一种软土压力隧洞防渗承载结构技术领域
本发明属于隧洞工程领域，涉及一种适用于软土地层的压力隧洞的防渗承载结构。
背景技术
在水工结构中，压力输水隧洞十分常见，但多为山岭隧洞。在软土地层中采用盾构法施工的隧洞，目前国内外大多为交通隧洞，或为无压、低压输水隧洞，均无内水外渗影响隧洞稳定的问题，可以采用拼装式管片环作为永久衬砌；但对于有较高输水压力要求的输水隧洞而言，拼装式管片环作为永久衬砌很难满足防渗承载要求。
为了满足软土地层中高压输水隧洞的防渗与承载要求，可在拼装式管片环内侧进一步布置一定厚度的钢衬。但钢衬造价高，而且由于外层管片衬砌所提供的施工空间有限，钢板的运输安装以及现场焊接都不方便。同时，在隧洞退水检修的过程中，钢衬存在在外部压力的作用下发生屈服失稳的危险，也不便于隧洞建成后的运行管理。
为了解决在软土地层中高压输水隧洞的防渗承载问题，专利ZL201110125181.7《盾构隧洞预应力复合衬砌输水隧洞》提出了一种新的衬砌结构型式。该发明专利衬砌结构包括内衬和外衬，外衬为拼装式管片环，内衬为预应力混凝土衬砌，内衬与外衬间通过插筋和混凝土剪力键结合为复合衬砌结构。内衬混凝土中预埋有预应力锚索的张拉孔道，在隧洞通水前进行预应力的张拉，使衬砌混凝土获得一定的预压应力以抵消充水产生的拉应力，从而达到抗裂防渗的目的。但上述发明存在以下不足：（1）由于要预先留出预应力锚索的张拉孔道以及锚具槽，内衬混凝土的立模与浇筑工艺复杂；（2）由于内衬混凝土需在达到一定的强度等级后才能进行预应力筋的张拉和锚固工作，预应力内衬的施工工期较长；（3）预应力的施工包含预应力筋的编束、穿孔、张拉、锚固以及孔道和锚具槽的回填灌浆等一系列工序，工艺复杂，施工要求高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种软土压力隧洞防渗承载结构，它可以在保证结构满足承载与防渗要求的同时，降低施工难度与工程造价。
本发明采用的技术方案为：
一种软土压力隧洞防渗承载结构，它包括盾构法施工形成的拼装式管片环为钢筋混凝土外衬，在钢筋混凝土外衬内表面铺设防排水垫层，在防排水垫层内表面有钢筋混凝土内衬，在钢筋混凝土内衬内表面全断面粘贴一层或数层碳纤维布。
在上述技术方案中，钢筋混凝土外衬为钢筋混凝土拼装式管片环，钢筋混凝土内衬为现浇钢筋混凝土衬砌。
在上述技术方案中，钢筋混凝土外衬和钢筋混凝土内衬之间由防排水垫层分隔。
本发明适用于盾构法施工穿越软土地层的压力输水隧洞。
本发明原理如下：（1）拼装式管片环。在盾构掘进过程中同步形成，承受外部水土压力，给内层衬砌提供施工空间；输水运行期分担内水压力。（2）防排水垫层。防止外水內渗对内衬造成影响，并排除经由外管片渗入的水。（3）现浇钢筋混凝土内衬。输水运行期分担内水压力。（4）碳纤维布。输水运行期分担内水压力，并防止内水外渗。
与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
（1）碳纤维布强度高，能承受较高的内水压力而不发生破坏；密闭性好，能较好地防止内水外渗。
（2）碳纤维布轻薄，对隧洞净空影响极小；便于裁剪成任何形状，施工简单、便捷。
（3）为盾构隧洞在高水头、大流量输水工程或有类似技术要求的大型市政工程、液化气管道工程中的应用提供了新途径，有利于节省工程投资，缩短工期，有明显的社会经济效益。
附图说明
图1是本发明压力隧洞复合衬砌碳纤维防渗承载结构断面示意图。
图中：1、外衬；2、防排水垫层；3、内衬；4、碳纤维布。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明，本发明的优点将变得更加清楚并易于理解。
如图1所示，一种软土压力隧洞复合衬砌碳纤维布防渗承载结构包括：盾构法施工形成的拼装式管片环为钢筋混凝土外衬1，在钢筋混凝土外衬内表面铺设防排水垫层2，在防排水垫层内表面直接浇筑混凝土形成钢筋混凝土内衬3，在钢筋混凝土内衬内表面全断面粘贴一层或数层碳纤维布4。
本发明的具体施工过程如下：
（1）采用盾构法施工形成拼装管片环，同环各块管片采用螺栓连接。
（2）在内衬混凝土浇筑前，将外衬的所有坑、孔回填抹平。
（3）安装防排水垫层。
（4）立模并浇筑内衬钢筋混凝土。
（5）在内衬钢筋混凝土达到一定的强度后，粘贴碳纤维布，其施工工艺流程为：找平→涂底胶→粘贴→固化养护。
（6）用专用找平材料将内衬混凝土内表面凹陷部位填补平整。
（7）按以下要求涂底胶：![]()
环境温度、湿度和混凝土表面的干燥程度均会影响底胶的粘结性能，应在施工环境温度不低于5℃、湿度不高于85％、混凝土表面含水量在10％以下的干燥条件下进行施工。![]()
应按产品供应商提供的工艺规定配制底胶，根据现场实际气温决定底胶用量并严格控制使用时间，一般情况下20～50min内用完。![]()
用滚筒刷或毛刷将底胶均匀涂抹于混凝土构件表面，厚度不得超过0.4mm，并不得漏刷或有流淌、气泡，等胶固化后（固化时间视现场气温定，以手指触感干燥为宜，一般不小于2h），再进行下一道工序。
按以下要求粘贴碳纤维布：![]()
按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。为便于粘贴，裁剪好的碳纤维布卷在小圆棍或圆筒上，并编号以供使用。裁剪和卷布过程中，碳纤维布表面应无灰尘、杂物。![]()
根据需粘贴的碳纤维量确定所需浸渍胶的数量，按产品供应商提供的配比均匀混合，搅拌3min，并控制总量在规定时间内用完；配制好的浸渍胶树脂，均匀涂抹在所要粘贴的部位。![]()
用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，并与底胶充分结合。滚压不得损伤碳纤维布。![]()
多层粘贴重复上述步骤，在碳纤维表面浸渍树脂指触干燥后，立即进行下一层的粘贴；每层粘贴的有效面积不得低于95%。
（8）固化养护要求为：![]()
环境温度在20℃以上时，初期硬化养护时间约1天，养护1周后方可进行施工质量检测；环境温度在10℃～20℃时，初期硬化养护时间约1～2天，养护1～2周后方可进行施工质量检测；环境温度在10℃以下时，初期硬化养护时间约2天，养护2周后方可进行施工质量检测。![]()
粘贴后的初期硬化期内，不允许对碳纤维布进行锤击、移动或高温处理。
（9）施工质量检测验收合格后，在碳纤维布表面涂抹环氧胶泥。
（10）其它工艺过程，如管片的拼装、钢筋制作安装、混凝土的浇筑和养护等未详细说明的部分均为现有技术。