隧道衬砌
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混凝土隧道衬砌标准混凝土隧道衬砌标准隧道是现代城市交通建设中必不可少的一部分,而隧道衬砌是隧道建设中至关重要的一环。
隧道衬砌是指在隧道内部墙面上覆盖一层混凝土,以保证隧道的稳定性和安全性。
下面详细介绍混凝土隧道衬砌的标准。
一、混凝土材料的选择混凝土材料是隧道衬砌的主要材料之一,选材应根据隧道使用环境、使用年限和所处地区气候等因素综合考虑。
混凝土的材质应符合国家标准,选用普通混凝土或高性能混凝土。
同时还要考虑混凝土的抗压强度、侵蚀性、耐久性等性能指标,以确保混凝土的质量和使用寿命。
二、衬砌的厚度衬砌的厚度是决定隧道稳定性的重要因素之一。
一般来说,衬砌的厚度应为隧道内径的1/20至1/25。
但在特殊情况下,如地质条件复杂或隧道设计要求特殊,衬砌的厚度也会有所变化。
同时,衬砌的厚度应保证在隧道内部空间充足的情况下,尽可能地减少衬砌的厚度,以达到节约材料和减少建设成本的目的。
三、衬砌的密实度衬砌的密实度是决定混凝土性能的重要指标之一。
衬砌的密实度可以通过在浇筑混凝土时采用振动棒或振动器进行振动来实现。
振动后的混凝土可以有效地排除混凝土中的气泡,使混凝土更加密实,从而提高混凝土的强度和耐久性。
四、衬砌的表面平整度衬砌的表面平整度是决定隧道使用效果的重要指标之一。
在衬砌施工过程中,应采用平整度测量仪等专业工具及时检测衬砌的表面平整度,并及时进行修整。
衬砌表面的平整度应符合国家标准,以确保车辆和行人在隧道内通行的安全和舒适。
五、衬砌的防水性能隧道衬砌的防水性能也是重要的考虑因素之一。
为了确保隧道内不会积水或漏水,衬砌表面应进行防水处理。
防水处理可以采用涂覆防水涂料,或在混凝土中加入防水剂等方式进行。
同时,衬砌的防水性能还可以通过在衬砌后设置排水系统进行提高。
六、衬砌的防火性能隧道衬砌的防火性能也是必须考虑的因素之一。
在衬砌材料的选择上,应选用具有一定防火性能的混凝土材料,并在衬砌表面进行防火涂层处理。
此外,在隧道内还应设置灭火设施,以确保在发生火灾时能够及时控制火势。
隧道内衬砌加固解决方案隧道内衬砌加固这事儿啊,咱可以这么干。
一、前期检查。
首先呢,得好好给隧道来个全身大检查。
就像医生给病人看病似的,咱得知道这衬砌到底哪儿出了问题。
用那些个专业的检测设备,像地质雷达之类的,看看衬砌背后有没有空洞啊,混凝土是不是有裂缝、疏松这些毛病。
把这些问题都找出来,记好,这就是咱要“对症下药”的病症清单啦。
二、材料准备。
1. 混凝土材料。
要是发现衬砌有损坏,那混凝土肯定是少不了的。
咱得选那种质量好、强度高、耐久性强的混凝土。
就像给隧道选“补药”一样,不能含糊。
而且要根据隧道的具体情况,比如说如果是在有地下水的地方,还得考虑混凝土的抗渗性呢。
2. 加固钢材。
有时候光靠混凝土还不够,还得加上钢材来加固。
比如说钢筋网或者钢拱架。
这钢筋网就像给衬砌穿上一层结实的“钢丝衣”,钢拱架呢,就像是给隧道加上了几根强壮的“骨头”,让它更能扛得住压力。
三、具体加固方法。
1. 裂缝修补。
如果衬砌上有裂缝,这就像人的皮肤上有伤口一样,得赶紧补上。
小裂缝呢,可以用那种专门的裂缝修补胶,就像给伤口贴个创可贴。
把胶灌到裂缝里,等它凝固了,就能把裂缝给粘上。
要是裂缝比较大,那就得把裂缝周围的松散混凝土清理掉,再用水泥砂浆或者细石混凝土把它补上,就像给伤口缝针、上药一样。
2. 衬砌背后空洞填充。
