喷射混凝土单层衬砌结构文献综述

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1、目录1、绪论12、单层衬砌的概念13、国内外应用现状24、结构形式研究现状35、设计方法研究现状45」、挪威法45.2、极限状态设计法45.3、能量原理设计法46、抗渗性56.1、抗渗性能试验方法56.1.1、渗水高度法56.1.2逐级加压法76.2影响抗渗性的因素7621、水泥甜种的影响7622、水灰比的影响7623、掺合料的彩响8624、外加剂的影响9625、养护条件的影响9626、集料最大粒径和级配的影响9627、微裂纹扩展的影响107、冋弹量107.1、水灰比的影响107.2、骨料的影响

2、107.3、外加剂的影响117.4、工作风压的影响117.5、喷射距离与角度的影响127.6、一次喷射混凝七厚度的影响121980年以后，以喷混凝土为初期支护，敷设卷材防水层，然后再丿施作模筑混凝土衬砌的“复合式衬砌”在我国隧道工程中作为一种主要的支护形式被广泛使用，并积累了很多经验。复合衬砌的承载机理是：锚喷初期支护为主耍承载结构，二次衬砌作为安全储备。虽然复合衬砌在承载机理设计上是合理的，最有利于体现新奥法的原理，但施作这么厚厚一•层作为安全储备的二次衬砌在经济上是不合理的。同时，在防水设计

3、上，初期支护一般不考虑防水，主要通过防水卷材來进行防水⑴。所以，复合式衬砌存在下列一些难以解决的问题：(1)、对于节理裂隙发育的岩层在采用爆破法开挖吋，开挖面凸凹不平，围岩与初期支护之间初期支护与二次衬砌之间贴合不紧密，削弱了衬砌对围岩的支护作用［叫(2)、复合式衬砌防水本质上为被动防水，由于锚喷初期支护不防水，复合式衬砌实际上是将地下水引入衬砌结构内部，在衬砌内部形成存水空间，诱发水压力；(3)、由于防水板搭接焊接质量问题，二衬钢筋绑扎焊接过程中易刺破和烧坏防水板等原因，使得薄膜防水层的敷设质

4、量不易保证。针对复合式衬砌在施工承载和防水方面存在的问题，单层衬砌施工技术应运而生，以统一解决承载防水问题，并已在一些隧道工程中应用。1、单层衬砌的概念关于单层衬砌的概念，文献⑶中是这样定义的：“由单层或多层混凝土构成的支护体系，支护层与衬砌层是一体的，各层间能够充分传递剪力的支护体系，称为单层衬砌。”述冇一种说法叫“单层衬砌施工法”，即开挖后立即施作喷混凝土层以支护开挖洞室，并根据围岩级别设置必要的支护构件，如钢筋、锚杆和钢拱架等，过一段吋间之后再喷上起衬砌作用的喷混凝土层⑷。为避免单层衬砌与

5、喷锚衬砌的概念混淆，文献⑸对单层衬砌作出了这样的定义：在取消防水板的前提下，洞室开挖后立即喷射一层具防水性能的混凝土，并根据围岩级别设置必要的支护构件，如锚杆、钢拱架等，然后根据耐久性及平整度的要求，再施作(喷射或模筑)一层或多层混凝土，构成层间具有很强粘接力并可充分传递剪力的支护体系。为了达到后施作的混凝土层同第一层喷混凝土共同作用的口的，通过使之粘接成可产生共同作用的支承拱，在施作后续混凝十层之前，对暴露很久已被污染的喷混凝土表面必需采取相应措施(高压水束或砂束)进行处理。这样一方面可减少水

6、化热的产生，另一方而收缩变形也发生在各层Z间，避免支护结构的开裂。显然，单层衬砌与复合式衬砌的木质区别就是支护层间不设防水板，通过各混凝土层间径向和纵向上的抗滑移性，使得各混凝土层形成共同承载体系。近似地，可以把单层衬砌结构看作“组合梁”來分析其力学特性；相反地,在复合式衬砌屮，由于防水板的存在，在初期支护和二次衬砌Z间不传递剪力，其结构类似于“叠合梁”的力学行为。这样，在同等程度荷载条件下，单层衬砌比复合式衬砌产生的内力要小，所以可适当减薄衬砌厚度，同时也减少了开挖量和衬砌垢工量，节约投资。而

7、且取消了防水板，取而代Z的是耐水性很好的防水混凝土喷层，施工操作方便，可保证防水质量，有利于缩短工期。总结得出，与复合式衬砌相比，有如下特点：(1)、整个支护作业是用喷射方法多次完成，从根本上改变了隧道衬砌的施工工艺；(2)、各支护间不设置防水板，一方而可简化施工工序，另一方而可通过各混凝土层间径向和纵向上的抗滑性，使得各混凝土层形成共同承载休系，提高承载能力；(3)、单层衬砌结构可降低工程造价、缩短工期；同时便于维修养护。所以对单层衬砌的深入研究不仅有很高的理论价值，而且在工程实践中也可创造巨

8、大的经济效益。3、国内外应用现状单层衬砌是20世纪70年代发展起來的一种隧道支护体系，最近儿十年随着喷射混凝土施工工艺、质量性能的提高，其技术得到了迅速的发展，位于斯堪的纳维亚半岛的挪威和瑞典，是使用单层衬砌较早的国家。在挪威约有460km的干线公路隧道屮共有160km采用喷射混凝土或钢纤维喷射混凝土作为永久衬砌;在瑞典的斯徳哥尔默地铁屮大量使用单层衬砌技术，如地铁区间地铁车站等；在瑞士修建的费尔艾那隧道，97%的支护都采用单层衬砌技术同时，在世界上许多国家单层衬砌都有了不同程度的应用，如德国、