隧道工程第4章隧道结构构造讲述.ppt

第四章 隧道结构构造 主要内容 4.3 附属建筑物 4.1 初砌构造 4.2 洞门与明洞 1 外部支护 ◆ 整体式混凝土衬砌 ◆ 砌石衬砌 ◆ 拼装式衬砌 ◆ 喷射混凝土支护 2 内部支护 ★ 锚杆 ★ 注浆 3 混合支护 ● 喷锚支护 ● 复合式衬砌 4.1 衬砌构造 一、整体式混凝土衬砌 工艺流程：立模→灌筑→养生→拆模 优点： ◆ 对地质条件和施工条件适应性较强 ◆ 易于按需要成型 ◆ 整体性好 ◆ 抗渗性强 ◆ 需要养生时间 ◆ 受力较慢 缺点： 1、直墙式衬砌 适用条件： 地质条件较好的Ⅰ、Ⅱ级(Ⅴ、Ⅵ类)围岩。 围岩压力以竖向为主，几乎没有或仅有很小的水平侧向压力。 半衬砌 适用于： 地质条件极好， 整体岩层坚固； 几乎无水平侧压力， 也无地下水侵入。 可不设边墙，但应把两侧岩壁表面喷浆敷面。 地质较差，岩体松散破碎，强度不高； 有地下水； 侧向水平压力也相当大。 2、曲墙式衬砌 适用于： 连拱四线铁路隧道 二、装配式混凝土衬砌 优点： ◆ 可立即承受围岩压力 ◆ 工厂化、机械化，改善劳动条件 ◆ 不需临时支撑可节省大量材料及劳力 ◆ 速度快，工期短，造价低 缺点： ◆ 接缝多，整体性差， ◆ 抗渗性差，防水困难 ◆ 需要足够的拼装空间 ◆ 制备构件尺寸上要求精度高 因隧道施工工业化和机械化发展而出现了装配式隧道衬砌，目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道中应用。 三、锚喷支护 喷射混凝土加设锚杆和金属网构成的一种支护形式，简称“喷锚支护”，是目前常用的一种围岩支护手段。 1 作用原理 形成一种柔性衬砌结构，与围岩合成一体，共同作用，充分调动或发挥围岩的自稳能力 喷射混凝土充填裂隙、封闭围岩壁面，靠喷层与围岩的粘结力及自身的抗剪能力组成一个新的承载结构体系 通过锚杆的悬吊效应、组合梁效应 、加固效应以发挥围岩自承能力 适应软弱和膨胀性地层隧道开挖及可用于整治坍方和隧道衬砌的裂损。 2 锚喷支护类型 ◆ 锚杆支护 ◆喷射混凝土支护 ◆喷射混凝土锚杆联合支护 ◆喷射混凝土与锚杆及钢筋网联合支护 ◆以上类型加设型钢支撑（或格栅）而成的联合支护 3 优点 ◆充分发挥围岩的自承能力，因而有效地利用洞内净空 ◆施工简便，提高作业安全性和作业效率， ◆使坑道断面缩小，从而减少了开挖量，也节省圬工 四、复合式衬砌 在不同的时间分层先后施作，它可以是两层、三层或更多的层 ，目前实践的都只外衬和内衬两层，因此又称之“双层衬砌” 基本组成：外衬、防水层、内衬 内 衬 外 衬 混凝土衬砌 喷锚支护 格栅钢构拱架喷射混凝土 混凝土衬砌 混凝土衬砌 装配式衬砌 常用公路隧道Ⅳ级围岩复合衬砌结构 复合衬砌防水层 ◆ 保护围岩和加固围岩，促进围岩的应力调整，充分发挥围岩的自承作用 衬砌结构受力状态： 外衬受力状态 ◆ 在较坚硬的围岩地段，由于围岩具有自承能力，它与初期支护组合在一起能起到永久建筑物的作用，所以二次衬砌只是用来提高安全度的； ◆ 在围岩比较软弱地段，则内、外衬砌是共同承载；而在一些特殊地质地段中(坍方、大变形)，二次衬砌的承载作用是主要的，它不仅稳定围岩的变形而且在整个衬砌结构中占有主导地位。 内衬受力状态 ◆ 改善受力条件，相对单层同厚度模筑衬砌，承载能 力提高20％～30％ ◆ 防止外层衬砌风化，使喷层内钢筋网和锚杆端部免于锈蚀 ◆ 表面光洁平整，利于通风 防水效果好 优点： 缺点： ◆ 造价较高，施工较复杂 五、支护结构基本要求 支护结构的基本作用在于保证隧道断面的使用净空，防止岩体质量恶化；承受可能的各种荷载，使隧道支护体系有足够的安全度。因此，任何一种类型的支护结构都应具有与上述作用相适应的构造、力学特性和施工可能性。按现代支护理论，理想支护结构应满足如下基本要求： 必须与周围岩体大面积地牢固接触，即保证支护一围岩作为一个统一的支护体系而共同工作 。 要允许围岩及支护结构产生有限制的变形，以充分发挥围岩的承载作用而减少支护结构的受力，但又必须保证支护结构及时施作。 六、衬砌结构一般规定 隧道衬砌材料，应具有足够的强度和耐久性，在某些环境中，还必须具有抗冻、抗渗和抗侵害性。 衬砌结构伸缩缝、沉降缝 隧道衬砌一般不设伸缩缝，但严寒地区的整体式衬砌、锚喷衬砌或复合式衬砌应在洞口和易受冻害地段设置伸缩缝。 在对隧道衬砌有不良影响的软硬地层分界处应设置沉降缝。 衬砌结构材料 1、定义 在隧道洞口用圬工砌筑并加以一定建筑装饰的支挡结构物。 2、洞门作用 ◆ 减少洞口土石方开挖量 ◆ 稳定边坡 ◆ 引离地表流水