置，即观测管22距顶板高强砂浆底面≤1cm，尽量贴合高强砂浆，待顶板防腐砂浆灌注液位上升，观测孔流出连续且不带气泡的浆液，说明顶板防腐砂浆灌注已密实，立即关闭观测管22阀门。
57.在该实施方式中，不锈钢顶板2的主体的形状为拱形，设置于拱形不锈钢顶板2最高位置处的不锈钢锚固钢板4能够接触箱涵顶壁。优选地，不锈钢顶板2的拱形最高位置比最低位置高10cm。不锈钢顶板2为拱形，从而使得后续灌注形成的防腐砂浆断面也为拱形，拱形结构能更好承载土压力和上部荷载；另一方面，整体拱形设计能更好的贴合原箱涵顶板。
58.如图5所示，在该实施方式中，不锈钢锚固钢板4的形状为凹字形，其一端的短边固定在不锈钢板上，且均匀分布在不锈钢板的外侧面上。
59.如图6所示的多个内衬结构的平面展开图，在一个实施方式中，多个内衬结构沿箱涵长度方向依次串联，位于箱涵两侧的对应的不锈钢侧板1被设置为平行排列，不锈钢顶板2被设置为同时和相邻的不锈钢侧板1连接，即不锈钢顶板2和不锈钢侧板1交错连接。优选地，不锈钢顶板2和不锈钢侧板1具有相同的宽度，该宽度指不锈钢顶板2和不锈钢侧板1沿箱涵纵向的长度尺寸，不锈钢顶板2和相邻的不锈钢侧板1的接缝长度相同。即不锈钢顶板2的一半和平行排列的一组不锈钢侧板1连接，不锈钢的另一半和平行排列的另一组不锈钢侧板1连接。不锈钢顶板2和不锈钢侧板1交错连接使得焊缝错缝，从而焊缝的受力位置不在一条直线上，提高整体强度。
60.如图7所示，本实用新型还公开了内衬结构的施工方法，包括如下步骤：
61.步骤一，施工准备：布置临排系统5将待修复箱涵的上下游连通，然后将待修复箱涵的两端通过堵头7封堵，沿待修复箱涵的长度方向间隔设置投料通风井6，施工人员通过投料通风井6进入待修复箱涵进行清淤，并设置通风照明设备；优选地，在待修复箱涵的上游和下游安装闸门井。
62.步骤二，箱涵内壁修复：首先对待修复箱涵内壁进行凿毛；然后对待修复箱涵的顶壁进行植筋并焊接钢筋网片，最后喷涂高强砂浆；最后对待修复箱涵的伸缩缝进行修复；优
选地，高强砂浆采用硅酸盐水泥砂浆，喷涂厚度≥90mm，24h抗压强度≥20mpa，28天抗压强度≥35mpa；24h抗折强度≥4mpa，28天抗折强度≥6mpa；砂浆后期强度不得明显降低；应具有良好的粘结强度，可自密实。
63.步骤三，不锈钢内衬结构安装：首先安装不锈钢侧板1，通过红外线水平仪控制不锈钢侧板1安装高度，并通过其外侧的不锈钢锚固钢板4抵住箱涵侧壁，通过不锈钢锚栓12将不锈钢侧板1底端的折边11的水平段固定在箱涵底板上；然后通过千斤顶将不锈钢顶板2抬升至安装高度，即不锈钢顶板2的内折边21和不锈钢侧板1的顶端对齐，通过人工将不锈钢顶板2沿两侧的不锈钢侧板1的顶端滑入限定的装配位置，并电焊固定不锈钢顶板2和不锈钢侧板1的接缝，焊缝采用等强满焊，为三级焊缝，选择氩气保护的焊接工艺，焊缝宽度不小于3mm；在不锈钢顶板2上开孔并埋入dn20镀锌管作为观测管22并焊接固定，最后对待修复箱涵的底板铺设钢筋网层31，将无机防腐砂浆浇筑在钢筋网层31上，优选地，在步骤三中，在不锈钢侧板1的水平段和箱涵底板间铺设10mm厚的橡胶垫，且无机防腐砂浆层3的浇筑厚度能够覆盖不锈钢侧板1的水平段，该设置的好处是能够进一步密封不锈钢侧板1的水平段和箱涵底板之间的间隙，防止后续注浆过程中的冒浆。
64.步骤四，支模灌浆：首先对不锈钢顶板2和不锈钢侧板1进行满堂式支撑，然后对不锈钢侧板1、不锈钢顶板2和箱涵内壁的间隙依次灌注防腐砂浆；最后待防腐砂浆养护达到强度后，拆除满堂式支撑；防腐砂浆采用上海纯齐复合材料有限公司市售的rje089防腐砂浆，防腐砂浆初凝时间为6小时。注浆压力为0.5mpa-2mpa。灌浆的同时采用橡皮锤敲打倾听回音来检查灌浆是否密实。
65.在该实施方式中，首先对不锈钢侧板1灌浆：如图8所示，用防腐砂浆封堵不锈钢侧板1和箱涵侧壁之间空隙通道的两端开口，并在两端均形成第一高度堵墙8和第一开口81，第一高度为待修复箱涵高度的一半，从两侧同时向第一开口81灌注防腐砂浆，待防腐砂浆的灌注高度与第一高度齐平，停止灌注；优选地，每次封堵的高度为1m。
66.如图9所示，间隔2小时后，继续封堵第一开口81形成第二高度堵墙9，然后灌注防腐砂浆至第二高度，第二高度为不锈钢顶板2和不锈钢侧板1接缝位置所在高度；
67.不锈钢侧板1通过分次灌注，且两侧同时灌注使两侧防腐砂浆液位均匀提升，从而使两侧压力保持一致，灌浆更为密实，且不锈钢板不易变形。
68.不锈钢侧板1灌注完成2小时后，开始不锈钢顶板2灌浆：如图10所示，首先用防腐砂浆封堵不锈钢顶板2和箱涵顶壁之间空隙通道的两端开口的腋角10，并在两端均形成第二开口11，从两侧向第二开口灌注防腐砂浆，待灌注高度与腋角10齐平，停止灌注；
69.如图11所示，2小时后，继续封堵第二开口11并预埋dn50套管12，然后通过dn50套管12继续灌注防腐砂浆直至观测管22流出连续且不带气泡的防腐砂浆。停止灌浆并关闭观测管22阀门。
70.不锈钢顶板2通过分次灌注，且两侧同时灌注使两侧防腐砂浆液位均匀提升，从而使两侧压力保持一致，不锈钢顶板2不易变形。同时间隔2h后再开始第二次灌注能够使砂浆得到充分流动，砂浆中的气泡能够尽可能排出，且分次灌注能够防止砂浆中的大颗粒集中在底部，导致灌注的砂浆层的强度在高度方向上差异较大。
71.步骤五，检测试验：cctv检测后，对修复后的箱涵进行闭水试验检测，检测结果合格后，拆除临排系统5。用cctv管道检测机器人对箱涵进行检测。
72.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。