盾构隧道自调节防火衬砌管片结构制造技术

本发明专利技术提供了一种盾构隧道自调节防火衬砌管片结构，包括盾构隧道衬砌管片和自调节防火混凝土层，盾构衬砌管片内侧和自调节防火混凝土层间隙固定，所述自调节防火混凝土层由相变储能材料板和内掺有纤维的外层纤维混凝土层贴合而成，所述相变储能材料板与盾构隧道衬砌管片内侧相邻。与其他盾构隧道衬砌管片相比，当盾构隧道内发生火灾时，本发明专利技术能有效控制衬砌管片的升温速度，防止管片衬砌因突然升温引起衬砌的严重破坏，有效减缓温度向内部进一步传播，保护盾构隧道衬砌管片主体结构，必要时可进行拆卸、更换操作。

Self regulating fire lining segment structure of shield tunnel

The invention provides a self regulating fireproof lining of shield tunnel structure, including the lining of shield tunnel lining and self regulating fireproof concrete layer, inner shield lining segment and self regulating fireproof concrete layer gap is fixed, the self regulating fireproof concrete layer by phase change material plate and doped with outer layer bonded fiber fiber concrete and, the PCM board and the shield tunnel lining segment adjacent to the inner side. Compared with other shield tunnel lining when the fire shield tunnel, the invention can effectively control the lining heating speed, to prevent serious damage to the lining due to a sudden warming lining, effectively reduce the temperature further spread to the internal protective shield tunnel lining structure, when necessary for disassembly and replacement operation.

