一种用于隧道衬砌加固结构中的连接构件的制作方法

1.本实用新型涉及隧道与地下工程领域，具体涉及一种用于隧道衬砌加固结构中的连接构件。


背景技术：

2.隧道衬砌结构加固多采用套拱加固法。套拱加固法又分为模筑钢筋混凝土套拱和钢架喷射混凝土套拱。模筑钢筋混凝土套拱能大幅提高衬砌的承载力，但套拱施工时间长、造价高、容易侵入隧道建筑限界、需要中断交通。钢架喷射混凝土套拱施工快速，也能大幅提高衬砌的承载能力，但也存在造价高、耐久性差、容易侵入隧道建筑限界、需要中断交通等不足。
3.若利用预制构件进行加固可解决上述问题，但预制构件如何进行连接也是需要解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决隧道衬砌加固中现有技术存在的问题，提供了一种用于隧道衬砌加固结构中的连接构件。
5.为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种用于隧道衬砌加固结构中的连接构件，包括设置在相邻预制构件之间的第一连接装置，还包括用于连接预制构件端头与隧道衬砌内侧的第二连接装置或第三连接装置或第二连接装置和第三连接装置；第一连接装置包括几字形构件，几字形构件与预制构件之间通过预埋在预制构件内的第三连接件连接，几字形构件与隧道衬砌内侧通过第二连接件连接。
7.进一步地，第二连接装置与靠近边墙墙脚处的隧道衬砌内侧通过第二连接件连接，第二连接装置与预制构件之间通过第三连接件连接，第二连接装置与既有电缆槽内侧壁之间通过第四连接件连接。
8.进一步地，第三连接装置与隧道衬砌局部加固沿隧道环向范围内始末位置的预制构件环向端头通过第三连接件连接，第三连接装置与隧道衬砌内侧通过第二连接件连接。
9.进一步地，几字形构件的中部开有用于安装第二连接件的安装孔，几字形构件的两侧开有用于安装第三连接件的安装孔。
10.进一步地，几字形构件凹槽内间隔设置多个第一加劲肋。
11.进一步地，第二连接装置包括类几字形构件，类几字形构件的中部开有用于安装第二连接件的安装孔，类几字形构件的一侧开有用于安装第三连接件的安装孔，类几字形构件的另一侧开有用于安装第四连接件的安装孔。
12.进一步地，类几字形构件凹槽内侧间隔装有多个第二加劲肋。
13.进一步地，第三连接装置包括z字形构件，z字形构件的一个边板开有用于安装第二连接件的安装孔，z字形构件的中板开有用于安装第三连接件的安装孔，z字形构件直角
一侧间隔设置多个第三加劲肋。
14.进一步地，第三连接件为预埋在预制构件环向端头处的螺纹套筒，螺纹套筒的一端安装有扩大头，螺纹套筒内用于安装第三连接杆。
15.进一步地，第三连接件为预埋在预制构件环向端头处的地脚螺栓，第一连接件、第二连接件、第四连接件可为锚栓或植筋。
16.本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：
17.本实用新型可维修更换，由于采用第一连接件、第二连接件、第三连接件、第四连接件等可拆卸设置，本实用新型第一连接装置采用几字形构件，第二连接装置采用类几字形构件，第三连接装置采用z字形构件，与衬砌及预制构件之间可拆卸连接。当预制构件开裂或预制构件与隧道衬砌分离时，可卸下相关连接装置和连接件的螺母、垫片、托盘，更换掉预制构件，再安装上相关连接装置和连接件的螺母、垫片、托盘。
18.本实用新型制作容易，通过螺栓连接，现场安装简便，与隧道衬砌连接可靠，很好地解决了相邻预制构件之间、预制构件与隧道衬砌之间的连接问题。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构示意图。
20.图2为图1中a处局部放大示意图。
21.图3为图1中b处局部放大示意图。
22.图4为本实用新型第一连接装置的结构三视图。
23.图5为本实用新型第二连接装置的结构三视图。
24.图6为本实用新型第三连接件采用预埋螺纹套筒螺柱连接方式安装后的剖面图。
25.图7-8为本实用新型第三连接件采用预埋（地脚）螺栓连接方式安装后的示意图。
26.图9为本实用新型加强网、预留孔道和预埋件的布置示意图。
27.图10为本实用新型拼装示意图。
28.图11为本实用新型应用于铁路隧道衬砌加固的结构示意图。
