加固结构及加固方法与流程

1.本发明涉及隧道的加固领域，具体而言，涉及一种加固结构及加固方法。


背景技术：

2.近年来，地铁、热力及燃气等各类地下管线的大规模施工对已有的老旧电力隧道内的土体造成了扰动，老旧电力隧道多为砖混结构的电力隧道，建设标准较低，隧道结构出现了顶板开裂、露筋及保护层剥落等现象。
3.现阶段对于老旧电力隧道的加固改造研究相对薄弱，常见的加固方案有：喷射混凝土内衬法、钢丝网绳片
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聚合物砂浆加固法及钢结构内衬框架加固法。上述各方法的特点如下：
4.喷射混凝土内衬法：喷射混凝土域原结构上形成混凝土内衬以对原有结构进行加固。
5.钢丝网绳片
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聚合物砂浆加固法：钢丝绳网标准强度约为普通钢材强度的5倍，加固后对结构自重影响极小，聚合物砂浆是一种既具有高分子材料的粘结性又具有无机材料耐久性的新型修补材料，对加固母体表面没有平整要求，节点处理方便。
6.钢结构内衬框架加固法：具有较为优越的力学性能。
7.上述各方法的缺点如下：
8.喷射混凝土内衬法：混凝土与原结构之间的粘结性能较差，提供的力学性能较弱。
9.钢丝网绳片
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聚合物砂浆加固法：钢丝绳网片标准强度虽约为普通钢材强度的5倍，但在使用过程中易遭腐蚀。
10.钢结构内衬框架加固法采用的钢结构表面虽进行防腐处理，但在使用过程中仍需定时维修并再次喷涂防腐材料，且钢结构材料本身的耐火性能较差。


技术实现要素：

11.本发明的主要目的在于提供一种加固结构及加固方法，以解决现有技术中的对隧道的加固方法的加固效果不良的问题。
12.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种加固结构，用于铺设在隧道的内壁面上，以对隧道进行加固，加固结构包括：第一加固层，第一加固层涂抹在隧道的内壁面上，第一加固层的制作材料包括高延性增强纤维水泥基复合材料；第一加固层包括填充部和设置在填充部内的加固框架；第二加固层，第二加固层夹设在第一加固层与隧道的内壁面之间，第二加固层的制作材料包括碳纤维增强复合材料。
13.进一步地，加固框架包括：多个支撑框，多个支撑框沿隧道的延伸方向相间隔地布置；多个支撑条，多个支撑条均沿多个支撑框的布置方向延伸，多个支撑条相间隔地设置在支撑框远离内壁面的一侧；其中，各个支撑框上均设置有多个支撑块，多个支撑块相间隔地设置在支撑框靠近内壁面的一侧。
14.进一步地，加固框架由铝合金材料制成；和/或，支撑块为柱状结构。
15.进一步地，支撑框由多个连接条拼接而成，各个连接条为均为方管结构，连接条的边长为a，其中，a＝60mm，连接条的壁厚为s，其中s＝2mm；和/或，相邻的两个加固框架相互平行地设置，相邻的两个加固框架之间的最短距离为3000mm。
16.进一步地，多个连接条上均相间隔地设置有支撑条，各个连接条上的相邻的两个支撑条相互平行地设置，相邻的两个支撑条之间的最短距离为500mm。
17.进一步地，第二加固层包括多个第一加固条带和多个第二加固条带，第一加固条带和第二加固条带均用于贴设在内壁面上；多个第一加固条带沿隧道的延伸方向相间隔地布置，多个第二加固条带沿第一加固条带的周向相间隔地布置。
18.进一步地，相邻的两个第一加固条带相互平行地设置，相邻的两个第一加固条带之间的最小间距为300mm；和/或，相邻的两个第二加固条带相互平行地设置；和/或，第一加固条带和述第二加固条带的宽度均为w，其中，w等于100mm。
19.根据本发明的另一方面，提供了一种加固方法，用于上述的加固结构进行铺设，加固方法包括：在隧道的内壁面上贴设第二加固层；在第二加固层的内侧安装加固框架；由加固框架的内侧朝向第二加固层的内侧铺设第一加固层。
20.进一步地，铺设第一加固层的方法包括：对第一加固层的加固框架的多个支撑框进行安装；由支撑框内侧向第二加固层涂抹填充材料，以完成第一层加固涂抹；将加固框架的多个支撑条与多个支撑框连接；由多个支撑条的内侧朝向第一加固层涂抹填充材料，以完成第二层加固涂抹。
