公路隧道工程三

第五章結(jié)構(gòu)體系一、隧道結(jié)構(gòu)體系概述二、支護(hù)結(jié)構(gòu)選用的原則三、錨噴支護(hù)四、隧道結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)方法一、隧道結(jié)構(gòu)體系概述

隧道的結(jié)構(gòu)體系是由圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)共同組成的。其中圍巖是主要的承載元素，支護(hù)結(jié)構(gòu)是輔助性的，但通常也是必不可少的，在某些情況下，支護(hù)結(jié)構(gòu)主要起承載作用。這就是按現(xiàn)代巖石力學(xué)原則設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本出發(fā)點(diǎn)。

隧道開(kāi)挖前巖體處于初始應(yīng)力狀態(tài)，謂之一次應(yīng)力狀態(tài)；開(kāi)挖隧道后引起了圍巖應(yīng)力的重分布，同時(shí)圍巖將產(chǎn)生向隧道內(nèi)的位移，形成了新的應(yīng)力場(chǎng)，稱之為圍巖的二次應(yīng)力狀態(tài)，這種狀態(tài)受到開(kāi)挖方式(爆破、非爆破)和方法(全斷面開(kāi)挖、分部開(kāi)挖等)的強(qiáng)烈影響。如果隧道圍巖不能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，就必須設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)，從隧道內(nèi)部對(duì)圍巖施加約束，控制圍巖變形，改善圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，促使其穩(wěn)定，這就是三次應(yīng)力狀態(tài)。顯然這種狀態(tài)與支護(hù)結(jié)構(gòu)類型、方法以及施設(shè)時(shí)間等有關(guān)。三次應(yīng)力狀態(tài)滿足穩(wěn)定要求后就會(huì)形成一個(gè)穩(wěn)定的洞室結(jié)構(gòu)，這樣，這個(gè)力學(xué)過(guò)程才告結(jié)束。二支護(hù)結(jié)構(gòu)選用的原則

支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本作用在于：與圍巖一起組成一個(gè)有足夠安全度的隧道結(jié)構(gòu)體系，能承受可能出現(xiàn)的各種荷載；保持隧道斷面的使用凈空；防止圍巖質(zhì)量的進(jìn)一步惡化；提供空氣流通的光滑表面。因此，任何一種類型的支護(hù)結(jié)構(gòu)都應(yīng)具有與上述作用相適應(yīng)的構(gòu)造、力學(xué)特性和施工的可能性。（一）支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本要求1.必須能與圍巖大面積地牢固接觸，即保證支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖作為一個(gè)整體進(jìn)行工作。重視早期支護(hù)的作用，并使早期支護(hù)與永久支護(hù)相互配合，協(xié)調(diào)一致地工作。要允許隧道圍巖能產(chǎn)生有限制的變形，以充分發(fā)揮圍巖的承載能力而減少對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的不利作用，使兩者更加協(xié)調(diào)的工作。4.必須保證施作支護(hù)結(jié)構(gòu)的及時(shí)性。5.作為支護(hù)結(jié)構(gòu)要能根據(jù)隧道圍巖的動(dòng)態(tài)(位移、應(yīng)力等)，及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整和修改，以適應(yīng)不斷變化的圍巖狀態(tài)。（二）支護(hù)結(jié)構(gòu)類型根據(jù)其使用目的，支護(hù)結(jié)構(gòu)可分為：防護(hù)型支護(hù)

構(gòu)造型支護(hù)

承載型支護(hù)

根據(jù)其施作的時(shí)間先后順序，支護(hù)結(jié)構(gòu)可分為：超前預(yù)支護(hù)

初期支護(hù)二次襯砌

（一）噴錨支護(hù)的基本概念1)噴錨支護(hù)是①噴混凝土支護(hù)、②噴混凝土+錨桿支護(hù)、③噴混凝土+錨桿+鋼筋網(wǎng)支護(hù)、④噴混凝土+錨桿+鋼筋網(wǎng)+鋼架支護(hù)的統(tǒng)稱，三、錨噴支護(hù)

﹙2﹚射混凝土襯砌是利用泵或高壓風(fēng)作動(dòng)力，把混凝土混合料通過(guò)噴射機(jī)、輸料管及噴頭直接噴射到隧道圍巖壁上的支護(hù)方法。

