盾构隧道钢纤维混凝土预制管片的服役性能研究
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和耐 久性 。 如上 海运 营 ３ ６年后 的打 浦路 隧道 管片混 凝 ７ Ｏ年 代建 成 的地铁 ， 到２ Ｏ世纪 ９ ０年代 衬 砌 结构 的 内 土 劣化 ， 钢筋 和 管 片螺 栓 锈蚀 渗 水 ； 中 国香 港 ２ Ｏ世 纪 获得 最佳 网络 长 度 （ ｍＬ ／ ｍ ） 的钢 纤 维 ； ５ ） 用 黏 结 成排 或 其他 易分 散 的纤 维 ， 确保 在 混凝 部 钢筋 严 重 锈蚀 ， 导致 混凝 土保 护 层剥 落 影 响正 常 使 土里 均匀 分散 ：
工序繁琐 、 费时 ， 管 片较 笨 重 ， 生 产 工效 低 ， 在运输 、 安 材料 应 符合 以下 基本 要 求 ：
装 过 程 中易 缺 角 、 掉边 ， 影响安装精度 ； 管 片 吊装 、 拼 装 和衬 砌 成 环后 安 全 性 不能 满 足要 求 ； 在 千斤 顶 的顶 进荷 载作 用 下 常常 形 成穿 透 性 的 裂缝 ， 管 片 的开 裂 和 １ ） 冷 拉钢 丝 型钢纤 维 ：
着 欧洲 相 关标 准 的出 版 。 现在 钢 纤 维混 凝 土 用 于 盾 构 在 外 部 冲击 力 作 用 下破 损 最小 ， 不易 掉 角 、 碎裂 ， 能量 隧道 结 构也变 得 可行 。由于有多 种设 计 工具 和设 计规 吸 收值 最 大 ， 裂缝宽度最小且无贯穿裂缝 ， 验 证 钢 纤 范可 供 Ｔ 程 师选 择 ． 就 使得 钢 纤 维混 凝 土 管 片 的 试 验 维 对 混 凝 土 的增 韧 、 增强和抗裂的独特性能 ， 可 较 好 和实 际应 用得 到 了普遍 认 可 。
盾 构 隧道 工程 质量 和服 役 寿命具 有 关键 性 的影 响 。
由 于钢 纤 维 对 混凝 土 的增 强 性 能 与 混 凝 土 基 体
在 已建 和在 建 轨 道交 通 地 下工 程 中 ， 预 制钢 筋 混 性 能 、 纤 维 掺量 及 自身性 能 （ 如几 何 尺寸 ， 长径 比 Ｌ ／ Ｄ， 凝 土 衬砌 管 片 主要 会 出现 如下 问题 ： 钢 筋 骨 架 的加 工 锚 固方法 ， 分散性 ） 有关 ， 所 以使 用 在管 片里 的钢 纤 维
工 程 材 料 与 设 备 器
Ｅｎ ｇｉ ｎｅ ｅｒ ｉ ｎ ｇ Ｍａｔ ｅｒ ｉ ａｌ ＆ Ｅｑｕｉ ｐｍ ｅｎ ｔ
盾构 隧道 钢纤维混凝 土预 制管片 的服役性 能研 究
孙 斌， Ｂ ｅ ｎ ｏ ｉ ｔ ｄ ｅ Ｒ ｉ ｖ ａ ｚ
２ ０ ０ １ ３ １ ）
（ 上 海 贝卡 尔特 一 二 钢 有 限公 司 ， 上海
２ ） 钢 丝最 小抗 拉 强度 ＞ ８ ０ ０ ＭＰ ａ ；
３ ） 在 混凝 土基 体里 的锚 固方 式应 为端 部弯 钩锚 固
４ ） 根据 纤 维 在基 体 中 的分 布 方 向 和数 量 ， 选 取 可
渗水 直 接 引 起 主体 钢 筋 的锈 蚀 ， 降低 主体 结 构 的强 度 （ 研究 发 现弯 钩具 有最 佳锚 固效 果 ） ；
２ ０ １ ４ ４ ｔ ￥ ２ 期 （ ３ 一 ） Ａ ￣ ３ ｚ 巷 啼荔 投东 １ ５ ５
器 工 程 材 料 与 设 备
Ｅｎ ｇｉ ｎｅ ｅｒ ｉ ｎ ｇ Ｍ ａｔ ｅ ｒ ｉ ａｌ 鼎 Ｅｑ ｕｉ ｐ ｍｅ ｎｔ
摘 要 ： 介 绍 了 预 制 钢纤 维混 凝 土 隧道 管 片性 能 设 计 的基 本 要 求 及 模 拟 预制 隧道 管 片 在 局 部 外 力 作 用 下 的试 验研 究 。 试 验结果说 明， 不同材料（ 素混凝土 ， 钢纤维混凝土 ， 钢筋混凝土 ） 在 临 界荷 载作 用 下 的真 实 性 能 ， 通 过 比较 揭 示 了 钢 纤ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ维 混 凝土对管片服役性能的提高和维修成本的减少。
对 钢纤 维 混凝 土 预 制管 片 进 行 了系 统 的研 究 ． 旨
钢 纤维 用 于增 强 隧道衬 砌 预 制 管 片 ， 在 许 多 欧 美 寿命［ ” 。