21.进一步地，完成第一层加固涂抹的方法包括：由第二加固层的内侧朝向内壁面涂抹第一界面剂层；在第一界面剂层的表面将填充材料涂抹至厚度达到20mm，以形成第一涂抹层；在第一涂抹层的表面涂抹第二界面剂层；在第二界面剂层的表面将填充材料涂抹至厚度达到60mm，以形成第二涂抹层。
22.进一步地，第二层加固涂抹的方法包括：在第二涂抹层的表面涂抹第三界面剂层；在第三界面剂层的表面涂抹厚度为40mm的填充材料。
23.应用本发明的技术方案，加固结构用于铺设在隧道的内壁面上，以对隧道进行加固，加固结构包括：第一加固层，第一加固层涂抹在隧道的内壁面上，第一加固层的制作材料包括高延性增强纤维水泥基复合材料；第一加固层包括填充部和设置在填充部内的加固框架；第二加固层，第二加固层夹设在第一加固层与隧道的内壁面之间，第二加固层的制作材料包括碳纤维增强复合材料。采用上述设置，在对电力隧道进行补强作业时，在电力隧道原结构的内壁面上增设一道包括高延性纤维水泥基复合材料(ecc)的内衬(即第一加固层)，内衬与内壁面之间设置一道包括碳纤维增强复合材料(cfrp)增强条带(即第二加固层)，加固框架内藏于第一加固层内，即第一加固层包括填充部和加固框架。这样，本实施例的加固结构，在保证为隧道的内壁提供支撑的同时，极大地减小了增设结构的截面尺寸，节省了空间，增强了加固改造后电力隧道的适用性，解决了现有技术中隧道的加固方法的加固效果不良的问题。
附图说明
24.构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
25.图1示出了根据本发明的加固结构的实施例的结构示意图；
26.图2示出了本发明的加固结构的第二加固层的结构示意图；
27.图3示出了本发明的加固结构的加固框架的结构示意图；以及
28.图4示出了本发明的加固结构的加固框架的支撑框的连接条的结构示意图。
29.其中，上述附图包括以下附图标记：
30.1、第一加固层；11、第一填充层；12、第二填充层；2、第二加固层；21、第一加固条带；22、第二加固条带；3、加固框架；31、支撑框；311、连接条；32、支撑条；33、支撑块；4、填充部；10、内壁面。
具体实施方式
31.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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
32.参见图1至图4，本实施例的加固结构，用于铺设在隧道的内壁面10上，以对隧道进行加固，加固结构包括：第一加固层1，第一加固层1涂抹在隧道的内壁面10上，第一加固层1的制作材料包括高延性增强纤维水泥基复合材料；第一加固层1包括填充部4和设置在填充部4内的加固框架3；第二加固层2，第二加固层2夹设在第一加固层1与隧道的内壁面10之间，第二加固层2的制作材料包括碳纤维增强复合材料。采用上述设置，在对电力隧道进行补强作业时，在电力隧道原结构的内壁面10上增设一道包括高延性纤维水泥基复合材料(ecc)的内衬(即第一加固层1)，内衬与内壁面10之间设置一道包括碳纤维增强复合材料(cfrp)增强条带(即第二加固层2)，加固框架3内藏于第一加固层1内，即第一加固层1包括填充部4和加固框架3。这样，本实施例的加固结构，在保证为隧道的内壁提供支撑的同时，极大地减小了增设结构的截面尺寸，节省了空间，增强了加固改造后电力隧道的适用性，解决了现有技术中隧道的加固方法的加固效果不良的问题。
33.具体地，本实施例中的第一加固层1由第一填充层11和第二填充层12构成，这样，经过两次填充的第一加固层1的结构更加的牢固。
34.为了增加加固结构的强度，在本实施例的加固结构中，参见图1至图4，加固框架3包括：多个支撑框31，多个支撑框31沿隧道的延伸方向相间隔地布置；多个支撑条32，多个支撑条32均沿多个支撑框31的布置方向延伸，多个支撑条32相间隔地设置在支撑框31远离内壁面10的一侧；其中，各个支撑框31上均设置有多个支撑块33，多个支撑块33相间隔地设置在支撑框31靠近内壁面10的一侧。
35.在本实施例的加固结构中，加固框架3包括：多个支撑框31和多个支撑条32，多个支撑框31沿隧道的延伸方向相间隔地布置；多个支撑条32均沿多个支撑框31的布置方向延伸，多个支撑条32相间隔地设置在支撑框31远离内壁面10的一侧；具体地，多个支撑框31通过多个支撑条32连接，支撑框31通过螺栓锚固于隧道内，这样，支撑框31和支撑条32延两个方向延伸，共同支撑加固结构，增加了结构的稳定性。
