隧道与洞室工程衬砌与管片设计

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1、一、断面形式根据隧道的使用要求、施工技术的可能、外围土层的特性、隧道受力等因素其断面一般有圆形、矩形、半圆形、马蹄形等多种形式最常用衬砌的断面形式是圆形。1概述因为圆形隧道衬砌断面有以下优点：（1）可以等同地承受各方向的外部压力。尤其是在饱和含水软土地层中修建地下隧道，由于顶压、侧压较为接近、更可显示出圆形隧道断面的优越性。（2）施工中易于盾构推进。（3）便于管片的制作、拼装。（4）盾构即使发生转动，对断面的利用也毫无妨碍。二、内部使用限界的确定隧道内部轮廓的净尺寸应根据建筑限界或工艺要求并考虑曲线影响及盾构施工偏差和隧道不均匀沉降来决定。对于地铁，为了确保列

2、车安全运行，凡接近地铁线路的各种建筑物（隧道衬砌、站台）及设备、管线，必须与线路保持一定距离。因此，应根据线路上运行的车辆在横断面上所占有的一定空间，正确决定内部使用限界。1.车辆限界车辆限界是在平、直线路上运行中的车辆可能达到的最大运动包迹线，就是车辆在运行中横断面的极限位置，车辆任何部分都不得超出这个限界。2.建筑限界建筑限界是决定隧道内轮廓尺寸的依据，是在车辆限界以外一个形状类似的限界。任何固定的结构、设备、管线都不得侵入这个限界以内。建筑限界是由车辆限界外增加适量安全间隙来求得的，其值一般为150～200mm。三、单双层衬砌的选用应根据隧道的功能、

3、外围土层的特点、隧道受力等条件，分别选用单层装配式衬砌，或在单层装配式衬砌内再浇筑整体式混凝土、钢筋混凝土内衬的双层衬砌。双层衬砌施工周期长，造价贵，且它的止水效果在很大程度上还是取决于外层衬砌的施工质量、渗漏情况所以只有当隧道功能有特殊要求时，才选用双层衬砌。通常在满足工程使用要求的前提下，应优先选用单层装配式钢筋混凝土衬砌。单层预制装配式钢筋混凝土衬砌的施工工艺简单，工程施工周期短，节省投资。四、衬砌分类1.铸铁管片铸铁管片强度高，易铸成薄壁结构，管片重量轻，搬运安装方便，管片精度高外形准确，防水性能好。但加工设备要求高，造价大。该管片需翻砂成型后用大型金属

4、切削机械加工。2.钢管片主要用型钢或钢板焊接加工而成，其强度高、延性好、运输安装方便，精度稍低于铸铁管片。但在施工应力作用下易变形，在地层内也易锈蚀。3.钢筋混凝土管片该种材料制作而成的管片有一定强度，加工制作比较容易，耐腐蚀，造价低，是最常用的管片形式。但较笨重，在运输、安装施工工程中易损坏。4.挤压混凝土衬砌这是一类新工艺，盾尾后部设有相连接的滑模台车，盾构推进时混凝土泵同时向盾尾连续压注混凝土，形成衬砌，并兼作盾构推进的后座。这类衬砌的施工速度比拼装衬砌快，防水效果更好，造价也低。五、衬砌防水问题1、衬砌管片自身防水管片自身防水主要靠提高混凝土抗渗

5、能力和管片制作精度实现。钢筋混凝土管片的抗渗等级应根据隧道埋深及地下水压力确定混凝土级配需选用干硬性密实级配，且可掺入塑化剂，调整级配，增加混凝土的和易性，严格控制水灰比，一般不大于0.4。浇筑、养护、堆放和运输中应严格执行质量管理。近年来研制成功的渗透型外防水涂料，可用于改善管片混凝土的抗渗性能。2、拼装接缝防水a.密封垫防水目前已普遍使用弹性密封橡胶条防水，并以粘结力强、延伸性好、耐久、能适应一定量变形的防水材料嵌缝。弹性密封垫防水条由天然橡胶、合成橡胶等制作，近年来又采用了防水性能好的遇水膨胀橡胶。防水条在管片拼装前粘贴于接缝面的预留沟槽内。b.嵌缝防水

6、嵌缝防水作业一般在管片拼装完成和变形已达到相对稳定时进行。管片内弧面边缘留有嵌缝槽，嵌缝材料可选用乳胶水泥、环氧树脂和焦油聚氨酯材料等。最近研制成功的遇水膨胀嵌缝膏是一种较好的嵌缝材料。c.螺栓孔防水管片上的螺栓孔也易渗漏水，需要采取措施加以密封。常见的做法是在螺栓上穿上由合成树脂或合成橡胶类材料制作的圆环形密封垫，然后拧紧螺母，使其充填或覆盖螺孔壁与螺杆之间的空隙，堵塞漏水通道。——设计原则标准设计原则以防为主，刚柔结合，多道设防，因地制宜，综合治理。以结构自防水为主，关键处理好环纵缝的防水。设计标准结构防水等级为二级——防水设计管片自防水混凝土等级为C

7、50，抗渗等级≥P10。接缝防水海绵橡胶弹性密封垫嵌缝（聚硫密封胶）螺栓孔的防水采用遇水膨胀橡胶密封圈海绵橡胶嵌缝弹性密封垫2衬砌拼装隧道衬砌是在盾构尾部壳保护下的空间内进行拼装。组成：铸铁、钢、钢筋混凝土或钢与钢筋混凝土的复合材料等制成的管片或砌块。结构受力及使用要求决定盾构及衬砌结构形式并决定其拼装方法。拼装方法：重臂拼装或拱托架拼装；通缝拼装（管片的纵缝环对齐）或错缝拼装；螺栓联结的管片或无螺栓联结的砌块等。按其程序可分为“先纵后环”和“先环后纵”。采用举重臂拼装管片的原则应是自下而上，左右交叉，最后封顶成环。装配式圆形衬砌构造“管