隧道工程隧道结构构造
1、混凝土 2、片石混凝土 3、钢筋混凝土 4、石料和混凝土预制块 5、喷射混凝土 6、锚杆和钢架 7、装配式材料
二、整体式模筑混凝土衬砌(单层传统衬砌)
整体式模筑混凝土衬砌,是在坑道内树立模板、拱架,然后 浇灌混凝土而成,其工艺流程为:立模—灌筑—养护—拆模。
整体式模筑混凝土衬砌是传统衬砌结构形式,采用传统矿山 法施工的隧道,广泛使用整体式衬砌,不考虑围岩的承载作用, 主要通过衬砌的结构刚度抵御地层的变形,承受围岩的压力,应 用传统松弛荷载理论设计。
衬砌构造 洞门与明洞 隧道附属建筑物
学习本章的要求: ➢了解公路隧道的洞身结构、洞门结构、明洞结构 ➢掌握防排水设施的构造原理;
隧道 结构 构造
洞身衬砌的平、纵、横断面的形 洞身衬砌 状由道路隧道的几何设计确定
主体构 造物
衬砌断面的轴线形状和厚度由衬 砌内力计算决定
洞门构造物
根据岩体的稳定性、通风 方式、照明状况、地形地 貌及环境条件来确定
喷层厚度一般5~30cm ,施工时一般要求分几次喷射。
(2)锚杆 锚杆是一种锚固在岩体内部的杆状体,是喷锚支护的主要
组成部分。它通过锚入岩体内部的钢筋,与岩体融为一体, 达到提高围岩的力学性能,改善围岩的受力状态,实现加固 围岩、维护围岩稳定的目的。
锚杆支护不仅对硬质围岩,而且对软质围岩也能起到良好 的支护效果。
(二)曲墙式衬砌
适用条件 曲墙式衬砌适用于地
质条件比较差,岩体松散 破碎,强度不高,又有地 下水,侧向水平压力也相 当大的情况。主要适用于 Ⅳ级及以上的围岩或Ⅲ级 围岩双线。多线隧道也采 用曲墙有仰拱的衬砌。
➢ 特点: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、钢 模板或衬砌模板台车等; ➢ 适用:技术成熟,适应多种围岩条 件。在隧道洞口段、浅埋段及围岩条件 很差的软弱围岩中采用整体式衬砌较为 稳妥可靠。
附属构 造物
通风 照明 排水、消防、通讯等
第一节 衬砌构造
一、隧道衬砌的概述 二、整体模筑混凝土衬砌(单层衬砌) 三、装配式衬砌 四、锚喷式衬砌 五、复合式衬砌
一、隧道衬砌的概述
(一)衬砌概念
一次支护 (初期支护) 衬砌
为了保证施工的安全、加固岩体和阻止围 岩的变形、坍塌而设置的临时支护措施, 常用支护形式有木支撑、型钢支撑、格栅 支撑、锚喷支护等
(1)喷射混凝土 喷射混凝土是以压缩空气为动力,将掺有速凝剂的混凝土
拌和料与水汇合成为浆状,喷射到坑道的岩壁上凝结而成的。 具有不需模板、施作速度快、早期强度高、密实度好、与
围岩紧密粘结、不留空隙的突出优点。
➢ 作用:封闭岩面、防止风化松动、填充坑凹及裂隙、维护和 提高围岩的整体性、帮助围岩发挥自身的结构作用、调整围岩应 力分布、防止应力集中、控制围岩变形、防止掉块、防止坍塌。
三、装配式衬砌
装配式衬砌是将衬砌 分解为若干块构件(也 称管片),这些构件在 现场或工厂预制,然后 运到现场安装。
适用条件:地质条件较好,围岩稳定,地下水很少,有 场地,施工单位又有制造、运输和拼装衬砌的设备,并控制 开挖和拼装工艺有一定的经验时,可采用拼装衬砌。
装配式衬砌的优点 (1)一经装配成环,不需养护时间,即可承受围岩压力; (2)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; (3)拼装时,不需要临时支撑如拱架、模板等,从而节省大量的支 撑材料和劳力; (4)拼装速度因机械化而提高,缩短了工期,还有可能降低造价;
锚杆的布置
局部布置 它主要用在裂隙围岩。重点加固不稳定块体, 隧道拱顶受拉破坏区为重点加固区域。
系统布置 在破碎和软弱围岩中, 一般采用系统布置的锚 杆,对围岩起到整个加 固作用。
以下这个实验给著名岩石力学专家E.Hoek以很深的印象,看 似简单的东西却能起到很好的效果,值得我们去学习和借鉴!
a-岩石平均粒径;s-锚杆间距;L-锚杆长度;下面标示的与两个区域分别是被锚 固力压缩的区域和没有被锚杆垫片支护到的区域;
锚杆类型 ➢机械型:通过锚杆杆体或杆端锚头的膨胀将锚杆嵌固在围岩中 ➢粘结型:利用灌浆将锚杆杆体或杆端端部固定在岩体内。
锚杆加固的作用原理?
利用锚杆的悬吊作用、组合 拱作用、减跨作用、挤压加固 作用,将围岩中的节理、裂隙 串成一体,提高围岩的整体性, 改善围岩的力学性能,从而发 挥围岩的自承能力。
二次支护 (二次衬砌)
(永久支护)
为了保证隧道使用的净空和结构的安全而 设置的永久性衬砌结构。
在实际中,衬砌主要指能作为永久支护的结构。 (衬砌指的是为防止围岩变形或坍塌,沿隧道洞身周边用钢筋 混凝土等材料修建的永久性支护结构。)
(二)衬砌材料
➢应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性等。 ➢从经济角度考虑,还应满足就地取材,降低造价,施工方便 及易于机械化施工等。
①悬吊作用: 将不稳定岩层悬吊在坚固岩层上,阻止围岩移动滑落。
② 减跨作用: 在隧道顶板岩层中打入锚杆,相当于在顶板上增加了支点,使 隧道跨度减小,从而使顶板岩体应力减小。
③ 组合梁作用: 在岩层中打入锚杆,将若干薄弱岩层锚固在一起,类似将叠合 的板梁变成组合梁,提高岩层的承载力。
④ 整体加固作用: 锚杆群锚入围岩后,其两端附近岩体形成圆锥形压缩区,按照 一定间距排列的锚杆在锚固力作用下构成承载环。
整体式模筑混凝土衬砌主要是通过调整断面形状和衬砌厚度 来适应不同的地质条件,即适应不同的围岩级别和围岩压力分布 情况,因而,单层衬砌的形状和厚度变化较多。
(一)直墙式衬砌
适用条件
适用于地质条件比较 好,以垂直围岩压力为 主而水平围岩压力较小 的情况,主要适用于Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ级围岩,有时也 可用于Ⅳ级围岩。
装配式衬砌的缺点 (1)拼装衬砌的整体性较差,受力状态不太好,尤其是接缝缝多, 防水性能较差,必须单独加设有效的防水层,在富水地层中应用时需 要有较多的支持措施。 (2)要求一定的机械化设备,施工工艺复杂。
四、锚喷式衬砌
锚喷式衬砌是指锚喷结构既作为隧道临时支护,又作为 隧道永久结构的形式。
锚喷式衬砌构造