10 复合式衬砌结构设计

复合式衬砌施工技术在公路隧道中的应用复合式衬砌施工技术作为一种常见的衬砌方式存在于公路隧道中，防水能力以及结构性能较好是该种技术的明显优势与特征，现阶段已经逐步实现在公路隧道施工中的广泛应用。

在不同地区受到多种因素的影响施工方式之间也存在一定的差异，这也是导致复合式衬砌施工技术在整体上呈现出复杂化的主要原因。

本文主要针对复合式衬砌施工技术在公路隧道中的应用进行仔细分析，这对公路隧道施工工作的顺利开展有积极意义，同时也可将更加便利的出行条件提供给人民群众。

标签：复合式衬砌施工技术；公路隧道；施工重点穿越山体以及岩层是公路隧道一般情况下施工所涉及到的问题，因此我们需要结合实际对不同形式的衬砌技术进行合理使用。

整体式衬砌、喷锚衬砌、复合式衬砌是现阶段常用衬砌技术的主要形式。

这对称基层工程受力情况的改变有重要意义。

内外衬砌相互作用的基础之上结构上会呈现出相互支持的状态，隧道内部的重力和实现有效的分散，因此会有大量的应力产生在隧道内部，从根本上实现对隧道工程质量的保障。

一、复合式衬砌施工技术概述复合式衬砌是指将隧道衬砌进行内外两层结构的衬砌施工方式。

内外两层结构也有着不同的结合方式，主要分为：喷锚支护与混凝土衬砌的结合；伸缩钢拱结合喷射混凝土的支护方式；模板、模型、喷射浇筑混凝土的衬砌方式；喷锚和喷射混凝土的方式进行的衬砌，以及以管片拼装为主的支护方式。

在施工过程中复合式衬砌施工技术能够通过建立外层衬砌的方式对前期稳定性不足的区域和隧道内形成有效的支护。

二、应用与公路隧道的优缺点分析复合式衬砌技术，在公路隧道中，由于两层的衬砌互相能够抵消和减小外接的应力，因此在形成隧道后，具有较为稳定的特性。

在衬砌的施工建设过程中，通过衬砌修建中加入防水功能方面的设计，使内外两层的衬砌内部相对平滑，能够有效提高隧道本身的防水通风的需要，还能够有效地对外层衬砌起到保护的作用，整体的钢材以及锚固装置通常情况下处于衬砌内部，受到混凝土等方面的保护，发生锈蚀的可能性也被降低，能够大大提升隧道的使用寿命，并且对于隧道整体的安全性也有了一定的提高。

论复合式衬砌施工在公路隧道施工中应用摘要：公路隧道作为交通运输结构体系中至关重要的组成部分，公路隧道施工与普通公路施工相比，危险系数与施工难度更高。

复合式衬砌施工作为公路隧道施工中不可缺少的环节，将该技术科学准确的应用在公路隧道施工当中，有利于保障公路隧道施工的质量与效果。

基于此，本文简单阐述了复合式衬砌施工的主要内容，并总结出复合式衬砌施工的要求与主要内容，为公路隧道施工建设工作稳定有效开展提供参考。

关键词：复合式衬砌施工；公路隧道项目；项目施工；实际应用引言：在通常情况下，公路隧道工程在实际开展施工建设工作过程中，时常会遇到特殊复杂的地质环境，需要穿越山体或巨大的岩层来开展公路隧道施工建设工作,需要科学完善的施工技术作为支持，复合式衬砌施工技术作为其中之一，应用该技术可以尽全力规避围岩变形或坍塌问题的发生。

因此，公路隧道施工人员在具体开展施工建设工作时，应提高对复合式衬砌施工工作的重视程度，加强对复合式衬砌施工工作的认识了解，并充分合理利用相关技术与施工工艺来落实施工建设工作，为公路隧道工程施工高质量高水平开展奠定坚实基础。

