一种集成式预制防爆裂隧道混凝土衬砌的制作方法

本实用新型涉及岩土工程及矿山支护技术领域，特别是涉及一种集成式预制防爆裂隧道混凝土衬砌。

背景技术：

随着我国道路基础工程的快速发展，隧道的数量越来越多，隧道内通行的车辆流量显著增加。由于车辆事故的问题，隧道内发生火灾的危险会呈上升的趋势，隧道火灾具有蔓延快、不易控制，扑救困难的特点，一旦发生火灾，将会造成大量的人员伤亡和财产损失。

另外，火灾的发生将会容易使隧道内衬砌结构混凝土产生爆裂，大大降低衬砌结构的承载力和安全性，严重者甚至会由于衬砌结构的失效导致隧道结构的坍塌。因此，高温下衬砌混凝土爆裂问题一直是国内外专家共同关注的焦点。衬砌混凝土高温下产生爆裂的原因主要是混凝土表面受热后，表层水分形成水蒸气，温度迅速升高时一旦水蒸气不能有效迅速排出，将会导致蒸气压过大，当蒸气压超过混凝土的抗拉强度，就会造成混凝土表面的爆裂。混凝土发生爆裂后，会使内侧受力钢筋直接暴露在火灾高温下，降低结构的承载能力和可靠性。

现有解决衬砌混凝土爆裂的方法主要有三种：

（1）在混凝土内部掺入聚丙烯纤维，利用纤维融化后形成孔道，从而释放蒸气压，这种方法在目前具有一定效果，应用比较多，但是如果火灾持续时间过长，混凝土爆裂现象仍有发生；

（2）在衬砌表面喷涂防火涂料或者加装防火板，这种方法能够降低衬砌混凝土表面的温度，但是却对衬砌的抗渗、变形观测带来一定影响，而且维护费用较高；

（3）采用抗拉强度高的高强混凝土，实验表明，高强混凝土并不能避免混凝土爆裂的产生。

以上三种方法在实际应用时，都具有一定的局限性，因此，解决高温混凝土衬砌的爆裂问题，对于保证衬砌结构的承载力、提高隧道火灾的安全性以及确保人民生命财产安全具有重大的经济效益和社会意义。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种集成式预制防爆裂隧道混凝土衬砌，提升施工和维护工作效率，加强隧道混凝土衬砌的防爆裂性能。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种集成式预制防爆裂隧道混凝土衬砌，包括：预制混凝土块、储水槽和陶瓷面层，所述预制混凝土块中预埋有热熔性纤维，所述预制混凝土块的正面设置有第一防火板层，所述陶瓷面层设置在第一防火板层的外侧，所述储水槽设置在预制混凝土块中，所述储水槽的背面设置有第二防火板层，所述预制混凝土块中预留设置有安装孔。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述储水槽为不锈钢壳体。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述储水槽内存储有冷却水。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述热熔性纤维包括但不限于聚丙烯纤维。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述储水槽上设置有溢汽孔或者泄压阀。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述预制混凝土块正面内凹设置有与储水槽对应的嵌入槽。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述预制混凝土块背面设置有纤维网。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述纤维网为聚丙烯纤维网。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述纤维网上涂有水泥砂浆。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述预制混凝土块中预埋有钢筋。

本实用新型的有益效果是：本实用新型指出的一种集成式预制防爆裂隧道混凝土衬砌，采用预制式生产工艺，大大提高了生产效率和现场施工效率，安装简单，加快了施工进度，利用陶瓷面层和第一防火板层进行隔热，通过储水槽进行降温，再利用热熔性纤维形成蒸汽通道，避免蒸气压超过混凝土的抗拉强度，提高了混凝土防爆裂的效果，而且便于维护，一旦发生局部渗透现象，可对渗透处的衬砌直接进行更换，维护周期短，成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本实用新型一种集成式预制防爆裂隧道混凝土衬砌一较佳实施例的结构示意图；

图2是图1中纤维网的平面结构示意图。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1~图2，本实用新型实施例包括：

一种集成式预制防爆裂隧道混凝土衬砌，包括：预制混凝土块1、储水槽4和陶瓷面层6，所述预制混凝土块1中预埋有热熔性纤维7，所述热熔性纤维7包括但不限于聚丙烯纤维，在高温环境下，预制混凝土块1内部的聚丙烯纤维熔化后形成孔道，便于水蒸气排出，减少混凝土内部蒸气压，防止混凝土爆裂的发生。

所述预制混凝土块1的正面设置有第一防火板层5，所述陶瓷面层6设置在第一防火板层5的外侧，陶瓷面层6具有耐高温特性，防止火焰直接作用于预制混凝土块1，第一防火板层5可以隔绝热量，防止高温直接作用在预制混凝土块1，减少预制混凝土块1的温升。

所述储水槽4设置在预制混凝土块1中，所述预制混凝土块1正面内凹设置有与储水槽4对应的嵌入槽，施工便利，结构牢固。所述储水槽4的背面设置有第二防火板层3，减少热量的垂直传导，所述储水槽4包括不锈钢壳体及设置在不锈钢壳体上的溢汽孔或者泄压阀，所述储水槽4内存储有冷却水，高温侵入后，冷却水会吸收大部分热量，减少温升，随着温度升高，储水槽4内冷却水气化后，从溢汽孔或者泄压阀溢出，带走热量。

所述预制混凝土块1背面设置有纤维网8，所述纤维网8为聚丙烯纤维网，所述纤维网8上涂有水泥砂浆，方便预制混凝土块1固定在围岩上。在高温环境下，纤维网8熔化后形成通道，使预制混凝土块1背面水汽溢出，进一步降低爆裂风险。

所述预制混凝土块1中预埋有钢筋，结构牢固，采用工厂预制的方式，生产效率高，有利于缩短现场组装施工的周期。所述预制混凝土块1中预留设置有安装孔2，在围岩上埋设相应螺栓，与安装孔2配合，实现预制混凝土块1的固定。

施工方法：

（1）在工厂进行预制混凝土块的预制，在混凝土浇筑时内部掺杂聚丙烯纤维和钢筋，并且预留安装孔，混凝土衬砌块中埋有储水槽，储水槽充水并设有溢汽孔或者泄压阀，在储水槽背面铺设第二防火板层；

（2）按照预制混凝土块中预留的安装孔位置，在围岩上埋设相应螺栓；

（3）安装预制混凝土块前，先在围岩上铺设一层纤维网，然后喷水泥砂浆，将预制混凝土块贴合在水泥砂浆上，确保安装孔穿过螺栓，并拧紧螺母进行固定；

（4）在预制混凝土块外侧外挂第一防火板层，在第一防火板层外侧挂陶瓷面层；

（5）在每块预制混凝土块之间用硅酸钠填缝，完成衬砌的施工。

综上所述，本实用新型指出的一种集成式预制防爆裂隧道混凝土衬砌，施工和维护便利，缩短了施工周期，降低了维护成本，而且利用隔热、冷却和放气原理，提升了混凝土衬砌的防爆裂性能。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。