[发明专利]一种装配式BFRP管混凝土组合结构隧道衬砌

说明书

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种装配式BFRP管混凝土组合结构隧道衬砌。所述BFRP管混凝土组合结构隧道衬砌包括环形的三层材料；第一层和第三层均采用玄武岩纤维复合材料（BFRP）制成，中间层为填充的自密实工程水泥基复合混凝土材料（ECC）；相邻层之间密切贴合，形成隧道衬砌结构。采用该装配式BFRP管混凝土组合材料制作的隧道衬砌结构，外层BFRP管相较于传统混凝土材料更耐腐蚀，且密度小重量轻、抗拉强度高，有效地避免了传统混凝土材料抗拉强度低、易开裂渗水的问题，以及混凝土材料耐久性差、不宜在氯离子含量高的海水等腐蚀性环境中使用的缺点，为解决跨海隧道的耐久性提出了新的解决方案。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，特别涉及一种装配式BFRP管混凝土组合结构隧道衬砌。

背景技术

近年来，随着隧道施工技术水平的提高，水下隧道得到了空前的发展，跨江、跨海隧道得到了人们的日益青睐。例如已经建成通车的港珠澳大桥主体工程海底隧道，全长约6.7公里，是迄今为止世界最长、埋入海底最深（最深处近50米）、车道数最多、综合技术难度最高的沉管隧道之一。在拟建中的渤海湾海底隧道、琼州海峡隧道以及构思中的台湾海峡隧道等，如建成通车将大大缩短来往海峡两岸的时间，具有举足轻重的地位。然而在用盾构法或沉管法进行海底隧道施工时，不得不考虑到海水中高浓度氯离子对现有混凝土隧道结构的腐蚀，而且混凝土抗拉强度低、易开裂，一旦混凝土衬砌结构开裂，海水将渗入隧道承重的混凝土衬砌结构之内，进一步腐蚀混凝土结构，导致混凝土承载能力大大降低，耐久性下降，使得维修成本大大增加。如保养不当，甚至有隧道漏水、垮塌的危险。因此，随着混凝土隧道衬砌结构的广泛使用，混凝土衬砌结构的一些缺点也逐渐暴露出来，在我国隧道建设中，许多隧道都已经进入高维修管理阶段，隧道的病害防治已越来越成为人们重视的问题。

由于隧道衬砌混凝土耐久性差、易开裂、渗水等质量隐患，严重的可能造成隧道局部塌陷，轻微的会出现漏水现象，即使一些隧道的轻微漏水事件没有对隧道整体结构造成影响，但势必会在民众当中引起恐慌，造成不良影响。故而，解决隧道衬砌结构混凝土耐久性差、易开裂渗水这一难题已逐渐成为工程师关注的问题。可以预见，在不久的将来，我国即将修建一系列世界瞩目的跨海隧道工程，而传统混凝土衬砌材料的开裂渗水问题将成为亟待解决的技术难题。不仅在修建跨海隧道时要防止海水对混凝土衬砌结构的腐蚀，建在富含腐蚀性介质的公路或铁路隧道，其衬砌背后的腐蚀性环境水，也容易沿衬砌的工作缝、变形缝、毛细孔以及空洞渗流到衬砌内侧，对衬砌混凝土结构产生物理或者化学性的腐蚀作用，严重影响隧道运营安全。如果隧道穿过山体附近地下水集聚的地方，当隧道围岩与含水层连通时，一旦隧道的放水排水设施不完善，就必然会发生隧道水害。

故而不论是跨海隧道亟待解决的防止海水侵蚀的技术难题，还是修建众多的公路和铁路隧道所面临的腐蚀性环境水侵蚀混凝土造成的维护保养问题，亟待寻找解决混凝土衬砌材料易开裂渗水和耐久性差的方法。

发明内容

针对在修建跨海隧道时防止海水对混凝土衬砌结构的腐蚀问题以及近年来我国隧道工程建设与运营过程中出现的隧道结构混凝土开裂并渗水的问题，本发明提供了一种装配式BFRP管混凝土组合结构隧道衬砌，本发明用BFRP管混凝土组合材料代替传统钢筋混凝土材料作为隧道承重的衬砌结构，BFRP材料耐腐蚀、密度小重量轻、强度高，特别是具有较高的抗拉强度，从而避免了混凝土结构易开裂渗水的缺点。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种装配式BFRP管混凝土组合结构隧道衬砌，所述隧道衬砌由内到外依次为第一层、第二层和第三层，相邻层之间无间隙；

所述第一层和所述第三层均采用玄武岩纤维增强聚合物复合材料制成，所述第二层采用自密实ECC混凝土复合材料制成。

所述第一层和所述第三层为两个直径不同的BFRP环形管，所述BFRP环形管之间填充自密实ECC混凝土复合材料，即为第二层。