﹙3﹚錨桿是一種錨固在巖體內(nèi)部的桿狀體，錨桿支護(hù)是通過(guò)錨入巖體內(nèi)部的鋼筋，與巖體融為一體，達(dá)到提高圍巖的力學(xué)性能、改善圍巖的受力狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)加固圍巖、維護(hù)圍巖穩(wěn)定的目的。（一）噴錨支護(hù)的基本概念

﹙4﹚是一種支護(hù)及時(shí)，加固圍巖，控制圍巖變形，能充分利用和發(fā)揮圍巖自承能力的支護(hù)襯砌形式，具有柔性、緊貼圍巖、與圍巖共同變形等特點(diǎn)（一）噴錨支護(hù)的基本概念（二柴）幟噴混翠凝土章襯砌尸作用繪機(jī)理﹙1喂﹚粘接燒作用增加紙了圍南巖切衣向方籮向的仆約束陰力，深使圍渡巖與掌噴層族共同丸作用邊。（二萌）噴混翠凝土干襯砌漠作用塞機(jī)理﹙2塘﹚彎曲黃壓縮搞作用由于刊向內(nèi)哭產(chǎn)生秧徑向吐變位榴受到榨彎曲畫壓縮母，對(duì)轉(zhuǎn)圍巖攻施加妖了徑心向約塘束力蓬。（二弦）噴混擺凝土堂襯砌育作用俘機(jī)理﹙3都﹚抗剪遼切作躍用抵抗夏圍巖桌局部乞松動(dòng)礎(chǔ)巖塊墊向洞貌內(nèi)滑懼移（二卡）噴報(bào)混凝吧土襯鋤砌作翠用機(jī)南理﹙4﹚楔效盡應(yīng)，鞏嵌入銷巖縫翼。﹙5﹚減少旬局部道集中撇應(yīng)力驗(yàn)。﹙6﹚防止期發(fā)生吸風(fēng)化。（三厘）沫噴混嚴(yán)凝土罰襯砌吃施工欄基本剖要求第一.隧道窮開(kāi)挖虧后及順時(shí)施椒作;第二.與圍幫巖緊算密粘拜結(jié)、傲不留冊(cè)空隙塌，與擴(kuò)圍巖脾共同葉工作辮。第三.分多斃層噴拼射，均達(dá)到槽設(shè)計(jì)晴厚度筐。（四押）錨桿世的作濱用機(jī)逝理﹙1且﹚懸吊掃作用把圍巖副局部俱松動(dòng)可能向洞前內(nèi)滑雕移的括巖塊錨固迫定起攔來(lái)（四盲）錨桿滑的作柿用機(jī)塑理﹙2討﹚組合歉梁作予用把水榜平層姑狀巖冊(cè)體疊注合組濁成組率合梁逆（錨勢(shì)桿群隸）（四匆）錨桿浪的作驗(yàn)用機(jī)框理﹙3女﹚縫綴配作用增加捉整體眾性（碧即增傍加裂儲(chǔ)縫之弄間的央摩擦間力）（四徑）錨桿索的作防用機(jī)召理﹙4鞭﹚內(nèi)壓竟作用向圍意巖施丸加經(jīng)段向的死約束尿壓應(yīng)匪力（五該）永久劉錨桿賓的技娛術(shù)上筋要求第一萌要確拼保錨取桿全止長(zhǎng)注兼漿飽嫩滿，界與巖足體連貝成整珠體；第二訂要求云錨桿生達(dá)到促使用近耐久鋼，避抓免松轟馳、森銹蝕塵、腐抹蝕損肅壞。錨桿竹種類說(shuō)如下糟：1全長(zhǎng)愧粘結(jié)練型錨羨桿;2端頭妨錨固蜓型錨亮桿;3摩擦檢型錨靜桿;4預(yù)應(yīng)減力錨煌桿。在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍桐巖條首件下稅，錨捷桿應(yīng)打按系看統(tǒng)錨恰桿設(shè)尖計(jì)，贏并符辟合下?lián)袅幸?guī)羊定：1錨桿燒一般沃應(yīng)沿孫隧道糧周邊惰徑向起布置單，當(dāng)揀結(jié)構(gòu)益面或描巖層細(xì)層面足明顯棟時(shí)，扛錨桿符應(yīng)與礦巖體續(xù)主結(jié)漂構(gòu)面繪或巖忠層層德面成擁大角橫度布蔽置。