(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111997656 A(43)申请公布日 2020.11.27
(21)申请号 202010882383.5(22)申请日 2020.08.28
(71)申请人 盐城工学院
地址 224000 江苏省盐城市亭湖区希望大
道中路1号(72)发明人 赵乙丁 吴发红 史尧 孙锐 (74)专利代理机构 盐城盈禾知识产权代理事务
所(普通合伙) 32428
代理人 朱海燕(51)Int.Cl.
E21D 11/15(2006.01)E21D 11/10(2006.01)C04B 28/04(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图3页
(54)发明名称
一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法(57)摘要
本发明公开了一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法，具体制作步骤为：1、碎块凿除；2、碎裂表面清理；3、钻孔锚固膨胀螺栓；4、涂界面剂；5、绑扎钢丝网片；6、分层填充修补砂浆；7、表面填充调色砂浆并打磨。本发明的一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法，制作工艺简便，不影响盾构连续施工，修补后界面粘结性良好，能有效保水防收缩，可依管片破损情况制作不同形状和大小的修补结构体，满足结构强度、耐久性及表面美观要求。
CN 111997656 ACN 111997656 A
权 利 要 求 书
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1.一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤（1），碎块凿除；沿管片破损轮廓，将混凝土碎块打掉，将破损区域凿成规则状；步骤（2），碎裂表面清理；先将管片表面清理干净，再将修补部位凿毛，凿毛后将修补部位冲洗干净；
步骤（3），钻孔锚固膨胀螺栓；根据管片破损区域的形状和大小，在指定位置钻孔，锚固膨胀螺栓；
步骤（4），涂界面剂；在管片破损区域的破损表面均匀涂抹混凝土界面剂；步骤（5），绑扎网片；根据管片破损区域的形状和大小，裁剪网片进行破损区域填充，将网片与膨胀螺栓接触的部位绑扎牢固；
步骤（6），分层填充修补砂浆，采用修补砂浆对管片破损区域进行分层分片填充，并用抹刀找平、收光。
2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）之后还包括步骤（7）填充表面调色砂浆并打磨；修补砂浆填充完成后进行粗打磨，粗打磨后用调色砂浆对面层进行表面调色，保证管片外观质量一致，待调色砂浆初凝后，再用打磨石对其表面进行打磨处理，并清理干净。
3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，碎裂表面清理包括，先将管片表面的浮浆、油污清理干净，再将修补部位凿毛，凿毛后用高压水或/和高压气将修补部位冲洗干净。
4.根据权利要求1所述的一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）的绑扎网片中的网片采用的是钢丝网片。
5.根据权利要求1所述的一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述膨胀螺栓规格为φ4～φ7，每0.005m2～0.015m2区域一个。
6.根据权利要求1所述的一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中，网片采用的规格为φ2.2@20mm×20mm；扎丝为直径0.7mm～1.2mm的细钢丝。
7.根据权利要求1所述的一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中，网片不能紧贴在修补面上，保证10～20mm间隙，也不能超过管片的内弧面；保证至少20mm的保护层。
