[發明專利]一種新型的不銹鋼抗滲管片及其制備方法

在審

• 申請號: 202110201149.6
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN113006818A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 余鑫;葉興宇;王法承
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08;B28B19/00;B28B11/24
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 藍曉玉

本發明屬于土木工程組合結構技術領域，公開了一種新型的不銹鋼抗滲管片及其制備方法，不銹鋼抗滲管片包括：不銹鋼殼、不銹鋼栓釘、結晶型混凝土；制備方法為：制作不銹鋼殼，在不銹鋼殼的內部底面焊接不銹鋼栓釘；制備結晶型混凝土；在不銹鋼殼的頂部蓋上模具并通過模具上的預留孔進行混凝土澆筑，在混凝土澆筑完畢后，開啟10秒左右的弱震；振動結束后打開頂部模具，對管片外弧面進行人工收面，最后放下模具蓋板并支好；采用養護膜包裹養護法進行養護即可得到新型不銹鋼抗滲管片。本發明通過不銹鋼栓釘讓不銹鋼殼與結晶型混凝土組合工作并提升組合管片的整體力學性能，使結構更加安全可靠；并且其抗滲、耐腐蝕和耐久性能得到了提升。

技術領域

本發明屬于土木工程組合結構技術領域，尤其涉及一種新型的不銹鋼抗滲管片及其制備方法。

背景技術

目前，現階段隨著社會經濟的不斷向前發展，城市內部的人口數量正在不斷上漲，人們的日常出行擁堵問題受到了人們的廣泛關注。為了有效緩解城市內部大量人口聚集所帶來的交通壓力，地鐵工程正在不斷建設和發展。在地鐵工程的建設過程中，盾構法具有施工環境良好、開挖安全、掘進速度快、對環境影響小等優點，已經成為修建地鐵隧道、跨江隧道和海底隧道的主要施工方法。盾構隧道管片是隧道結構的受力主體，是直接影響著隧道結構的安全性和耐久性的重要結構。

目前盾構隧道中通常采用C50或者C60的普通鋼筋混凝土管片。由于普通混凝土抗拉強度低、脆性大等原因使得普通鋼筋混凝土管片在運輸和拼裝過程中易出現崩邊、崩角等破損和裂縫，影響其正常使用。此外普通鋼筋混凝土管片厚度大且重，不僅提高了運輸成本，還嚴重影響管片拼裝的效率與質量。而普通鋼筋混凝土管片在后期隧道運營過程中易出現開裂滲水且導致管片內部鋼筋銹蝕，進而導致其抗凍融、抗有害離子侵蝕和抗碳化能力變差。

普通鋼筋混凝土管片通常設置凹凸榫以提高管片間接縫剛度、控制不均勻沉降和改善接縫防水性能。但是，在拼裝過程中凹凸榫位置易出現應力集中而發生破損或開裂，削弱了管片的防水性能。該類漏水問題嚴重降低了隧道的耐久性和結構安全性，縮短了隧道的使用壽命并大大提高了隧道的運營維護成本。

普通鋼筋混凝土盾構管片的生產通常利用成品管片模具內綁扎鋼筋骨架并密封澆灌混凝土成型。其混凝土主要采用高強抗滲混凝土，并通過高溫蒸養的方式以確保混凝土可靠的承載力和防水性能。有些管片的混凝土中還摻入適量鋼纖維或者合成纖維以改善管片韌性。相關的生產工藝繁瑣且費時費工，對生產設備和加工工藝的要求高。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：

(1)現有的普通鋼筋混凝土盾構管片由于開裂導致內部鋼筋銹蝕進而使得其抗腐蝕和抗滲性能較差，大大限制了普通管片的使用壽命并增加后期維護修復成本。

(2)雖然在管片混凝土中加入纖維可改善管片韌性，但是混凝土內部結構及密實性并未得到明顯改善，無法從根本上提高管片的力學性能和耐久性。同時鋼筋混凝土結構管片也很難實現管片輕薄輕量化。

(3)管片外弧面為平整光滑面，其與注漿層的粘結力較弱，二者形成的襯砌結構整體性能較弱，共同抵抗圍巖荷載的能力較差。

解決以上問題及缺陷的難度為：盾構管片材料是以普通混凝土材料為主，普通混凝土為脆性材料，容易發生裂縫，在安裝和運輸過程中難以保證其不發生裂縫；盾構管片不僅要滿足結構自身的強度和剛度要求，還要承受隧道周圍的水土壓力和一些特殊的荷載作用，在復雜的地下結構中，還要防止隧道變形、坍塌和滲水現象，這就要求管片的設計比較復雜，也難以實現管片輕薄輕量化；管片外弧面和注漿層的粘結力難以提高。

解決以上問題及缺陷的意義為：盾構管片作為地鐵隧道中永久性的支護結構，對于整個隧道的安全起著十分重要的作用，解決以上問題可以改善管片的抗腐蝕和抗滲性能，提高了隧道的耐久性和結構安全性，增加了隧道的使用壽命并大大降低了隧道的運營維護成本和運輸成本。

發明內容