CN109812279A - 一种用于盾构隧道的隔震管片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于盾构隧道的隔震管片，包括管片主体和固定在管片连接端的橡胶隔震层；管片主体的材料采用镍钛合金水泥基复合材料，即将现有技术混凝土制备过程中的粗骨料替换为适量的镍钛合金纤维制成，镍钛合金纤维的具体组分及重量百分为：55.9％镍，44.1％钛；镍钛合金纤维与镍钛合金水泥基复合材料中上述各组分之和的体积比为1.8％；橡胶隔震层的材料采用黏弹性高阻尼橡胶材料；橡胶隔震层采用胶黏和嵌套结构与管片主体固定。本发明利用镍钛合金水泥基工程复合材料和橡胶隔震层来阻隔地震波传播，保证隧道在地震波作用下的相对安全。在不改变原有施工方法的前提下，可以提高结构的安全性，提升隧道结构抵御地震破坏的能力。

Description

一种用于盾构隧道的隔震管片

技术领域

本发明涉及地下结构施工领域,具体涉及一种用于盾构隧道的隔震管片。

背景技术

随着国家战略的需要,城市化进程的推进，城市地铁隧道已成为大都市最重要的轨道交通方式。在高烈度地震区,由于通道的稀缺,隧道不可选择线路使其无法避让糟糕的地质或断层,地震作用对建设在这些复杂地质条件的隧道结构的影响更为显著,隧道的抗震问题成为必须解决的重要难题。目前用于隧道施工的管片形式较为单一。技术成熟但缺乏对抗震的考虑。盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。所以，针对盾构管片的改进是十分必要的。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于盾构隧道的隔震管片。使用镍钛合金水泥基工程复合材料，这种管片对地震波的传播具备一定的吸收作用。使用此隔震管片替代原有的传统管片，可很大程度上保护隧道结构不被破坏，保障隧道结构的安全和人身安全。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种用于盾构隧道的隔震管片，包括管片主体和固定在管片连接端的橡胶隔震层；所述管片主体的材料采用镍钛合金水泥基复合材料，所述镍钛合金水泥基复合材料的组分及质量份数为：水泥540～560份，石英砂220～240份，水300～310份，粉煤灰990～1020份，减水剂2～3份；还包括有镍钛合金纤维，所述镍钛合金纤维的具体组分及重量百分为：55.9％镍，44.1％钛；所述镍钛合金纤维与所述镍钛合金水泥基复合材料中上述各组分之和的体积比为1.8％；所述橡胶隔震层的材料采用黏弹性高阻尼橡胶材料；所述橡胶隔震层采用胶黏和嵌套结构与所述管片主体固定。

本发明用于盾构隧道的隔震管片，其中，所述嵌套结构采用T型槽块的连接，即在所述管片主体上与所述橡胶隔震层连接的一侧设有T型槽，在所述橡胶隔震层上与所述管片主体连接的一侧设有与所述T型槽配合的T型块。

本发明中，所述镍钛合金水泥基复合材料中，所述水泥选用标号不低于P.042.5的普通硅酸盐水泥；所述石英砂的平均粒径为110μm,最大粒径为300μm；所述粉煤灰为一级粉煤灰；所述镍钛合金纤维的长度约为3cm，直径约为0.25mm；所述减水剂采用聚竣酸盐高性能减水剂,碱含量小于10％,减水率大于25％,常压沁水率比小于20％。

本发明具有以下有益效果:

本发明中采用镍钛合金水泥基复合材料制作的隔震管片，能减小管片与管片之间的相对位移，从而可以减轻地震作用时隧道的位移反应。本发明中的橡胶隔震层可以吸收地震波的能量，从而减小地震对隧道结构的影响，达到隔震的目的。本发明结构合理、施工简单，可有效提高隧道管片的减震防灾性能。

附图说明

图1为本发明一种用于盾构隧道的隔震管片的示意图

图中：1-管片主体；2-嵌套结构；3-橡胶隔震层。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白,以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

本发隔震管片明的设计思路是：管片主体的材料选用镍钛合金与水泥基工程复合材料，将混凝土制备过程中的粗骨料替换为适量的镍钛合金纤维制成，利用隔震管片对波传播的吸收作用，在衬砌结构内的管片施工中使用本发明隔震管片，能使管片具备一定的吸收地震波的能力，从而保护隧道结构不被破坏。

如图1所示，本发明提出的一种用于盾构隧道的隔震管片，包括管片主体1和固定在管片四周的橡胶隔震层3；所述橡胶隔震层3采用胶黏和嵌套结构2与所述管片主体固定。所述橡胶隔震层3用于阻碍地震波的传播，吸收地震波的能量，兼具防水作用。所述嵌套结构2是为了便于在管片主体1的四个平面安装并固定橡胶隔震层3。