8.根据权利要求1所述的一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中，所述修补砂浆为P.O42.5普通硅酸盐水泥：水：胶皇：细砂=1：0.32～0.35：0.1：1。
9.根据权利要求1所述的一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法，其特征在于：所述调色砂浆为：根据破损管片颜色，将普通白色硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥按照5：1混合，保证修补结构体与原衬砌管片颜色一致。
10.根据权利要求1所述的一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中；分层填充修补砂浆时，每次填补厚度不能超过20mm，下一块的填补压在上一块填补的基础上进行修补，且下一块填补砂浆与上一块填补表面密贴，最后预留5～10mm进行调色砂浆填充。
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说 明 书
一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法
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技术领域
[0001]本发明涉及盾构隧道成型管片的修补技术领域，具体涉及一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法。
背景技术
[0002]现有技术中，盾构隧道施工时，由于管片环面与盾构机推进方向存在夹角、封顶块强行顶入邻接块间间隙、管片椭变、同步注浆量分布不合理等原因，管片破损的现象时有发生。管片破损后不仅影响隧道内表观，严重时也会对隧道结构整体承载力造成削弱。[0003]成型管片不同于尚未拼装的管片，由于隧道内部空间受限，对成型管片破损部位进行修补时，容易对盾构施工形成干扰。在以往国内外的工程实践中，存在管片破损区域修补结构体完成后易脱落的现象，若混凝土脱落发生在运营阶段，则势必会对行进车辆造成重大安全隐患。此外，由于混凝土散热收缩等原因，管片在修补后经常出现内表面不平整，与未破损区域颜色差异性大等情况，严重影响隧道内部美观。[0004]专利申请号为CN201210529134.3、CN201310682446.2的专利均公开了一种隧道管片修补及加固施工方法。先根据隧道拱顶、拱底、两侧三个部位划分管片破损区域，并根据管片破损的深度、尺寸划分破损等级，针对不同破损等级采取不同的修复措施，确定是否挂钢筋网片，再通过碎块凿除、剪网片、钻孔、表面清理、植筋、刷界面剂、绑扎钢丝网片、抹聚合物修补砂浆的工艺对破损区域进行修补，修补完成后，再用吊耳、手拉葫芦将保护钢板固定在修补部位进行加固，最后用弹性环氧树脂对钢板与管片间的间隙进行填充。[0005]采用上述方法对成型管片破损区域修补形成的结构体时，资源消耗大，工序繁琐，容易对盾构施工造成干扰，加固完成后管片表面存在明显的表观差异。发明内容
[0006]本发明在满足管片结构强度、耐久性等要求的前提下，提供一种制作工艺简便的盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法。[0007]为了解决现有技术中的不足，本发明提供了一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），碎块凿除；沿管片破损轮廓，将混凝土碎块打掉，将破损区域凿成规则状；步骤（2），碎裂表面清理；先将管片表面清理干净，再将修补部位凿毛，凿毛后将修补部位冲洗干净；
步骤（3），钻孔锚固膨胀螺栓；根据管片破损区域的形状和大小，在指定位置钻孔，锚固膨胀螺栓；
步骤（4），涂界面剂；在管片破损区域的破损表面均匀涂抹混凝土界面剂；步骤（5），绑扎网片；根据管片破损区域的形状和大小，裁剪网片进行破损区域填充，将网片与膨胀螺栓接触的部位绑扎牢固；
步骤（6），分层填充修补砂浆，采用修补砂浆对管片破损区域进行分层分片填充，并用
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说 明 书
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抹刀找平、收光。
