一种基于高性能水泥基复合材料的隧道管片
技术领域
本实用新型涉及高性能水泥基复合材料和隧道管片技术领域，具体说是一种基于高性能水泥基复合材料的隧道管片。
背景技术
近年来，由于城市轨道交通的快速发展和城镇化进程的加快，我国对地下空间资源的需求越来越大，盾构隧道管片施工技术因其机械化程度高、施工速度快、环境影响小等优点，在当今城市地铁隧道以及大型隧道工程中被广泛采用。隧道管片又称管片，盾构法隧道是通过螺栓连接将多块预制管片现场拼装而形成的结构，由于是螺栓连接，所以管片之间形成的接缝（环缝和纵缝）以及螺栓孔部位容易出现渗漏水现象，为防止地下水渗漏到管片内，通常会在管片接缝处设置橡胶防水密封垫、在螺栓孔口处设置遇水膨胀橡胶密封圈，并进行注浆、嵌缝处理等。
采用螺栓连接基本都是人工作业，耗费大量时间和人力，施工速度慢、工期长。实际工程中螺栓采用防水橡胶圈并进行注浆和嵌缝处理后，出现渗漏水的现象依然普遍存在，管片内一旦出现渗漏，将严重威胁着隧道内的安全和运营，尤其对于电力隧道和地铁隧道将造成不可估量的生命和财产损失。
申请号201610708866.7公开了一种盾构法隧道管片螺栓孔防水构造和施工方法，通过二个防水垫圈提高了螺栓孔的防水压力，具有更好的耐久性，但是这种连接形式施工较为复杂，也不能避免防水垫圈的老化问题。
目前，国内大多数都是通过外加措施让螺栓孔增强防水能力，而无法避免使用螺栓连接。因此，寻找一种不通过螺栓连接，施工方便、抗渗性能和耐久性能好、连接可靠，造价低，能够有效地解决螺栓孔防水问题的新型隧道管片连接方式和施工方法是目前亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种基于高性能水泥基复合材料的隧道管片。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于高性能水泥基复合材料的隧道管片，若干所述隧道管片进行拼装构成一圈隧道环，所述隧道管片两侧边分别开设有两端封闭的凹槽，所述凹槽内布设有一组预埋钢筋，所述预埋钢筋伸出于所述凹槽外，隧道拼装时，相邻两隧道管片的凹槽相对应扣合，形成封闭的管片连接槽，管片连接槽的端面开设有灌浆孔和出浆孔，通过灌浆孔和出浆孔向所述管片连接槽内灌注高性能水泥基复合材料，所述管片连接槽内预埋钢筋进行错位搭接连接。
本实用新型进一步的设计方案中，上述凹槽为V型凹槽或U型凹槽或弧形凹槽。
本实用新型进一步的设计方案中，上述预埋钢筋的直径不低于6mm，伸出的锚固长度不低于预埋钢筋直径的5倍。
本实用新型进一步的设计方案中，上述灌浆孔位于管片连接槽最低点，所述出浆孔位于管片连接槽的最高点。
本实用新型进一步的设计方案中，相扣合拼接的两隧道管片的凹槽口四周粘贴有一层止水垫。
本实用新型进一步的设计方案中，上述高性能水泥基复合材料的配合比为水泥：粉煤灰：硅灰：石英砂：水：减水剂：钢纤维=690:240:172:187.34:991.8:22.04:120，其中减水剂掺量为2.0%，钢纤维体积掺量为1.5%，砂胶比0.9，水胶比为0.17。
上述基于高性能水泥基复合材料的隧道管片拼装施工方法，包括以下具体步骤：
步骤一、设计并制作隧道管片模具，在隧道管片模具内放好钢筋笼，并且预留好伸出在凹槽内的钢筋，在凹槽口四周粘贴一层薄的止水垫。
步骤二、右下至上依次进行隧道管片拼装，隧道管片的凹槽口对应扣合紧密接触后，形成了封闭的管片连接槽，将管片连接槽的一端开出灌浆孔和出浆孔，灌浆孔开在最低位置，出浆孔开在最高位置。
步骤三、采用高压灌浆机将高性能水泥基复合材料从灌浆孔内注入管片连接槽，等上部出浆孔有高性能水泥基复合材料浆体流出时，停止灌浆，及时堵住开孔部位，用相同的方法拼接其余隧道管片。
本实用新型进一步的设计方案中，上述高性能水泥基复合材料的配合比为水泥：粉煤灰：硅灰：石英砂：水：减水剂：钢纤维=690:240:172:187.34:991.8:22.04:120，其中减水剂掺量为2.0%，钢纤维体积掺量为1.5%，砂胶比0.9，水胶比为0.17。
本实用新型具有以下突出的有益效果：
本实用新型的不需要螺栓连接，克服了螺栓连接时需人工拧紧，耗费大量时间和人力，施工速度慢、工期长等问题。克服了螺栓连接时，螺栓孔容易渗漏水，螺栓止水密封圈容易老化、后期维护难度大等问题。