所述管片主体1的材料采用镍钛合金水泥基复合材料，所述镍钛合金水泥基复合材料的组分及质量份数为：水泥540～560份，石英砂220～240份，水300～310份，粉煤灰990～1020份，减水剂2～3份；还包括有镍钛合金纤维，所述镍钛合金纤维的具体组分及重量百分为：55.9％镍，44.1％钛；所述镍钛合金纤维与所述镍钛合金水泥基复合材料中上述各组分之和的体积比为1.8％。具体实施时，其中的所述水泥选用标号不低于P.042.5的普通硅酸盐水泥；所述石英砂的平均粒径为110μm,最大粒径为300μm；所述粉煤灰为一级粉煤灰；所述镍钛合金纤维的具体组分及重量百分为：55.9％镍，44.1％钛，所述镍钛合金纤维的长度约为3cm，直径约为0.25mm；所述减水剂采用聚竣酸盐高性能减水剂,碱含量小于10％,减水率大于25％,常压沁水率比小于20％。

所述橡胶隔震层3的材料采用黏弹性高阻尼橡胶材料，

所述嵌套结构2采用T型槽块的连接，即在所述管片主体1上与所述橡胶隔震层3连接的一侧设有T型槽，在所述橡胶隔震层3上与所述管片主体1连接的一侧设有与所述T型槽配合的T型块。

本发明用于盾构隧道的隔震管片的制备，主要包括如下步骤:

按照本发明提供的组分及质量份数制备镍钛合金水泥基工程复合材料，主要是将现有技术混凝土制备过程中的粗骨料替换为适量的镍钛合金纤维制成。

重新计算管片模板尺寸，考虑到本发明中设置的嵌套结构2的形状并以此为标准改变模板的形状。另外，由于橡胶隔震层3的引入，模板的尺寸要进行一定的减小。

在脱模的镍钛合金水泥基工程复合材料管片嵌套结构2部分涂胶粘剂，之后安装黏弹性高阻尼橡胶材料，使成品尺寸与标准管片尺寸相同。

本发明中橡胶隔震层采用的黏弹性高阻尼橡胶材料是在天然橡胶中增加以炭黑为主要原料的添加剂所制成。炭黑既能与橡胶分子发生物理上的吸附作用，也能与橡胶分子产生化学结合，最终使橡胶形成整体网络结构，对橡胶的高弹性、高硬度和高强度等物理性能都有较大的促进作用。

本发明将管片的制备材料从普通混凝土改为镍钛合金水泥基工程复合材料。使用该材料制备的结构的抗震性能可以大幅提升，发生地震时，本发明隔震管片具有一定的可变形性和可恢复性，对阻隔地震波具有显著作用。可保证隧道在地震波作用下的损坏程度大大降低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于盾构隧道的隔震管片，其特征在于:包括管片主体(1)和固定在管片连接端的橡胶隔震层(3)；

所述管片主体(1)的材料采用镍钛合金水泥基复合材料，所述镍钛合金水泥基复合材料的组分及质量份数为：水泥540～560份，石英砂220～240份，水300～310份，粉煤灰990～1020份，减水剂2～3份；还包括有镍钛合金纤维，所述镍钛合金纤维的具体组分及重量百分为：55.9％镍，44.1％钛；所述镍钛合金纤维与所述镍钛合金水泥基复合材料中上述各组分之和的体积比为1.8％；

所述橡胶隔震层(3)的材料采用黏弹性高阻尼橡胶材料；

所述橡胶隔震层(3)采用胶黏和嵌套结构(2)与所述管片主体(1)固定。

2.根据权利要求1所述用于盾构隧道的隔震管片，其特征在于，所述嵌套结构(2)采用T型槽块的连接，即在所述管片主体(1)上与所述橡胶隔震层(3)连接的一侧设有T型槽，在所述橡胶隔震层(3)上与所述管片主体(1)连接的一侧设有与所述T型槽配合的T型块。

3.根据权利要求1所述用于盾构隧道的隔震管片，其特征在于：所述镍钛合金水泥基复合材料中，所述水泥选用标号不低于P.042.5的普通硅酸盐水泥；所述石英砂的平均粒径为110μm,最大粒径为300μm；所述粉煤灰为一级粉煤灰；所述镍钛合金纤维的长度约为3cm，直径约为0.25mm；所述减水剂采用聚竣酸盐高性能减水剂,碱含量小于10％,减水率大于25％,常压沁水率比小于20％。