一种水下公路盾构隧道防火结构制造技术

本发明专利技术公开了一种水下公路盾构隧道防火结构，所述水下公路盾构隧道包括车道层(1)和烟道层(2)，所述烟道层(2)位于所述车道层(1)上方，所述烟道层(2)与所述车道层(1)之间通过烟道板(3)隔开，所述烟道板(3)上设置有若干排烟口(31)，所述排烟口(31)上方的所述烟道层(2)拱顶设置有混凝土内衬(21)，所述混凝土内衬(21)的厚度从所述排烟口(31)正上方向两侧减薄。减薄。减薄。

【技术实现步骤摘要】
一种水下公路盾构隧道防火结构


[0001]本专利技术涉及隧道防火
，特别涉及一种水下公路盾构隧道防火结构。

技术介绍

[0002]随着中国的隧道建设规模飞速增长，水下隧道的工程数量与日俱增，而盾构隧道越来越多地应用于水下公路交通，盾构隧道的广泛使用在提高交通效率的同时，也伴随着发生火灾引发的安全问题。水下公路隧道位于江河湖海的下方，大多地质软弱，火灾导致结构倒塌的后果是毁灭性的，为保证火灾期间隧道结构不发生剥落甚至坍塌，保障使用人员及救援人员的安全，需对隧道结构进行合理的防火保护。
[0003]目前有关隧道结构防火设计的规范主要有GB50016
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2014《建筑设计防火规范》、DG/TJ08
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2033
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2017《道路隧道设计标准》、DB43/729
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2012《公路隧道消防技术规范》、JTG/T D70
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2010《公路隧道设计细则》、公路隧道结构防火设计标准(PIARC及ITA联合提出)。
[0004]盾构管片为隧道的主要承重结构，须保证其在火灾过程中的耐火性能。各规范对隧道的分类标准不同，对盾构管片的火灾设防标准亦有区别。对于超长公路隧道，各规范均采用RABT升温曲线，耐火极限判定标准为：当距离混凝土底表面25mm处钢筋的温度超过300℃，或者混凝土表面温度超过380℃时，则判定为达到耐火极限。
[0005]烟道板不属于隧道承重结构体，国家标准《建筑设计防火规范》(GB50016
‑
2014)对烟道板设防标准没有明确规定，上海地方标准《道路隧道设计标准》(DG/TJ 08
‑
2033
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2017)、湖南地方标准《公路隧道消防技术规范》(DB43/729
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2012)均要求烟道板的火灾升温曲线采用RABT火灾温升曲线，但耐火极限要求分别为30min和2.0h，差别较大，对耐火极限判定标准均无明确规定。
[0006]目前盾构隧道衬砌管片防火保护层厚度的确定基于标准耐火试验，试验费用贵，试验周期长，且烟道层温度分布不均匀，标准火灾升温曲线不适用，采用试验的方法进行设计难度更大；现有盾构隧道结构防火技术“护顶不护墙”，侧墙常用搪瓷钢板进行装饰，搪瓷钢板保持了钢板的柔韧性，又具有使用寿命耐久、环保、美观、易清洁等特点，但未有学者验证搪瓷钢板的防火保护效果，存在安全隐患，侧墙的失稳会引起结构的整体失稳，破坏性极大；烟道板通常采用防火板或防火涂料进行保护，一方面投资较高，养护费用较大，另一方面运营期间易掉落，安全隐患大；烟道层拱顶管片通常不设置防火保护，仅依赖烟道板对拱顶管片的防火保护作用，但火源可能处于排烟口下方，排烟口附近拱顶管片可能受到高温烟气作用，存在较大的安全隐患。
[0007]为解决上述难题，本专利技术提供一种水下公路盾构隧道结构防火保护技术方案，提高隧道结构抗火安全水平。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是针对现有水下公路盾构隧道防火技术的不足之处，提供一种水下公路盾构隧道防火结构，解决盾构隧道侧墙管片防护、烟道层拱顶管片防护以及烟道板防
护等技术难题，提高隧道结构火灾安全水平，其技术方案如下：
[0009]本专利技术的一种水下公路盾构隧道防火结构，所述水下公路盾构隧道包括车道层和烟道层，所述烟道层位于所述车道层上方，所述烟道层与所述车道层之间通过烟道板隔开，所述烟道板上设置有若干排烟口，所述排烟口上方的所述烟道层拱顶设置有混凝土内衬，所述混凝土内衬的厚度从所述排烟口正上方向两侧减薄。
[0010]进一步地，位于所述排烟口正上方的所述混凝土内衬厚度为70mm
‑
90mm，所述混凝土内衬厚度从所述排烟口正上方的70mm
