CN113217018A - 一种钢-混凝土-超高性能混凝土组合管片及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢‑混凝土‑超高性能混凝土组合管片及其施工方法，包括上层超高性能混凝土板、下层钢板、多片置于上层超高性能混凝土板和下层钢板之间且沿下层钢板的环向布置的连接型钢；连接型钢包括设置在靠近下层钢板长度方向两侧的侧型钢，侧型钢与下层钢板和上层超高性能混凝土板的两侧边缘形成边缘间隙，上层超高性能混凝土板沿长度方向的两侧边缘朝向下层钢板的方向向下延伸进边缘间隙中；连接型钢将上层超高性能混凝土板和下层钢板之间的间隙分割成若干个用于填充混凝土的腔体，隧道管片还包括填充在腔体中的混凝土。本发明提供的组合隧道管片具有高耐久、高材料利用效率、易装配施工、适用范围广的特点。

Description

一种钢-混凝土-超高性能混凝土组合管片及其施工方法

技术领域

本发明属于地铁、公路隧道施工技术领域，尤其涉及一种钢-混凝土-超高性能混凝土组合管片及其施工方法。

背景技术

地铁隧道、地下车道和地下人行道等地下隧道工程建设水平是衡量国家科技和现代化水平的重要标志。盾构隧道以其施工速度快、不影响地面交通和工业化程度高等优势，我国地铁隧道建设中得到了较为广泛的应用，但地下车道、地下人行道和综合地下管廊等浅埋式隧道仍主要采用现浇施工。地下现浇结构施工效率低、占用城市空间周期长、施工质量控制难度大、资源消耗多、对环境影响严重，虽也有少量浅埋式地下隧道采用装配式施工，但混凝土管片重量大，严重影响其吊装、运输和安装，降低了地下隧道装配施工效率；特别是对大型地下隧道，由于受施工现场吊装能力限制无法采用大尺寸构件，管片接头多，不仅影响施工速度还影响结构的整体性。

地下隧道多采用普通钢筋混凝土结构。地下环境中混凝土经常处于地下水位线以下，持续受高压水和强地下渗流共同作用；服役滨海环境和不良地质条件时受氯和硫酸根等有害离子侵蚀，混凝土的裂缝形成和扩展加剧了渗透和对钢筋的腐蚀作用；另外隧道内部二氧化碳浓度高、温度和湿度变化频繁，加速了内壁混凝土碳化。上面诸多不利因素及其复合作用导致地下环境中钢筋锈蚀和混凝土性能劣化速度显著高于地上结构，加之地下结构维护和维修困难，使得结构面临严峻的耐久性问题。地下隧道结构为了保证其耐久性，管片截面尺寸和配筋通常由使用阶段最大裂缝宽度控制，普遍存在截面尺寸大、配筋率高、材料利用效率低等问题，上述问题在受到较大弯矩作用的矩形、类矩形等异形隧道中尤为突出。

因此，为获得一种可预制、易装配、长耐久和高材料利用效率的地下隧道结构，有必要开发一种新型地下隧道结构管片，以提升地下隧道结构耐久性，提高管片材料利用效率，实现工厂预制生产、现场装配施工，且对盾构和非盾构隧道均具有良好适用性。

发明内容

本发明为解决现有隧道管片在背景技术中所述缺陷和不足，提供一种具有高耐久、高材料利用效率、易装配施工、适用范围广的钢-混凝土-超高性能混凝土组合管片，本发明提出的技术方案为：

一种钢-混凝土-超高性能混凝土组合管片，包括上层超高性能混凝土板、下层钢板、多片置于所述上层超高性能混凝土板和下层钢板之间且沿所述下层钢板的环向布置的连接型钢；

所述连接型钢包括设置在靠近所述下层钢板长度方向两侧的侧型钢，所述侧型钢与所述下层钢板和所述上层超高性能混凝土板的两侧边缘形成边缘间隙，所述上层超高性能混凝土板沿长度方向的两侧边缘朝向所述下层钢板的方向向下延伸进所述边缘间隙中；

