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        科恩沉埋隧道的防火耐燃設計

        2015-03-10 05:39:55邵根大
        現(xiàn)代城市軌道交通 2015年1期
        關鍵詞:科恩側墻橡膠

        科恩沉埋隧道的防火耐燃設計

        新建的第2座科恩沉埋隧道,與既有的第1座科恩沉埋隧道平行,相距僅10~15 m。既有的第1座科恩沉埋隧道是由若干個長90 m的單元組成,不設專門的膨脹伸縮縫,主要的變形發(fā)生在單元之間的浸入式膨脹接頭中。第2座科恩沉埋隧道的每個單元細分成7段,因此,無論單元之間的接頭,還是分段之間的接頭,都會發(fā)生變形。沉埋隧道的地基是將砂漿(砂和水的混合物)注入隧道底部形成的砂地基,砂的飽和度與注入速度是影響地基最終質(zhì)量的重要參數(shù)。

        1 隧道耐燃能力設計

        在設計中,除了滿足交通功能要求外,還要求隧道具有在發(fā)生火災時耐燃的能力。這溫度根據(jù)RWS溫度曲線來決定,隧道內(nèi)溫度燃燒1 h后達到1 350 ℃;火災的屬性定義為由碳氫化合物燃燒引起的火災。

        隧道的耐燃能力的設計可從兩方面來敘述:混凝土結構的防護;橡膠止水帶的防護。

        1.1混凝土結構的防護

        火災中混凝土結構暴露在外的1層混凝土的溫度上升很快。鋼材和混凝土的溫度分別達到400℃和250℃時便會失去強度和剛度。

        為了防止結構由高溫燃燒引起的垮塌,隧道的頂板和側墻的上部1 m高度范圍內(nèi)采用絕緣纖維板材料防護,這在結構預制時很容易做到。

        隧道側墻的其余部分也必須防護,但采用絕緣纖維板材料不一定合適。根據(jù)其他隧道工程的成功經(jīng)驗,可采取加厚保護層的方法來保護結構的混凝土及內(nèi)部鋼筋。對側墻來說,如果采用石灰?guī)r為骨料的混凝土,鋼筋的混凝土保護層的厚度可取100 mm。根據(jù)RWS溫度曲線,燃燒2 h后,混凝土溫度達到380℃,深度達70 mm,還有30 mm厚的未變質(zhì)混凝土保護著鋼筋。

        結構計算中,混凝土截面必須相應地折減,以考慮變質(zhì)的混凝土對截面的影響,火災后必須把變質(zhì)的混凝土鑿除,并加以修補。

        為了防止保護層混凝土爆裂,在混凝土拌合料中添加聚丙烯纖維?;馂脑囼炞C明,此材料可以防爆裂。

        1.2橡膠密封部分的防護

        接頭中傳統(tǒng)安設橡膠膨脹接頭和可注入的橡膠止水帶,在火災中如果沒有防護,則橡膠密封部分的溫度很快上升,導致其可靠性降低。

        與混凝土不同的是,橡膠密封部分通常是在結構的外側,損壞后是很難修理的。所以,業(yè)主提出要求橡膠密封部分能經(jīng)受住80℃的高溫(根據(jù)RWS溫度曲線,火災2 h后橡膠溫度達到80 ℃)。傳統(tǒng)上這類接頭用防護板加以保護,而這種相對簡單方法的缺點是,防護板因接頭兩側的結構產(chǎn)生相對位移而被折斷(圖1)。應該避免出現(xiàn)這種相對位移,但是垂直于平面的位移,多多少少會自由地發(fā)生,因為不均勻的結構荷載以及不同的支承剛度是難以完全避免的。

        對于第2座科恩隧道,把接頭設計成可變形的接頭,即使產(chǎn)生相對位移,也不致?lián)p壞防護板(圖2)。

        圖1 會導致防護板折斷的接頭

        圖2 可適應相對位移的接頭

        參考文獻

        [1] Service for Life [J]. Tunnels & Tunnelling. 2014(1): 41-45.

        邵根大 編譯

        責任編輯 冒一平

        收稿日期2014-10-27

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