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公路隧道混凝土结构强度及配筋问题探讨
作者：任兆丹
来源：《城市建设理论研究》2013年第16期
摘要：目前公路隧道建设，在Ⅳ级围岩浅埋地段以及Ⅴ级围岩深埋地段的二次衬砌多数采用C25素混凝土，而非钢筋混凝土，这样就会导致隧道在运营后期存在一些结构和耐久性问题。针对这个问题，本文从结构强度和耐久性两个角度进行了详细的分析，充分地论证了这种类型衬砌的一些缺陷，并针对这些问题提出了自己的解决措施，即采用C30钢筋混凝土衬砌来代替C25素混凝土衬砌，以此来提高二次衬砌在后期运营过程中的结构可靠性和耐久性。
关键词：二次衬砌，混凝土，耐久性，结构强度
中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：
1 前言
目前公路隧道建设，在隧道设计和建设阶段为达到降低成本、优化投资的目的，二次衬砌大量采用素混凝土，并非钢筋混凝土。比如双车道公路隧道中，在Ⅳ级围岩浅埋地段以及Ⅴ级围岩深埋地段，往往只是采用40~45cm厚的C25素混凝土作为二次衬砌，并不进行配筋。在隧道建设阶段及运营初期，这些隧道能够维持结构强度和稳定性，并没有出现过多的结构问题，但是，实践已经证明，随着运营年限逐步增加，公路隧道结构同样难以避免出现诸如如混凝土碳化、地下水侵蚀、衬砌开裂以及裂纹扩展等等问题，继而威胁到结构的安全性，这就对隧道后期的维护产生了许多不利影响，并且从隧道全寿命周期的安全性来考虑，也是极为不利的。
针对上述问题，本文采用ANSYS数值模拟结合实际工程经验，分析了在Ⅳ级围岩浅埋地段的二次衬砌受力问题，验算了二次衬砌混凝土结构的受力状态，并针对其中的一些问题进行探讨，最后提出自己的建议以及理由。
2 数值计算
本文对于上述讨论的Ⅳ级围岩浅埋地段以及Ⅴ级围岩深埋地段的二衬混凝土问题，采用了ANSYS有限元分析软件对Ⅳ级围岩浅埋地段的双车道公路隧道的二次衬砌进行了受力分析，分析了该型衬砌的受力特点。
地铁盾构隧道管片配筋型式探讨
提纲：
一、地铁盾构隧道管片配筋的作用
二、地铁盾构隧道管片配筋的种类
三、地铁盾构隧道管片配筋设计的原则
四、地铁盾构隧道管片配筋的施工关键
五、地铁盾构隧道管片配筋的最新技术
一、地铁盾构隧道管片配筋的作用：
地铁盾构隧道管片是地铁隧道建设中不可缺少的组成部分，管片配筋的作用主要是增强管片的承载能力和耐久性。另外，它还起到加强管片应力均衡性和保证运行安全的作用。
二、地铁盾构隧道管片配筋的种类：
一般根据不同的隧道环境和特性，管片配筋分为普通配筋、超限配筋、限位配筋、补强配筋等几种形式。在平面形式上又分为环向配筋、纵向配筋和斜向配筋三种形式。
三、地铁盾构隧道管片配筋设计的原则：
管片配筋设计必须符合地铁工程规章制度和国家标准，选取适宜的配筋形式、采用合理的截面尺寸、考虑应力分布均衡性和控制施工缝的开裂等原则。
四、地铁盾构隧道管片配筋的施工关键：
要确保施工过程处处保证设计要求，关键点包括骨架基底铺垫、配筋布置检查、扰动管片定位、长度控制精度、咬口、厚度控制精度、支座设置、混凝土浇注等诸多方面。
五、地铁盾构隧道管片配筋的最新技术：
近年来，随着弯曲砌块和变截面隧道技术的发展，管片配筋方面也有所创新。采用不同的高强度钢材、可编程施工机器人、3D打印技术和基于人工智能的配筋设计等技术成为了发展趋势。
五个相关案例：
1、成都地铁7号线石板岩隧道 - 采用超限配筋和钢筋纤维混凝土技术，提高了隧道的承载力和耐久性；