1.复合式衬砌施工技术的相关内容在一般情况下，复合式衬砌施工技术可以分为隧道内外两层工程，主要用于内外两层先后施工的隧道衬砌技术。

公路隧道施工人员需要在施工现场开挖坑道，在开展该项施工建设工作时，应构建外层支护，常见的形式为柔性喷锚支护，也叫初期支护[1]。

初期支护工作的开展要求与围岩完全贴合，允许围岩在可接受的范围内出现变形情况，但是不允许给围岩带来过度的压力，从而引发围岩严重变形情况的发生。

待围岩小幅度变形和保持稳定后，施工人员需要对内层继续开展衬砌工作，也就是二次支护。

在内外两层衬砌工作开展期间，需要特别注意的是需要设置相应的防水隔离层，或对内层衬砌浇筑防水混凝土，为后续施工建设工作和后续使用提供良好的条件。

复合式衬砌施工的主要内容是指，对公路隧道内外层进行不同衬砌形式的搭配，有针对性和有效性的开展支护工作。

一、衬砌1衬砌形式整体式模筑混凝土衬砌—就地灌筑混凝土衬砌装配式衬砌—将衬砌分成若干块构件，这些构件在现场或工厂预制，然后运到坑道内用机械将它们拼装成一环接着一环的衬砌。

喷锚支护—喷射混凝土和加设锚杆、金属网和钢架共同支护复合式衬砌—外衬和内衬两层，所以也叫它为“双层衬砌”2衬砌的适用条件整体式模筑混凝土衬砌—对地质条件的适用性较强，易于按需要成型，整体性好，抗渗性强，并适用于多种施工条件，如可用木模板、钢模板或衬砌模板台车等装配式衬砌—拼装成环后立即受力，便于机械化施工，改善劳动条件，节省劳力。

目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道中采用。

喷锚支护—喷锚支护是目前常用的一种围岩支护手段，适用于各种围岩地质条件，但是若作为永久衬砌，一般考虑在Ⅰ、Ⅱ级等围岩良好、完整、稳定的地段中采用。

复合式衬砌—是一种较为合理的结构形式，适用于多种围岩地质条件，有其广阔的发展前途。

3衬砌的一般结构要求混凝土与钢筋混凝土隧道工程所用的混凝土强度等级不应低于C15洞门用混凝土整体灌筑，其强度不应低于C20强度等级对于衬砌段不应低于C20，对于洞门不应低于C15片石混凝土在岩层较好地段的边墙衬砌，可采用片石混凝土（片石的掺量不应超过总体积的20%）。

当起拱线以上1m以外部位有超挖时，其超挖部分也可用片石混凝土进行回填。

选用的石料要坚硬，其强度等级不应低于MU40，有裂隙和易风化的石料不应采用。

石料和混凝土预制块石料或混凝土预制块用强度等级不低于M10的水泥砂浆砌筑衬砌。

石料的强度等级不应低于MU60，并且有裂隙和易风化的石料不应采用。

混凝土预制块强度等级不应低于MU20。

喷射混凝土喷射混凝土的强度等级采用C20，所用的水泥应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥喷射钢纤维混凝土中的钢纤维宜采用普通碳素钢制成，等效直径为0.3～0.5㎜的方形或圆形断面，长度宜为20～25㎜锚杆锚杆的杆体宜用20 MnSi钢筋，也可采用Q235钢筋；缝管式锚杆宜采用16 MnSi钢管，亦可采用Q235钢管；锚杆直径宜为18～22㎜，垫板可采用Q235钢板。

毕业设计之隧道衬砌翠峰山隧道衬砌设计5.1 概述隧道洞身的衬砌结构根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求大致可以分为以下几种类型：喷锚衬砌、整体式衬砌和复合式衬砌。