要是检测出衬砌背后有空洞,这可有点危险,就像房子的地基有空洞一样。
咱们可以用注浆的方法来填充。
把那些注浆管插到空洞里,然后把水泥浆或者其他合适的浆液灌进去,把空洞填满。
这就好比给隧道的背后塞点“棉花”,让它更结实。
3. 加设钢筋网和喷射混凝土。
对于衬砌比较薄弱的地方,可以先在衬砌表面挂上钢筋网。
这钢筋网要固定好啊,可不能松松垮垮的。
然后用喷射混凝土的设备,把混凝土喷射到钢筋网上。
这就像是给隧道的墙壁穿上了一层厚厚的“铠甲”,又结实又耐用。
4. 钢拱架支撑。
在那些压力比较大的地方,比如说隧道的进出口或者地质条件比较差的地段,就得上钢拱架了。
洞身衬砌(二)2. 装配式(拼接式)衬砌前面介绍整体式混凝土衬砌具有需要养生时间、受力较慢的缺点,那如果在稳定性很差的围岩中修隧道,需要支护结构(衬砌)能立即受力,怎么办呢,或者在西藏高寒地区,就地浇筑混凝土的强度难已达到混凝土强度要求,又怎么办呢?引出已经完成养生过程的衬砌装配式衬砌是按照衬砌的几何形状,将衬砌分成若干个部分在洞外或工厂成批预制好,再运到洞内运用机械拼装。
这种衬砌具备下列优点:◆一经装配成环,不需养生时间,即可承受围岩压力;◆预制的构件可以在工厂成批生产、在洞内可以机械化拼装,从而改善了劳动条件;◆拼装时,不需要临时支撑如拱架、模板等,从而节省大量的支撑材料及劳力;◆拼装速度因机械化而提高,缩短了工期,还有可能降低造价。
缺点:◆接缝多,整体性差◆抗渗性差◆需要坑道内有足够的拼装空间◆制备构件尺寸上要求一定的精度目前应用拼装式衬砌的典型是盾构法施工中的管片,那么管片长什么样,用什么材料做成,有哪些类型呢?平板型管片箱型管片管片按断面形式分分为平板型管片和箱型管片,箱型管片,单块管片重量较轻,但管片本身强度不如平板型,特别在盾构顶力作用下易开裂,因此一般用于较大直径的隧道;平板型管片则相反。
管片按材料分类可分为钢筋混凝土管片,钢管片,球墨铸铁管片和复合管片。
最常用的为钢筋混凝土管片。
盾构隧道衬砌的主体是管片拼装组成的管环,管环通常由A(标准块)、B(邻接块)和K(封顶快)组成,管环分块数为n=x+2+1。
3. 锚喷式衬砌(1)喷射混凝土喷射混凝土是指用喷射机将掺有速凝剂的混凝土拌和料和水汇合成为浆状,以一定压力高速喷射到坑道的岩壁上凝结而成的混凝土。
①喷射混凝土的特点◆充填裂隙加固围岩◆封闭围岩壁面防止风化◆喷射混凝土与围岩组成共同承载体系②喷射混凝土的优、缺点优点:◆柔性支护◆支护及时◆不用模板、拱架◆施工工艺简单缺点:回弹量大、止水性弱(2)锚杆是利用金属或其他高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。
隧道开挖衬砌安全注意事项1、随着隧道各部开挖工作的前进,应及时进行衬砌或压浆,特别是洞门建筑的衬砌必须尽早施工,地质不良地段的洞口必须先完成;2、衬砌使用的脚手架、工作平台、跳板、梯子等应安装牢固,不得有露头的钉子和突出的尖角。
靠近通道的一侧应有足够的净空,以保证车辆、行人的安全通过;3、脚手架及工作平台上的铺板,应钉铺严密,边缘设置10cm踢脚板。
木板之端头,必须搭于支点上。
高于2m的工作平台上应设置不低于1.2m的双道护身栏杆,跳板应设防滑条;4、脚手架及工作平台上所站人数及堆置的建筑材料,不得超过其计算载重量;5、在2m以上高处作业时,应符合国家高处作业的有关规定;6、在洞内作业地段倾斜衬砌材料时,人员和车辆不得穿行;7、机械转动部分应设有防护罩,使用电动机必须有接地装置,移动和修理机器及管线路时,应先停电,并切断电源、风源;8、安装、拆除模板、拱架时,工作地段应有专人监护。