[0008]本发明一个优选的实施方案中，步骤（6）之后还包括步骤（7）填充表面调色砂浆并打磨；修补砂浆填充完成后进行粗打磨，粗打磨后用调色砂浆对面层进行表面调色，保证管片外观质量一致，待调色砂浆初凝后，再用打磨石对其表面进行打磨处理，并清理干净。[0009]本发明一个优选的实施方案中，步骤（2）中，碎裂表面清理包括，先将管片表面的浮浆、油污清理干净，再将修补部位凿毛，凿毛后用高压水或/和高压气将修补部位冲洗干净。
[0010]本发明一个优选的实施方案中，步骤（5）的绑扎网片中的网片采用的是钢丝网片。本发明一个优选的实施方案中，步骤（3）中，所述膨胀螺栓规格为φ4～φ7，每0.005m2～0.015m2区域一个。
[0011]本发明一个优选的实施方案中，步骤（5）中，网片采用的规格为φ2.2@20mm×20mm；扎丝为直径0.7mm～1.2mm的细钢丝。[0012]本发明一个优选的实施方案中，步骤（5）中，网片不能紧贴在修补面上，保证10～20mm间隙，也不能超过管片的内弧面，并保证至少20mm的保护层。具体的，而网片不能紧贴在修补面上，保证10～20mm间隙，也不能超过管片的内弧面，以保证填充修补砂浆与破损衬砌能够密贴并不侵占隧道净空。保证至少20mm的保护层，防止网片与空气中水接触，锈蚀失效。
[0013]本发明一个优选的实施方案中，步骤（6）中，所述修补砂浆为P.O42.5普通硅酸盐水泥：水：胶皇：细砂=1：0.32～0.35：0.1：1。修补砂浆采用P.O42.5普通硅酸盐水泥以保证修复结构体具有高强度。
[0014]本发明一个优选的实施方案中，调色砂浆为：根据破损管片颜色，将普通白色硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥按照1：3混合，减小修补结构体与原衬砌管片色差。[0015]本发明一个优选的实施方案中，所述步骤（6）中；分层填充修补砂浆时，每次填补厚度不能超过20mm，下一块的填补压在上一块填补的基础上进行修补，且下一块填补砂浆与上一块填补表面密贴，最后预留5～10mm进行调色砂浆填充。[0016]相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明一种制作工艺简便的盾构隧道成型管片破损修补结构体的制作工艺简便，不影响盾构连续施工，修补结构与既有管片混凝土的界面粘结性良好，能有效保水防收缩，可依管片破损情况制作不同形状和大小的修补结构体，满足结构强度、耐久性及表面美观要求。附图说明
[0017]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0018]图1是本发明的优选实施例的盾构隧道成型管片破损修补结构体结构示意图一；
图2是本发明的优选实施例的盾构隧道成型管片破损修补结构体结构示意图二；
图3是本发明在修补前的破损的盾构隧道成型管片上设置JMZX-212HAT表贴式应变计的结构示意图；
图4是在图3中的测点1和测点2测得的应力变化图；
图5是本发明的优选实施例的盾构隧道成型管片破损修补结构体上安装HAT埋入式应变计的结构示意图；
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图6是在图5中的测点1和测点2测得的应力变化图；其中，1-管片破损区域；2-膨胀螺栓；3-钢丝网片；4-扎丝；5-界面剂；6-修补砂浆；7-调色砂浆，8-应变计，9-修补位置，10-管片。具体实施方式
[0019]现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。[0020]需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、底、顶等)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0021]实施例一
