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隧道结构分类及设计要求

作者: 正信鸿达 时间:2017-09-13 来源:正信鸿达官网
摘要:隧道结构是地下建筑结构的重要组成部分,它的结构形式可根据地层的类别、使用功能和施工技术水平等进行选择。具体隧道结构的分类和设计要求今天贵阳水泥垫块厂家小编为您分享...

  隧道结构是地下建筑结构的重要组成部分,它的结构形式可根据地层的类别、使用功能和施工技术水平等进行选择。具体隧道结构的分类和设计要求今天贵阳水泥垫块厂家小编为您分享.

  

隧道结构分类及设计要求

  一、结构形式、受力特点和适用条件

  1、半衬砌结构

  在坚硬岩层中,若侧壁无坍塌危险,仅顶部岩石可能有局部滑落时,可仅施作顶部衬砌,不作边墙,只喷一层不小于20mm厚的水泥砂浆护面,即半衬砌结构。

  2、厚拱薄墙衬砌结构

  在中硬岩层中,拱顶所受的力可通过拱脚大部分传给岩体,充分利用岩石的强度,这种结构适宜用在水平压力较小,且稳定性较差的围岩中。对于稳定或基本稳定的围岩中的大跨度、高边墙洞室,如采用喷锚结构施工装备条件存在困难,或喷锚结构防水达不到要求时,也可考虑使用。

  3、直墙拱形衬砌结构

  在一般或较差岩层中的隧道结构,通常是拱顶与边墙浇在一起,形成一个整体结构,即直墙拱形衬砌结构,广泛应用的隧道结构形式。

  4、曲墙衬砌结

  在很差的岩层中,岩体松散破碎且易于坍塌,衬砌结构一般由拱圈、曲线形侧墙和仰拱底板组成,形成曲墙衬砌结构。该种衬砌结构的受力性能相对较好,但对施工技术要求较高,这也是一种被广泛应用的隧道结构形式。

  5、复合衬砌结构

  复合支护结构一般认为围岩具有自支承能力,支护的作用首先是加固和稳定围岩,使围岩的自承能力可充分发挥,从而可允许围岩发生一定的变形和由此减薄支护结构的厚度。工程施工时,一般先向洞壁施作柔性薄层喷射混凝土,必要时同时设置锚杆,并通过重复喷射增厚喷层,以及在喷层中增设网筋稳定围岩。围岩变形趋于稳定后,再施作内衬永久支护。复合衬砌结构常由初期支护和二次支护组成,防水要求较高时须在初期支护和二次支护间增设防水层。

  6、连拱隧道结构

  隧道设计中除考察工程地质、水文地质等相关条件外,同时受线路要求以及其他条件的制约,还需要考虑安全、经济、技术等方面的综合比较。因此,对于长度不是特别长的公路隧道(100~500m),尤其是处于地质、地形条件复杂及征地严格限制地区的中小隧道,常采用连拱隧道的形式。

  

  二、隧道结构设计的一般技术要求

  1、衬砌截面类型和几何尺寸的确定

  隧道衬砌结构类型应根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求确定。

  高速、一级、二级公路的隧道应采用复合式衬砌;

  汽车横道、三级及三级以下公路隧道,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下,除洞口段外衬砌结构类型和尺寸,应根据使用要求、围岩级别、围岩地质条件和水文地质条件、隧道埋置位置、结构受力特点,并结合工程施工条件、环境条件,通过工程类比和结构计算综合分析确定。

  在施工阶段,还应根据现场围岩监控量测和现场地质跟踪调查调整支护参数,必要时可通过试验分析确定。为了便于使用标准拱架模板和设备,确定衬砌的方案时,类型要尽量少,且同一跨度的拱圈内轮廓应相同。一般采取调整厚度和局部加筋等措施来适应不同的地质条件。

  2、衬砌材料的选择

  衬砌结构材料应具有足够的强度、耐久性和防水性。在特殊条件下,还要求具有抗侵蚀性和抗冻性等。从经济角度考虑,衬砌结构材料还要满足成本低、易于机械化施工等条件。

  衬砌结构材料应具有足够的强度、耐久性和防水性。在特殊条件下,还要求具有抗侵蚀性和抗冻性等。从经济角度考虑,衬砌结构材料还要满足成本低、易于机械化施工等条件。

  3、衬砌结构的一般构造要求

  (1)混凝土的保护层

  钢筋混凝土衬砌结构,受力钢筋的混凝土保护层最小厚度一般装配式衬砌为20mm,现浇衬砌内层为25mm,外层为30mm。若有侵蚀性介质作用时可增大到50mm,钢筋网喷射混凝土一般为20mm。随截面厚度的增加,保护层厚度也应适当增加。

  (2)衬砌的超挖或欠挖

  隧道结构施工中,洞室的开挖尺寸不可能与衬砌所设计的毛洞尺寸完全符合,这就产生了衬砌的超挖或欠挖问题。超挖通常会增加回填的工作量,而欠挖则不能保证衬砌截面尺寸,故对超、欠挖有一定的限制。衬砌的允许超欠挖均按设计毛洞计算。

  现浇混凝土衬砌一般不允许欠挖,如出现个别点欠挖,欠挖部分进入衬砌截面的深度,不得超过衬砌截面厚度的1/4,并不得大于15cm,面积不大于1m2。通常隧道衬砌结构,平均超挖允许值不得超过10~15cm,对于洞室的某些关键部位,如穹顶的环梁岩台,厚拱薄墙衬砌(及半衬砌)的拱座岩台,岔洞的周边等,超挖允许值更应该严格控制,一般不宜超过15cm。

  (3)变形缝的设置

  变形缝一般是指沉降缝和伸缩缝。沉降缝是为了防止结构因局部不均匀下沉引起变形断裂而设置的,伸缩缝是为了防止结构因热胀冷缩,或湿胀干缩产生裂缝而设置的。因此,沉降缝是满足结构在垂直与水平方向上的变形要求而设置的,伸缩缝是满足结构在轴线方向上的变形要求而设置的。沉降缝、伸缩缝的宽度大于20mm,应垂直于隧道轴线竖向设置。

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