一种可快速拼装的相变隔热层-UHPC组合盾构管片制造技术

本发明专利技术公开了一种可快速拼装的相变隔热层

【技术实现步骤摘要】
一种可快速拼装的相变隔热层
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UHPC组合盾构管片


[0001]本专利技术涉及隧道盾构法施工
，具体涉及一种可更换止水带的可快速拼装的相变隔热层
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UHPC组合盾构管片。

技术介绍

[0002]盾构法是暗挖法隧道施工中的一种全机械化施工方法，其盾构隧道施工速度快、安全、对周围环境影响小，已被广泛应用于城市地铁隧道建设中。盾构管片作为盾构隧道的永久衬砌结构，承受着千斤顶顶推力、地层土水压力等荷载作用，其强度及拼装是提升盾构隧道施工质量、效率的关键，止水带密封防水能力是保证盾构隧道长期服役的前提。
[0003]目前，盾构管片是主要由钢筋和普通混凝土组成的弧形板状结构。现有快速拼装盾构管片虽然可以提高拼装工作速度，但是其连接结构复杂，导致接头位置混凝土内应力复杂，由于普通混凝土抗拉强度低，为防止接头位置混凝土开裂，需进行复杂配筋，复杂配筋又进一步导致混凝土浇筑困难。因此，现有快速拼装盾构管片的连接结构可行性不高。
[0004]为提升盾构管片强度，常采用轻型钢
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UHPC组合盾构管片，该种管片虽具有可拆卸的优点，但钢的内部晶体组织对温度非常敏感，钢结构通常在450℃~650℃时失去承载能力，并发生较大形变而达到正常使用极限状态；UHPC内部结构极为密实，在超过400℃的高温环境中，内部游离水会蒸发，会发生爆裂问题。因此，钢与UHPC均存在不耐火的关键可行性问题，难以应用于实际盾构隧道中。
[0005]盾构管片作为盾构隧道的永久衬砌结构，一般采用100年作为设计年限。现有盾构隧道一般采用橡胶止水带进行密封止水，往往在远不及设计年限的服役期间出现止水带老化、破损等问题，以至于其密封止水能力不满足盾构隧道服役要求。然而，现有盾构管片止水带设置在混凝土管片中，混凝土管片作为隧道永久承载结构，不可破损或拆除，而无法更换老化止水带。因此，盾构隧道的长期服役无法得到保证。
[0006]普通盾构管片由钢筋和普通混凝土组成，现有快速拼装盾构管片的接头虽然可以提高拼装工作速度，但存在连接结构复杂导致接头位置混凝土的内应力复杂的问题，而普通混凝土抗拉强度低，为防止接头位置混凝土开裂，需进行复杂配筋，复杂配筋又会导致浇筑混凝土困难，最终使得快速拼装盾构管片的连接结构可行性不高。
[0007]对于现有的轻型钢
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UHPC组合盾构管片，钢的内部晶体组织对温度非常敏感，钢结构通常在450℃~650℃时就会失去承载能力，并发生很大的形变而不能继续使用；UHPC内部结构极为密实，在超过400℃的高温环境中，内部游离水会蒸发，会发生爆裂问题。因此，钢和UHPC均不耐火，现有的轻型钢
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UHPC组合盾构管片存在不耐火的关键可行性问题，难以应用于实际盾构隧道中。
[0008]现有盾构隧道一般采用橡胶止水带进行密封止水，由于盾构隧道服役环境复杂，存在腐蚀性强的水环境，所以往往在远不及设计年限的服役期间止水带出现老化、破损等问题，以至于其密封止水能力无法满足盾构隧道服役要求。然而，现有盾构管片止水带设置在混凝土管片中，混凝土管片作为隧道永久承载结构，不可破损或拆除，而无法更换老化止
水带。因此，盾构隧道的长期服役无法得到保证。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种可快速拼装的相变隔热层
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UHPC组合盾构管片，其抗拉强度高、相变隔热性能好，止水带设置在内层的相变隔热层中，能克服现有盾构管片运输和安装过程中管片碰撞导致的破损、接头形式复杂导致的复杂配筋、现有UHPC盾构管片不耐火以及现有盾构管片无法更换老化止水带的关键技术问题。
[0010]本专利技术的技术方案为：一种可快速拼装的相变隔热层
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UHPC组合盾构管片，包括相变隔热层、UHPC盾构管片以及止水带，所述相变隔热层包括内侧表面、与所述内侧表面相对的外侧表面以及连接所述内侧表面和所述外侧表面的连接面，所述UHPC盾构管片固设于所述相变隔热层的所述外侧表面，所述连接面凹陷形成至少一圈止水带槽，所述止水带装配于所述止水带槽内。
