[实用新型]一种海域腐蚀环境高性能耐久性盾构管片衬砌结构

说明书

本实用新型涉及一种海域腐蚀环境高性能耐久性盾构管片衬砌结构，包括高性能混凝土管片、榫状连接、高性能耐腐蚀螺栓、多重防水系统等，所述多块高性能混凝土管片通过所述高性能耐腐蚀螺栓连接固定，环向通过所述榫状连接控制拼装，各接缝通过所述多重防水系统密封防水，所述高性能混凝土管片背后与地层之间设置所述加强注浆系统，所述高性能混凝土管片内侧设置所述预留补强空间。本实用新型能够实现海底盾构法隧道衬砌材料、连接、防水和施工质量等全系统的耐久性提高，满足结构承载能力，实现接头良好的防水性能，显著提高盾构管片衬砌施工质量，增强抗腐蚀能力实现良好耐久性能，保证海底盾构隧道在设计使用年限内安全服役。

技术领域

本实用新型属于隧道与地下工程设计与施工技术领域，特别涉及一种海域腐蚀环境高性能耐久性盾构管片衬砌结构。

背景技术

目前海底隧道在我国尚处于起步阶段，采用的施工方法主要为盾构法和矿山法。对于采用盾构法施工的海底隧道，隧道结构埋置于海床下方的土体中，隧道结构受所接触的土体、地下水和海洋气候中有害介质的作用，尤其在荷载与环境的复合影响下，材料乃至结构的性能会随时间而退化和劣化。海底隧道海域及距海较近处的地下水的化学成分与海水相似，氯离子含量与海水基本相同甚至高于海水。深圳前湾电缆隧道是我国第一座海底盾构法隧道，2005年建成，2014年2月检测结果发现管片混凝土碳化及强度有明显劣化；隧道内盾构环片间的连接螺栓锈蚀情况比较严重，抽检统计，螺栓尾端平均锈蚀率达80％，螺母平均锈蚀率达92.3％，螺栓垫片平均锈蚀率达99.5％，部分锈蚀严重的螺栓已出现松动现象和渗漏水情况。尤其在拼装接缝平整度较差的地方，锈蚀现象更为严重。

目前关于海底隧道耐久的研究主要集中在隧道结构钢筋混凝土的强度和材料上，如分析二衬混凝土抗氯离子腐蚀性机理，开展C50高强混凝土配合比试验，以及混凝土耐久性检测的方法等。但盾构隧道结构耐久性影响因素多，包括盾构管片的构造和材料、连接构件、防水系统和注浆系统等，各个环节均应引起重视。主要的原因在于施工阶段的接缝错台、盾构接缝防水失效等造成渗漏水，进而腐蚀管片连接螺栓和混凝土衬砌。盾构隧道耐久性设计不能仅关注二衬混凝土材料及配比，而应从管片设计、便于施工质量提高和后期可维护等多方面采取综合措施。

发明内容

本实用新型的目的是克服在海域环境中上述现状盾构法隧道衬砌管片耐久性存在的不足，提出一种海域腐蚀环境高性能耐久性盾构管片衬砌结构，满足结构承载能力，实现接头良好的防水性能，提高管片结构的耐久性能，该结构具有结构形式和工法工艺简单，显著提高盾构管片衬砌施工质量，增强抗腐蚀能力，实现良好耐久性能，保证海底盾构隧道在设计使用年限内安全服役。

本实用新型所采用的技术方案为：一种海域腐蚀环境高性能耐久性盾构管片衬砌结构，其特征在于，包括高性能混凝土管片、榫状连接、高性能耐腐蚀螺栓、多重防水系统、加强注浆系统和预留补强空间，多块所述高性能混凝土管片通过所述高性能耐腐蚀螺栓连接固定，环向通过所述榫状连接控制拼装，各接缝通过所述多重防水系统密封防水，所述高性能混凝土管片背后与地层之间设置所述加强注浆系统填充密实，所述高性能混凝土管片内侧设置所述预留补强空间用于后期的维修补强，上述结构依次相连组合形成耐久性盾构管片结构。

所述高性能混凝土管片采用C55、P12钢筋混凝土，裂缝开展宽度限值0.15mm，钢筋保护层厚度加大至55mm。混凝土采用较大掺量的矿物掺和料，同时添加改性聚丙烯纤维。矿物掺和料应为性能稳定的粉煤灰、磨细矿渣粉，粉煤灰的质量等级不低于F类中的II级，游离氧化钙含量≤1.0％，矿渣粉不低于S95级。改性聚丙烯纤维掺量约为1.5kg/m³。

所述高性能混凝土管片设置为6～9块，拼装形成圆形隧道断面。在所述高性能混凝土管片背面和接缝密封垫外侧的混凝土上涂刷多功能混凝土防护剂，材料采用高渗透性改性环氧涂料，分次涂刷，第一次涂刷0.2～0.25kg/m²，第二次涂刷0.2～0.25kg/m²。