衬砌结构

隧道衬砌结构形式的选择与设计隧道是现代交通建设的重要组成部分，为了确保隧道的安全和持久性，衬砌结构的选择和设计显得尤为重要。

衬砌结构的形式因地质条件、隧道用途和材料等多种因素而异，合理的选择和设计能够提高隧道的承载能力、防护能力和使用寿命。

在隧道衬砌结构设计中，常见的形式包括刚性衬砌和柔性衬砌两种。

刚性衬砌一般使用混凝土或钢筋混凝土作为材料，具有较高的强度和刚度，能够有效支撑土体和承受外部荷载。

刚性衬砌结构适用于地质条件较为稳定的地区，如岩石地层，能够为隧道提供良好的垂直支撑和水平限制。

另一种常见的衬砌结构形式是柔性衬砌，它使用聚合物材料或钢筋网格等柔性材料构成。

柔性衬砌能够适应地质条件的变化，具有较好的变形能力和适应性，能够有效缓解隧道结构因地质条件变化引起的应力和变形。

柔性衬砌结构适用于地质条件较为复杂且不稳定的地区，如软土地层或断层带等，能够降低地层位移对隧道的影响。

在实际工程中，根据不同的地质条件和隧道用途，通常会选择刚性衬砌和柔性衬砌的组合形式。

即在隧道的底部和侧面选择刚性衬砌，而在隧道顶部选择柔性衬砌。

这样的设计既能够提供足够的支撑和保护，又能够适应地质条件的变化。

除了衬砌的形式，衬砌的厚度也是设计过程中需要考虑的重要因素。

衬砌的厚度直接关系到隧道的强度和稳定性。

一般来说，较为稳定的地质条件下，衬砌的厚度可以适当减小；而在地质条件较为复杂或不稳定的地区，衬砌的厚度则需要增加以提高隧道的抗变形能力和稳定性。

此外，隧道衬砌结构还需要考虑防水和排水等工程要求。

隧道作为地下工程，常常受到地下水的浸泡和渗透，因此设计中必须采取相应的措施来保证隧道的防水性能。

同时，隧道衬砌结构还需要设置适当的排水系统，快速排除积水，确保隧道的安全使用。

综上所述，隧道衬砌结构形式的选择与设计在地下工程中具有重要作用。

通过合理的选择和设计，能够提高隧道的承载能力、防护能力和使用寿命，确保隧道的安全和可靠性。

而混合采用刚性衬砌和柔性衬砌的组合形式，能够更好地适应地质条件的变化。

2021年3月第9章盾构隧道衬砌结构1.基本概念1.1隧道衬砌隧道衬砌，英文为Tunnel Lining 。

盾构隧道的衬砌一般为预制管片，预制管片英文为Segment 。

1.2衬砌结构分类（1）按施工方法分类衬砌分为：预制管片、二次浇筑衬砌即拼装管片的内部，做了现浇的二次衬砌、压注混凝土衬砌（ECL 工法）。

是否需要内部做二次衬砌，取决于隧道的用途及结构计算，例如南水北调工程穿越黄河的盾构隧洞及珠江三角洲水资源配置工程盾构隧洞，就做了内部二衬。

（2）按材料分类，管片可分为：钢筋混凝土管片（RC ）（如图9.1所示）、铸铁管片、钢管片、钢纤维混凝土管片、合成材料。

图9.1盾构管片试拼装（佛山地铁）（错缝拼装，5+1块）1.3管片外形与尺寸管片外形可分为四边形的，六角蜂窝形的。

四边形的，例如：深圳地铁快线长隧道，例如11号线、14号线等。

管片外径6700mm ，内径6000mm ，厚度350mm ，宽度1.5m ，纵向螺栓16个，管片分度22.5°，采用左右转弯环+标准环的形式。

管片统一采用1+2+3形式（即：1块封顶块（F ），2块邻接块（L1）、（L2）、3块标准块（B1）、（B2）、（B3））。

止水条采用三元乙丙橡胶及遇水膨胀橡胶条，如图9.2所示。

K 块图9.2用于深圳地铁的Փ6700盾构管片（14号线，2020年）日本的一个六角形管片的案例，并采用插销式接头的案例：隧道直径为Ф6600mm，单线隧道衬砌主要采用6等分的RC平板型管片，环宽1600mm，厚320mm，管片连结采用新研制的FAKT插销式接头。