拆下的模板不得堆放在通道上;9、采用模板台车进行全断面衬砌时,台车距开挖面的距离不得小于260m,台车下的净空应能保证运输车车辆的顺利通行。
混凝土灌筑时,必须两侧对称进行。
台车上不得堆放料具,工作台应满铺底板,并设安全栏杆。
拆混凝土输送软管时,必须停止混凝土泵的运转。
隧道开挖衬砌安全注意事项(二)隧道开挖衬砌是隧道工程中的重要环节,是确保隧道施工和使用安全的关键步骤。
在进行隧道开挖衬砌过程中,需要注意以下安全事项:1. 隧道开挖前的准备工作:- 了解地质情况:在进行隧道开挖前,需要进行详细的地质勘测和地质预测,了解地下岩层的稳定性、岩性和裂隙状况等,以便进行合理的衬砌设计和施工方案制定。
- 确认施工人员数量:根据隧道开挖衬砌的施工规模和要求,确定合理的施工人员数量,并培训他们进行必要的安全培训和技能培训。
2. 施工现场管理:- 设立明确的指挥系统:在隧道开挖衬砌过程中,需要设立明确的指挥系统,确保施工人员各司其职,井然有序地进行施工。
隧道衬砌施工步骤隧道工程是现代交通基础设施建设的重要组成部分,隧道衬砌是隧道建设中不可或缺的一项施工工序。
本文将介绍隧道衬砌施工的步骤,以及相关的注意事项和技术要求。
一、施工前准备在进行隧道衬砌施工之前,需要对施工区域进行详细的勘察和测量,确定隧道衬砌的设计方案。
同时,需要准备好所需的材料和设备,并进行相关的检验和验收。
二、模板制作与安装1. 模板制作:根据隧道衬砌的设计要求,制作相应的模板。
模板的材料通常为钢板或木材,应具有足够的强度和刚度,且表面平整。
2. 模板安装:根据设计要求,将模板安装到隧道壁面上。
模板的安装要牢固可靠,确保隧道衬砌的准确施工。
三、钢筋布置与焊接1. 钢筋布置:根据设计要求,将钢筋进行布置,包括纵向和横向的钢筋。
钢筋的布置应符合相关标准和规范,以确保隧道衬砌的承载能力和稳定性。
2. 钢筋焊接:将布置好的钢筋进行焊接,确保钢筋之间的连接牢固可靠。
焊接过程中应注意焊接质量,避免出现焊接缺陷和裂纹。
四、混凝土浇筑1. 混凝土配制:根据设计要求,按照一定比例和要求将水泥、砂、石子等原材料进行混合配制。
混凝土的配制应符合相关标准和规范,确保混凝土的强度和耐久性。
2. 混凝土浇筑:将配制好的混凝土倒入隧道衬砌的模板中,并进行均匀分布和充实。
混凝土的浇筑应分层进行,并采取振捣或震动等措施,以确保混凝土的牢固性和均匀性。
五、养护与维修1. 养护措施:在混凝土浇筑完成后,需要对隧道衬砌进行养护。
养护措施包括湿润养护、遮阳遮雨等,以保证混凝土的充分硬化和强度发展。
2. 维修与翻新:隧道衬砌在使用过程中可能会出现裂缝、脱落等问题,需要及时进行修补和翻新。
维修和翻新工作要根据具体情况选择合适的修补材料和方法,确保施工质量和使用安全。
总结:隧道衬砌施工是隧道建设中的重要环节,施工的准确性和质量直接关系到隧道的使用效果和安全性。
通过合理的施工步骤和细致的注意事项,可以确保隧道衬砌的稳定性和耐用性。
隧道衬砌的名词解释隧道衬砌是指隧道内部的墙面,用来保护隧道结构和车辆行驶的一种工程材料。
隧道衬砌的主要作用是增加隧道的强度和稳定性,同时也能够减少湿气和污染物的侵入。
一、隧道衬砌的类型隧道衬砌一般分为硬质衬砌和软质衬砌两种类型。
硬质衬砌通常采用混凝土或砂浆材料,具有较高的强度和稳定性。
在施工过程中,先在隧道周围安装钢模板,然后将混凝土或砂浆浇筑进去。