【技术实现步骤摘要】
盾构隧道自调节防火衬砌管片结构
本专利技术涉及一种盾构隧道衬砌管片结构，特别是涉及一种盾构隧道自调节防火衬砌管片结构。
技术介绍
随着我国城市轨道交通的发展以及盾构技术的进步，越来越多的城市地铁、跨江河海隧道等都采用盾构法进行修建。盾构隧道具有建造费高、设计服役年限长、运营期间维修困难、破坏后果严重等特点，因此安全问题备受瞩目。火灾是盾构隧道运营期间最主要的灾害之一，也是社会关注的主要安全问题。盾构隧道火灾具有温度高、升温速度快、持续时间长等特点。火灾高温对衬砌结构的损伤不仅严重降低了衬砌结构的承载能力和使用的安全性，甚至会由于管片混凝土的力学性能劣化、爆裂引起衬砌截面厚度减少以及在水土压力的作用造成盾构隧道的垮塌。隧道工程火灾扑救困难、损失巨大，是制约其安全运营和生命周期的一个关键因素。针对盾构隧道结构防火问题，目前国内外采用的方法主要有提供额外的混凝土保护层和在隧道表面粘贴防火板等。混凝土保护层利用附加的混凝土作为牺牲层，以维持隧道结构的整体性，阻止其在隧道中受损，包括增加保护层厚度和增大结构截面尺寸；防火板主要由硅酸钙类等轻质材料制成，作用是当隧道发生火灾时将隧道衬砌结构与火灾隔开。由于盾构隧道所处环境的特殊性和复杂性，上述方法仍存在着一些问题和不足，主要表现在：外加混凝土保护层无法有效控制混凝土结构发生爆裂，烈火中，结合水变成的水蒸气不能有效散发，当其压力超过其强度时，保护层出现爆裂，同时新裸露的混凝土又暴露于高温之中，从而引发进一步的爆裂；额外安装的防火板虽不会发生爆裂，但其无法有效抑制衬砌管片内的混凝土因快速升温而发生爆裂，很难达到设计要求的防火保护效果。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种盾构隧道自调节防火衬砌管片结构，用于解决现有技术中，在隧道火宅的情况下，无法有效使得盾构隧道衬砌管片混凝土温度变化幅度、速率小，衬砌管片能够自动适应隧道内温度的变化速度，确保其处于较小的温度梯度，防止因升温速度快而造成结构的性能劣化的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种盾构隧道自调节防火衬砌管片结构，包括盾构隧道衬砌管片和自调节防火混凝土层，盾构隧道衬砌管片内侧和自调节防火混凝土层间隙固定，所述自调节防火混凝土层由相变储能材料板和内掺有纤维的纤维混凝土层贴合而成，所述相变储能材料板与盾构隧道衬砌管片内侧相邻。优选地，所述相变储能材料板是由一种或者多种固-固型相变储能材料制成的片状板，所述的固-固型相变储能材料包括季戊四醇、聚乙烯、2-二羟甲基-丙醇或新戊二醇。优选地，所述纤维混凝土层中所掺纤维为抗爆裂纤维。优选地，所述抗爆裂纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺纤维、芳纶纤维、奥纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、维尼纶纤维、聚酰亚胺纤维中的一种或几种混合。优选地，所述抗爆裂纤维的体积掺量为0.5％～1％。优选地，所述自调节防火混凝土层的厚度最大为衬砌管片总厚度的10％。优选地，所述盾构隧道衬砌管片和所述自调节防火混凝土层之间通过螺栓间隙固定。如上所述，本专利技术与现有的盾构隧道防火结构相比，能有效控制衬砌管片的升温速度，防止管片衬砌因突然升温造成的内部衬砌混凝土严重损伤和高温爆裂，并且能够在一定程度上提高盾构隧道的纵向刚度，且可拆换，长期经济效益好，且适合用于多种形式盾构隧道衬砌管片结构的防火设计。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是图1在A处的放大图。图3是图2在B处的放大图。图4是本专利技术与盾构主体衬砌管片安装与拆卸示意图。图5是本专利技术应用于圆形盾构隧道衬砌管片的例示意图。图6是本专利技术应用于矩形盾构隧道衬砌管片的例示意图。元件标号说明1盾构隧道衬砌管片2自调节防火混凝土层21间隙22相变储能材料板23纤维混凝土层231抗爆裂纤维232混凝土基体3管片接缝4管片连接螺栓5管片接头手孔6环向受力钢筋7径向受力钢筋8连接螺栓具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。如图1至图4所示，本专利技术提供了一种盾构隧道自调节防火衬砌管片结构，包括盾构隧道衬砌管片层1和自调节防火混凝土层2。盾构隧道衬砌管片之间通过管片接头手孔5与管片连接螺栓4连接，且在管片之间会形成管片接缝3，在每个衬砌管片中设有沿管片环形方向布置的管片受力钢筋6和沿径向布置的管片拉筋7；盾构隧道衬砌管片1内侧和自调节防火混凝土层2之间固定连接但留有间隙21，间隙21、相变储能材料板22及内掺有纤维的纤维混凝土层23构成自调节防火混凝土层2，相变储能材料板22和纤维混凝土23相互贴合，相变储能材料板22与盾构隧道衬砌管片1内侧相邻。火灾发生时，纤维混凝土层23为第一层防护，其内部掺杂的抗爆裂纤维能够有效抑制混凝土爆裂的产生。由于火灾高温的触发，相变储能材料板22将自动吸(放)热，盾构隧道衬砌管片1内侧和自调节防火混凝土层2之间留有的间隙21可以进一步延缓高温的传递，两者共同作用，从而使得衬砌管片混凝土温度变化幅度、速率小，衬砌管片能够自动适应隧道内温度的变化速度，确保其处于较小的温度梯度，防止因升温速度快而造成结构的性能劣化。这样，自调节防火混凝土层2形成附于普通盾构衬砌管片结构表面的防火机制体系，有效缓解热冲击对隧道衬砌结构造成的损坏。所述相变储能材料板22由相变过程中相态基本无变化的固-固型相变储能材料制成，如季戊四醇、聚乙烯、2-二羟甲基-丙醇、新戊二醇或它们相互配合成二元体系或者多元体系等。所述固-固型相变储能材料板22预制成片状或板状，贴合于纤维混凝土层23上。优选地，所述预制片状或板状的相变储能材料22厚度为3cm。优选地，所述纤维混凝土层23由混凝土基体232和抗爆裂纤维231均匀搅拌后混合而成，所述抗爆裂纤维231为聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺纤维、芳纶纤维、奥纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、维尼纶纤维、聚酰亚胺纤维等中的一种或几种。优选地，所述抗爆裂纤维231在外层纤维混凝土层23中体积掺量为0.5～1％，且不超过1.2％。另外在纤维混凝土层中还可以掺入一定体积的类似钢纤维的增强纤维，以增加纤维混凝土层的强度。优选地，所述外层纤维混凝土层23厚度为5cm。优选地，所述自调节防火混凝土层2与普通盾构隧道衬砌管片1之间利用连接螺栓8进行连接，可以进行拆卸、更换操作。优选地，自调节防火混凝土层2的厚度最大为衬砌管片总厚度的10％。如图5、图6所示，本专利技术可应用于圆形盾构隧道衬砌管片，矩形盾构隧道衬砌管片。当应用于圆形盾构隧道衬砌管片时，自调节防火混凝土层2为圆形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盾构隧道自调节防火衬砌管片结构，其特征在于，包括盾构隧道衬砌管片(1)和自调节防火混凝土层(2)，盾构隧道衬砌管片(1)内侧和自调节防火混凝土层(2)间隙固定，所述自调节防火混凝土层(2)由相变储能材料板(22)和内掺有纤维的纤维混凝土层(23)贴合而成，所述相变储能材料板(22)与盾构隧道衬砌管片(1)内侧相邻。

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道自调节防火衬砌管片结构，其特征在于，包括盾构隧道衬砌管片(1)和自调节防火混凝土层(2)，盾构隧道衬砌管片(1)内侧和自调节防火混凝土层(2)间隙固定，所述自调节防火混凝土层(2)由相变储能材料板(22)和内掺有纤维的纤维混凝土层(23)贴合而成，所述相变储能材料板(22)与盾构隧道衬砌管片(1)内侧相邻。2.根据权利要求1所述的盾构隧道自调节防火衬砌管片结构，其特征在于：所述相变储能材料板(22)是由一种或者多种固-固型相变储能材料制成的片状板，所述的固-固型相变储能材料包括季戊四醇、聚乙烯、2-二羟甲基-丙醇或新戊二醇。3.根据权利要求1所述的盾构隧道自调节防火衬砌管片结构，其特征在于：所述纤维混凝土层(23)中所掺纤维为抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫治国，孟晗，朱合华，丁文其，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31