部分段采用环宽1250mm、厚250mm的蜂窝形RC管片。

如图9.3、图9.4所示。

图9.3日本的六角蜂窝状管片示意图图9.4在盾构隧道中待拼装的六角形管片（傅德明2012）中国在引水隧道中也用过六角形管片（山西万家寨引水工程）。

1.4管环类型：为了满足盾构隧道在曲线上偏转及蛇行纠偏的需要，应设计楔形衬砌环。

复合式衬砌的组成一、什么是复合式衬砌复合式衬砌是一种由不同材料组合而成的衬砌结构，常用于耐高温、耐磨损等工业设备中。

它具有优秀的耐火性能和机械性能，能够抵御各种极端工作条件的侵蚀和磨损。

二、复合式衬砌的组成复合式衬砌通常由以下几个部分组成：1. 基础材料基础材料是复合式衬砌的主要组成部分，它们提供整体结构的稳定性和可靠性。

常见的基础材料包括陶瓷基体、金属基体和陶瓷纤维等。

这些材料具有良好的耐火性能和机械性能，能够承受高温和压力的作用。

2. 衬层材料衬层材料是复合式衬砌的主要工作层，它们直接接触到工作环境，并起到保护基础材料的作用。

根据不同的工作条件，衬层材料可以选择不同的材料，如耐酸陶瓷、耐碱陶瓷、耐磨陶瓷、耐渣陶瓷等。

这些材料具有优异的抗腐蚀和耐磨损性能，能够有效延长设备的使用寿命。

3. 粘结剂粘结剂是复合式衬砌中起到粘合作用的材料，它将基础材料和衬层材料牢固地粘接在一起。

常见的粘结剂有硅酸盐、水泥、树脂等。

选择合适的粘结剂对于提高复合式衬砌的稳定性和密封性至关重要。

4. 基础层基础层是复合式衬砌的底层，它用于承受设备的重量和外力作用，并提供稳定的基础支撑。

基础层通常由耐火砖、耐火浇注料等材料构成，其强度和稳定性能够满足设备的要求。

三、复合式衬砌的制作工艺复合式衬砌的制作工艺主要包括以下几个步骤：1. 原材料准备根据需要选择合适的基础材料、衬层材料和粘结剂，并进行相应的加工和制备。

确保原材料的质量和性能符合要求。

2. 模具制作根据设备的形状和尺寸，制作相应的模具。

模具的设计和制作需要考虑到衬砌结构的复杂性和精确性。

3. 材料浇注将基础材料、衬层材料和粘结剂按照一定的比例混合均匀，并在模具中进行浇注。

确保材料的密实性和均匀性。

4. 固化和烘干根据不同的材料和粘结剂，进行相应的固化和烘干工艺。

这可以使衬砌结构达到设计要求的强度和稳定性。

5. 完工处理完成衬砌结构的制作后，进行相应的表面处理和检验工作。

衬砌结构计算一、基本资料某公路隧道，结构断面尺寸如下图，内轮廓半径为5.4m，二衬厚度为0.45m。

围岩为V 级，重度为19kN/m3，围岩弹性抗力系数为1.6×510kN/m3，二衬材料为C25 混凝土，弹性模量为28.5GPa，重度为23 kN/m3x0y二、荷载确定1.根据式（1-21），围岩竖向均布压力：q=0.45*1-s2*γ*ω式中：s---围岩级别，此处s=5；γ---围岩重度，此处γ=19KN/m ³ω---跨度影响系数，ω=1+i(m l -5),毛洞跨度m l =(5.4+0.45)*2+2*0.06=11.82m,其中0.06m 为一侧平均超挖量，m l =5—15m 时，i=0.1，此处ω=1+0.1*(11.82-5)=1.682所以，有：q=0.45*1-52*19*1.682*0.5=115.04875(kPa) 此处超挖回填层重忽略不计2.围岩水平均布压力：e=0.4q=0.4*115.04875=46.0195(kPa)三．衬砌几何要素 1.衬砌几何尺寸 内轮廓线半径1r =5.4m 外轮廓线半径1R =5.85m 拱轴线半径'1r =5.625m2.半拱轴线长度S 及分段轴长△S半拱轴线长度S=°180θπ'1r =°180°104* *5.625=10.210(m) 将半拱轴线等分为8段，每段轴长为：△S=8S =8210.10=1.27625（m)3.各分块接缝（截面）中心几何要素i α=8104ii 1y ='1r (1-cos i α) i 1x ='1r sin i αE1Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7E2E3E4E5E6E7E8G3G4G1G5G6G2G7G8R4R5R6R7R8qb1b2b3b4b5b6b7b8h1h2h3h4h5h6h7h8附图 衬砌结构计算图示四．计算位移 1.单位位移用辛普生法近似计算，按计算列表进行。

