《隧道與地下工程施工》課件-模塊一 隧道認知-單元4-隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造-洞身襯砌結(jié)構(gòu)

《隧道與地下工程施工》模塊一

隧道認知

單元3隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌結(jié)構(gòu)

《隧道與地下工程施工》本講主要內(nèi)容隧道襯砌材料1隧道襯砌結(jié)構(gòu)類型201隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造：隧道由主體建筑物和附屬建筑物兩部分構(gòu)成。隧道主體建筑物：是為了保證隧道所通過圍巖體的穩(wěn)定和運營階段安全使用而修建的人工永久建筑物，由洞身襯砌和洞門組成。隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO?洞身襯砌：承受圍巖壓力、結(jié)構(gòu)自重及其他荷載，防止圍巖風化、崩塌和洞內(nèi)的防水、防潮。?洞門：位于隧道出入口處，防止洞口塌方落石、保持洞口土體和邊仰坡的穩(wěn)定，排除仰坡流下的水。洞身襯砌洞門隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO1、隧道襯砌材料

襯砌的作用承受內(nèi)外荷載防止圍巖風化承受化學(xué)腐蝕承受凍害影響襯砌材料的要求高強度抗風化、耐久性耐腐蝕、抗?jié)B性抗凍性隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO襯砌常用的材料種類（1）混凝土、噴射砼、鋼筋砼

（3）錨桿和鋼架（3）片石與塊石混凝土

（4）裝配式材料隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO（1）混凝土、鋼筋混凝土、噴射混凝土

混凝土?優(yōu)點:整體性和抗?jié)B性好，即可現(xiàn)場澆注，又能工廠預(yù)制，利于機械化施工。?缺點:需養(yǎng)護，用模板多，用于圍巖條件較好段。

鋼筋混凝土?用于明洞襯砌及偏壓、斷層破碎帶等不良地質(zhì)段，且強度等級不低于C20。隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO（1）混凝土、鋼筋混凝土、噴射混凝土

噴射混凝土采用混凝土噴射機，將摻有速凝劑的混凝土干拌混合料和水高速噴到清洗干凈的巖石表面上，并充填圍巖裂隙而凝成的混凝土保護層，?早期強度和密實度高，能很快起到保護圍巖作用?機械化施工，不需模板?通常與錨網(wǎng)結(jié)合使用隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO（2）錨桿與鋼架

錨桿錨桿是用專用機械施工加固圍巖的一種材料，是一種插入到圍巖巖體中的桿型構(gòu)件，利用桿端錨頭的膨脹作用，或利用灌漿粘結(jié)，把錨桿固定在巖體內(nèi)，加強巖體的緊密程度，補強其抗剪能力，從而提高了圍巖的自穩(wěn)能力。隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO（2）錨桿與鋼架

鋼架鋼架是為了加強支護剛度而在初期支護或二次襯砌中放置的型鋼（多為H型鋼、工字形鋼）支撐或格柵鋼支撐。隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO（3）片石混凝土：節(jié)省水泥，超挖回填，石料強度不低于MU40（4）塊石或混凝土塊：塊石強度等級≥MU60，混凝土塊強度等級≥MU20?優(yōu)點:就地取材，大量節(jié)約水泥和模板，較早承受荷載?缺點：整體性與防水性差（5）裝配式材料：多用于軟土隧道襯砌管片隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO隧道材料選擇時，襯砌材料的強度等級不低于規(guī)定值選擇時，尚需要具體考慮的因素：?襯砌部位材料：抗凍、抗?jié)B、抗侵蝕?有侵蝕性水作用時，選擇特種水泥?嚴寒地區(qū)，為防凍害，宜采用整體式混凝土襯砌，且混凝土強度等級應(yīng)提高。

隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO現(xiàn)代隧道材料的發(fā)展方向：

隨著社會的進步，環(huán)境保護和節(jié)能降耗的需要對土木工程材料提出了更多更高的要求，因此，今后一段時間內(nèi)，隧道材料將向以下幾個方向發(fā)展。

（1）輕質(zhì)高強

（2）高耐久性

（3）性能多元化

（4）智能化

（5）低碳節(jié)能和綠色環(huán)保隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO2、隧道襯砌結(jié)構(gòu)類型