2錨桿臟應(yīng)按雀矩形跡排列脾或梅合花形純排列銀。3錨桿廳間距朵不得暢大于1.揀5m。間最距較沉小時(shí)閃，可吳采用柔長(zhǎng)短膜錨桿烤交錯(cuò)紗布置飽。4兩車允道隧扒道系問(wèn)統(tǒng)錨乞桿長(zhǎng)籃度一椒般不積小于2.憲0m，三鉤車道級(jí)隧道菊系統(tǒng)捷錨桿托長(zhǎng)度側(cè)一般猴不小頁(yè)于2.簽5m。系統(tǒng)襖錨桿婆布置述方式粥有梅協(xié)花形藥排列啟和矩呆形排改列梅花疲形排肅列怎矩增形排吼列在圍光巖條丸件較夢(mèng)差地身段、犬或地差面沉悉降有握嚴(yán)格慚限制鵲時(shí)，依應(yīng)在涂初期番支護(hù)毯內(nèi)增咱設(shè)鋼潑架。庸常用憤的鋼進(jìn)架有址：鋼筋旋格柵繞鋼架譽(yù)、工字苗鋼鋼旗架、U型鋼創(chuàng)鋼架和H鋼鋼競(jìng)架。鋼架叉支護(hù)惜宜優(yōu)媽先選掠用格野柵鋼晚架支膜護(hù)。四首隧道悲結(jié)構(gòu)激體系際設(shè)計(jì)箏方法（一憲）結(jié)僚構(gòu)力判學(xué)方孔法1.荷載—結(jié)構(gòu)幅模型喬的建嘗立圖5-畢24荷載—結(jié)構(gòu)翁模型2.作用(荷載)組成采用辰荷載—結(jié)構(gòu)庫(kù)模型哀分析依支護(hù)渡結(jié)構(gòu)誤內(nèi)力卻時(shí)，稻其中皮最重肅要的陵是確誕定圍伙巖的謠松動(dòng)鬼壓力乎，支脊護(hù)結(jié)壤構(gòu)自倡重可陡按預(yù)想先擬糖定的貝結(jié)構(gòu)食尺寸蹲和材澤料容建重計(jì)法算確站定。（二枝）巖訴體力代學(xué)方俗法在隧牧道結(jié)妥構(gòu)體賠系中逗，一付方面桌圍巖親本身隆由于幟支護(hù)叔結(jié)構(gòu)省提供言了一店定的賢支護(hù)諸抗力常，而葵引起撇它的效應(yīng)力旋調(diào)整寶，從嬌而達(dá)炭到新雄的穩(wěn)叨定；寬另一歸方面貨由于高支護(hù)扔結(jié)構(gòu)狼阻止增圍巖洗變形取，也橡必然宅要受遭到圍尋巖給郵予的戚反作栽用力粘而發(fā)固生變怠形。貍這種蜜反作察用力慨和圍陣巖的慎松動(dòng)華壓力溉極不灣相同鼓，它業(yè)是支稀護(hù)結(jié)椅構(gòu)和之圍巖待共同始變形疤過(guò)程同中對(duì)掃支護(hù)訴施加敏的壓音力，獸故可扒稱為“形變鳳壓力”。目前膽對(duì)于落這種引模型忌求解軍方法左有解析轟法、鎖數(shù)值葛法、筍特征剩曲線侍法三種增。1、解曉析法該方柿法根萄據(jù)所深給定株的邊漲界條俘件，柄對(duì)問(wèn)礦題的脹平衡強(qiáng)方程勇、幾湖何方獸程和球物理朵方程控直接蝴求解怒。2、數(shù)罷值方鴉法對(duì)于菊幾何氣形狀視和圍紙巖初西始應(yīng)議力狀般態(tài)都萬(wàn)比較禮復(fù)雜樓的隧緣瑞道，奪一般延需要春采取商數(shù)值慨方法噸，尤橋其是迫需要拔考慮刑圍巖拼的各壯種非另線性鏈特性巨時(shí)。令該方庸法主糧要是赤指有欺限單語(yǔ)元法匆，它好是把壯圍巖側(cè)和支間護(hù)結(jié)副構(gòu)都拆劃分廊為單祥元，弟然后促根據(jù)蚊能量箏原理珍建立離起整釀個(gè)系積統(tǒng)的占虛功裕方程搭，也財(cái)稱剛度完方程，從瘋而求目出系衛(wèi)統(tǒng)上損各節(jié)古點(diǎn)的直位移塌以及鈴單元具的應(yīng)斤力。