所述上层超高性能混凝土板和所述下层钢板设置的方向相同，所述上层超高性能混凝土板和所述下层钢板通过所述连接型钢连接，所述上层超高性能混凝土板和所述下层钢板之间形成用于填充混凝土的腔体；

所述隧道管片还包括填充在所述腔体中的混凝土。

优选的，所述腔体的内壁上设有浇筑孔，浇筑孔用于空腔内普通混凝土灌注。

优选的，所述上层超高性能混凝土板由经纤维增强的超高性能混凝土制成。在超高性能混凝土基体内掺入钢纤维、碳纤维和玻璃纤维等可大幅提升材料抗裂性能，纤维类型和掺量合理时，上层超高性能混凝土板可在内部配筋屈服前将最大裂缝宽度控制在允许范围。

优选的，所述上层超高性能混凝土板内配置钢筋网。配置钢筋网可显著提升超高性能混凝土板的承载力和抗裂性能。

优选的，所述连接型钢还包括至少一个设置在两个所述侧型钢之间的中间型钢。

优选的，所述下层钢板的两侧边缘朝向上层超高性能混凝土板的方向向上延伸形成边缘延伸部。

进一步优选的，所述边缘延伸部的高度不高于所述下层钢板与所述上层超高性能混凝土板之间的距离。

优选的，所述连接型钢的上翼缘与所述上层超高性能混凝土板通过抗剪连接件连接，以使所述连接型钢与所述上层超高性能混凝土板固接。

优选的，所述连接型钢为工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、冷弯薄壁型钢或焊接组合钢中的一种或多种。

进一步优选的，所述焊接组合钢包括腹板及焊接在所述腹板上部的上翼缘，腹板可为实腹式或格构式。

优选的，所述下层钢板与所述连接型钢采用焊接、栓接或胶接中的一种或多种方式连接。

进一步优选的，所述下层钢板与所述连接型钢采用焊接方式连接，焊接连接工艺成熟，性能可靠。

优选的，所述下层钢板与所述连接型钢一体铸造成型。

优选的，所述上层超高性能混凝土板与所述连接型钢固接，所述固接形式为焊接栓钉连接、钢筋网片连接、和胶接中的一种或多种。其中焊接栓钉连接方式是先将栓钉焊接在连接型钢上，然后再通过栓钉与上层超高性能混凝土板连接。

优选的，隧道管片的形状不限，所述上层超高性能混凝土板与下层钢板沿环向的方向的截面形状为直线形、圆弧形、椭圆弧形、T型、U形或L形形状，从而使管片形状根据具体应用场景制作为直线形、圆弧形、椭圆弧形、T型、U形或L形形状，也可根据承载需求改变不同位置的截面尺寸制成变截面管片。

优选的，在所述下层钢板朝向所述腔体的一侧上设置抗剪连接件与腔体内的所述混凝土连接；和/或在上层超高性能混凝土板朝向所述腔体的一侧设置抗剪连接件或凹槽与腔体内的所述混凝土连接。在下层钢板朝向所述腔体的一侧上设置抗剪连接件可提升下层钢板和腔内混凝土间的协同工作性能，增强管片各组件间组合效应。在上层超高性能混凝土板朝向所述腔体的一侧设置抗剪连接件或凹槽这些连接增强措施可以提升上层超高性能混凝土板和腔体内混凝土间的协同工作性能，增强管片各组件间组合效应。

优选的，所述抗剪连接件为栓钉。栓钉是柔性抗剪连接件，在连接型钢上翼缘处设置栓钉抗剪连接件可实现连接型钢与上层超高性能混凝土板的可靠连接。

优选的，在所述连接型钢的位于上层超高性能混凝土板与下层钢板之间的腹板上设置通孔或设置抗剪连接件。在连接型钢的腹板上开孔或设置其他抗剪连接件可以增强连接型钢与闭合腔体内混凝土的组合效应。

