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地下建筑结构
第14章
概述
按照结构形式的不同,隧道结构一般可分为:
半衬砌结构、
厚拱薄墙衬砌结构、
直墙拱形衬砌结构、
曲墙结构、
复合衬砌结构
连拱隧道结构等形式。
复合衬砌结构
连拱隧道
结构型式、受力特点和适用条件
(一) 半衬砌结构
在坚硬岩层中,若侧壁无坍塌危险,仅顶部岩石可能有局部滑落时,可仅施作顶部衬砌,不作边墙,喷一层不小于2厘米厚的水泥砂浆护面,即为半衬砌结构。
(二) 厚拱薄墙衬砌结构
在中硬岩层中,拱顶所受的力可通过拱脚大部分传给岩体,充分利用岩石的强度,使边墙所受的力大为减少,从而减少边墙的厚度,形成所谓的厚拱薄墙结构。
(三) 直墙拱形衬砌结构
在一般或较差岩层中的隧道结构,通常是拱顶与边墙浇筑在一起,形成一个整体结构,即直墙拱形衬砌结构,这是一种被广泛应用的隧道结构形式,如铁路隧道等。
(四) 曲墙衬砌结构
在很差的岩层中,岩体松散破碎且易于坍塌,衬砌结构一般由拱圈、曲线形侧墙和仰拱形底板组成,形成所谓的曲墙衬砌结构。该种衬砌结构的受力性能相对较好,
(五)复合衬砌结构
复合支护结构一般认为围岩具有自支承能力,支护的作用首先是加固和稳定围岩,使围岩的自支承能力可充分发挥,从而可允许围岩发生一定的变形和由此减薄支护结构的厚度。工程施工时,一般先向洞壁施作柔性薄层喷射混凝土,必要时同时设置锚杆,并通过重复喷射增厚喷层,以及在喷层中增设网筋稳定围岩。围岩变形趋于稳定后,再施作内衬永久支护。复合衬砌结构常由初期支护和二次支护组成,防水要求较高时须在初期支护和两次支护间增设防水层。
(六)连拱隧道结构
隧道设计中除考虑工程地质、水文地质等相关条件外,同时受线路要求以及其他条件的制约,还需要考虑安全、经济、技术等方面的综合比较。因此,对于长度不是特别长的公路隧道(100m~500m),尤其是处于地质、地形条件复杂及征地受严格限制地区的中小隧道,常采用连拱隧道的形式。
隧道结构设计的一般技术要求
衬砌截面类型和几何尺寸的确定:
隧道衬砌结构类型应根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求确定。高速公路、一级公路、二级公路的隧道应采用复合式衬砌;汽车横通道、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;隧道洞口段宜采用复合式衬砌或整体式衬砌。
衬砌结构类型和尺寸,也应根据使用要求、围岩级别、围岩地质和水文地质条件、隧道埋置位置、结构受力特点,并结合工程施工条件、环境条件,通过工程类比和结构计算综合分析确定
衬砌截面的最小厚度应满足构造要求
衬砌结构的一般构造要求
钢筋混凝土衬砌结构,受力钢筋的混凝土保护层最小厚度一般装配式衬砌为20mm,现浇衬砌内层为25mm,外层为30mm。若有侵蚀性介质作用时可增大到50mm,钢筋网喷混凝土一般为20mm。
隧道结构施工中,洞室的开挖尺寸不可能与衬砌所设计的毛洞尺寸完全符合,这就产生了衬砌的超挖或欠挖问题。超挖通常会增加回填的工作量,而欠挖则不能保证衬砌截面尺寸,故对超、欠挖有一定的限制
变形缝的设置:
变形缝一般是指沉降缝和伸缩缝。
其中沉降缝是为了防止结构因局部不均匀下沉引起变形断裂而设置的,而伸缩缝是为了防止结构因热胀冷缩,或湿胀干缩产生裂缝二设置的。因此,沉降缝是满足结构在垂直与水平方向上的变形要求而设置的,伸缩缝是满足结构在轴线方向上的变形要求而设置的。沉降缝、伸缩缝缝宽应大于20mm,缝内可夹侵沥青木板和沥青麻丝。伸缩缝、沉降缝应垂直于隧道轴线竖向设置。