3、特付征曲春線法特征蝴曲線杠法也妨稱為件“收斂—約束”法京，是匠用圍今巖的覆支護(hù)依需求桌曲線誼和支糠護(hù)結(jié)莫構(gòu)的濫補(bǔ)給食曲線院以求幼得達(dá)福到穩(wěn)瓶定狀獻(xiàn)態(tài)時(shí)伐支護(hù)廊結(jié)構(gòu)靠的內(nèi)艙力。特征繩曲線訊法的房誠(chéng)基本灰原理繪是：您隧道戒開(kāi)挖罰后，刑如無(wú)奮支護(hù)權(quán)，圍祖巖必僻然產(chǎn)肺生向宣隧道腿內(nèi)的黨變形(收斂)。施免加支姓護(hù)以良后，夜支護(hù)村結(jié)構(gòu)潛約束唉了圍行巖的嚴(yán)變形(約束)，此宮時(shí)圍積巖與仗支護(hù)均結(jié)構(gòu)柴一起訪共同筑承受稻圍巖傳擠向紅隧道符的變警形壓婦力。（三扮）以蠟圍巖梨分級(jí)暮為基減礎(chǔ)的寸經(jīng)驗(yàn)畏設(shè)計(jì)否方法在大揮多數(shù)崖情況踐下，指隧道向支護(hù)辱體系無(wú)還是冊(cè)依賴“經(jīng)驗(yàn)走設(shè)計(jì)”的，乓并在陡實(shí)施承過(guò)程磚中，既依據(jù)蜓量測(cè)范信息厭加以芳修改蟲和驗(yàn)掘證。我們計(jì)大致攤上可繭以發(fā)其現(xiàn)在臨進(jìn)行廟支護(hù)費(fèi)結(jié)構(gòu)斷經(jīng)驗(yàn)本設(shè)計(jì)鞏時(shí)，永需要咽注意個(gè)的幾強(qiáng)點(diǎn)的廣原則熱是：首先何對(duì)隧醒道圍娘巖要朗有一趴個(gè)正塔確的直分級(jí)在各舟級(jí)巖悅體中稅，支星護(hù)結(jié)跟構(gòu)參舞數(shù)大集體是勉按下礙述原鞏則選禮用的姥：在施牛工中狹應(yīng)盡上量少容損害證圍巖胡，使況其盡囑量保侮持原尸有巖美體的圣強(qiáng)度僵，因喂此，茶應(yīng)采努用控礙制爆餅破技趙術(shù)。預(yù)計(jì)帝有大涼變形毯和松鄉(xiāng)豐弛的肢情況日下，祝開(kāi)挖鬧面要似全面嚇?lè)雷o(hù)(包括莫正面)，使瓶之有咱充分館的約羞束效尺應(yīng)，循在分木臺(tái)階遲開(kāi)挖黃時(shí)，率上半雞斷面柏進(jìn)深棄不宜炮過(guò)長(zhǎng)答，以完免影軍響整眨個(gè)斷玩面的桌閉合沙時(shí)間勤。二次挪襯砌句通常信是模暴筑的摟，在腐修二話次襯飲砌之父前要叫設(shè)防錫水層闖，形是成具泉有防上水性筆能的怪組合劇襯砌嘗。允許立甚至泡希望竿巖石舅出現(xiàn)若一定撥的變語(yǔ)形，尋以減艦少為鮮完成遞支護(hù)顧作用滔所需雜的防絨護(hù)措釀施。制定豆詳細(xì)第周密伐的量啦測(cè)計(jì)叔劃。吹通過(guò)累量測(cè)效，確拳定所柜建立逗的支語(yǔ)護(hù)阻盛力是楚否和寨圍巖香類型勵(lì)相適襯應(yīng)以鍋及還盜需要俘什么岡樣的抗加強(qiáng)世措施艙等。支護(hù)核結(jié)構(gòu)招的施榜工順恰序與印正確訂地掌俗握巖廊體的教時(shí)間社效應(yīng)洲很有搬關(guān)系印。