优选的，所述上层超高性能混凝土板设置于所述组合隧道管片的迎土面侧。所述上层超高性能混凝土板设置于组合隧道管片迎土面可充分利用上层超高性能混凝土板优异的抗渗性和抗侵蚀能力。

优选的，所述上层超高性能混凝土板包括置于所述下层钢板上方与所述连接型钢连接的超高性能混凝土板主体，还包括沿环向方向的边缘向下延伸形成封闭所述腔体的端向拼接面，以及沿长度方向的两侧边缘朝向所述下层钢板的方向向下延伸进所述边缘间隙中的侧向拼接面。

所述上层超高性能混凝土板的四周向下延伸形成覆盖组合隧道管片的四个拼接面，可避免管片边缘型钢外露导致的锈蚀问题。

优选的，所述下层钢板设置于组合隧道管片的背土面，所述下层钢板为完全覆盖所述腔体内所述普通混凝土的整块钢板。设置整块钢板将腔体内的普通混凝土完全覆盖，普通混凝土存在裂缝情况下也可有效避免外界环境中的水气和二氧化碳等有害成分侵入其内部导致材料性能劣化；下层钢板同时可充当隧道管片背土面一侧的配筋。

优选的，所述腔体内可设置钢筋笼、钢筋网片或横向隔板。管片承载力有较高需求时可在闭合腔体内设置钢筋笼、钢筋网片或横向隔板，以进一步提高管片承载力。

进一步优选的，所述腔体内填充的混凝土添加有提高早期强度的添加剂，添加剂种类不限。

优选的，所述浇筑孔设置在端向拼接面或土板主体或下层钢板上。

本发明还公开一种组合管片的施工方法，包括以下步骤：

步骤A：管片组件加工定位，加工制作所述组合隧道管片中的部件并完成定位安装，所述管片组件为所述组合隧道管片中包含的金属构件；

步骤B：上层超高性能混凝土板浇筑养护，在由步骤A得到的构件上完成所述上层超高性能混凝土板的浇筑和养护，形成预制空腔管片；

步骤C：管片装配，将由步骤B得到的预制空腔管片运送至施工现场并完成管片装配施工，形成预制空腔管片隧道；

步骤D：腔体混凝土浇筑养护，在由步骤B得到的预制空腔管片的腔体内灌注混凝土并养护，完成管片施工。

进一步优选的，所述步骤A包括：

步骤A1：连接型钢与下层钢板加工，所述连接型钢按设计要求选择型钢并制作浇筑孔和栓钉孔，下层钢板按设计要求选择钢板规格并加工制作栓钉孔，定位连接型钢和下层钢板相对位置并完成二者连接，对直接与外界环境接触的金属部件进行防腐处理；

步骤A2：抗剪连接件安装，在连接型钢和下层钢板上安装抗剪连接件或采取其他抗剪连接措施；

步骤A3：上层超高性能混凝土板浇筑模板制作，制作上层超高性能混凝土板浇筑模板；

步骤A4：钢筋网绑扎定位，绑扎定位上层超高性能混凝土板的钢筋网；

步骤A1、步骤A2、步骤A3和步骤A4的顺序可以任意排序，不具有明显的先后顺序。

进一步优选，所述步骤B包括：

步骤B1：上层超高性能混凝土板浇筑，配置超高性能混凝土并在由步骤A3得到的上层超高性能混凝土板浇筑模板构件上完成上层超高性能混凝土板的浇筑以得到超高性能超高性能混凝土板；

步骤B2：上层超高性能混凝土板养护,在由步骤B1得到的上层超高性能混凝土板浇筑模板构件上完成上层超高性能混凝土板养护，形成预制空腔管片，养护可按设计要求采用蒸汽养护、热水养护和标准养护等方式；