一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法，包括以下步骤：步骤（1），碎块凿除：沿管片10的破损区域1的轮廓，用钢钎将所有混凝土碎块打掉，并尽可能将破损区域1凿成规则状。[0022]步骤（2），碎裂表面清理：将管片10表面浮浆、油污清理干净，再将破损区域1凿毛，凿毛后用高压水将修补部位冲洗干净。[0023]步骤（3），钻孔锚固膨胀螺栓2：根据管片10破损区域1的形状和大小，选择合理位置钻孔，锚固膨胀螺栓2。[0024]步骤（4），涂界面剂5：在管片10的破损区域1的表面均匀涂抹混凝土界面剂5。[0025]步骤（5），绑扎钢丝网片3：根据管片10的破损区域1的形状和大小，裁剪单层钢丝网片3进行破损区域1的填充，将钢丝网片3与膨胀螺栓2接触的部位用扎丝4绑扎牢固。[0026]步骤（6），分层填充修补砂浆：采用修补砂浆6对管片10的破损区域1进行分层分片填充，并用抹刀找平、收光。分层填充修补砂浆6时，每次填补厚度不能超过20mm，下一块的填补压在上一块填补的基础上进行修补，且下一块填补砂浆6与上一块填补表面密贴，最后预留5mm进行调色砂浆填充。[0027]步骤（7），表面填充调色砂浆并打磨：修补砂浆6填充完成后进行粗打磨，粗打磨后用调色砂浆7对面层进行表面调色，保证管片10的外观质量一致。待调色砂浆7初凝后，再用打磨石对其表面进行打磨处理，并清理干净。[0028]本发明中，膨胀螺栓2选用的规格为φ4，每0.005m2区域一个；钢丝网片3的规格为φ2.2@20mm×20mm；扎丝4为直径0.7mm的细钢丝；钢丝网片3与破损表面有10mm的间隙，保护层厚度约20mm，以起到必要的加固作用。[0029]本发明中，修补砂浆6的配比为P.O42.5普通硅酸盐水泥：水：胶皇：细砂=1：0.32：0.1：1；调色砂浆7为：根据破损管片10的颜色，将普通白色硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥按
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照5：1混合，保证修补结构体与原衬砌管片颜色一致，以满足管片10表观要求。修补砂浆6进行分层填充时，每次填补厚度约20mm，下一块填补紧压上一块的修补，最后预留5mm进行调色砂浆7的填充。[0030]实施例二
一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法，包括以下步骤：步骤（1），碎块凿除：沿管片10的破损区域1的轮廓，用钢钎将所有混凝土碎块打掉，并尽可能将破损区域1凿成规则状。[0031]步骤（2），碎裂表面清理：将管片10表面的浮浆、油污清理干净，再将破损区域1凿毛，凿毛后用高压气将修补部位冲洗干净。[0032]步骤（3），钻孔锚固膨胀螺栓2：根据管片10的破损区域1的形状和大小，选择合理位置钻孔，锚固膨胀螺栓2。[0033]步骤（4），涂界面剂5：在管片10的破损区域1的破损表面均匀涂抹混凝土界面剂5。[0034]步骤（5），绑扎钢丝网片3：根据管片10的破损区域1的形状和大小，裁剪单层钢丝网片3进行破损区域1的填充，将钢丝网片3与膨胀螺栓2接触的部位用扎丝4绑扎牢固。[0035]步骤（6），分层填充修补砂浆：采用修补砂浆6对管片破损区域1进行分层分片填充，并用抹刀找平、收光。分层填充修补砂浆6时，每次填补厚度不能超过20mm，下一块的填补压在上一块填补的基础上进行修补，且下一块填补砂浆6与上一块填补表面密贴，最后预留7.5mm进行调色砂浆填充。[0036]步骤（7），表面填充调色砂浆并打磨：修补砂浆6填充完成后进行粗打磨，粗打磨后用调色砂浆7对面层进行表面调色，保证管片外观质量一致。待调色砂浆7初凝后，再用打磨石对其表面进行打磨处理，并清理干净。[0037]本发明中，膨胀螺栓2选用的规格为φ7，每0.015m2区域一个；钢丝网片3的规格为φ2.2@20mm×20mm；扎丝4为直径1.2mm的细钢丝；钢丝网片3与破损表面有15mm的间隙，保护层厚度约20mm，以起到必要的加固作用。[0038]本发明中，修补砂浆6的配比为P.O42.5普通硅酸盐水泥：水：胶皇：细砂=1：0.34：0.1：1；调色砂浆7为：根据破损管片10的颜色，将普通白色硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥按照5：1混合，保证修补结构体与原衬砌管片10的颜色一致，以满足管片10的表观要求。修补砂浆6进行分层填充时，每次填补厚度约20mm，下一块填补紧压上一块的修补，最后预留7.5mm进行调色砂浆7的填充。[0039]实施例三