29.图12为本实用新型应用于盾构隧道衬砌加固的结构示意图。
30.图13-15为本实用新型局部加固公路隧道衬砌的结构示意图。
31.图16为图13中c处局部放大示意图。
32.图17为本实用新型第三连接装置的结构三视图。
33.图18为本实用新型局部加固铁路隧道衬砌的结构示意图。
34.图19为本实用新型局部加固盾构隧道衬砌的结构示意图。
35.附图标记含义如下：1. 预制构件；2. 第一连接件；21.第一连接杆；22.第一螺母；23.第一托盘；3. 加强网；4. 第一连接装置；41.几字形构件；42.第一加劲肋；5. 第二连接件；51.第二连接杆；52.第二螺母；53.第二托盘；6. 粘接层；7. 灌浆料填充层；8. 第三连接件；81.第三连接杆；82.第三螺母；83.垫片；84.螺纹套筒；85.扩大头；9. 第四连接件；91.第四连接杆；92.第四螺母；10. 第二连接装置；101. 类几字形构件；102. 第二加劲肋；11. 第三连接装置；111. z字形构件；112. 第三加劲肋。
具体实施方式
36.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
37.实施例1：隧道衬砌全断面加固。
38.如图1-10所示，一种用于隧道衬砌加固结构中的连接构件，包括设置在相邻预制构件1之间的第一连接装置4，还包括用于连接预制构件1端头与隧道衬砌内侧的第二连接装置10。
39.如图3、4所示，第一连接装置4包括几字形构件41，几字形构件41与预制构件1之间通过预埋在预制构件1内的第三连接件8连接，几字形构件41与隧道衬砌内侧通过第二连接件5连接。几字形构件41的中部开有用于安装第二连接件5的安装孔，几字形构件41的两侧开有用于安装第三连接件8的安装孔。几字形构件41凹槽内间隔设置多个第一加劲肋42。
40.如图2所示，靠近隧道衬砌墙脚处的预制构件1端部通过第二连接装置10固定，第二连接装置10与隧道衬砌之间设有粘接层6，且第二连接装置10与隧道衬砌内侧之间通过第二连接件5连接。第二连接装置10与预制构件1通过第三连接件8连接，第二连接装置10与既有电缆槽内侧壁之间通过第四连接件9连接，第四连接件9可为锚栓或植筋，第四连接件9包括第四连接杆91以及安装在第四连接杆91上的第四螺母92。
41.如图5所示，第二连接装置10包括类几字形构件101和第二加劲肋102，类几字形构件101的中部开有用于安装第二连接件5的安装孔，类几字形构件101的一侧开有用于安装第三连接件8的安装孔，类几字形构件101的另一侧开有用于安装第四连接件9的安装孔，类几字形构件101凹槽内侧间隔装有多个第二加劲肋102。
42.第一连接件2包括第一连接杆21，第一连接杆21上装有第一托盘23，且第一托盘23通过第一螺母22卡装在预制构件1的临空侧，第一托盘23也可以不设，第一连接杆21可以由金属或非金属材料制作而成。第一连接件2可以是锚栓、植筋或其它连接件。
43.第二连接件5包括第二连接杆51，第二连接杆51上装有第二托盘53，且第二托盘53通过第二螺母52卡装在第一连接装置4、第二连接装置10的凹槽内，第二托盘53也可以不设，第二连接杆51可以由金属或非金属材料制作而成。第二连接件5可以是锚栓、植筋或其它连接件。
44.如图6所示，预制构件1与第一连接装置4、第二连接装置10采用预埋螺纹套筒螺柱连接时，第三连接件8由第三连接杆81（可为螺柱）、第三螺母82、垫片83和预埋在预制构件1端头带扩大头85的螺纹套筒84组成。第三连接杆81可为双头螺柱、全螺纹螺柱等。螺纹套筒84由圆筒通过螺纹加工处理而成，扩大头85可为螺母、焊接块，螺纹套筒84和扩大头85可采用螺栓连接、焊接、锁扣连接、榫接等。
45.如图7-8所示，预制构件1与第一连接装置4、第二连接装置10采用预埋（地脚）螺栓连接时，第三连接件8由第三螺母82、垫片83和预埋在预制构件1端头的第三连接杆81组成。第三连接杆81可为弯钩9型、直钩l型、弯折型、伞把型、折弯钩7型、单球型、多球型、螺纹型、麻花型、爪式、端头焊板型、尾部螺母型、尾部扩大型、u型等形式的预埋（地脚）螺栓。
46.如图9所示，预制构件1可设加强网3，加强网3可由金属材料制成，比如钢筋焊接网、钢丝网等，也可由非金属材料制成，比如土工格栅、纤维网等。