规范规定，高速公路的隧道应采用复合式衬砌。

隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等，并应充分利用围岩的自承能力。

衬砌应有足够的强度和稳定性，保证隧道长期安全使用。

注：1、隧道高度h=内轮廓线高度+衬砌厚度+预留变形量；2、隧道跨度b=内轮廓线宽度+衬砌厚度+预留变形量。

5.2深埋衬砌内力计算5.2.1深、浅埋的判断隧道进、出口段埋深较浅，需按浅埋隧道进行设计。

由明洞计算可知：h q =0. 45⨯2S -1[1+i (B -5)]（5.1）式中：s —围岩的级别，取s =4；B —隧道宽度i —以B =5.0m的垂直均布压力增减率，因B =11.8m>5m，所以i =0.1。

带入数据得：h q =6.264对于Ⅳ级围岩: H p =2.5h q =2.5⨯6.264=15.66 深埋：h ＞H p ；浅埋：h q ＜h ≤H p ；超浅埋：h ≤h q 。

5.2.2围岩压力计算基本参数：围岩为Ⅳ级，容重γ=20kN /m 3，围岩的弹性抗力系数K =0.5⨯106kN /m 3，衬砌材料为C25钢筋混凝土，弹性模量E h =2.95⨯107KPa 。

1、围岩垂直均布压力根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2019) 的有关计算公式及已知的围岩参数，代入公式：q =0.45⨯2S -1⨯γ⨯ω（5.2）式中： S —围岩的级别，取S=4；γ—围岩容重，根据基本参数γ=23 KN/m3；ω—宽度影响系数，由式ω=1+i(B-5)=1.76计算； B —隧道宽度，B=2⨯（5.7+0.5+0.5）=12.4m；i —以B=5.0m的垂直均布压力增减率。

因B=12.6m>5m,所以i=0.1。

所以围岩竖向荷载： q =0.45⨯24-1⨯20⨯1.74=125.28KN /m 2 2、围岩水平均布压力5 e =0. 2q （5.3）式中：Ⅳ类围岩压力的均布水平力e =(0.15~0.3)q ，这里取值0.25 代入数据得：25125. =28K 3N 1. 3m 2 0. 2⨯/5.2.3衬砌几何要素计算图示如下q1234567R 78R 图5.1 衬砌结构计算图示1、衬砌几何尺寸内轮廓线半径:r 1=5. 70m , r 2=8. 20m ；拱轴线半径：r 1' =5.95m ，r 2' =8.45m ；拱顶截面厚度d 0=0.5m ,拱底截面厚度d n =0.5m。

⼆级建造师2020市政实务备考知识点：复合式衬砌防⽔施
⼯

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⼆级建造师2020市政实务备考知识点：复合式衬砌防⽔施⼯
复合式衬砌防⽔施⼯
（1）复合式衬砌防⽔层施⼯应优先选⽤射钉铺设，结构组成如图2K313033所⽰。

（2）防⽔层施⼯时喷射混凝⼟表⾯应平顺，不得留有锚杆头或钢筋断头，表⾯漏⽔应及时引排，防⽔层接头应擦净。防
⽔层可在拱部和边墙按环状铺设，开挖和衬砌作业不得损坏防⽔层，铺设防⽔层地段距开挖⾯不应⼩于爆破安全距离，防⽔层
纵横向铺设长度应根据开挖⽅法和设计断⾯确定。

（3）衬砌施⼯缝和沉降缝的⽌⽔带不得有割伤、破裂，固定应牢固，防⽌偏移，提⾼⽌⽔带部位混凝⼟浇筑的质量。
（4）⼆次衬砌混凝⼟施⼯
1）⼆次衬砌采⽤补偿收缩混凝⼟，具有良好的抗裂性能，主体结构防⽔混凝⼟在⼯程结构中不但承担防⽔作⽤，还要和
钢筋⼀起承担结构受⼒作⽤。

2）⼆次衬砌混凝⼟浇筑应采⽤组合钢模板体系和模板台车两种模板体系。对模板及⽀撑结构进⾏验算，以保证其具有⾜
够的强度、刚度和稳定性，防⽌发⽣变形和下沉。模板接缝要拼贴平密，避免漏浆。