应 用标 准 。 使 得 钢纤维 在该 领域 的应 用受 到 了限制 。 随 在 揭 示 不 同材 料 的混 凝 土 管 片 中 。 钢 纤 维混 凝 土 管 片
Ｓ ｕ ｎ Ｂ ｉ ｎ， Ｂ ｅ ｎ ｏ ｉ ｔ ｄ ｅ Ｒｉ ｖ ａ ｚ
１ 钢纤 维 混凝 土预 制管 片研 究概 况 亚 国家 已 经 应用 很 多 年 ． 然而， 由 于早 期 缺 少 钢 纤 维
用。 不 仅 后 期 的维 修 成 本 高 。 且 严 重 影 响 地 铁 的服 役
关键词 ： 盾 构隧道 ； 预制管片 ； 钢纤维混凝土 ； 残余强度 ； 冲击 ； 能 量 吸 收
中 图分 类 号 ： Ｕ ４ ５ ４ 文献标志码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ７ ７ ６ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ — ０ １ ５ ５ — ０ ６
Ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ Ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｐ ｒ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ Ｃｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ Ｓ ｅ ｇ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ Ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ Ｔｕ ｎ ｎ ｅ ｌ
地 弥 补前 述 普通 钢 筋混 凝 土管 片 的缺 点 。 研究 结果 可
中 国钢 纤维 混 凝 土管 片 的 研 究正 处 于 起 步 阶段 。 为 钢 纤 维 混 凝 土 预 制 管 片 的 实 际应 用 提 供 理 论 支 持 目前 ， 在 地 下 轨道 建 设 中钢 筋 混凝 土预 制 衬 砌 管 片被 和 应用 指 导 广 泛地 应用 ， 管 片作 为盾 构 隧道最 重要 的结构 构件 ， 成 ２ 试 验研 究方 案 本 占到 总 成本 的 ４ ０％～５ ０％ ． 所 以管 片性 能 的优 劣对 ２ ． １ 钢 纤 维基 本性 能
工序繁琐 、 费时 ， 管 片较 笨 重 ， 生 产 工效 低 ， 在运输 、 安 材料 应 符合 以下 基本 要 求 ：
装 过 程 中易 缺 角 、 掉边 ， 影响安装精度 ； 管 片 吊装 、 拼 装 和衬 砌 成 环后 安 全 性 不能 满 足要 求 ； 在 千斤 顶 的顶 进荷 载作 用 下 常常 形 成穿 透 性 的 裂缝 ， 管 片 的开 裂 和 １ ） 冷 拉钢 丝 型钢纤 维 ：
着 欧洲 相 关标 准 的出 版 。 现在 钢 纤 维混 凝 土 用 于 盾 构 在 外 部 冲击 力 作 用 下破 损 最小 ， 不易 掉 角 、 碎裂 ， 能量 隧道 结 构也变 得 可行 。由于有多 种设 计 工具 和设 计规 吸 收值 最 大 ， 裂缝宽度最小且无贯穿裂缝 ， 验 证 钢 纤 范可 供 Ｔ 程 师选 择 ． 就 使得 钢 纤 维混 凝 土 管 片 的 试 验 维 对 混 凝 土 的增 韧 、 增强和抗裂的独特性能 ， 可 较 好 和实 际应 用得 到 了普遍 认 可 。
盾 构 隧道 工程 质量 和服 役 寿命具 有 关键 性 的影 响 。
由 于钢 纤 维 对 混凝 土 的增 强 性 能 与 混 凝 土 基 体
在 已建 和在 建 轨 道交 通 地 下工 程 中 ， 预 制钢 筋 混 性 能 、 纤 维 掺量 及 自身性 能 （ 如几 何 尺寸 ， 长径 比 Ｌ ／ Ｄ， 凝 土 衬砌 管 片 主要 会 出现 如下 问题 ： 钢 筋 骨 架 的加 工 锚 固方法 ， 分散性 ） 有关 ， 所 以使 用 在管 片里 的钢 纤 维
工 程 材 料 与 设 备 器
Ｅｎ ｇｉ ｎｅ ｅｒ ｉ ｎ ｇ Ｍａｔ ｅｒ ｉ ａｌ ＆ Ｅｑｕｉ ｐｍ ｅｎ ｔ