47.如图10所示，预制构件1与隧道衬砌通过按照一定间距分布在预制构件1上的第一连接件2连接。第一连接件2在预制构件1上的布置方式可以采用梅花形、矩形、一字形等。第
一连接件2之间的环向和纵向间距应根据实际情况进行调整。
48.具体实施时：首先，在工厂生产预制构件1，本实施例中预制构件1优选采用超高性能混凝土（uhpc）预制而成。预制构件1还可以采用普通混凝土、高强混凝土、超高强混凝土、高延性混凝土、树脂、沥青、橡胶等胶凝材料预制而成，预制构件1也可以用金属、非金属等材料预制而成。在预制构件1上沿隧道环向和纵向预留安装第一连接件2的孔道和注浆孔。若既有结构为钢筋混凝土结构，应事先采用钢筋探测仪对钢筋的分布情况进行探明，可以适当移动孔位避开钢筋。预制构件1时，可加设加强网3，并在沿隧道环向的两端头预埋用于与第一连接装置4、第二连接装置10连接的第三连接件8的预埋部分。
49.其次，在工厂制造第一连接装置4、第二连接装置10。在几字形构件41的凹槽内间隔焊接第一加劲肋42，并在几字形构件41的中部、两侧的设计位置进行钻孔，用于安装第二连接件5和第三连接件8。在类几字形构件101的凹槽内间隔焊接第二加劲肋102，并在类几字形构件101的中部、两侧的设计位置进行钻孔，用于安装第二连接件5、第三连接件8和第四连接件9。第一连接装置4、第二连接装置10可以采用金属或非金属材料制作而成。
50.接着，对隧道待加固段落进行基面处理，安装预制构件1时，应保证结构表面干燥、清洁。
51.接着，在既有衬砌结构上标定好预制构件1的安装位置及安装第一连接件2和第二连接件5的孔位对应的位置，并进行钻孔和清孔。然后，处理边墙墙脚并安装第四连接件9。
52.接着，在粘接层6的位置涂胶并粘贴第一连接装置4、第二连接装置10，然后通过安装第二连接件5对其加压、固定，使粘接层6固化。
53.接着，通过拼装机、人力或其他机械设备将预制构件1沿第一连接装置4、第二连接装置10与隧道衬砌形成的滑槽滑入，并移动至预定位置，然后通过第一连接件2固定在预定位置。
54.接着，将预制构件1与第一连接装置4、第二连接装置10之间通过第三连接件8进行连接。将第二连接装置10与既有电缆槽内侧壁之间通过第四连接件9连接。
55.最后，采用密封胶将纵向两相邻预制构件1之间的缝隙和预制构件1与第一连接装置4、第二连接装置10之间的缝隙进行封堵，采用封边胶将预制构件1沿隧道走向的两端与既有衬砌结构之间的缝隙进行封堵并预留注浆孔和出气孔，然后按照自下而上的顺序，在预留的注浆孔压注灌浆料，直至预制构件1与既有衬砌之间的缝隙被灌浆料填充密实。
56.为了提高加固结构的防水性能，可在纵向相邻预制构件1之间的接缝处设置止水条或其它止水措施，在预制构件1与第一连接装置4、第二连接装置10之间的缝隙设置防水层，在第一连接件2、第二连接件5、第三连接件8和第四连接件9的螺母与构件之间设置防水垫圈。
57.本实用新型提供的技术方案既适用于公路隧道衬砌加固，又适用于铁路隧道衬砌加固（如图11），还适用于盾构隧道衬砌加固（如图12）。
58.实施例2：隧道衬砌局部加固。
59.如图13-16所示，隧道衬砌局部加固时，预制构件1在沿隧道环向加固范围内起始和结束位置的端部通过第三连接装置11固定。第三连接装置11与隧道衬砌内侧通过第二连接件5连接，第三连接装置11与预制构件1通过第三连接件8连接。
60.如图17所示，第三连接装置11包括z字形构件111和第三加劲肋112，z字形构件111
的一个边板开有用于安装第二连接件5的安装孔，z字形构件111的中板开有用于安装第三连接件8的安装孔，z字形构件111直角一侧间隔设置多个第三加劲肋112。
61.本实用新型提供的技术方案既适用于公路隧道衬砌局部加固，又适用于铁路隧道衬砌局部加固（如图18），还适用于盾构隧道衬砌局部加固（如图19）。
62.根据上述说明书的揭示,本技术所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的修改。因此,本技术并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式。凡在本技术的原则之内做出的任何修改或等同替换也应当落入本技术的保护范围内。