[发明专利]盾构隧道自调节防火衬砌管片结构

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明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，本发明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。