经过一段时间的养护,混凝土或砂浆会形成坚固的衬砌。
硬质衬砌具有耐火、耐化学侵蚀和抗冲刷等优点,适用于地质条件较好的隧道。
软质衬砌多用在矿山隧道和较差地质条件下的隧道中。
它由橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯等材料制成。
软质衬砌具有较好的柔韧性和抗挠度,能够适应地质变形和挤压。
同时,软质衬砌还能减少噪音和震动,提高行车的舒适度。
二、隧道衬砌的安装方法隧道衬砌的安装方法因衬砌类型的不同而有所不同。
对于硬质衬砌,安装方式通常为先安装钢模板,再进行混凝土或砂浆的浇筑。
在浇筑前需要进行脱模处理和养护,保证其强度和表面的平整度。
此外,为了保证衬砌的质量,施工过程中还需要进行植筋、搅拌和振动等工序。
软质衬砌的安装方式较为简单。
通常将软质材料直接粘贴在隧道墙面上,采用胶粘剂或者其他固定剂进行固定。
软质衬砌的安装过程相对较短,成本较低。
三、隧道衬砌的维护与修复隧道衬砌在使用过程中可能会出现磨损、开裂和冲刷等问题,需要进行维护和修复。
对于硬质衬砌,常见的维护方法为喷涂防水涂料或刷涂防腐涂料,以防止湿气和污染物的渗透。
对于明显的破损、开裂和冲刷,需要采用二次加固的方法,如浇注高强度混凝土或喷涂纤维增强材料。
软质衬砌的维护相对较简单。
只需要定期检查衬砌的粘贴情况,及时修复掉落或开裂的部分即可。
同时,也需要定期检查胶粘剂或固定剂的粘附情况,保证其粘结的可靠性。
四、隧道衬砌的发展趋势随着科技的进步和工程技术的发展,隧道衬砌也在不断创新和改进。
未来隧道衬砌的发展方向之一是绿色环保。
隧道衬砌材料的选择将更加注重环境友好性和可持续性,减少对自然环境的影响。
隧道衬砌施工方案及施工技术隧道衬砌施工是隧道施工的重要环节,旨在保证隧道结构的稳定和安全。
本文将探讨隧道衬砌施工的方案以及相关的施工技术,以期为隧道工程的设计和实施提供参考。
一、施工方案1. 隧道衬砌材料选择隧道衬砌材料的选择应综合考虑隧道工程的地质条件、设计要求、施工的可行性以及经济性等因素。
常见的隧道衬砌材料有混凝土、砖石、钢筋混凝土等。
根据具体情况,选择合适的材料进行施工。
2. 施工工艺流程隧道衬砌施工的工艺流程可以分为准备工作、主体施工和后续工作三个阶段。
准备工作包括调查勘探、设计程序、材料采购等。
在这个阶段,需要对隧道的地质情况进行详细的调查,确认衬砌施工的适宜性。
主体施工阶段是隧道衬砌的核心部分。
主要包括基础开挖、模板制作、钢筋安装、混凝土浇筑等工序。
在这个阶段,需要根据施工计划,合理安排施工人员和设备,确保施工质量和进度。
后续工作主要包括验收和整理收尾。
在施工完成后,需要进行衬砌结构的验收,确保符合设计要求。
同时,还需要对施工现场进行清理和整理,为后续的工作提供良好的工作环境。
二、施工技术1. 隧道衬砌的施工方法隧道衬砌的施工方法根据具体情况的不同而有所差异。
常见的施工方法有集拱法、逐环法和预制块法等。
集拱法是将衬砌材料设置在隧道开挖的墙面和顶面,形成整体的拱形结构。
这种方法施工简单、高效,适用于较小规模的隧道。
逐环法是按照隧道的纵向分段进行施工。
首先进行一段衬砌的施工,然后再进行下一段的施工,逐渐延伸至整个隧道。
这种方法适用于较长的隧道,施工进度可以逐步推进。
预制块法是将衬砌材料提前制作成块体,然后将这些块体组装拼接成整体的衬砌结构。
这种方法施工过程较为灵活,适用于需要定制形状和尺寸的隧道。