衬砌结构内力计算的基本原理衬砌结构是指在主体结构外部设置的一层砌体或混凝土结构，用于保护主体结构、增加结构的承载能力或改善结构的外观。

衬砌结构的内力计算是为了确定衬砌结构在受力状态下的应力和变形情况，以评估结构的安全性和稳定性。

在进行衬砌结构内力计算时，需要确定以下几个基本参数：1. 荷载：衬砌结构所受到的荷载是计算内力的基础。

荷载可以分为静态荷载和动态荷载，其中静态荷载包括自重、外部荷载和附加荷载，动态荷载则考虑结构的振动和冲击等因素。

2. 材料性质：衬砌结构所使用的材料的力学性质是计算内力的重要依据。

例如，衬砌砖的强度、混凝土的抗压强度和抗拉强度等。

3. 结构几何形状：衬砌结构的几何形状决定了其受力分布和应力状态。

例如，衬砌结构的厚度、高度、曲率等。

基于上述参数，我们可以通过以下步骤进行衬砌结构内力计算：1. 确定荷载：根据实际情况和设计要求，确定衬砌结构所受到的荷载。

这包括静态荷载和动态荷载的计算。

2. 划分受力区域：根据衬砌结构的几何形状和荷载分布，将结构划分为若干个受力区域。

每个受力区域内的荷载可以近似为均匀分布或集中在某一点或线上。

3. 计算内力：对于每个受力区域，根据所受荷载的性质和结构的几何形状，可以采用静力学原理或弹性力学理论计算衬砌结构的内力。

这包括计算受力区域内的剪力、弯矩和轴力等。

4. 考虑材料性质：根据所使用的材料的力学性质，可以计算出衬砌结构内力引起的应力和变形。

这包括计算衬砌砖或混凝土的应力、变形和位移等。

5. 评估结构安全性：根据计算得到的内力和应力，可以评估衬砌结构的安全性和稳定性。

如果内力和应力超过了材料的承载能力，则需要采取相应的加固措施。

衬砌结构内力计算是基于结构荷载、材料性质和结构几何形状等参数，通过静力学和弹性力学理论，计算衬砌结构内力和应力，以评估结构的安全性和稳定性。

这是衬砌结构设计和施工中重要的一步，可以为结构的优化和加固提供依据。

隧道衬砌结构知识、原理和衬砌计算及设
计公式
简介
隧道衬砌结构是用于支撑和保护隧道壁面的一种结构。

衬砌的设计和计算是确保隧道的安全和稳定性的重要步骤。

衬砌结构类型
隧道衬砌结构通常包括以下几种类型：
1. 塑料管衬砌：使用塑料管来加固和保护隧道壁面。

2. 预制混凝土片衬砌：使用预制混凝土片来支撑和保护隧道壁面。

3. 钢筋混凝土衬砌：使用钢筋混凝土结构来加固和保护隧道壁面。

衬砌计算及设计公式
在进行隧道衬砌的计算和设计时，需要考虑以下因素：
1. 隧道直径：隧道的直径是确定衬砌结构尺寸和类型的关键因素。

2. 地层情况：地层的稳定性和承载能力将影响衬砌的安全性和设计方法。

3. 水压情况：如果隧道处于水下或水土压力较大的地区，需要考虑水压对衬砌的影响。

根据以上因素，可以使用以下公式进行衬砌计算和设计：
1. 隧道衬砌尺寸计算公式：根据隧道直径和地层参数计算衬砌的合适尺寸。

2. 衬砌材料选择公式：根据地层情况和环境条件选择合适的衬砌材料。

3. 衬砌厚度计算公式：根据地层情况和水压情况计算衬砌的合适厚度。

结论
隧道衬砌结构的知识、原理和衬砌计算及设计公式对于确保隧道的安全和稳定性至关重要。

根据隧道的直径、地层情况和水压情况等因素，可以选择合适的衬砌结构类型，并使用相应的公式进行计算和设计。