一种盾构隧道成型管片破损修补结构体的制备方法，包括以下步骤：步骤（1），碎块凿除：沿管片10破损区域1的轮廓，用钢钎将所有混凝土碎块打掉，并尽可能将破损区域1凿成规则状。进一步的，规则状结构例如多边形结构，如三角形，矩形，但不仅限于此，在其他实施例中，规则状结构还可以是选择为与原盾构隧道成型管片10的破损的情况接近的其他形状的结构。[0040]步骤（2），碎裂表面清理：将管片10表面浮浆、油污清理干净，再将破损区域1凿毛，凿毛后用高压水和高压气将修补部位冲洗干净。[0041]步骤（3），钻孔锚固膨胀螺栓2：根据管片破损区域1的形状和大小，选择合理位置钻孔，锚固膨胀螺栓2。
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CN 111997656 A[0042]
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步骤（4），涂界面剂5：在管片10破损区域的破损表面1均匀涂抹混凝土界面剂5。
[0043]步骤（5），绑扎钢丝网片3：根据管片破损区域1的形状和大小，裁剪单层钢丝网片3进行破损区域1的填充，将钢丝网片3与膨胀螺栓2接触的部位用扎丝4绑扎牢固。[0044]步骤（6），分层填充修补砂浆：采用修补砂浆6对管片破损区域1进行分层分片填充，并用抹刀找平、收光。分层填充修补砂浆6时，每次填补厚度不能超过20mm，下一块的填补压在上一块填补的基础上进行修补，且下一块填补砂浆6与上一块填补表面密贴，最后预留10mm进行调色砂浆填充。[0045]步骤（7），表面填充调色砂浆并打磨：修补砂浆6填充完成后进行粗打磨，粗打磨后用调色砂浆7对面层进行表面调色，保证管片外观质量一致。待调色砂浆7初凝后，再用打磨石对其表面进行打磨处理，并清理干净。[0046]本发明中，膨胀螺栓2选用的规格为φ6，每0.01m2区域一个；钢丝网片3的规格为φ2.2@20mm×20mm；扎丝4为直径0.9mm的细钢丝；钢丝网片3与破损表面有20mm的间隙，保护层厚度约20mm，以起到必要的加固作用。[0047]本发明中，修补砂浆6的配比为P.O42.5普通硅酸盐水泥：水：胶皇：细砂=1：0.35：0.1：1；调色砂浆7为：根据破损管片颜色，将普通白色硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥按照5：1混合，保证修补结构体与原衬砌管片颜色一致,以满足管片表观要求。修补砂浆6进行分层填充时，每次填补厚度约20mm，下一块填补紧压上一块的修补，最后预留10mm进行调色砂浆7的填充。
[0048]如图3、图4所示，在修补前的破损的盾构隧道成型管片10上设置应变计8，应变计8采用的是JMZX-212HAT表贴式应变计，用于监测修补前的盾构隧道成型管片破损修补结构体的结构应力。图4为隧道修补前采用普通环氧树脂补强浆液进行封闭后左边墙（测点1）和右边墙（测点2）位置处监测结果，在修补前对盾构隧道成型管片10破损处，测点1和测点2的监测结构应力变化在＋1300～-200με之间，其中ε=ΔL/L，ε为长度的相对变化量,是形变量ΔL与原来长度尺寸L的比值。如图4所示，应力变化在＋1300～-200με之间，说明管片10采用普通环氧树脂补强浆液进行封闭修补时，管片10处于不稳定状态。[0049]在实施例三的基础上，如图5、图6所示，在用本发明的技术方案修补后的盾构隧道成型管片破损修补结构体上设置应变计8，应变计8采用的是JMZX-215HATHAT埋入式应变计，用于监测修补后的结构应力。图5为隧道修补后左边墙（测点1）和右边墙（测点2）位置处监测结果。测点1和测点2处监测的结构应力变化在＋15～-23με之间，其中ε=ΔL/L，ε为长度的相对变化量,是形变量ΔL与原来长度尺寸L的比值。如图5所示，应力变化在＋15～-23με之间，说明修复体处于稳定状态。[0050]综上所述，通过本申请的技术方案在盾构隧道成型管片破损处修补的结构体具有应力变化相对稳定，使得修复体处于稳定状态。有效提升了修补结构与既有管片混凝土的界面粘结性良好，能有效保水防收缩，可依管片10破损情况制作不同形状和大小的修补结构体，满足结构强度、耐久性及表面美观要求。[0051]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
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