2. 衬砌施工质量控制为了保证隧道衬砌的施工质量,需要采取一系列的控制措施。
首先,需要对衬砌材料进行质量检测,确保符合相关的标准和规定。
其次,要对施工现场进行严密的监控,确保施工过程中不出现问题。
隧道衬砌类型字母【最新版】目录一、隧道衬砌类型字母的概述二、隧道衬砌类型字母的分类三、隧道衬砌类型字母的具体内容四、隧道衬砌类型字母的应用五、隧道衬砌类型字母的未来发展趋势正文一、隧道衬砌类型字母的概述隧道衬砌类型字母,是指在隧道建设中,为了标识不同类型的隧道衬砌结构,而采用的字母表示方式。
这种表示方式可以帮助工程师、施工人员以及相关人员快速准确地了解隧道衬砌的类型,从而为工程的顺利进行提供便利。
二、隧道衬砌类型字母的分类隧道衬砌类型字母主要分为以下几类:1.混凝土衬砌:用字母“C”表示。
2.钢筋混凝土衬砌:用字母“R”表示。
3.钢纤维混凝土衬砌:用字母“S”表示。
4.复合材料衬砌:用字母“Z”表示。
5.砖石衬砌:用字母“Y”表示。
三、隧道衬砌类型字母的具体内容1.混凝土衬砌(C):主要用于一般性隧道工程,具有成本低、施工简便等优点。
2.钢筋混凝土衬砌(R):在混凝土衬砌的基础上加入钢筋,提高了隧道衬砌的抗压、抗拉强度,适用于地质条件较差的隧道。
3.钢纤维混凝土衬砌(S):在混凝土中加入钢纤维,提高了隧道衬砌的抗裂性能和抗冲击性能,适用于高速铁路等对隧道衬砌要求较高的工程。
4.复合材料衬砌(Z):采用多种材料复合而成,具有较高的抗压、抗拉、抗渗性能,适用于各种复杂的地质条件。
5.砖石衬砌(Y):主要用于早期隧道工程,成本低,但抗压、抗拉强度较低,适用于地质条件较好的隧道。
四、隧道衬砌类型字母的应用隧道衬砌类型字母在隧道建设中的应用主要体现在以下几个方面:1.设计阶段:在设计文件中标明隧道衬砌类型字母,以便施工人员了解隧道衬砌结构,进行施工准备。
2.施工阶段:施工人员根据隧道衬砌类型字母选用相应的施工工艺和材料,进行隧道衬砌施工。
3.验收阶段:验收人员通过检查隧道衬砌类型字母,确认隧道衬砌是否符合设计要求,从而保证隧道工程质量。
4.运营维护阶段:运营维护人员根据隧道衬砌类型字母,了解隧道衬砌的性能特点,进行针对性的运营维护。
隧道工程衬砌施工指南1、总则(1)吊装拱架、模板时,作业场所应设专人监护。
(2)在2m以上的高处作业时,应符合高空作业的规定。
(3)衬砌工作台上应设置不低于1援0m的栏杆。
设置跳板、梯子并安装牢固、防滑。
(4)工作台的任何部位不得有钉子露头或突出的尖角。
(5)工作台、跳板、脚手架的承载重量应在现场挂牌标明。
(6)检查、维修混凝土机械、压浆机械及管路时,应停机并切断风源、电源。
(7)严禁在洞内熬制沥青。
2、模筑混凝土衬砌(1)拱墙模板架及台车下应留足施工净空,衬砌作业点应有明显的限界及缓行标志。
(2)台车工作台上应满铺底板。
(3)工作台和通道无杂物,无松动材料。
(4)拆卸混凝土输送管道时,应先停机。
(5)浇注混凝土使用外部振捣器时佩戴听觉保护器。
3、仰拱施工工序仰拱应超前拱墙衬砌,紧跟开挖工作面,仰拱、填充应分开浇筑,且应全幅灌注,仰拱和底板混凝土强度达到5MPa后行人方可通行,达到设计强度的1%后车辆方可通行。
为解决仰拱施工和运输作业的干扰,应采用仰拱栈桥。
(1)施工工序流程仰拱施工工序流程见下图。
(2)施工要点①仰拱应紧跟开挖面施作,尽快形成封闭环。
IV、V级软弱不稳定围岩施工时,仰拱距开挖面应不超过40m;仰拱应超前拱墙二次衬砌施作,其超前距离宜保持2倍以上衬砌循环作业长度。