隧道采用的襯砌結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)圍巖條件和使用條件，主要分為：（一）整體式襯砌：就地整體模注混凝土襯砌；（二）復(fù)合式襯砌（有隔離層的）：基本上由初期支護和二次襯砌構(gòu)成，是我們目前采用的主要襯砌結(jié)構(gòu)體系，隔離層通常是采用防水板；（三）噴錨襯砌（沒有隔離層的）：錨桿支護+噴射混凝土支護；（四）裝配式襯砌：預(yù)制件拼裝而成的。隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO

（1）整體式襯砌

?傳統(tǒng)襯砌結(jié)構(gòu)，不考慮圍巖承載作用，通過結(jié)構(gòu)剛度來抵御地層變形，承受圍巖壓力。

?就地整體模注混凝土襯砌，其方法是在隧道內(nèi)樹立模板、拱架，然后澆灌混凝土而成。適用較廣，易于按需成形，抗?jié)B性強

?整體式襯砌可分為直墻式和曲墻式兩大類

?IV級以上圍巖，地基松軟，往往側(cè)壓力較大，故宜采用曲墻帶“仰拱”的襯砌。

隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO

直墻式襯砌

適用于地質(zhì)條件比較好，以垂直圍巖壓力為主而水平圍巖壓力較小的情況。主要適用于Ⅰ~Ⅲ級圍巖，直墻式襯砌由上部拱圈、兩側(cè)豎直邊墻和下部鋪底三部分組合而成。隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO

曲墻式襯砌

適用于地質(zhì)條件較差，有較大水平圍巖壓力的情況，由曲邊墻、上部拱圈、下部仰拱組成。

①在Ⅳ級圍巖無地下水，基礎(chǔ)地基較好，可采用無仰拱的曲墻式襯砌，只做鋪底。

②地質(zhì)條件較差，需設(shè)仰拱，以抵御隧道底部的圍巖壓力和防止襯砌沉降，并使襯砌形成一個環(huán)狀的封閉整體結(jié)構(gòu)，以提高襯砌的承載能力。仰拱：為改善隧道上部支護結(jié)構(gòu)受力條件而設(shè)置在隧道底部的反向拱形結(jié)構(gòu)?？墒拐麄€結(jié)構(gòu)封閉，有效防水和防止結(jié)構(gòu)下沉和抵抗地層的上鼓力。隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO

（2）復(fù)合式襯砌

復(fù)合式襯砌指的兩層或兩層以上先后施作的隧道襯砌。適用于Ⅳ級圍巖·初期支護：噴射早強混凝土，同時施作錨桿，形成的柔性支護，容許圍巖產(chǎn)生一定的變形?！ざ我r砌：一般待初期支護與圍巖變形基本穩(wěn)定后再施作內(nèi)襯，通常為模筑混凝土?！し浪畬樱簽榱朔乐沟叵滤魅牖驖B入隧道內(nèi)，可以在外襯和內(nèi)襯之間設(shè)防水層。隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO

（3）噴錨式襯砌

?組成：錨桿支護+噴射混凝土支護，通過采用加固圍巖的措施來發(fā)揮圍巖本身的自穩(wěn)能力，與圍巖合成一體，共同做作用。?適用：用于山嶺隧道施工第一次支護，一般結(jié)合二次襯砌等。?類型：噴混凝土、噴混凝土+錨桿、噴混凝土+錨桿+鋼筋網(wǎng)。

隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO

不宜采用錨噴支護作為永久襯砌的情況

①某些不良地質(zhì)、大面積涌水地段不宜采用；②對襯砌有特殊要求（內(nèi)輪廓要求整齊、平整）；③有很高的防水要求的隧道；④嚴寒地區(qū)的凍脹巖體(錨噴襯砌抗凍脹能力較差)；⑤圍巖及覆蓋太薄，且其上已有建筑物，不能沉落或拆除者；⑥地下水有侵蝕性，可能造成噴射混凝土和錨桿材料的腐蝕。隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01LOGO

（4）裝配式襯砌

裝配式式襯砌是將襯砌分成若干塊構(gòu)件，這些構(gòu)件在現(xiàn)場或工廠預(yù)制，然后運到隧道內(nèi)用機械拼裝形成一環(huán)接著一環(huán)的襯砌。隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造——洞身襯砌01L