[0011]作为本专利技术的一种优选改进，所述相变隔热层包括相变隔热背板，所述相变隔热背板上阵列多个锚钉，所述UHPC盾构管片通过所述锚钉与所述相变隔热背板固定连接。
[0012]作为本专利技术的一种优选改进，所述连接面上设有一圈环绕所述相变隔热层的的止水带槽。
[0013]作为本专利技术的一种优选改进，所述相变隔热层采用相变温度为450~550℃的高温相变储热镁铝合金材料作为背板，然后在背板内侧喷涂耐高温的聚芳基有机硅树脂材料制作而成。
[0014]作为本专利技术的一种优选改进，所述聚芳基有机硅树脂涂料以聚芳基有机硅树脂为基体，以氧化铝纤维、空芯玻璃微球作为增强材料或填充剂复合而成。
[0015]作为本专利技术的一种优选改进，所述相变隔热层上设有贯穿所述内侧表面和所述外侧表面的注浆孔。
[0016]作为本专利技术的一种优选改进，所述UHPC盾构管片的周侧表面上设有连接孔。
[0017]作为本专利技术的一种优选改进，相邻的相变隔热层
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UHPC组合盾构管片通过所述连接孔与连接结构的配合实现拼装连接。
[0018]作为本专利技术的一种优选改进，所述连接结构为金属插销。
[0019]作为本专利技术的一种优选改进，所述UHPC盾构管片上环设有至少一圈所述止水带。
[0020]本专利技术的有益效果如下：1、相变隔热层采用高温相变储热铝合金材料及耐高温的聚芳基有机硅树脂材料制作，通过内层聚芳基有机硅树脂涂层在高温下的升华、熔化、碳化等反应以及烧蚀后表面碳层再辐射的方式消耗热量，达到对表面气动加热的主动防护，并通过镁铝合金相变储热延缓温度上升，防止外层UHPC盾构管片发生爆裂；2、采用相变隔热层与UHPC盾构管片相结合的结构，能充分发挥相变隔热层的优势，可解决轻型钢
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UHPC盾构管片不耐火的关键可行性问题；3、利用UHPC盾构管片超高强度的力学性能优势，解决接头位置配筋复杂、混凝土易损坏等问题，同时，实现管片轻型化，进一步提升拼装速度；4、将止水带设置在相变隔热层内，利用相变隔热层的不承载、可切除和填补的特点，达到在盾构隧道服役期间更换老化止水带的目的，可解决盾构隧道长期服役期间密封
防水性能降低的基本问题。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1为本专利技术可快速拼装的相变隔热层
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UHPC组合盾构管片的整体结构示意图；图2为本专利技术相变隔热层的结构示意图；图3为本专利技术相变隔热层与UHPC盾构管片通过锚钉连接的结构示意图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可快速拼装的相变隔热层
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UHPC组合盾构管片，其特征在于，包括相变隔热层、UHPC盾构管片以及止水带，所述相变隔热层包括内侧表面、与所述内侧表面相对的外侧表面以及连接所述内侧表面和所述外侧表面的连接面，所述UHPC盾构管片固设于所述相变隔热层的所述外侧表面，所述连接面凹陷形成至少一圈止水带槽，所述止水带装配于所述止水带槽内。2.根据权利要求1所述的一种可快速拼装的相变隔热层
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UHPC组合盾构管片，其特征在于：所述相变隔热层包括相变隔热背板，所述相变隔热背板上阵列多个锚钉，所述UHPC盾构管片通过所述锚钉与所述相变隔热背板固定连接。3.根据权利要求1所述的一种可快速拼装的相变隔热层
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UHPC组合盾构管片，其特征在于：所述连接面上设有一圈环绕所述相变隔热层的的止水带槽。4.根据权利要求1所述的一种可快速拼装的相变隔热层
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UHPC组合盾构管片，其特征在于：所述相变隔热层采用相变温度为450
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550℃的高温相变储热镁铝合金材料作为背板，然后在背板内侧喷涂耐高温的聚芳基有机硅树脂材料制作而成。5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，张欢，郭帅成，邓鹏，郎志雄，刘拯安，周家兴，陈仁朋，李阳，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：