钢筋钢纤维混凝土管片的应用与系统性分析.pdfVIP

．590．2006年中国交通土建I程学术论文亲 钢筋钢纤维混凝土管片的应用与系统性分析 陈粱李志业 西南交通大学土木工程学院成都610031 【摘要】 钢筋钢纤维混凝土管片作为一种新型的、高性能的盾构管片在国外已经得到了一定的利用， 但是，在国内却研究较少。根据钢筋钢纤维混凝土的特性以及国外的工程实例可以看出这 种新型管片很适合盾构隧道，而且还具有一定的经济性。由于缺少与之相关的资料和数据， 所以对钢筋钢纤维混凝土管片选择钢筋混凝土管片的开裂原因为依据进行分析的台理性作 了阐述，并基于钢筋混凝土管片的开裂原因对钢筋钢纤维混凝土管片的设计、生产和安装 过程进行简单地系统性分析。 【关键词】 钢筋钢纤维混凝土管片 钢筋混凝土管片开裂原因 合理性 系统性分析 1前言 盾构施工技术随着城市地铁工程的高速发展，在过去几十年内得到了飞速的发展。目前国内已建的 大量地铁区间都采用盾构法施工，如北京地铁五号线试验段、十三号线部分标段；上海地铁一、二号线 暗挖区间；广州地铁一号线、二号线部分区间；南京地铁一号线有六个区间以及深圳地铁部分区间都采 用盾构法施工；即将开工的成都地铁试验段两个区间也将采用盾构法“1。除交通隧道外，还有一些水工 隧道、西气东输工程中的大量水底隧道也采用了装配式的圆环衬砌，如即将修建的武汉越江隧道。可以 说，蜃构法隧道在国内迎来了快速发展的时期。但是，对于盾构管片的研究则相对缓慢。目前国内的绝 大多数盾构隧道仍然以钢筋混凝土管片为主。近年来，一种新型的、高性能的盾构管片——钢筋钢纤 维混凝土管片已在国外的一些工程中得到应用，在国内也进行了一系列的试验研究和尝试。 2钢筋钢纤维混凝土管片的应用 钢筋钢纤维混凝土是一种由多种原料复合组成的新型材料，在钢筋混凝土中按随机状态均匀分布直 径(或等效直径)为0．3～o．7IBm、长度为L5--60tug、长径比为40～tOO的短钢纤维所形成的(也可 以掺入长钢纤维)，钢纤维掺入率为40～200kg／m““。钢筋钢纤维混凝土在许多工程领域中的应用，充 分表现出钢纤维对混凝土基体强度、韧性、抗震性等方面的有着巨大的改善作用。国外对钢纤维混凝土 管片的研究和应用早于国内，目前已在一些隧道工程中采用了钢筋钢纤维混凝士管片，如：英国 地铁隧道，管片加筋量85 186 凝土预制片建造了约100 m长的试验线；荷兰1998年在Second Heinenoord公路隧道中采用钢纤维混凝 ±管片建造了16环的试验隧道；南美的厄瓜多尔于2000年在Trasvases Manabi输水隧道工程中使用了 钢纤维混凝土预制管片，隧道长11．4km，直径4m；2001年开工的英国ChannelTunnel RailLink(CTRL) 隧道·59，· 二期工程中采用钢纤维混凝土预制管片作为衬砌材料Ⅲ。从国外这些既有工程来看，钢筋钢纤维混凝土 在盾构管片中的应用使得管片在技术与经济效益等方面都取得了显著的效果。 目前在国内，虽然钢纤维混凝土在其他工程领域应用较多，并取得了很好的技术经济效果，例如在 隧道支护中采用喷射钢纤维混凝土等，但在地铁隧道领域对于钢筋钢纤维混凝±管片的应用与研究则相 对较少，缺乏完整可靠的资料和试验数据，再加上钢纤维价格高，其应用就更加局限。因此，应当进行 必要的理论和试验研究，对钢筋钢纤维混凝土管片进行系统性分析和有限元模拟计算；同时也要对其经 济性进行定量的预测和分析。 3 以钢筋混凝土管片开裂原因为依据进行钢筋钢纤维混凝土管片分析的合理性 由于钢纤维混凝土的设计是以混凝士设计理念为基础，钢筋钢纤维混凝土的性能与钢筋混凝土的性 能更接近而且它的各项物理力学性能，如抗拉、抗弯强度及韧性，耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐疲劳、抗 震和抗爆等性能均比钢筋混凝土有所提高。同时，造成管片开裂的因素是一定的，只有提高了管片