进一步优选的，所述步骤C包括：

步骤C1：管片吊装，将由步骤B得到的预制空腔管片运输至施工现场，并采用吊装或托举的方式将预制空腔管片放置到结构中预定位置；

步骤C2：管片紧固安装，将多个由步骤C1得到的预制空腔管片紧固连接形成预制空腔管片隧道。

进一步优选的，所述步骤C2管片紧固安装过程中，将多个由步骤C1得到的预制空腔管片通过栓钉或卡接的紧固连接形成预制空腔管片隧道。

进一步优选的，所述步骤D包括：

步骤D1：腔体内的混凝土浇筑，在步骤C的基础上，通过预留的浇筑孔完成由步骤B得到的预制空腔管片的腔体内混凝土的灌注。

步骤D2：腔体混凝土养护，对由步骤D1得到腔体内灌有混凝土的管片进行自然养护，完成预制管片隧道施工，管片腔体内的混凝土灌注后处在密闭空间内，因此只需要自然养护，不需要采取额外的养护措施。

与现有技术方面，本发明具有以下优点：

1、本发明的上层超高性能混凝土板采用超高性能混凝土浇筑形成，超高性能混凝土的微观结构均匀致密，具有优越的抗渗性和抗侵蚀能力；本发明将超高性能混凝土板设置在隧道管片迎土面，实现了正常使用阶段控制地下水和有害成分渗透，大幅减缓了混凝土性能劣化和内部钢筋锈蚀速度，显著提升了隧道管片耐久性；

2、本发明的上层超高性能混凝土板中超高性能混凝土基体内掺加纤维，能有效分散和限制材料内部微裂缝的形成和发展，参数设置合理时，超高性能混凝土板最大裂缝宽度在板内钢筋屈服前能控制在合理范围，本发明将超高性能混凝土板设置在隧道管片迎土面，实现了将正常使用阶段管片迎土面最大裂缝宽度控制在允许范围，即管片达到承载力前不会因裂缝宽度过大导致耐久性下降，因此管片迎土面最大裂缝宽度不再是管片截面设计的控制因素；

3、本发明将整块下层钢板设置在隧道管片背土面，使管片背土面的普通混凝土被下层钢板完全覆盖，阻断了管片腔体内的普通混凝土与外界环境的直接接触，消除了隧道内部温湿度交替变化和高浓度二氧化碳对结构耐久性的不利影响，因此无需再通过控制使用阶段普通混凝土最大裂缝宽度来保证其耐久性；

4、本发明通过在隧道管片迎土面设置超高性能混凝土板，背土面设置完全包裹内部普通混凝土的钢板，极大地提升了管片的耐久性，成功将管片截面设计控制指标由最大裂缝宽度控制转变为由承载力控制，大幅减小了管片截面尺寸，实现了各组成材料优势的充分发挥、结构性能和使用要求的完美结合，用于弯矩较大的类矩形隧道结构中优势尤为突出。

5、本发明通过采用预制空腔管片和现场灌注闭合腔体内普通混凝土的两阶段施工方式，大幅减小了预制管片重量，显著降低了装配施工中的托举和吊装要求，实现了高效施工，该方式同时适用于盾构和明挖隧道施工；管片重量减小使得单个管片尺寸得以放大，规模相同情况下结构接缝数量明显减少，可有效提升结构整体性。

