用于地下鋼筋混凝土構(gòu)造的增強(qiáng)件、結(jié)構(gòu)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于制造地下鋼筋混凝土構(gòu)造的增強(qiáng)件、結(jié)構(gòu)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已經(jīng)基于特定參考開發(fā)了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不局限于在挖掘工程期間構(gòu)造隧道壁和隧道豎井。
[0003]已知由挖掘機(jī)中的“隧道鉆機(jī)”(TBM)挖掘隧道，通常首先從鋼筋混凝土豎井結(jié)構(gòu)下放挖掘機(jī)，所述鋼筋混凝土豎井結(jié)構(gòu)設(shè)計成包含圍繞隧道入口的土體。傳統(tǒng)地，豎井由趨向于平行六面體形狀并且在土體中就地挖掘和澆注的混凝土隔板構(gòu)成，或者豎井由在挖掘隧道起始部之前被打入到土體中的圓形粧構(gòu)成。
[0004]挖掘機(jī)通常經(jīng)由先前構(gòu)造的豎井在隧道的端部處移出。而且，相當(dāng)普遍的是，隨著挖掘工程的推進(jìn)，沿著隧道的路徑提供類似的通風(fēng)或進(jìn)入站臺、或者提供其它鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和隔板。
[0005]所面臨的主要挑戰(zhàn)之一是使得隧道鉆機(jī)通過這些鋼筋混凝土隔板或結(jié)構(gòu)，所述鋼筋混凝土隔板或結(jié)構(gòu)由鋼筋和鋼條增強(qiáng)以承受由周圍土體施加的彎曲力矩和負(fù)荷。在實踐中由于鐵條和它們的內(nèi)在延展性而非常難以破壞鋼筋混凝土，所述鐵條和它們的內(nèi)在延展性幾乎防止所有挖掘機(jī)通過這些結(jié)構(gòu)。
[0006]由于該原因，不久前介紹了一種針對混凝土結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)技術(shù)，所述技術(shù)不會防止挖掘機(jī)通過。在這項又稱作“穿越區(qū)(soft eye)”開口的技術(shù)中，在挖掘機(jī)要穿過混凝土結(jié)構(gòu)的區(qū)域中，用玻璃纖維增強(qiáng)件替代鋼增強(qiáng)件。特別地，已知用多個縱向構(gòu)件產(chǎn)生“穿越區(qū)”，所述多個縱向構(gòu)件由用多個捆綁件保持在一起的玻璃纖維條形成，所述多個捆綁件相對于無論為壁或者為粧的地下結(jié)構(gòu)的幾何形狀適當(dāng)?shù)爻尚巍?br>[0007]在用于構(gòu)造隧道的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)中使用玻璃纖維增強(qiáng)件有助于挖掘機(jī)作業(yè)，所述挖掘機(jī)以一速度前進(jìn)，所述速度不低于當(dāng)這些挖掘機(jī)遭遇諸如巖石和非鋼筋混凝土的具有類似抗壓強(qiáng)度的材料時的速度。
[0008]玻璃纖維典型地具有大于鐵的抗張強(qiáng)度，但是卻更為脆弱，從而當(dāng)玻璃纖維斷裂時導(dǎo)致聚合物樹脂縱向塌縮。當(dāng)生產(chǎn)具有玻璃纖維增強(qiáng)件的混凝土結(jié)構(gòu)時必須考慮這些性能，并且為此縱向構(gòu)件的數(shù)量以及特別地捆綁件的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于具有類似強(qiáng)度的鋼增強(qiáng)件的傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。簡言之，由用于鋼筋混凝土或水泥的玻璃纖維縱向構(gòu)件和捆綁件形成的框架比由鋼縱向構(gòu)件和捆綁件形成的類似傳統(tǒng)框架致密得多。
