隧道工程(5) 衬砌结构设计.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * 初期支护设计 工程类比设计法常有直接对比法和间接类比法两种。 直接对比法一般是以围岩的岩体强度和岩体完整性、地下水影响程度、洞室埋深、可能受到的地应力、工程的形状与尺寸、施工的方法、施工的质量以及使用要求等方面因素，将设计的工程与上述条件基本相同的已建工程进行对比，由此确定锚喷支护的类型与参数 初期支护设计 间接类比法一般是根据现行锚喷支护技术规范，按其围岩级别表及锚喷支护设计参数确定拟建工程的锚喷支护类型与参数。 初期支护设计 锚喷支护参数应当是广义的、既包括支护类型、支护参数，又应包括开挖方法，仰拱施作时间和最终支护时间等。 不过我国目前的锚喷支护规范还没有达到这一水平，只是规定了最终支护的施作时间。而在锚喷支护参数表中只给出了锚喷支护类型与参数。 （二）锚喷支护的类型及参数表 初期支护设计 确定锚喷支护类型与参数时，应当体现如下原则： (1)根据不同的围岩压力的特点，对拱墙采用相应的支护参数。 (2)力求体现使用锚喷支护类型的灵活性及允许进行局部加固围岩的特点。对不同的岩体和围岩的不同部位采用不同的支护类型与参数。 （二）锚喷支护的类型及参数表 初期支护设计 确定锚喷支护类型与参数时，应当体现如下原则： (3)锚喷支护参数表中给出的锚喷支护参数是根据工程类比确定的。但确定最终支护参数有的还要借助于监控设计与理论设计。 (4)锚喷支护表中的锚喷参数，一般是根据本部门以往修建工程的设计参数，经统计和分析研究后确定的。 （二）锚喷支护的类型及参数表 二次衬砌设计 二次衬砌的作用因不同的围岩级别而异： 1）对于I级稳定硬质围岩，因围岩和初期支护的变形很小，且很快趋于稳定，故二次衬砌不承受围岩压力，其主要作用是防水、利于通风和修饰面层； （一）二次衬砌的主要作用 二次衬砌设计 二次衬砌的作用因不同的围岩级别而异： 2）对于II级基本稳定的硬质围岩，虽然围岩和初期支护变形小，二次衬砌承受不大的围岩压力，但考虑洞室运营后锚杆钢筋锈蚀、围岩松弛区逐渐压密，初期支护质量不稳定等原因，故施作二次衬砌以提高支护衬砌的安全度； （一）二次衬砌的主要作用 二次衬砌设计 二次衬砌的作用因不同的围岩级别而异： 3）对于III~V级围岩，由于岩体流变、膨胀压力、地下水等作用，或由于浅埋、偏压及施工等原因，围岩变形未趋于基本稳定而提前施作二次衬砌，此时，二次衬砌主要承受较大的后期围岩形变压力。 （一）二次衬砌的主要作用 二次衬砌设计 A 基本要求： (1)初期支护与二次衬砌之间的密贴程度，对复合式衬砌受力状态会产生影响。 (2)支护与衬砌两层紧密粘结在一起时，两层间能传递径向力和切向力，可按整体结构验算。两层间设有防水层时，按组合结构验算，只传递径向荷载。 （二）二次衬砌结构的设计 二次衬砌设计 A 基本要求： (3)为防止洞内漏水，设计时应对二次衬砌的变形予以控制。 (4)支护与衬砌间空隙部分应回填密实。 （二）二次衬砌结构的设计 二次衬砌设计 B 二次衬砌的计算 ： 复合式衬砌分层施作，应考虑时间效应，可考虑按粘弹塑性有限元法进行计算 也可运用弹塑性理论或特征曲线法近似计算复合式衬砌 也可参考我国复合式衬砌围岩压力现场量侧数据和模型试验结果及国内外有关资料，对I~V级围岩，以30%~50%的围岩压力作为二次衬砌的外荷载。按荷载—结构模型进行计算。 （二）二次衬砌结构的设计 二次衬砌设计 C 二次衬砌施作时间的确定 ： 二次衬砌一般采用模筑混凝土，应在围岩和初期支护变形基本稳定后方可施作，并应具备下述条件： (1)洞室周边位移速率有明显减缓趋势。 (2)在拱脚以上1m和边墙中部附近的位移速度小于0.1~0.2mm/d，或拱顶下沉速度小于0.07~0.15mm/d。 (3)初期支护表面裂缝不再继续发展。 二次衬砌设计 C二次衬砌施作时间的确定 ： (4)施作二次衬砌前的位移值，应达到总位移值的80%~90%。 (5)当采取一定措施仍难以符合上列条件时，可提前施作二次衬砌，且应予加强。当洞室较短且围岩自稳性能较好时，为减少各工序间的干扰，可在整个洞室贯通后再作二次衬砌。 （二）二次衬砌结构的设计 二次衬砌设计 D加强二次衬砌的措施 ： 当围岩和初期支护尚未基本稳