附图说明

图1为本发明实施例1中组合隧道管片俯视图；

图2为本发明实施例1中组合隧道管片仰视图；

图3为本发明实施例1中组合隧道管片正视图；

图4为图2中管片腔体灌注混凝土前的A-A截面；

图5为图2中管片腔体灌注混凝土前的B-B截面；

图6为图2中管片腔体灌注混凝土后的A-A截面；

图7为图2中管片闭合腔体灌注混凝土后的B-B截面；

图8为腔体灌注混凝土前的截去环向接头的预制空腔管片示意图；

图9为腔体灌注混凝土后的截去环向接头的管片示意图；

图10为腔体灌注混凝土前的预制空腔管片剖面图；

图11为管片下层钢板、连接型钢和抗剪连接件的组合示意图。

附图标记：

1、上层超高性能混凝土板；11、侧向拼接面；12、端向拼接面；13、钢筋网；2、下层钢板；21、边缘延伸部；3、连接型钢；31、腹板；32、上翼缘；33、侧型钢；34、中间型钢；4、抗剪连接件；5、腔体；51、混凝土；6、边缘间隙。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加简洁明了，本发明将用以下具体实施例进行阐明，但本发明绝非仅限于这些实施例。以下实施例仅为本发明较优选的实施例，且仅用于阐述本发明，不能理解为对本发明的范围的限制。应当指出的是，凡在本发明的实质和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

实施例1

如图1-3和4所示，一种钢-混凝土-超高性能混凝土组合管片，包括上层超高性能混凝土板1、下层钢板2、多片置于所述上层超高性能混凝土板1和下层钢板2之间且沿所述下层钢板2的环向布置的连接型钢3，如图6和7所示，所述上层超高性能混凝土板1和所述下层钢板2设置的方向相同，所述上层超高性能混凝土板1和所述下层钢板2通过所述连接型钢3连接，所述上层超高性能混凝土板1和所述下层钢板2之间形成用于填充混凝土的腔体5。

如图4和5所示，所述连接型钢3包括设置在靠近所述下层钢板2长度方向两侧的侧型钢33，所述侧型钢33与所述下层钢板2和所述上层超高性能混凝土板1的两侧边缘形成边缘间隙6，所述上层超高性能混凝土板1沿长度方向的两侧边缘朝向所述下层钢板2的方向向下延伸进所述边缘间隙6中。

所述下层钢板2的沿长度方向两侧边缘沿环向方向的两端边缘朝向上层超高性能混凝土板1的方向向上延伸形成边缘延伸部21，所述边缘延伸部21的高度不高于所述下层钢板2与所述上层超高性能混凝土板1之间的距离，边缘延伸部21与侧型钢33之间形成边缘间隙6，所述上层超高性能混凝土板1向下延伸至边缘间隙6中并抵接在延伸部处的上端面，边缘延伸部21可以为上层超高性能混凝土板1的浇筑提供定位，使上层超高性能混凝土板1沿长度方向的侧边缘能够在准确的位置向下延伸包裹侧型钢33。

所述上层超高性能混凝土板1包括一置于所述下层钢板2上方与所述连接型钢3连接的超高性能混凝土板主体，还包括沿环向方向的边缘向下延伸形成封闭所述腔体5的端向拼接面12，以及沿长度方向的两侧边缘朝向所述下层钢板2的方向向下延伸进所述边缘间隙6中的侧向拼接面11。所述上层超高性能混凝土板1的四周向下延伸形成覆盖组合隧道管片的四个拼接面，可避免管片边缘型钢外露导致的锈蚀问题。四个拼接面配合连接型钢3将上层超高性能混凝土板1和所述下层钢板2之间的腔体5封闭呈闭合腔体5。所述上层超高性能混凝土板1的侧向拼接面11上设置与相邻管片连接的凸条或凹槽。

所述腔体5的壁上设有浇筑孔，浇筑孔用于空腔内普通混凝土灌注。优选的，所述浇筑孔设置在端向拼接面12或土板主体或下层钢板2上。

本实施例优选的，所述连接型钢3还包括至少一个设置在两个所述侧型钢33之间的中间型钢34。中间型钢34配合侧型钢33将腔体5分割成若干个分腔体。

所述上层超高性能混凝土板1由经纤维增强的混凝土制成，在混凝土基体内掺入钢纤维、碳纤维和玻璃纤维等可大幅提升材料抗裂性能，纤维类型和掺量合理时，上层超高性能混凝土板1可在内部配筋屈服前将最大裂缝宽度控制在允许范围。

