[发明专利]一种钢-混凝土-超高性能混凝土组合管片及其施工方法

说明书

本发明公开了一种钢‑混凝土‑超高性能混凝土组合管片及其施工方法，包括上层超高性能混凝土板、下层钢板、多片置于上层超高性能混凝土板和下层钢板之间且沿下层钢板的环向布置的连接型钢；连接型钢包括设置在靠近下层钢板长度方向两侧的侧型钢，侧型钢与下层钢板和上层超高性能混凝土板的两侧边缘形成边缘间隙，上层超高性能混凝土板沿长度方向的两侧边缘朝向下层钢板的方向向下延伸进边缘间隙中；连接型钢将上层超高性能混凝土板和下层钢板之间的间隙分割成若干个用于填充混凝土的腔体，隧道管片还包括填充在腔体中的混凝土。本发明提供的组合隧道管片具有高耐久、高材料利用效率、易装配施工、适用范围广的特点。

技术领域

本发明属于地铁、公路隧道施工技术领域，尤其涉及一种钢-混凝土-超高性能混凝土组合管片及其施工方法。

背景技术

地铁隧道、地下车道和地下人行道等地下隧道工程建设水平是衡量国家科技和现代化水平的重要标志。盾构隧道以其施工速度快、不影响地面交通和工业化程度高等优势，我国地铁隧道建设中得到了较为广泛的应用，但地下车道、地下人行道和综合地下管廊等浅埋式隧道仍主要采用现浇施工。地下现浇结构施工效率低、占用城市空间周期长、施工质量控制难度大、资源消耗多、对环境影响严重，虽也有少量浅埋式地下隧道采用装配式施工，但混凝土管片重量大，严重影响其吊装、运输和安装，降低了地下隧道装配施工效率；特别是对大型地下隧道，由于受施工现场吊装能力限制无法采用大尺寸构件，管片接头多，不仅影响施工速度还影响结构的整体性。

地下隧道多采用普通钢筋混凝土结构。地下环境中混凝土经常处于地下水位线以下，持续受高压水和强地下渗流共同作用；服役滨海环境和不良地质条件时受氯和硫酸根等有害离子侵蚀，混凝土的裂缝形成和扩展加剧了渗透和对钢筋的腐蚀作用；另外隧道内部二氧化碳浓度高、温度和湿度变化频繁，加速了内壁混凝土碳化。上面诸多不利因素及其复合作用导致地下环境中钢筋锈蚀和混凝土性能劣化速度显著高于地上结构，加之地下结构维护和维修困难，使得结构面临严峻的耐久性问题。地下隧道结构为了保证其耐久性，管片截面尺寸和配筋通常由使用阶段最大裂缝宽度控制，普遍存在截面尺寸大、配筋率高、材料利用效率低等问题，上述问题在受到较大弯矩作用的矩形、类矩形等异形隧道中尤为突出。

因此，为获得一种可预制、易装配、长耐久和高材料利用效率的地下隧道结构，有必要开发一种新型地下隧道结构管片，以提升地下隧道结构耐久性，提高管片材料利用效率，实现工厂预制生产、现场装配施工，且对盾构和非盾构隧道均具有良好适用性。

发明内容

本发明为解决现有隧道管片在背景技术中所述缺陷和不足，提供一种具有高耐久、高材料利用效率、易装配施工、适用范围广的钢-混凝土-超高性能混凝土组合管片，本发明提出的技术方案为：

一种钢-混凝土-超高性能混凝土组合管片，包括上层超高性能混凝土板、下层钢板、多片置于所述上层超高性能混凝土板和下层钢板之间且沿所述下层钢板的环向布置的连接型钢；

所述连接型钢包括设置在靠近所述下层钢板长度方向两侧的侧型钢，所述侧型钢与所述下层钢板和所述上层超高性能混凝土板的两侧边缘形成边缘间隙，所述上层超高性能混凝土板沿长度方向的两侧边缘朝向所述下层钢板的方向向下延伸进所述边缘间隙中；

所述上层超高性能混凝土板和所述下层钢板设置的方向相同，所述上层超高性能混凝土板和所述下层钢板通过所述连接型钢连接，所述上层超高性能混凝土板和所述下层钢板之间形成用于填充混凝土的腔体；

所述隧道管片还包括填充在所述腔体中的混凝土。

优选的，所述腔体的内壁上设有浇筑孔，浇筑孔用于空腔内普通混凝土灌注。

优选的，所述上层超高性能混凝土板由经纤维增强的超高性能混凝土制成。在超高性能混凝土基体内掺入钢纤维、碳纤维和玻璃纤维等可大幅提升材料抗裂性能，纤维类型和掺量合理时，上层超高性能混凝土板可在内部配筋屈服前将最大裂缝宽度控制在允许范围。