盾构 隧道 钢纤维混凝 土预 制管片 的服役性 能研 究
孙 斌， Ｂ ｅ ｎ ｏ ｉ ｔ ｄ ｅ Ｒ ｉ ｖ ａ ｚ
２ ０ ０ １ ３ １ ）
（ 上 海 贝卡 尔特 一 二 钢 有 限公 司 ， 上海
２ ） 钢 丝最 小抗 拉 强度 ＞ ８ ０ ０ ＭＰ ａ ；
３ ） 在 混凝 土基 体里 的锚 固方 式应 为端 部弯 钩锚 固
４ ） 根据 纤 维 在基 体 中 的分 布 方 向 和数 量 ， 选 取 可
渗水 直 接 引 起 主体 钢 筋 的锈 蚀 ， 降低 主体 结 构 的强 度 （ 研究 发 现弯 钩具 有最 佳锚 固效 果 ） ；
２ ０ １ ４ ４ ｔ ￥ ２ 期 （ ３ 一 ） Ａ ￣ ３ ｚ 巷 啼荔 投东 １ ５ ５
器 工 程 材 料 与 设 备
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摘 要 ： 介 绍 了 预 制 钢纤 维混 凝 土 隧道 管 片性 能 设 计 的基 本 要 求 及 模 拟 预制 隧道 管 片 在 局 部 外 力 作 用 下 的试 验研 究 。 试 验结果说 明， 不同材料（ 素混凝土 ， 钢纤维混凝土 ， 钢筋混凝土 ） 在 临 界荷 载作 用 下 的真 实 性 能 ， 通 过 比较 揭 示 了 钢 纤ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ维 混 凝土对管片服役性能的提高和维修成本的减少。
对 钢纤 维 混凝 土 预 制管 片 进 行 了系 统 的研 究 ． 旨
钢 纤维 用 于增 强 隧道衬 砌 预 制 管 片 ， 在 许 多 欧 美 寿命［ ” 。
应 用标 准 。 使 得 钢纤维 在该 领域 的应 用受 到 了限制 。 随 在 揭 示 不 同材 料 的混 凝 土 管 片 中 。 钢 纤 维混 凝 土 管 片
Ｓ ｕ ｎ Ｂ ｉ ｎ， Ｂ ｅ ｎ ｏ ｉ ｔ ｄ ｅ Ｒｉ ｖ ａ ｚ
１ 钢纤 维 混凝 土预 制管 片研 究概 况 亚 国家 已 经 应用 很 多 年 ． 然而， 由 于早 期 缺 少 钢 纤 维
用。 不 仅 后 期 的维 修 成 本 高 。 且 严 重 影 响 地 铁 的服 役
关键词 ： 盾 构隧道 ； 预制管片 ； 钢纤维混凝土 ； 残余强度 ； 冲击 ； 能 量 吸 收
中 图分 类 号 ： Ｕ ４ ５ ４ 文献标志码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ７ ７ ６ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ — ０ １ ５ ５ — ０ ６
Ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ Ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｐ ｒ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ Ｃｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ Ｓ ｅ ｇ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ Ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ Ｔｕ ｎ ｎ ｅ ｌ
地 弥 补前 述 普通 钢 筋混 凝 土管 片 的缺 点 。 研究 结果 可
中 国钢 纤维 混 凝 土管 片 的 研 究正 处 于 起 步 阶段 。 为 钢 纤 维 混 凝 土 预 制 管 片 的 实 际应 用 提 供 理 论 支 持 目前 ， 在 地 下 轨道 建 设 中钢 筋 混凝 土预 制 衬 砌 管 片被 和 应用 指 导 广 泛地 应用 ， 管 片作 为盾 构 隧道最 重要 的结构 构件 ， 成 ２ 试 验研 究方 案 本 占到 总 成本 的 ４ ０％～５ ０％ ． 所 以管 片性 能 的优 劣对 ２ ． １ 钢 纤 维基 本性 能