36.在本实施例中，各个支撑框31上均设置有多个支撑块33，多个支撑块33相间隔地设置在支撑框31靠近内壁面10的一侧。在加固结构的施工过程中，由于加固框架3与隧道的内壁之间会产生缝隙，支撑块33设置在加固框架3与内壁面10之间，其作用是对填充在加固框架3与内壁面10之间的第一加固层1进行支撑，从而确保了加固结构的强度。
37.参见图1至图4，在本实施例的加固结构中，加固框架3由铝合金材料制成；和/或，支撑块33为柱状结构。柱状结构的支撑块33可以增加与填充在支撑块33周围的第一加固层1的接触面积，从而提供更好的支撑效果。
38.在本实施例的加固结构中，加固框架3由铝合金材料制成；这样，给加固框架3带来了良好的耐久性。支撑块33为柱状结构，柱状结构的支撑块33可以增加与填充在支撑块33周围的第一加固层1的接触面积，从而提供更好的支撑效果。
39.在本实施例的加固结构中，参见图1至图4，支撑框31由多个连接条311拼接而成，各个连接条311为均为方管结构，连接条311的边长为a，其中，a＝60mm，连接条311的壁厚为s，其中s＝2mm；和/或，相邻的两个加固框架3相互平行地设置，相邻的两个加固框架3之间的最短距离为3000mm。采用上述设置，在保证加固结构强度的同时，减轻了加固框架3的重量，从而节省了生产成本，提高了生产效率。本实施例中的壁厚s是指方管的内壁面与外壁面之间的距离。
40.参见图1至图4，在本实施例的加固结构中，多个连接条311上均相间隔地设置有支撑条32，各个连接条311上的相邻的两个支撑条32相互平行地设置，相邻的两个支撑条32之间的最短距离为500mm。采用上述设置，保证了加固结构的强度。
41.在本实施例的加固结构中，参见图1至图4，第二加固层2包括多个第一加固条带21和多个第二加固条带22，第一加固条带21和第二加固条带22均用于贴设在内壁面10上；多个第一加固条带21沿隧道的延伸方向相间隔地布置，多个第二加固条带22沿第一加固条带21的周向相间隔地布置。这样，使得第二加固层2的加固效率更高。
42.参见图1至图4，在本实施例的加固结构中，相邻的两个第一加固条带21相互平行地设置，相邻的两个第一加固条带21之间的最小间距为300mm；和/或，相邻的两个第二加固条带22相互平行地设置；和/或，第一加固条带21和述第二加固条带22的宽度均为w，其中，w等于100mm。这样，使得第二加固层2的加固效率更高。
43.本实施例的加固方法，用于对上述的加固结构进行铺设，加固方法包括：在隧道的内壁面10上贴设第二加固层2；在第二加固层2的内侧安装加固框架3；由加固框架3的内侧朝向第二加固层2的内侧铺设第一加固层1。
44.本实施例的加固方法，铺设第一加固层1的方法包括：对第一加固层1的加固框架3的多个支撑框31进行安装；由支撑框31内侧向第二加固层2涂抹填充材料，以形成第一填充层；将加固框架3的多个支撑条32与多个支撑框31连接；由多个支撑条32的内侧朝向第一加固层1涂抹填充材料，以形成第二填充层。第一加固层1由第一填充层11和第二填充层12构成。
45.本实施例的加固方法，完成第一层加固涂抹的方法包括：由第二加固层2的内侧朝向内壁面10涂抹第一界面剂层；在第一界面剂层的表面将填充材料涂抹至厚度达到20mm，以形成第一涂抹层；在第一涂抹层的表面涂抹第二界面剂层；在第二界面剂层的表面将填充材料涂抹至厚度达到60mm，以形成第二涂抹层。其中，第一涂抹层和第二涂抹层形成第一填充层11。
46.本实施例的加固方法，第二层加固涂抹的方法包括：在第二涂抹层的表面涂抹第三界面剂层；在第三界面剂层的表面涂抹厚度为40mm的填充材料，以形成第二填充层12。
47.本实施例的加固结构的具体施工过程如下：
48.(1)破除、清理原步道。将原有步道剔除，清理剔除垃圾，以创造施工空间。
49.(2)倒移及防护电缆。将电缆支架上的防火隔板、防火槽盒拆除，将电缆集中分级保护、光缆入槽盒，放置在隧道内同一侧，给分级保护的电缆安装高强度电缆护罩，同时加装防火板。
50.(3)拆除原有电缆支架。将隧道旧支架予以拆除，并运至隧道外码放整齐。