3）混凝⼟浇筑采⽤泵送模筑，两侧边墙采⽤插⼊式振捣器振捣，底部采⽤附着式振动器振捣。混凝⼟浇筑应连续进⾏，
两侧对称，⽔平浇筑，不得出现⽔平和倾斜接缝。

复合式衬砌防水施工工艺标准2.3 复合式衬砌防水施工工艺标准2.3.1 总则2.3.1.1 适用范围本标准适用于采用在混凝土初期支护与二次衬砌中间设置防水层和缓冲排水层的复合式衬砌隧道工程的防水施工。

2.3.1.2 编制参考标准及规范(1)《地下防水工程质量验收规范》GB50208—2002(2)《地下工程防水技术规范》GB50108—2001(3)《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300—20012.3.2 术语、符号2.3.2.1 术语(1)初期支护：用矿山法进行暗挖施工后，在岩体上喷射混凝土或浇筑防水混凝土所构成的第一次衬砌。

2.3.3 基本规定2.3.3.1 地下工程的防水等级分为4 级，各级标准应符合《地下防水工程质量验收规范》GB50208—20023.0.1 条的规定。

2.3.3.2 地下工程的防水设防要求，应按《地下防水工程质量验收规范》GB50208—2002表3.0.2—2 的规定选用。

2.3.3.3 复合式衬砌防水工程施工前，施工单位应进行图纸会审，并编制防水工程的施工方案。

2.3.3.4 塑料板防水层必须由相应资质的专业防水队伍进行施工。

2.3.3.5 防水层所用塑料板及配套材料必须符合现行国家产品标准和设计要求；不合格的材料不得在工程中使用。

2.3.4 施工准备2.3.4.1 技术准备(1)施工单位应认真学习图纸，并进行图纸自审、会审工作，以便正确理解复合式衬砌防水工程施工要点。

(2)依据工程总施工组织设计的原则，编制防水工程施工方案，明确工艺流程，指导施工。

2.3.4.2 材料准备(1)品种规格：可供选择的缓冲层材料有两种，一种是无纺布(土工布)，另一种是聚乙烯泡沫塑料；防水层材料可选用乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯一共聚物沥青(ECB)、聚氯乙烯(PVC)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)类或其他性能相近的材料。

