芳纶布在隧道管片结构裂缝加固中的施工应用

陈飞飞

（南京地铁运营有限责任公司，江苏 南京 210012）

芳纶布在隧道管片结构裂缝加固中的施工应用

陈飞飞

（南京地铁运营有限责任公司，江苏 南京 210012）

隧道结构出现裂缝等病害日益凸现，粘贴芳纶布是常用的隧道变形整治加固方法。介绍了芳纶布粘贴宽度的选取范围、芳纶布施工工艺流程及施工步骤，并结合南京地铁二号线工程实例，对芳纶布的加固效果进行检测，结果表明芳纶布工作状态良好，具有重要的工程实践价值。

隧道结构；芳纶布；裂缝加固

1　工程概况

随着我国经济及交通行业的快速发展，公路隧道、铁路隧道及城市轨道交通隧道也在大规模的扩建，隧道数量日益剧增，隧道结构随着使用时间的增长，受车辆运行震动、周围环境（尤其是附近基坑施工）等原因影响出现的裂缝、掉块等病害日益凸现[1,2]。

传统的裂缝修补方法和修补材料如注浆等无法完全满足结构强度的需求。芳纶布作为一种新型的复合型（FRP）材料，具有传统复合型材料质轻、高弹模、防腐耐久性能好等特点，另外它还具有抗碱腐蚀能力强、抗动载、抗冲击性能好等特点[3,4]。将芳纶布贴在隧道结构裂缝处，可以承受来自洞顶及洞测的土压力，提高结构的承载能力。

此外，城市轨道交通隧道及电气化铁路隧道由于需要接触网牵引等，对材料绝缘性要求很高。芳纶布正好具有不导电性，满足这种特殊部位的要求。

2　方案实施的选取范围

芳纶布粘贴宽度分为三个部分，中间部分为手孔之间的空当，宽度为45 cm，另外两部分为管片两侧靠近环缝位置，宽度均为15 cm。

对裂缝张开的管片进行芳纶布粘贴加强，具体实施范围为：

（1）当单环管片在封顶块位置出现2条裂缝长度大于管片环宽1/3或出现多块或多条裂缝长度大于管片环宽1/3或2条及以上的通缝时，根据封顶块芳纶布粘贴布置图进行加固处理，加固环向弧长约为2.2 m，见图1、图2。

图1　封顶块芳纶布粘贴示意图（单位：mm）

图2　封顶块芳纶布粘贴平面布置图（单位：mm）

（2）当单环管片在标准块、邻接块位置出现2条裂缝长度大于管片环宽1/3或出现多块或多条裂缝长度大于管片环宽1/3或2条及以上的通缝时，根据封顶块芳纶布粘贴布置图进行加固处理，加固环向弧长约为3.170～3.338 m，见图3、图4。

图3　标准块、邻接块芳纶布粘贴示意图（单位：mm）

图4　标准块、邻接块芳纶布粘贴平面布置图（单位：mm）

3　施工方案

3.1施工工艺流程

施工工艺流程见图5。

图5　施工工艺流程示意图

b.芳纶胶：芳纶配套胶30 kg/组，其中主剂20 kg/桶(A)，固化剂10 kg/桶(B)。

重量配合比为A∶B=2∶1。

（8）根据设计图纸要求，各材料主要技术指标见表1、表2。

表1　芳纶布安全性能指标

3.2施工步骤

（1）施工准备

拟定施工计划，对所使用的芳纶纤维布，配套树脂、机具等做好施工前准备。

（2）掉块修补

对芳纶布加固范围内出现掉块的进行修补处理。

（3）混凝土构件表面处理

采用磨光机对混凝土表面进行打磨，清楚表面的夹杂、浮桨、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构面。表面打磨后用吹风机将混凝土表面浮尘吹掉。

（4）配置并涂刷底层树脂

按照配套树脂的主剂、固化剂的比例2∶1进行称量，装入容器，用搅拌器均匀搅拌。采用滚筒刷将底胶均匀涂抹于混凝土表面，在底胶表面干燥时进行下一步工序的施工。

（5）找平

对混凝土表面凹陷部位用环氧腻子填平，修复至表面平整，在残缺修补中使用环氧腻子时，在温度5℃以上，湿度不小于85%的条件下施工。腻子涂刮后表面仍存在凹凸糙纹，再用砂纸打磨平整，转角处修补为半径不小于30 mm圆弧。

（6）芳纶布粘贴

a.粘贴芳纶布之前首先确定粘贴表面干燥，气温在-5℃以下，相对湿度RH﹥85%时，如有无效措施不得施工，为防止芳纤维受损，在粘贴之前用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断纤维材料，为防止材料在保管过程中损坏，按当天施工的量进行裁剪。

b.配置浸渍树脂均匀涂抹于所要粘贴的部位，抹胶厚度不小于1～3 mm，中间厚，边缘薄。

c.沿纤维方向多次滚压，挤出气泡，使浸渍树脂完全渗透芳纶布。

d.芳纶布表面均匀涂抹浸渍树脂。

（7）技术参数

a.芳纶纤维布：长度均为100±1.5 m；厚度为：0.286 mm；宽幅：10～50 cm。

表2　底胶的安全性能指标

4　治理效果

（1）施工过程见图6。

图6　施工过程示意图

（2）施工完成后的成品见图7。

图7　施工完成后的成品

（3）拉拔试验

在南京地铁二号线雨润大街上行K3+620～K3+630处现场模拟检测，三次拉拔试验检测粘结强度分别为2.07 MPa、1.98 MPa、2.74 MPa，均值为2.3 MPa，破坏状态均为混凝土内聚破坏，表明芳纶布工作状态良好。

5　结语

由于地铁隧道是一种在地下工作的结构，所以它的受力与地面结构是不一样的，而且也有净空的要求，所以进行裂缝修补时，传统的加固方法实用性不强，用芳纶布进行加固维修就可以满足它的各方面要求，而且施工操作简单，主要是表面处理——涂刷底胶——底层浸渍树脂——粘贴芳纶布——外层浸渍树脂——表面防护等几个步骤，不需要大型的吊装机械设备，且养护时间很短一般为几个小时，隧道的拱顶或侧壁的裂缝一般是多向且不规则的，这就要求它的修复材料必须具有良好的抗剪性能，芳纶布不但能满足其抗剪性能要求，且还是一种不导电的FRP材料，所以芳纶布在隧道地铁加固工程中将得到广泛的应用。

[1]刘梓圣，张冬梅.软土盾构隧道芳纶布加固机理和效果研究[J].现代隧道技术，2014，,51（5）：155-160.

[2]叶耀东.软土地区运营地铁盾构隧道结构变形及健康诊断方法研究[D].上海：同济大学，博士论文,2007.

[3]杨斌.芳纶纤维加固钢筋混凝土梁受弯性能研究[D].上海：同济大学，硕士论文，2008.

[4]丁乐.路威2008芳纶布在混凝土墩柱加固中的应用技术[J].铁道建筑，2004，（7）：66-67.

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.03.035

U455

B

1009-7716（2016）03-0122-02

2015-10-19

陈飞飞（1989-），男，江苏南通人，工程师，从事土建技术管理工作。