混凝土隧道衬砌施工技术规程一、概述混凝土隧道衬砌是隧道工程中的一个重要组成部分，是为了保证隧道的稳定性、安全性和使用寿命而必须采取的一项措施。

本文将从混凝土隧道衬砌的设计、材料、施工工艺、施工质量控制等方面详细阐述混凝土隧道衬砌的施工技术规程。

二、设计（一）衬砌结构类型混凝土隧道衬砌结构类型一般包括加筋混凝土衬砌和普通混凝土衬砌两种类型。

加筋混凝土衬砌主要用于对隧道变形控制要求较高的区段，如曲线段、陡峭断面、地震带等，以增强衬砌的抗震性和抗变形能力。

普通混凝土衬砌适用于对隧道变形控制要求不高的区段。

（二）截面形式混凝土隧道衬砌的截面形式一般有圆形、椭圆形、马蹄形、方形等多种形式，具体根据隧道的要求和地质条件来确定。

（三）厚度衬砌的厚度一般根据地质条件、隧道直径、荷载等因素来确定，一般不小于250mm。

（四）钢筋配筋混凝土隧道衬砌的钢筋配筋应符合设计要求，在施工过程中必须严格按照设计要求进行钢筋的加工、焊接和安装等工作。

三、材料（一）水泥混凝土隧道衬砌中的水泥应符合国家规定的水泥标准和要求，常用的有普通硅酸盐水泥和高性能混凝土用水泥。

（二）骨料混凝土隧道衬砌中的骨料应符合国家规定的骨料标准和要求，常用的有石子、卵石、河砂等。

（三）水混凝土隧道衬砌中的水应符合国家规定的水质标准和要求，水的PH 值不得小于6.5，水中的杂质含量不得超过规定的标准。

（四）钢筋混凝土隧道衬砌中的钢筋应符合国家规定的钢筋标准和要求，常用的有HRB400、HRB500等。

四、施工工艺（一）模板制作混凝土隧道衬砌的模板制作应严格按照设计要求进行，模板的表面应平整、无裂缝、无毛刺、无翘曲等。

（二）钢筋加工混凝土隧道衬砌的钢筋应严格按照设计要求进行加工、焊接和安装等工作，在加工和焊接过程中应注意钢筋的直径、长度、间距等要求。

（三）混凝土搅拌混凝土隧道衬砌中的混凝土应在专门的搅拌站进行搅拌，并应按照设计要求控制混凝土的配合比和水灰比。

总结坑道工程常用衬砌的结构特点、适用条件和设计要点衬砌是坑道工程中最重要的结构之一，它可作为混凝土结构的基础，也可作为钢筋混凝土结构的支撑体。

其作用是支承混凝土结构的自重和受荷载。

其优点是具有较强的抗剪强度、防水、防渗和抗变形能力。

同时，混凝土衬砌结构简单，施工方便，节约材料。

但在施工中由于使用了大量的新材料和混凝土强度不高而导致质量事故较多。

因此，衬砌结构应在设计时进行充分评估和选择。

衬砌结构的常见类型有：板式环衬砌（现称钢-混凝土-板式组合形式);钢板式环结构；圆柱式或钢管形。

每种结构形式均有各自的特点，各有适用条件，设计时应注意因地制宜，具体分析。

现将常用坑道衬筑的一些常见类型的结构介绍如下。

一、板式环衬砌板式环是由钢板和混凝土组成的，当表面层厚度为30~50 mm时，钢板厚度为6~12 mm,混凝土厚度为30~60 mm,该结构可根据要求采用钢-胶结钢、钢板-混凝土-钢-混凝土等多种形式。

板式环衬砌的优点是具有较强的抗剪强度；结构简单、施工方便、节省材料；且重量轻、便于运输、节省材料。

在混凝土厚度为20~30 mm时，板式环结构具有较好的抗变形能力和良好的抗剪强度；厚度为40~60 mm时，板式环结构具有较好的抗变形能力和良好的抗冻融能力，且板式环结构在受力后也不会产生裂缝和变形。