如图10所示，进一步优选的，所述上层超高性能混凝土板1内配置钢筋网13。配置钢筋网13可显著提升超高性能混凝土板的承载力和抗裂性能。

所述下层钢板2设置于组合隧道管片的背土面，所述下层钢板2为完全覆盖所述腔体5内所述普通混凝土的整块钢板。设置整块钢板将腔体5内的普通混凝土完全覆盖，普通混凝土存在裂缝情况下也可有效避免外界环境中的水气和二氧化碳等有害成分侵入其内部导致材料性能劣化；下层钢板2同时可充当隧道管片背土面一侧的配筋。所述上层超高性能混凝土板1设置于所述组合隧道管片的迎土面侧。所述上层超高性能混凝土板1设置于组合隧道管片迎土面可充分利用上层超高性能混凝土板1优异的抗渗性和抗侵蚀能力。

所述腔体5内填充的混凝土添加有提高早期强度的添加剂，添加剂种类不限。

所述连接型钢3的上翼缘32为一平面连接件，所述上层超高性能混凝土板1与所述连接型钢3的上翼缘32固接形式为焊接栓钉连接、钢筋网片连接、和胶接中的一种或多种。其中焊接栓钉连接方式是先将栓钉焊接在连接型钢上，然后再通过栓钉与上层超高性能混凝土板连接

如图11所示，本实施例优选的，所述连接型钢3的上翼缘32与所述上层超高性能混凝土板1通过抗剪连接件4连接，以使所述连接型钢3与所述上层超高性能混凝土板1固接，在所述连接型钢3的上翼缘32设置至少一组沿上层超高性能混凝土板1长度方向的间隔设置的抗剪连接件4组，每组抗剪连接件4组包括多个沿上层超高性能混凝土板1环向间隔设置的抗剪连接件4。所述连接型钢3的上翼缘32与所述连接型钢3的腹板31之间呈直角设置，所述连接型钢3的腹板31沿环向的两端分别延伸至所述下层钢板2的边缘或延伸至靠近所述下层钢板2边缘的位置。

所述连接型钢3为工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、焊接组合钢或冷弯薄壁型钢中的一种或多种。所述焊接组合钢包括腹板及焊接在所述腹板上部的上翼缘32。

所述下层钢板2与所述连接型钢3采用焊接、栓钉连接或胶接中的一种或多种方式连接。进一步优选的，所述下层钢板2与所述连接型钢3采用焊接方式连接，焊接连接工艺成熟，性能可靠。

隧道管片的形状不限，所述上层超高性能混凝土板1与下层钢板2沿环向的方向的截面形状为直线形、圆弧形、椭圆弧形、T型、U形或L形形状，从而使管片形状根据具体应用场景制作为直线形、圆弧形、椭圆弧形、T型、U形或L形形状，也可根据承载需求改变不同位置的截面尺寸制成变截面管片。

在所述下层钢板2朝向所述腔体5的一侧上设置抗剪连接件4与腔体5内的所述混凝土连接；和/或在上层超高性能混凝土板1朝向所述腔体5的一侧设置抗剪连接件4或凹槽与腔体5内的所述混凝土连接。在下层钢板2朝向所述腔体5的一侧上设置抗剪连接件4可提升下层钢板2和腔内混凝土间的协同工作性能，增强管片各组件间组合效应。在上层超高性能混凝土板1朝向所述腔体5的一侧设置抗剪连接件4或凹槽这些连接增强措施可以提升上层超高性能混凝土板1和腔体5内混凝土间的协同工作性能，增强管片各组件间组合效应。

上述抗剪连接件4为栓钉。栓钉是柔性抗剪连接件4，在连接型钢3上翼缘32处设置栓钉抗剪连接件4可实现连接型钢3与上层超高性能混凝土板1的可靠连接。

实施例2

本实施例仅描述与上述实施例不同之处，在本实施例中，在所述腔体5内还可设置钢筋笼或钢筋网片。管片承载力有较高需求时可在闭合腔体5内设置钢筋笼或钢筋网片，以进一步提高管片承载力。