本实用新型中高性能水泥基复合材料具有高韧性、高耐久性和低渗透率的特点，通过浇筑高性能水泥基复合材料连接，管片节点的抗渗透性和耐久性得到很大提高，防水效果好，后期维护成本低。
本实用新型中钢筋通过错位搭接连接，无需精准定位，施工方便，管片钢筋经过这种可靠锚固再浇筑高强度的高性能水泥基复合材料，使得管片的整体性能和抗震性能显著提高。
附图说明
图1是实施例中基于高性能水泥基复合材料的隧道管片结构示意图；
图2是实施例中隧道管片底部拼装图；
图3是实施例中隧道管片拼装成环图；
图4实施例中不同拼接部位的管片连接槽上开孔示意图
图中，1-预埋钢筋，4-凹槽，5-隧道管片，7-灌浆孔，8-出浆孔，9-钢筋笼，10-灌浆孔，11-出浆孔，12-隧道管片，13-隧道管片，14-隧道管片，15-管片连接槽，16-管片连接槽，17-管片连接槽，18-灌浆孔，19-出浆孔。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例
参见附图1，一种基于高性能水泥基复合材料的隧道管片，是由若干隧道管片5进行拼装构成一圈隧道环，每个隧道管片两侧边分别开设有两端封闭的V型凹槽4，凹槽4内布设有一组直径不低于6mm的预埋钢筋1，预埋钢筋1伸出于凹槽4外，伸出的锚固长度不低于预埋钢筋直径的5倍；伸出的锚固长度是指从预制管片里面伸出来，没有被混凝土包裹的部分。隧道拼装时，相邻两隧道管片5的凹槽4开口相对应扣合，形成封闭的管片连接槽，相扣合拼接的两隧道管片的凹槽口四周粘贴有一层止水垫。管片连接槽的端面开设有灌浆孔和出浆孔，灌浆孔位于管片连接槽最低点，出浆孔位于管片连接槽的最高点。通过灌浆孔和出浆孔向管片连接槽内灌注高性能水泥基复合材料，管片连接槽内预埋钢筋进行错位搭接连接。错位搭接连接是钢筋相互错位，错开、不接触之意。这样做的目的是不需要考虑钢筋之间的精准定位，这样也能体现在密闭空间的优势。高性能水泥基复合材料的质量配合比为水泥：粉煤灰：硅灰：石英砂：水：减水剂：钢纤维=690:240:172:187.34:991.8:22.04:120，其中减水剂掺量为2.0%，钢纤维体积掺量为1.5%(体积比)，砂胶比0.9（为石英砂质量与所有胶凝材料质量之比值），水胶比为0.17（为水质量与所有胶凝材料质量之比值）。
使用本实用新型的隧道管片进行拼装施工时，不需要通过螺栓连接，拼装时相邻两隧道管片的凹槽开口口相对应扣合，形成封闭的菱形的管片连接槽，凹槽内预埋钢筋可采用错位搭接连接，凹槽内注入高性能水泥基复合材料连接。以3片隧道管片组成一圈隧道环为例，参见附图2-4，具体包括以下步骤：
步骤一、设计并制作隧道管片模具，在隧道管片模具内放好钢筋笼9，并且预留好伸出在凹槽4内的钢筋1，为保证隧道管片接触部位具有更好的防水效果，在凹槽4口四周粘贴一层薄的止水垫。得到隧道管片12、隧道管片13和隧道管片14。
步骤二、由下至上依次进行隧道管片拼装，先拼装底部的隧道管片12和隧道管片13，隧道管片拼装紧密接触后，接触部位内部形成了菱形的管片连接槽15，将管片连接槽15的一边开出二个孔灌浆孔7和出浆孔8，灌浆孔7在最低位置，出浆孔8在最高位置。拼装好隧道管片12和隧道管片13后，用同样的方法拼装隧道管片14，隧道管片14分别与隧道管片12和隧道管片13扣合形成菱形的管片连接槽17和管片连接槽16，管片连接槽16的一端开出灌浆孔10和出浆孔11，管片连接槽17的一端开出灌浆孔18和出浆孔19。
步骤三、采用高压灌浆机将高性能水泥基复合材料从灌浆孔7内注入管片连接槽15，等上部出浆孔8有高性能水泥基复合材料浆体流出时，停止灌浆，及时堵住灌浆孔7和出浆孔8部位，用相同的方法依次灌装其余管片连接槽。
高性能水泥基复合材料的配合比为水泥：粉煤灰：硅灰：石英砂：水：减水剂：钢纤维=690:240:172:187.34:991.8:22.04:120，其中减水剂掺量为2.0%，钢纤维体积掺量为1.5%，砂胶比0.9，水胶比为0.17。
以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