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90mm向两侧距离所述排烟口16m处呈线性减薄至0。
[0011]进一步地，所述混凝土内衬厚度从所述排烟口正上方的70mm
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90mm向两侧距离所述排烟口16m处减薄至0遵循以下规律：
[0012]y＝80－5.48x+0.03x2[0013]其中，y为混凝土内衬厚度，单位为mm，x为距排烟口距离，单位为m。
[0014]进一步地，所述车道层两侧的侧墙管片上设置有非封闭内衬防护层，所述非封闭内衬防护层为钢筋混凝土内衬，所述非封闭内衬防护层厚度等于或者大于80mm。
[0015]进一步地，所述混凝土内衬和所述非封闭内衬防护层内掺加有纤维或/和石棉，纤维或/和石棉掺加量占所述混凝土内衬或者所述非封闭内衬防护层总重量的1％
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3％。
[0016]进一步地，所述烟道板采用钢筋混凝土板，钢筋混凝土内掺加有纤维或/和石棉，纤维或/和石棉掺加量占所述烟道板总重量的2％
‑
3％。
[0017]本专利技术创新思想是：
[0018]1、提出水下公路盾构隧道车道层侧墙管片、烟道层拱顶管片、烟道板等结构的防火保护策略。
[0019](1)位于车道层两侧的管片于火灾中直接受到高温影响，应参照规范进行防火设计。
[0020](2)对于烟道层绝大部分拱顶管片，火灾时被烟道板遮蔽，不会被火焰直接作用；而烟道板每隔一定距离需设置排烟口，火灾时火源附近的排烟口将打开进行排烟，当火源在排烟口正下方时，排烟口上部管片可能受到火焰或高温作用，不应打开该排烟口排烟。然而，火源正上方排烟口可能由于火源定位存在误差、人员误操作等原因被打开，受到高温被烧穿，从而使排烟口上部拱顶管片受到火焰或高温作用。同时，烟道层用来排出火灾烟气，在开启的排烟口附近烟道层内烟气温度可能超过380℃，使拱顶管片耐火极限低于2.0h。因而需对排烟口附近一定范围内的烟道层上部拱顶管片进行防火保护。
[0021](3)烟道板不属于隧道承重结构，相较于管片其结构重要性较低，且易于维修更换，火灾时只要不因垮塌影响使用人员及救援人员安全，允许发生较大变形和局部损伤。烟道板直接暴露于行车空间，火灾时将和行车空间管片一样，直接受到火灾作用，因此烟道板受火面的火灾升温曲线可和车道层管片一样采用RABT火灾升温曲线。耐火极限判定标准采用《建筑构件耐火试验方法第1部分：通用要求》GB/T 9978.1的规定，由极限弯曲变形量、极限弯曲变形速率判定。对于烟道板的防火保护设计，应采用增加钢筋保护层厚度来降低钢筋温度、在混凝土中掺加纤维以提高混凝土耐火性能等方法；不应采用防火材料如防火涂料或防火保护板进行保护，防火材料需后期更换和维修，且运营期间可能因掉落影响人员安全、造成交通堵塞。
[0022]2、通过数值模拟得到车道层及烟道层盾构管片防火保护等效热阻参数。
[0023]车道层盾构管片受RABT火灾升温曲线作用，防火保护层等效热阻应不小于0.10℃
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m2/W，烟道层盾构管片受CFD模拟的不均匀温度场作用，防火保护层等效热阻在排烟口处不小于0.10℃
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m2/W，且随本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下公路盾构隧道防火结构，所述水下公路盾构隧道包括车道层(1)和烟道层(2)，所述烟道层(2)位于所述车道层(1)上方，所述烟道层(2)与所述车道层(1)之间通过烟道板(3)隔开，其特征在于，所述烟道板(3)上设置有若干排烟口(31)，所述排烟口(31)上方的所述烟道层(2)拱顶设置有混凝土内衬(21)，所述混凝土内衬(21)的厚度从所述排烟口(31)正上方向两侧减薄。2.根据权利要求1所述的水下公路盾构隧道防火结构，其特征在于，位于所述排烟口(31)正上方的所述混凝土内衬(21)厚度为70mm
‑
90mm，所述混凝土内衬(21)厚度从所述排烟口(31)正上方的70mm
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90mm向两侧距离所述排烟口(31)16m处呈线性减薄至0。3.根据权利要求1所述的水下公路盾构隧道防火结构，其特征在于，所述混凝土内衬(21)厚度从所述排烟口(31)正上方的70mm
‑
90mm向两侧距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宝超，徐志胜，阳旖，郭晨阳，赵家明，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：