实施例3

本实施例仅描述与上述实施例不同之处，在本实施例中，所述下层钢板2与所述连接型钢3采用栓接的方式连接，通过在所述连接型钢3的下端面上设置栓孔，通过栓钉依次通过下层钢板2和连接型钢3实现二者的连接。

实施例4

本实施例仅描述与上述实施例不同之处，在本实施例中，所述下层钢板2与所述连接型钢3一体铸造成型。

实施例5

本实施例仅描述与上述实施例不同之处，在本实施例中，在所述连接型钢3的位于上层超高性能混凝土板1与下层钢板2之间的腹板31上设置通孔或设置抗剪连接件4。在连接型钢3的腹板31上开孔或设置其他抗剪连接件4可以增强连接型钢3与闭合腔体5内混凝土的组合效应。

本发明还公开一种组合管片的施工方法，包括以下步骤：

步骤A：管片组件加工定位，如图11所示，加工制作组合隧道管片中的部件并完成定位安装，所述管片组件为所述组合隧道管片中包含的金属构件，金属构件包括连接型钢、下层钢板、抗剪连接件；

步骤B：如图8所示，上层超高性能混凝土板浇筑养护，在由步骤A得到的构件上完成所述上层超高性能混凝土板的浇筑和养护，形成预制空腔管片；

步骤C：管片装配，将由步骤B得到的预制空腔管片运送至施工现场并完成管片装配施工，形成预制空腔管片隧道；

步骤D：如图9所示，腔体混凝土浇筑养护，在由步骤B得到的预制空腔管片的腔体内灌注混凝土并养护，完成管片施工。

进一步优选的，所述步骤A包括：

步骤A1：连接型钢与下层钢板加工，所述连接型钢按设计要求选择型钢并制作浇筑孔和栓钉孔，下层钢板按设计要求选择钢板规格并加工制作栓钉孔，定位连接型钢和下层钢板相对位置并完成二者连接，对直接与外界环境接触的金属部件进行防腐处理；

步骤A2：抗剪连接件安装，在连接型钢和下层钢板上安装抗剪连接件或采取其他抗剪连接措施；

步骤A3：上层超高性能混凝土板浇筑模板制作，制作上层超高性能混凝土板浇筑模板；

步骤A4：钢筋网绑扎定位，绑扎定位上层超高性能混凝土板的钢筋网；

步骤A1、步骤A2、步骤A3和步骤A4的顺序可以任意排序，不具有明显的先后顺序。

进一步优选，所述步骤B包括：

步骤B1：如图8所示，上层超高性能混凝土板浇筑，配置超高性能混凝土UHPC并在由步骤A3得到的上层超高性能混凝土板浇筑模板构件上完成上层超高性能混凝土板的浇筑以得到上层超高性能混凝土板；

步骤B2：上层超高性能混凝土板养护,在由步骤B1得到的上层超高性能混凝土板浇筑模板构件上完成上层超高性能混凝土板养护，形成预制空腔管片，养护可按设计要求采用蒸汽养护、热水养护和标准养护等方式；

进一步优选的，所述步骤C包括：

步骤C1：管片吊装，将由步骤B得到的预制空腔管片运输至施工现场，并采用吊装或托举的方式将预制空腔管片放置到结构中预定位置；

步骤C2：管片紧固安装，将多个由步骤C1得到的预制空腔管片紧固连接形成预制空腔管片隧道。

进一步优选的，所述步骤C2管片紧固安装过程中，将多个由步骤C1得到的预制空腔管片通过栓钉或卡接的紧固连接形成预制空腔管片隧道。

进一步优选的，所述步骤D包括：

步骤D1：如图9所示，腔体内的混凝土浇筑，在步骤C的基础上，通过预留的浇筑孔完成由步骤B得到的预制空腔管片的腔体内混凝土的灌注。

步骤D2：腔体混凝土养护，对由步骤D1得到腔体内灌有混凝土的管片进行自然养护，完成预制管片隧道施工，管片腔体内的混凝土灌注后处在密闭空间内，因此只需要自然养护，不需要采取额外的养护措施。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准，根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属技术领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，保护范围并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对权利要求的一些修改和变更也应当落入本发明的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种钢-混凝土-超高性能混凝土组合管片，其特征在于，包括上层超高性能混凝土板(1)、下层钢板(2)、多片置于所述上层超高性能混凝土板(1)和下层钢板(2)之间且沿所述下层钢板(2)的环向布置的连接型钢(3)；