②仰拱施作应一次成型,保证仰拱整体稳定,仰拱施工缝和变形缝处应做防水处理。
③仰拱施工前应清除虚磕、杂物和积水,坡面应平顺,确保排水畅通,应采用一次灌注混凝土成型工艺。
④仰拱填充严禁与仰拱同时施工,宜在仰拱混凝土终凝后施作。
仰拱施工工序流程图⑤为减少仰拱施工与出磕运输的干扰,采用仰拱栈桥跨过施工地段,以保证隧道底部的施工质量,消除隧底结构施工质量隐患。
仰拱栈桥的长度和结构形式可根据施工需要来确定。
4、二次衬砌二次衬砌是隧道的永久支护结构,一般在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。
在仰拱超前情况下,采用模板台车进行拱墙一次衬砌,竣工后的隧道内轮廓线不得侵入设计轮廓线。
隧道衬砌计算隧道衬砌是隧道工程中的重要部分,它承担着保护隧道结构、增强隧道稳定性和延长使用寿命的重要任务。
隧道衬砌的计算是确定隧道衬砌结构所需材料和尺寸的过程,下面将介绍隧道衬砌计算的相关内容。
隧道衬砌计算需要确定衬砌的材料。
常用的隧道衬砌材料有混凝土、钢筋混凝土和预制板等。
根据隧道的使用环境、地质条件和设计要求等因素,选择合适的材料进行衬砌计算。
隧道衬砌计算需要确定衬砌的尺寸。
衬砌的尺寸包括衬砌厚度、衬砌宽度和衬砌高度等。
衬砌厚度的确定需要考虑隧道的使用要求和地质条件,以保证衬砌的强度和稳定性。
衬砌宽度的确定需要考虑隧道的截面形状和使用要求,以保证衬砌的稳定性和使用功能。
衬砌高度的确定需要考虑隧道的设计要求和地质条件,以保证衬砌的稳定性和使用寿命。
隧道衬砌计算还需要考虑衬砌的受力情况。
隧道衬砌在使用过程中会受到地压力、水压力、温度变化和地震等外力的作用。
衬砌的受力分析是衬砌计算的重要内容,它可以通过有限元分析或经验公式等方法进行。
隧道衬砌计算还需要考虑衬砌的稳定性。
隧道衬砌在使用过程中需要保持稳定,不受地下水、岩层移动和地震等因素的影响。
衬砌的稳定性分析是衬砌计算的重要内容,它可以通过有限元分析或经验公式等方法进行。
隧道衬砌计算需要进行结构设计。
隧道衬砌的结构设计包括衬砌的布置方式、连接方式和支撑方式等。
衬砌的结构设计需要考虑隧道的使用要求和地质条件,以保证衬砌的稳定性和使用寿命。
隧道衬砌计算是确定隧道衬砌结构所需材料和尺寸的过程,它涉及衬砌材料的选择、衬砌尺寸的确定、衬砌受力情况的分析、衬砌稳定性的考虑和衬砌结构的设计等内容。
隧道衬砌计算的准确性和科学性对于保证隧道工程的安全稳定和使用寿命具有重要意义。
洞身衬砌(二)
2. 装配式(拼接式)衬砌
前面介绍整体式混凝土衬砌具有需要养生时间、受力较慢的缺点,那如果在稳定性很差的围岩中修隧道,需要支护结构(衬砌)能立即受力,怎么办呢,或者在西藏高寒地区,就地浇筑混凝土的强度难已达到混凝土强度要求,又怎么办呢?
引出已经完成养生过程的衬砌
装配式衬砌是按照衬砌的几何形状,将衬砌分成若干个部分在洞外或工厂成批预制好,再运到洞内运用机械拼装。
这种衬砌具备下列优点:
◆一经装配成环,不需养生时间,即可承受围岩压力;
◆预制的构件可以在工厂成批生产、在洞内可以机械化拼装,从而改善了劳动条件;
◆拼装时,不需要临时支撑如拱架、模板等,从而节省大量的支撑材料及劳力;
◆拼装速度因机械化而提高,缩短了工期,还有可能降低造价。
缺点:
◆接缝多,整体性差
◆抗渗性差
◆需要坑道内有足够的拼装空间
◆制备构件尺寸上要求一定的精度
目前应用拼装式衬砌的典型是盾构法施工中的管片,那么管片长什么样,用什么材料做成,有哪些类型呢?