2、广州地铁21号线站台隧道 - 采用三方质控配筋系统，保证了合理的配筋设计和施工质量，确保了隧道的一次合格率；
3、上海轨交11号线龙东大道站段 - 采用精准的配筋坐标测量和精密的正在辅助校正系统，确保了管片配筋的设计精度和施工精度；
4、北京地铁15号线北段隧道 - 采用了基于数字孪生技术的智能配筋系统，提高了管片配筋的效率和精度，且保证了施工的可追溯性和安全性；
地铁盾构隧道管片配筋型式探讨
地铁盾构隧道是一种常见的建筑结构，对于隧道中的管片配筋非常重要。管片配筋的目的是增强管片的承载能力，以便在地铁行驶过程中保持隧道的稳定性。在配筋的过程中，选取合适的钢筋和合理的配筋方式，可以有效地提高隧道的承载能力。以下是一些常见的管片配筋型式：
1. 扁钢梁型配筋：这种型式采用扁钢梁作为钢筋，将其固定在管片上，然后将混凝土灌入管片中。这种配筋方式适用于一些直径较小、曲率较小的隧道。
2. 缠绕式配筋：这种配筋方式是将钢筋进行缠绕，以增强整个管片的承载能力。在缠绕过程中，需要注意间距、角度等因素，以确保钢筋的力学性能满足设计要求。
3. 伸入式配筋：这种配筋方式是将钢筋通过管片伸入到隧道内部，将其与其他管片或地面固定。这种方式适用于直径较大、曲率较大的隧道，可以保证管片的强度和稳定性。
以上是一些常见的地铁盾构隧道管片配筋型式，根据不同的隧道设计，选择合适的配筋方式可以提高隧道的承载能力和稳定性。
圆形引水隧洞结构配筋计算方法对比分析
【摘要】在引水隧洞的引水式电站开发中，引水系统的工程投资占工程投资比例较大，其中引水隧洞的投资对工程的整个经济指标起着关键性的制约因素，在围岩类别确定的条件下，如何控制引水隧洞的工程投资取决于一次支护和永久衬砌的工程量，一次支护的支护参数一般按照相关工程的实际施工经验进行支护，永久衬砌的衬砌厚度和配筋量就显得尤为重要，对于圆形有压引水隧洞结构配筋计算方法可采取边值法、公式法、弹性力学法、新型有限元法，计算方法不同，永久衬砌的工程量就不同，如何能够在保证工程安全的前提下，尽量节约工程投资，需要对圆形有压引水隧洞结构配筋计算的几种计算方法进行对比分析，提出适合工程实际情况的计算方法和计算成果。
【关键词】圆形 引水隧洞 计算方法 边值法 公式法 新型有限元法
一、“边值法”与“弹性力学法”
“边值法”与“弹性力学法”的计算结果十分相近：
“弹性力学法”和“边值法”相同之处是：都假定混凝土衬砌是一个完整的厚壁圆筒，“筒壁”可以承担拉应力。
“弹性力学法”和“边值法”的不同之处是：前者是建立在弹性力学基础上的解析解；后者是建立在结构力学基础上的微分方程组，通过龙格－库塔法逐次渐进地计算出围岩抗力、混凝土衬砌的轴力、弯矩和切力。因而，它们计算成果之间略有差异。
不管采用“边值法”还是“弹性力学法”，混凝土衬砌内、外侧应力，都大于混凝土拉应力的允许值；内、外侧应变，也都大于混凝土极限拉伸值；衬砌必定开裂。总之，圆形有压水工隧洞在大多情况下，一般都要开裂。此外，隧洞的混凝土衬砌，在围岩的强约束下，除了承担均匀内水压力、自重、山岩压力、满洞水重等荷载外，还要承担温度应力、干缩应力、施工冷缝、开挖面不良引起的应力集中和养护不良等等其他因素的影响，所以，以前有“逢洞必裂”一说。在《水工隧洞设计规范》DL/T 5195-2004的条文说明中（p127页），也有“根据工程实际和大量试验资料表明，按抗裂设计由于混凝土抗拉强度设计值较低，即使衬砌设计的很厚，仍然控制不了裂缝出现”。