（四漸）監(jiān)昂控設(shè)察計(jì)方曠法由于咱地下學(xué)結(jié)構(gòu)乳的受豈力特醒點(diǎn)極響其復(fù)左雜，萬(wàn)自50年代商以來(lái)棉，國(guó)調(diào)際上魄就開(kāi)斃始通季過(guò)對(duì)測(cè)鐵路梁隧道虹的量返測(cè)來(lái)怎監(jiān)視惹圍巖揪和支歇護(hù)結(jié)齡構(gòu)的堅(jiān)狀態(tài)蚊，并被應(yīng)用乓現(xiàn)場(chǎng)船監(jiān)測(cè)享結(jié)果考修改逃設(shè)計(jì)她、指另導(dǎo)施凳工。監(jiān)控止設(shè)計(jì)亞通常硬包括在兩個(gè)根階段粱：施叫工前距預(yù)設(shè)柱計(jì)階仇段和多修正王設(shè)計(jì)轎階段覽。監(jiān)控論設(shè)計(jì)紋的主要弄環(huán)節(jié)包括炊：現(xiàn)與場(chǎng)監(jiān)晉測(cè)、午數(shù)據(jù)澤處理閘、信谷息反乒饋三匆個(gè)方戚面。包現(xiàn)場(chǎng)揭監(jiān)測(cè)恐包括點(diǎn)：制睡定監(jiān)賓測(cè)方父案、宜確定婚測(cè)試征內(nèi)容團(tuán)、選僵擇測(cè)炮試手拍段、碎實(shí)施冊(cè)監(jiān)測(cè)潛計(jì)劃藏。數(shù)重?fù)?jù)處毯理包訂括：牙原始昆數(shù)據(jù)拾的整擋理、孤明確偽數(shù)據(jù)敞處理控的目暫的、父選擇壺處理?yè)穹椒?、提根出處蘇理結(jié)干果。督信息莖反饋獵包括把：反緩饋方懸法(理論脆反饋慈與經(jīng)戚驗(yàn)反政饋)和反脾饋的桿作用(修改舌設(shè)計(jì)犬與指匠導(dǎo)施女工)。第六伐章猶防排辮水一、伍隧道織防排膚水基煎本原妥則二、透隧道將防排叼水系嚷統(tǒng)組辮成三、傅防排仆水材聾料四、痛防水差板無(wú)龍釘鋪貫設(shè)技府術(shù)隧道趙防排宜水應(yīng)聚當(dāng)遵熔循“飛防、舟排、蘇堵、釘截結(jié)屑合，閥因地撇制宜威，綜住合治膝理”踐的原片則，蟲保證隱隧道攻結(jié)構(gòu)申物和繳運(yùn)營(yíng)釣設(shè)備燦的正硬常使食用和忽行車景安全車。隧艘道建屆成后啦，應(yīng)喪滿足釣拱部喘、邊孩墻、蘿路面摘、設(shè)格備箱戶洞不岔滲水會(huì)，隧杏道襯敬砌背求后不霸積水犧，排學(xué)水溝世不凍疑結(jié)，喬車行熱橫通捐道、史人行悠橫通如道拱占部不有滴水芝，邊終墻不爹淌水牧。一、心隧道皺防排凱水基金本原夫則二、槐隧道輕防排場(chǎng)水系庸統(tǒng)組記成防水脂工程繪包括就襯砌梳柔性熱防水視工程階及襯鐵砌漏桶水防醋水工節(jié)程。舅二次確襯砌修與噴蔥射砼兄之間賣設(shè)置疑防水塑板作利為柔青性防磁水設(shè)岸施。嚷襯砌白結(jié)構(gòu)均自身剝要求牙密實(shí)懶。沉瘡降縫眉、伸互縮縫貴采用研背貼歲式止睜水帶水加中博埋式墾橡膠坦止水撇帶防欄水，炎施工騎縫采戒用背幅貼式循止水犯帶防紛水加握帶注譯漿管盾的遇晝水膨偶脹橡窩膠止略水條她防水普。排水遍工程沿包括盡襯砌億背面黨排水夫工程良、路連緣排倦水工新程以滾及洞魯頂截貼水工嘩程。三、稿防排葬水材熟料防水歸層采害用雙祥層結(jié)繡