平板型管片箱型管片管片按断面形式分分为平板型管片和箱型管片,箱型管片,单块管片重量较轻,但管片本身强度不如平板型,特别在盾构顶力作用下易开裂,因此一般用于较大直径的隧道;平板型管片则相反。
管片按材料分类可分为钢筋混凝土管片,钢管片,球墨铸铁管片和复合管片。
最常用的
为钢筋混凝土管片。
盾构隧道衬砌的主体是管片拼装组成的管环,管环通常由A(标准块)、B(邻接块)和K(封顶快)组成,管环分块数为n=x+2+1。
3. 锚喷式衬砌
(1)喷射混凝土
喷射混凝土是指用喷射机将掺有速凝剂的混凝土拌和料和水汇合成为浆状,以一定压力高速喷射到坑道的岩壁上凝结而成的混凝土。
①喷射混凝土的特点
◆充填裂隙加固围岩
◆封闭围岩壁面防止风化
◆喷射混凝土与围岩组成共同承载体系
②喷射混凝土的优、缺点
优点:
◆柔性支护
◆支护及时
◆不用模板、拱架
◆施工工艺简单
缺点:
回弹量大、止水性弱
(2)锚杆
是利用金属或其他高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。
①锚杆的支护效应
◆悬吊效应
◆组合梁效应
◆加固拱效应
1. 悬吊效应:在层状岩层中,锚杆将下部不稳定岩层悬掉在上部稳固岩层上。
锚杆所受拉力来自被悬掉岩层。
2. 组合梁效应:在没有稳固岩层的薄岩层中,安心装锚杆后,锚杆的夹紧力就会使层面间摩擦力增大,这种摩擦力可以阻止岩石沿层面继续滑动,从而将数个薄岩层通过锚杆锁紧成一个较厚的岩层。
这种厚岩梁内的最大弯曲应力和应变与梁的厚度的平方成反比,集成
的岩梁越厚,最大弯曲应力和应变就越小。
同时,锚杆本身的强度也增加了梁的整体抗剪能力。
3、加固拱效应,在供形巷道围岩的破裂区中安装预应力锚杆时,在杆体两端将形成圆椎体形式分布的压应力。
若沿顶板布置锚杆群,各个锚杆形成的压应力圆椎体将交错重叠,形成一个防止破裂区扩散的承压拱,这个供可以承受其上部破碎岩石施加的径向载荷。
沿锚杆轴向的预紧力在组合拱中产生环向应力,从而明显地改善了承压拱应力状态,使围岩状态由单轴、双轴变为三轴受压。
这样在围岩中形成一个均匀压缩的连续承区,从而大大提高组合拱的承载能力。
②锚杆的种类
◆机械式锚杆
◆黏结式锚杆(端部黏结式、全长黏结式)
◆自进式中空注浆锚杆
机械式是通过端头锚固在围岩中,杆的另外一端与岩面接触,拧紧螺母使垫板压紧在岩面上,对围岩产生预加压应力,锚杆即进入工作状态;
我国隧道使用最多的是全长黏结式砂浆钢筋锚杆,且采用先灌后锚式。
自进式中空注浆锚杆集钻孔、注浆、锚固一体化,在隧道超前支护中能很好地改良围岩。
(3)锚喷支护的类型
锚喷结构既作为隧道临时支护,又作为永久结构的形式,由喷射混凝土和锚杆组成。
与模筑整体式衬砌相比,锚喷支护不是以一个刚度强大的结构物来抵抗围岩所给予它的压力荷载,而是作为柔性的衬砌,与围岩合成一体,共同作用,调动或发挥围岩的自稳能力。
根据承载力的不同,锚喷支护又可以进行如下几种组合:
a. 喷射混凝土支护
b. 喷射混凝土+锚杆支护
c. 喷射混凝土+锚杆+钢筋网
d. 喷射混凝土+锚杆+钢筋网+钢架支护
对于自稳时间很短的Ⅰ、Ⅱ类围岩隧道,或浅埋偏压隧道,当早期围岩压力增长快,需要提高初期支护的强度时,或隧道处于粉细砂,砂卵石、土夹石地层、大面积淋水地段以及为了抑制围岩过大的变形,需要增强支护抗力时,可采用钢架喷射混凝土作为初期支护。
锚喷支护的出现也为新奥法的诞生奠定了基础,后面我们会具体讲到新奥法的思想及施
工过程。
4. 复合式衬砌
顾名思义,复合式衬砌不同于单层衬砌,它是把衬砌结构分成不止一层,而是两层、三层或更多的层,在不同的时间上先后施作的。
