[發明專利]盾構隧道自調節防火襯砌管片結構

有效

• 申請號: 201611067334.6
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106761817B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 閆治國;孟晗;朱合華;丁文其
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08;E21D11/38
• 代理公司: 31219 上海光華專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 蘆寧寧

本發明提供了一種盾構隧道自調節防火襯砌管片結構，包括盾構隧道襯砌管片和自調節防火混凝土層，盾構襯砌管片內側和自調節防火混凝土層間隙固定，所述自調節防火混凝土層由相變儲能材料板和內摻有纖維的外層纖維混凝土層貼合而成，所述相變儲能材料板與盾構隧道襯砌管片內側相鄰。與其他盾構隧道襯砌管片相比，當盾構隧道內發生火災時，本發明能有效控制襯砌管片的升溫速度，防止管片襯砌因突然升溫引起襯砌的嚴重破壞，有效減緩溫度向內部進一步傳播，保護盾構隧道襯砌管片主體結構，必要時可進行拆卸、更換操作。

技術領域

本發明涉及一種盾構隧道襯砌管片結構，特別是涉及一種盾構隧道自調節防火襯砌管片結構。

背景技術

隨著我國城市軌道交通的發展以及盾構技術的進步，越來越多的城市地鐵、跨江河海隧道等都采用盾構法進行修建。盾構隧道具有建造費高、設計服役年限長、運營期間維修困難、破壞后果嚴重等特點，因此安全問題備受矚目。火災是盾構隧道運營期間最主要的災害之一，也是社會關注的主要安全問題。盾構隧道火災具有溫度高、升溫速度快、持續時間長等特點。火災高溫對襯砌結構的損傷不僅嚴重降低了襯砌結構的承載能力和使用的安全性，甚至會由于管片混凝土的力學性能劣化、爆裂引起襯砌截面厚度減少以及在水土壓力的作用造成盾構隧道的垮塌。隧道工程火災撲救困難、損失巨大，是制約其安全運營和生命周期的一個關鍵因素。

針對盾構隧道結構防火問題，目前國內外采用的方法主要有提供額外的混凝土保護層和在隧道表面粘貼防火板等。混凝土保護層利用附加的混凝土作為犧牲層，以維持隧道結構的整體性，阻止其在隧道中受損，包括增加保護層厚度和增大結構截面尺寸；防火板主要由硅酸鈣類等輕質材料制成，作用是當隧道發生火災時將隧道襯砌結構與火災隔開。由于盾構隧道所處環境的特殊性和復雜性，上述方法仍存在著一些問題和不足，主要表現在：外加混凝土保護層無法有效控制混凝土結構發生爆裂，烈火中，結合水變成的水蒸氣不能有效散發，當其壓力超過其強度時，保護層出現爆裂，同時新裸露的混凝土又暴露于高溫之中，從而引發進一步的爆裂；額外安裝的防火板雖不會發生爆裂，但其無法有效抑制襯砌管片內的混凝土因快速升溫而發生爆裂，很難達到設計要求的防火保護效果。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種盾構隧道自調節防火襯砌管片結構，用于解決現有技術中，在隧道火宅的情況下，無法有效使得盾構隧道襯砌管片混凝土溫度變化幅度、速率小，襯砌管片能夠自動適應隧道內溫度的變化速度，確保其處于較小的溫度梯度，防止因升溫速度快而造成結構的性能劣化的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種盾構隧道自調節防火襯砌管片結構，包括盾構隧道襯砌管片和自調節防火混凝土層，盾構隧道襯砌管片內側和自調節防火混凝土層間隙固定，所述自調節防火混凝土層由相變儲能材料板和內摻有纖維的纖維混凝土層貼合而成，所述相變儲能材料板與盾構隧道襯砌管片內側相鄰。

優選地，所述相變儲能材料板是由一種或者多種固-固型相變儲能材料制成的片狀板，所述的固-固型相變儲能材料包括季戊四醇、聚乙烯、2-二羥甲基-丙醇或新戊二醇。

優選地，所述纖維混凝土層中所摻纖維為抗爆裂纖維。

優選地，所述抗爆裂纖維為聚丙烯纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維、聚酰胺纖維、芳綸纖維、奧綸纖維、聚酯纖維、尼龍纖維、維尼綸纖維、聚酰亞胺纖維中的一種或幾種混合。

優選地，所述抗爆裂纖維的體積摻量為0.5％～1％。

優選地，所述自調節防火混凝土層的厚度最大為襯砌管片總厚度的10％。

優選地，所述盾構隧道襯砌管片和所述自調節防火混凝土層之間通過螺栓間隙固定。