常用防水膜主要技术性能见表2.3.4.2—1。

铁路复合衬砌工程施工方案一、工程概况铁路复合衬砌工程是指在铁路轨道旁边铺设一层复合材料进行衬砌，以增强路基的承载力和稳定性，保证铁路运输的安全和畅通。

本施工方案旨在对铁路复合衬砌工程进行详细的施工设计和组织方案，确保施工顺利进行，达到预期的工程质量和进度。

二、施工前准备1. 设计文件审查：对铁路复合衬砌工程的设计文件进行审查，确保设计符合铁路建设规范和要求。

2. 现场勘察：对施工现场进行详细的勘察和测量，了解现场地形、地质情况和周边环境。

3. 材料采购：根据设计要求和施工计划，采购所需的复合材料、沥青、碎石等施工材料。

4. 设备准备：准备施工所需的机械设备，包括挖掘机、压路机、混凝土搅拌机等。

三、施工工艺及步骤1. 施工工艺铁路复合衬砌工程的施工工艺主要包括地面准备、基础处理、材料敷设、压实和养护等步骤。

2. 施工步骤（1）地面准备：首先对施工现场进行清理，清除杂草、杂物等。

然后进行挖掘和排水，确保地面平整和排水畅通。

（2）基础处理：对地面进行压实和改造，以确保基础承载力和稳定性。

（3）材料敷设：将复合材料按设计要求进行铺设，然后将碎石和沥青覆盖在复合材料上。

（4）压实：利用压路机对铺设的复合材料和碎石进行压实，确保其紧密结合和稳固。

（5）养护：对完成的铁路复合衬砌进行养护，防止其在初期使用中出现开裂和破损。

四、施工组织1. 组织结构本施工方案的组织结构包括施工指挥部、质量监督组、安全生产组和物资管理组等，各组织分工明确，协同配合，确保施工任务的顺利完成。

2. 人员配备施工中需配备项目经理、工程师、技术工人和机械操作人员等人员，确保施工中各项工作的顺利进行。

3. 安全保障施工中需严格遵守《铁路建设安全规程》，严格执行安全生产操作规程，加强施工现场安全管理，确保施工安全。

4. 质量控制施工中需严格按照设计文件和施工规范进行工程质量验收，确保工程质量符合建设要求。

五、环境保护1. 废弃物处理施工中产生的废弃物需进行分类处理，要求与环保部门合作处理，确保符合环保要求。

隧道衬砌结构设计模式及基本思想
隧道衬砌结构是指在隧道施工中,为了保证洞壁安全稳定而设置的钢筋混凝土或灰铁铸造构件。

隧道衬砌结构的设计模式主要有以下两种：
1. 型式衬砌：型式衬砌是按照隧道洞壁的内部轮廓设计制作的构件,一般由多个局部形状构成。

型式衬砌的制作需要根据隧道洞壁的实际情况进行测量设计,并在施工过程中精确安装。

2. 环缝衬砌：环缝衬砌是将钢筋混凝土或纤维增强复合材料进行一定长度的锥形加工,使其呈环形状衬在洞壁上,从而形成完整的环状结构。

环缝衬砌的制造、运输和安装过程相对较简单,适用于规模较大的隧道施工。

以上两种设计模式的基本思想在于根据隧道洞壁的形状和尺寸,选用合适的材料、制作技术和安装方式,以保证隧道施工的稳定安全性。

重庆交通科研设计院 技 术 讲 座《公路隧道设计规范 第一册 土建工程》（JTG D70-1-2018）宣贯2019.06.22重庆交通科研设计院技 术 讲 座1959年9月生 重庆市人1982年毕业于重庆建筑工程学院地下建筑专业 学士中国公路学会隧道工程分会理事；重庆市授予：“重庆市优秀专业技术人才” 。

享受国务院“特殊政府津贴”专家参与《公路隧道设计规范》、《公路隧道施工技术规范》《公路水下隧道设计规范》的编写。

程崇国 专业方向：地下工程结构、隧道勘察设计，科研，施工控制主要成就: 从事隧道专业技术工作30多年。

主持或参与了勘察设计项目近30多项；科研项目10多项；工程咨询、隧道施工控制近20项，获各类科研成果25项，发明专利3项，新型实用专利3项，发表论文16篇，参与编著著作与手册6部。

重庆交通科研设计院 技 术 讲 座8 衬砌结构设计（38页）本章有6节，共44条，将04规范第9章的“构造要求”一节移到本章。

8.1 一般规定 8.2 喷锚衬砌 8.3 整体式衬砌 8.4 复合式衬砌 8.5 明洞衬砌 8.6 构造要求重庆交通科研设计院技 术 讲 座8.1.1 公路隧道应设置衬砌，根据隧道围岩级别、施工条件和使用要求选择采用喷锚衬砌、整体式衬砌、复合式衬砌。

高速公路、一级公路、二级公路的隧道应采用复合式衬砌；三级及三级以下公路的隧道洞口段、Ⅳ~Ⅵ级围岩洞身段应采用复合式衬砌或整体式衬砌，Ⅰ～Ⅲ级围岩洞身段可采用喷锚衬砌。

（与原规范一致）8.1.1 公路隧道应作衬砌，根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求可分别采用喷锚衬砌、整体式衬砌、复合式衬砌。

高速公路、一级公路、二级公路的隧道应采用复合式衬砌；三级及三级以下公路隧道，在I 、II 、III 级围岩条件下，除洞口段外可采用喷锚衬砌。

隧道洞口段应采用复合式衬砌或整体式衬砌。

8 衬砌结构设计2004版 2018版重庆交通科研设计院 技 术 讲 座 8.1.2 隧道衬砌设计应综合考虑围岩地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等，充分利用围岩的自承能力。