51.(4)预埋锚栓。加固框架3及电缆支架锚栓需要在防水层设置之前预埋，根据设计施工图在隧道底板及侧墙对应位点钻孔预埋锚栓，锚栓设置应满足《混凝土结构后锚固技术规范》的相关要求。
52.(5)处理基面(内壁面10)及设置防水层。对电力隧道基面进行处理，铲除墙体表面起砂、酥碱、起壳等现象。电力隧道内阴阳角应做成斜角或圆角，以达到方便施工的目的。应对剔除面层松散、剥离的混凝土，剔除钢筋锈蚀层，顶板涂刷除锈隔离剂，用高强聚合砂浆将截面修补完整。
53.(6)粘贴cfrp条带。cfrp条带按轴线间距300mm紧贴于隧道内壁双向布置，条带宽100mm。粘贴cfrp条带时，首先在拟粘贴区域内将界面打磨平整，去除表面疏松层，将浮灰清理干净，再用丙酮擦洗以清除油脂，并使其干燥。最后在拟粘贴碳纤维布的区域表面均匀饱满的涂抹一层界面剂，待固化后，均匀涂抹一层饱满的粘结剂，将裁剪好的碳纤维布粘贴上，压实、排气、养护。cfrp条带施工成型后如图2所示。
54.(7)安装固定支撑框31。支撑框31由连接条311组合连接而成，两榀支撑框31间距为3000mm。连接条311由边长60mm，壁厚为2mm的方钢管制成，各个连接条311均在构件厂量化预制生产，且对铝合金表面进行阳极氧化处理，后运至现场拼接安装。
55.(8)界面剂施工。ecc与被加固混凝土(内壁面10)之间的粘接采用结构界面剂，界面剂为改性环氧类。按产品使用说明将界面剂乳液与粉料按规定配比在搅拌桶中配制，用电动搅拌器搅拌均匀。基层养护完成后即可涂刷或喷涂界面剂。界面剂施工应按聚合物砂浆抹灰施工段进行，界面剂应随用随搅拌，分布应均匀。
56.(9)第一次涂抹ecc。按照产品说明要求配比进行ecc的配制。用小型砂浆搅拌机进行搅拌，搅拌约3～5分钟至均匀，然后倒入灰桶进行抹灰。当采用人工抹灰工艺时，一次搅拌的ecc不宜过多，要根据施工进度进行制备，以免制备的砂浆存放时间过长，砂浆存放时间不得超过30分钟。在界面剂凝固前涂抹第一层ecc，涂抹厚度不宜过大，控制在20mm左右，后续喷涂应在前次ecc初凝后进行。且ecc之间必须喷一遍界面剂，要求均匀饱满，保证两者之间的粘结强度，最终喷涂至ecc表面与铝合金混凝土表面平齐(此时ecc层厚度为60mm)。
57.(10)安装支撑条32。支撑条32按间距500mm沿环向分布，通过螺栓与支撑框31锚固连接，安装效果如图3所示。
58.(11)第二次涂抹ecc。第二次涂抹ecc前，先按照上述的方法述涂抹界面剂，在界面剂凝固前进行ecc涂抹，ecc喷涂工艺同上所述，涂抹厚度为40mm。
59.(12)养护及施工封闭剂。常温下，ecc施工完毕6小时内，应采取覆膜保湿养护措施，养护时间不少于7天，并应满足产品使用说明规定的时间。ecc养护期满后，去掉表面塑料薄膜，进行封闭剂涂刷施工，首先封闭剂必须按照产品说明书的要求进行配置，随配随用，最好在2小时内用完，封闭剂配置完成后用刷子将其涂抹在ecc表面，严禁漏刷，待一层封闭剂表干后沿垂直方向涂刷第二层封闭剂，涂刷时纵横交替进行涂刷，且涂刷次数不得
少于三遍。
60.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
61.本实施例的加固结构，用于铺设在隧道的内壁面10上，以对隧道进行加固，加固结构包括：第一加固层1，第一加固层1涂抹在隧道的内壁面10上，第一加固层1的制作材料包括高延性增强纤维水泥基复合材料；第一加固层1包括填充部4和设置在填充部4内的加固框架3；第二加固层2，第二加固层2夹设在第一加固层1与隧道的内壁面10之间，第二加固层2的制作材料包括碳纤维增强复合材料。采用上述设置，在对电力隧道进行补强作业时，在电力隧道原结构的内壁面10上增设一道包括高延性纤维水泥基复合材料(ecc)的内衬(即第一加固层1)，内衬与内壁面10之间设置一道包括碳纤维增强复合材料(cfrp)增强条带(即第二加固层2)，加固框架3内藏于第一加固层1内，即第一加固层1包括填充部4和加固框架3。这样，本实施例的加固结构，在保证为隧道的内壁提供支撑的同时，极大地减小了增设结构的截面尺寸，节省了空间，增强了加固改造后电力隧道的适用性，解决了现有技术中隧道的加固方法的加固效果不良的问题。
62.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。