但在施工过程中，板式环一般处于垂直于坑道轴线方向或水平于坑道轴线方向。

因此，它易受地下水活动的影响，从而易出现裂缝，而且容易出现裂纹。

由于钢-混凝土-板式组合形式具有较好的抗剪强度和抗冻变形能力，所以在设计中应注意选择材料的品种、牌号和尺寸等细节问题。

由于坑道中常用钢板板厚度为40~60 mm,通常较厚板板、钢板组合形式是最常用的结构形式。

"二、钢板式环结构坑道中使用的钢板式环，主要是采用Q235钢板，混凝土通过预埋件在钢板上进行连接，钢板的厚度与混凝土板的厚度相同。

钢板式环结构是由钢板和混凝土板组成的钢-钢板环，钢板是由厚度在3~4 mm的钢板制成的。

衬砌安全评估
衬砌安全评估是指对衬砌结构进行评估，确定其在使用过程中的安全性能和结构稳定性。

衬砌结构通常指防护墙、隧道壁、坡道、挡土墙等工程的内部或外部面层。

衬砌安全评估的主要目的是检查衬砌结构是否能够满足设计要求，以及是否存在可能导致结构破坏或损坏的安全隐患。

评估包括以下几个方面：
1. 结构稳定性评估：评估衬砌结构的稳定性，包括内力分析、应力分析和变形分析。

通过计算和分析，确定结构是否稳定，是否存在可能导致破坏或损坏的内力和应力集中区域。

2. 材料性能评估：评估衬砌材料的物理力学性能，如抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。

通过检查材料的强度参数，确定材料的质量和可靠性。

3. 施工质量评估：评估衬砌的施工质量，包括厚度均匀性、界面粘结性、表面平整度等。

通过检查施工工艺和工艺参数，确定施工质量是否达到设计要求。

4. 使用性能评估：评估衬砌的使用性能，包括耐久性、防水性、抗冲刷性等。

通过观察和测试，确定衬砌结构在使用过程中是否能够保持稳定和安全。

5. 防护能力评估：评估衬砌结构的防护能力，包括抗冲击能力、抗震能力和抗滑仓能力等。

通过计算和测试，确定衬砌结构在
面对外部力量时的抗力和承载能力。

衬砌安全评估的结果可以为工程项目提供参考，帮助设计和施工团队了解结构的安全性能，及时采取相应的措施，确保工程质量和施工安全。

隧道的基本构造隧道是连接两个地点的地下通道，其基本构造包括隧道固定构件、衬砌结构、排水构造、通风构造、电气照明、安全通道等。

下面我们将详细介绍隧道的基本构造。

一、隧道固定构件隧道固定构件是钢筋混凝土结构，用于承受土壤、岩石等所施加的压力和负荷，保证隧道的稳定性和安全性。

隧道固定构件分为顶板、侧墙和地基三部分。

顶板是隧道的顶部，最重要的地方，一般要进行混凝土支护和锚杆锚固处理。

侧墙是隧道的两侧，经常受到承压和湿度影响，需要进行水泥渗漏防护处理。

地基是隧道的地面，由于地质环境影响，地基稳定性较难保证，需要进行特殊处理。

二、衬砌结构隧道衬砌结构是隧道固定构件的表面材料，由砖、混凝土、钢板等材料构成。

衬砌的主要作用是保护隧道固定构件不受侵蚀和损坏，同时抵抗车流、行人衝撞等外力。

衬砌的厚度一般在8-12厘米之间，具有较高的抗压和耐磨性能。

对于条件较差的地质环境，衬砌的厚度要增加，或者采用高强度混凝土或特种钢板来提高抗压强度和耐腐蚀性能。

三、排水构造隧道中常常会受到地下水流压力的影响，形成水流，导致隧道内部积水、水气浸泡，对地下建设的稳定性以及人员和设备的安全都造成威胁。

为了保证隧道的健康环保，建设人员需要根据地质探测情况和当地气象条件，进行合理设计和建设排水构造，包括排水管、隧道自流水固定构造、隧道排水井等进行排水。

四、通风构造隧道中的排放气体产生时间较长，若不能及时排放，会产生很多不良影响。

因此隧道内部除了需要设计和建设排水构造外，还需要设计和建设通风构造，将车辆排放产生的尾气、油烟、粉尘等不良气体及时排放。

一般隧道通风采用自然通风和机械通风两种方式，一般采用强制通风，通过风机进行排风，通过进气孔进行循环，即可保证隧道内部通风畅通无阻。

五、电气照明隧道的建设需要进行全面的电气照明工作，目的是为了保证隧道内部光线充足，以保证隧道的通行安全。

照明要求应该遵照国家规定，同时安装门灯和路灯的区域，应该合理安排。