所述连接型钢(3)包括设置在靠近所述下层钢板(2)长度方向两侧的侧型钢(33)，所述侧型钢(33)与所述下层钢板(2)和所述上层超高性能混凝土板(1)的两侧边缘形成边缘间隙(6)，所述上层超高性能混凝土板(1)沿长度方向的两侧边缘朝向所述下层钢板(2)的方向向下延伸进所述边缘间隙(6)中；

所述上层超高性能混凝土板(1)和所述下层钢板(2)设置的方向相同，所述上层超高性能混凝土板(1)和所述下层钢板(2)通过所述连接型钢(3)连接，所述上层超高性能混凝土板(1)和所述下层钢板(2)之间形成用于填充混凝土的腔体(5)；

所述隧道管片还包括填充在所述腔体(5)中的混凝土(51)。

2.根据权利要求1所述的组合管片，其特征在于，所述上层超高性能混凝土板(1)由经纤维增强的超高性能混凝土制成。

3.根据权利要求1所述的组合管片，其特征在于，所述连接型钢(3)还包括至少一个设置在两个所述侧型钢(33)之间的中间型钢(34)。

4.根据权利要求1任意项所述的组合管片，其特征在于，在所述连接型钢的位于上层超高性能混凝土板与下层钢板之间的腹板上设置通孔或设置抗剪连接件。

5.根据权利要求1所述的组合管片，其特征在于，所述连接型钢(3)的上翼缘(32)与所述上层超高性能混凝土板(1)通过抗剪连接件(4)连接，以使所述连接型钢(3)与所述上层超高性能混凝土板(1)固接。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的组合管片，其特征在于，所述连接型钢(3)为工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、冷弯薄壁型钢或焊接组合钢中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的组合管片，其特征在于，在所述下层钢板(2)朝向所述腔体(5)的一侧上设置抗剪连接件(4)与腔体(5)内的所述混凝土连接；和/或在上层超高性能混凝土板(1)朝向所述腔体(5)的一侧设置抗剪连接件(4)或凹槽与腔体(5)内的所述混凝土连接。

8.根据权利要求4、5或7所述的组合管片，其特征在于，所述抗剪连接件(4)为栓钉。

9.根据权利要求1-4任意一项所述的组合管片，其特征在于，所述上层超高性能混凝土板(1)包括置于所述下层钢板(2)上方与所述连接型钢(3)连接的超高性能混凝土板主体，还包括沿环向方向的边缘向下延伸形成封闭所述腔体(5)的端向拼接面(12)，以及沿长度方向的两侧边缘朝向所述下层钢板(2)的方向向下延伸进所述边缘间隙(6)中的侧向拼接面(11)。

10.一种权利要求1-9任意项所述组合管片的施工方法，包括以下步骤：

步骤A：管片组件加工定位，加工制作所述组合隧道管片中的部件并完成定位安装，所述管片组件为所述组合隧道管片中包含的金属构件；

步骤B：上层超高性能混凝土板浇筑养护，在由步骤A得到的构件上完成所述上层超高性能混凝土板的浇筑和养护，形成预制空腔管片；

步骤C：管片装配，将由步骤B得到的预制空腔管片运送至施工现场并完成管片装配施工，形成预制空腔管片隧道；

步骤D：腔体混凝土浇筑养护，在由步骤B得到的预制空腔管片的腔体内灌注混凝土并养护，完成管片施工。

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