但是目前实践的都是外衬和内衬两层,所以也有人叫它为“双层衬砌”。
复合式衬砌一般是由初期支护+防水层+二次衬砌组成
即先在开挖好的洞壁表面喷射一层早强的混凝土,凝固后形成薄层柔性的支护结构(我们就将这称为初期支护或外衬),过若干时间后,再做模筑衬砌(也就是二次衬砌或者内衬)。
同时,为了防止地下水流入或者渗入隧道内,还可以在内外衬间设置防水层。
内衬作为安全储备,是在外衬和围岩组成的共同支护体系的变形基本稳定后施作。
图中外衬为喷锚支护,内衬为整体式混凝土衬砌,内、外衬之间是防水层。
(三明治结构)
复合式衬砌的优点:
◆复合式衬砌的极限承载能力比同等厚度的单层模筑混凝土衬砌可提高20%~30%,如能调整好内衬的施作时间,还可以改善结构的受力条件。
◆二次衬砌完成后,衬砌内表面光滑平整,可以防止外层风化,装饰内壁,增强安全感。
◆采用防水层,防水效果好。
缺点:
◆造价较高,施工较复杂
复合式衬砌是我们后面要介绍的新奥法中要求采用的衬砌类型,1980 年以后,我国隧道的设计、施工大都采用新奥法(NA TM)。
但复合式衬砌也不是万能的。
比如对于节理裂隙发育的岩层在采用爆破法开挖时,开挖面凸凹不平,这时采用复合衬砌很难做到围岩与初期支护之间、初期支护与二次衬砌之间的完好贴合,这样将恶化衬砌结构的受力条件,削
弱了衬砌对围岩的支护作用。
而且,虽然复合衬砌在承载机理设计上是合理的,最有利于体现新奥法的原理,但施作这么厚厚的一层混凝土作为安全储备的二次衬砌在经济上是不合理的。
大跨硬岩隧道采用模筑衬砌或复合式衬砌,既不经济,也不合理。
2.2.1 洞身衬砌的材料
常见的衬砌材料:
混凝土、钢筋混凝土、喷射混凝土、锚杆与喷射支护、片石混凝土、石料、装配式材料
1. 混凝土
优点:整体性好,既可现场浇筑,又可以提前预制,且可以进行机械化施工,它的密实性较好,还具有一定的抗渗性。
一般可以加入一些附加剂(如加速混凝土早期强度发展的早强剂、改善混凝土耐久性的引气剂、防水剂和阻锈剂等,以及时混凝土迅速凝结硬化的速凝剂等),这样能改善混凝土的性能
缺点:灌注后不能立即承受荷载,需要养生达到一定的强度后才能拆模,这样占用的模版和拱架较多。
一般多用于二次衬砌的一些隧道施工场合。
(2)钢筋混凝土
优缺点与混凝土类似,强度更大,但绑扎钢筋较困难。
钢筋混凝土多适用于明挖地段,用于暗挖地段时,往往采用型钢、废旧钢轨或者焊接钢筋骨架来灌注钢筋混凝土。
(3)喷射混凝土
喷射混凝土是指用混凝土喷射机,按照一定的混合程序,将掺有速凝剂的细石混凝土,喷射到岩壁表面,并迅速固结成一层支护结构。
一些常用的喷射混凝土包括素喷射混凝土、钢钎维喷射混凝土(主要是为了弥补脆性破坏缺陷)、钢筋网喷射混凝土。
优点:施工机械化高,不需要借助拱架和模版,且早期的强度高、密实性好,喷射的厚度容易调节,能较好的封闭围岩的裂缝;同时,灵活性强,常常与其他支护方式构成复合式的支护结构。
缺点:施工工艺要求较高。
适用场合,可作为II~V类围岩中的永久性和临时支护(围岩根据其自身的强度和稳定性可分为VI大类,在第三章中会具体讲),也可以与锚杆、钢纤维和钢拱架等构成复合式的支护结构。
(4)锚杆与喷锚支护:
就是指设置锚杆再加上喷混凝土的的衬砌方式。
优缺点与喷射混凝土的优缺点相同,广泛应用于初期支护。
(5)石料,也就是我们常说的石材
优点:材料来源广,可就地取材,能较早地承受荷载,节省水泥和模版。
缺点:砌缝多,容易漏水,不能机械化施工。
一般适用于洞门的挡墙、挡土墙和人行道盖板等。
(6)装配式材料:如盾构法施工的隧道衬砌或者棚式明洞的盖板。