[0009]當(dāng)在鋼筋混凝土構(gòu)造中使用玻璃纖維增強(qiáng)件時存在上述缺陷，鋼筋混凝土構(gòu)造因為需要大量的縱向構(gòu)件和捆綁件來獲得令人滿足的強(qiáng)度而造價高昂。財務(wù)成本在對于旨在暫時的工程(諸如當(dāng)挖掘機(jī)通過臨時地下工程時被破壞的臨時地下工程)方面是特定的缺陷。
[0010]而且，玻璃纖維增強(qiáng)件較之傳統(tǒng)的鋼增強(qiáng)件制造更為復(fù)雜。盡管即使在低溫時鋼筋也易于變形以產(chǎn)生期望尺寸的捆綁件，但是玻璃纖維捆綁件必須在制造時事先成形，結(jié)果導(dǎo)致大批量生產(chǎn)成本更為高昂、復(fù)雜并且會引發(fā)問題。換言之，以與類似鋼籠或框架相同的方式組裝玻璃纖維增強(qiáng)籠或框架，主要差別是不能在現(xiàn)場彎曲和熔接玻璃纖維捆綁件，而是玻璃纖維捆綁件必須在工廠制備。這使得構(gòu)造復(fù)雜化并且使得制造、運輸和安裝由玻璃纖維增強(qiáng)件增強(qiáng)的混凝土結(jié)構(gòu)愈發(fā)困難，尤其是在構(gòu)造地下結(jié)構(gòu)時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明提出通過易于生產(chǎn)和相對具有成本效益的用于牢固的地下構(gòu)造的增強(qiáng)件、結(jié)構(gòu)和方法來解決現(xiàn)有技術(shù)的這些和其它缺陷。
[0012]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及用于地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)件、結(jié)構(gòu)和方法，所述增強(qiáng)件、結(jié)構(gòu)和方法具有在所附權(quán)利要求中所述的特征。
[0013]在一個實施例中，用多個縱向構(gòu)件制造具有類似強(qiáng)度和脆性性能的材料的玻璃纖維、增強(qiáng)件、籠、框架或構(gòu)架，所述多個縱向構(gòu)件(優(yōu)選地具有光滑或有波紋的外表面的玻璃纖維棒)布置成相互平行并且由多個聯(lián)接構(gòu)件保持在一起，所述多個聯(lián)接構(gòu)件優(yōu)選地但不排外地在基本橫向于玻璃纖維棒的方向的平面中是柔性的，使得增強(qiáng)件可以制造得緊湊以便于運輸。
[0014]僅僅為了提供具有預(yù)定幾何形狀的增強(qiáng)件，增強(qiáng)件還可以包括有限多個也為玻璃纖維的相對剛硬的聯(lián)接構(gòu)件，諸如捆綁件等。換言之，捆綁件不會具有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)功能并且不會在計算地下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時發(fā)揮重要作用。較之使用非常大數(shù)量的剛性捆綁件的現(xiàn)有技術(shù)，少量的玻璃纖維捆綁件使得不太難以構(gòu)造增強(qiáng)件。澆注混凝土以包含玻璃纖維增強(qiáng)件的混凝土容納一定數(shù)量的金屬和/或合成纖維，所述金屬和/或合成纖維賦予混凝土相當(dāng)大的抗剪強(qiáng)度，尤其是在大表面面積的情況中。令人驚奇的是，即使在纖維是金屬的情況中，由纖維增強(qiáng)的這種混凝土也不會防止挖掘機(jī)易于穿透其結(jié)構(gòu)并且破壞該結(jié)構(gòu)。而且，形成本發(fā)明的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的縱向構(gòu)件的玻璃纖維棒自身因棒內(nèi)的玻璃絲的縱向連續(xù)性而提供了優(yōu)良的彎曲強(qiáng)度。通過在水泥骨料中包括金屬和/或合成纖維為鋼筋混凝土構(gòu)造提供了抗剪強(qiáng)度。
[0015]柔性捆綁件構(gòu)件優(yōu)選地由聚合物材料條制成，通過包含在堅固耐用的聚合物護(hù)套中的非常堅固的合成纖維束來制造所述聚合物材料條。
【附圖說明】
[0016]僅僅通過非限制示例的方式，參照附圖給出的實施例的下述詳細(xì)描述中陳述了本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢，其中:
[0017]圖1是用來生產(chǎn)用于地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的粧的玻璃纖維增強(qiáng)件的一個實施例的示意透視圖；
[0018]圖2是用來生產(chǎn)設(shè)置有“穿越區(qū)”的地下隔板的增強(qiáng)件的另一實施例的示意透視圖；
[0019]圖3是通過圖2的增強(qiáng)件獲得的包括“穿越區(qū)”的地下隔板的橫截面的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]圖1是用來生產(chǎn)用于地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的粧的玻璃纖維增強(qiáng)件I的一個實施例的示意性透視圖。玻璃纖維增強(qiáng)件I包括多個玻璃纖維縱向構(gòu)件2，所述多個玻璃纖維縱向構(gòu)件2基本相互間隔開并且相互平行地延伸，而且以與用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的已知金屬縱向構(gòu)件基本類似的方式布置?？v向構(gòu)件2通過聯(lián)接構(gòu)件3保持到位，所述聯(lián)接構(gòu)件3與已知增強(qiáng)件相比以特定的間隔相互間隔開。聯(lián)接構(gòu)件3可以通過結(jié)合件、夾持件等附接到縱向構(gòu)件2，或者可以通過粘合劑或其它類似方式聯(lián)接。
[0021]聯(lián)接構(gòu)件3也可以由玻璃纖維制成，由此輔助將增強(qiáng)件I保持其預(yù)定幾何形狀(例如圖1中示出的圓柱狀形狀或者任何期望的形狀，典型的是平行六面體)，以構(gòu)造如圖2和3所示的壁或隔板。在這種情況中，優(yōu)選地在工廠中制造增強(qiáng)件，隨后將增強(qiáng)件運輸?shù)狡涫褂玫亍?br>[0022]在一個可替代的實施例中，聯(lián)接構(gòu)件3由聚合物材料條制成，所述聚合物材料條由包含在堅固耐用的聚合物護(hù)套中的高強(qiáng)度合成纖維束制成。尤其適于應(yīng)用的條的一個示例是應(yīng)用在土體增強(qiáng)區(qū)段中并且商業(yè)上稱為由Officine Maccaferri SpA制造的Paraffeb (?)的條。柔性聯(lián)接構(gòu)件3的使用意味著可通過聚攏縱向構(gòu)件2而壓實增強(qiáng)件，以有助于將它們從制造地運輸?shù)绞褂玫?。用于制造?lián)接構(gòu)件3的條使得可能聚攏縱向構(gòu)件2，但是卻防止它們沿著軸向方向相對移動。換言之，用作聯(lián)接構(gòu)件3的條優(yōu)選地但是不排外地在基本橫向于玻璃纖維棒的軸向方向的平面中是柔性的，使得增強(qiáng)件可被壓實以便運輸，并且隨后可以通過使得縱向構(gòu)件2沿著橫向方向運動間隔開直到通過用作聯(lián)接構(gòu)件3的條能實現(xiàn)的最大延伸為止而輕易地成為期望的幾何構(gòu)造。
[0023]縱向構(gòu)件2優(yōu)選但是不排外地具有大于大約28mm并且優(yōu)選但不排外地小于大約42mm的直徑。盡管縱向構(gòu)件2的優(yōu)選尺寸取決于待構(gòu)造的地下結(jié)構(gòu)的特定設(shè)計，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，因為必須提供相對大數(shù)量的縱向構(gòu)件以便為地下構(gòu)造提供必需的強(qiáng)度來承受由周圍土體施加的力，所以使用較小直徑的縱向構(gòu)件不太有利。直徑大于指定尺寸的縱向構(gòu)件也不太優(yōu)選，這是由于傳遞剪切應(yīng)力延遲，最靠近棒的橫截面的