公路隧道衬砌设计.doc

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1、第11章衬砌设计11.1一般规定现阶段公路隧道工程采用的衬砌结构类型有喷锚衬砌、整体式衬砌、复合式衬砌、离壁式衬砌、预制片块衬砌设计等。一般情况下，高速公路、一级公路、二级公路的隧道应采用复合式衬砌；三级及三级以下的公路隧道，隧道洞口段应采用复合式衬砌或整体式衬砌，洞身I、II、II级围岩条件下可采用喷锚衬砌。预制片装配式衬砌的适用范围较广，目前用TBM工法修建的预制片衬砌隧道在城市地下交通隧道、市政设施管道、引水通道、公路越江隧道应用较多。离壁式衬砌结构在公路隧道衬砌结构中应用比较少，在人防、地下储藏等工程中较为多见。隧道衬砌设计应综合考虑地形及地质等环境条件、断面形状与大小、防水

2、要求、使用功能、施工方法与施工措施等因素，而这些因素又是相互联系的。衬砌应具有足够的强度和稳定性，必须保证其功能和长期使用安全。设计中根据使用要求、围岩级别、工程地质和水文地质条件、隧道埋置深度、结构受力特点，并结合工程施工条件、地形与环境条件，通过工程类比和结构验算等综合拟订衬砌支护参数。在施工阶段，将依据现场的监控量测和超前地质预报等信息反馈，进一步调整衬砌支护参数，确保洞室的稳定和结构使用安全。    衬砌设计应符合下列规定：(1)衬砌断面一般采用曲边墙拱形断面。对于车行横洞、人行横洞、通风道等断面较小的隧道及风机洞室、工作室，一般地质条件较好，对净空断面有特殊要求，可采用直墙

3、拱形衬砌。(2)隧道洞口浅埋段、洞身围岩较差地段衬砌应设置仰拱。如隧道边墙底以下基础为弱风化坚硬岩石时，可不设置仰拱。仰拱的曲率半径应根据隧道断面形状、地质条件、地下水、隧道开挖跨度、排水及管沟要求等综合确定。路面与仰拱之间可采用混凝土或片石混凝土填充。(3)硬软地层分界处及对衬砌受力有不良影响处，应设置变形缝。(4)隧道洞口段衬砌应予以加强，加强范围应根据地形、地质和环境条件确定。一般情况下两车道隧道应不小于l0m，三车道应大于15m。当洞口围岩级别已考虑浅埋受地表影响修正时，可按照降低后的围岩级别拟订衬砌支护参数，不需另行加强。(5)围岩较差地段的衬砌应向围岩较好地段延伸5～l0

4、m，偏压衬砌段应向一般衬砌段延伸，延伸长度应根据具体的偏压情况确定，一般不小于l0m。(6)行车横洞、Ⅳ级和V级围岩行人横洞道、通风横通道等与主洞交叉段均应设加强段衬砌，加强段衬砌应向各交叉洞延伸，主洞延伸长度不小于5.0m，横通道延伸长度不心于3.0m。II、III级围岩人行横洞、消防设备洞、控制柜等断面较小的洞室，在主洞边墙部位与主洞相交，其跨径和高度一般小于2.0m，可不做特殊处理。11.2整体现浇衬砌11.2.1整体现浇衬砌的概念及适用范围整体现浇衬砌是被广泛采用的衬砌形式，有长期的工程实践经验，技术成熟，适应多种围岩条件。在公路隧道中，其一般适用于隧道洞口段、浅埋段及围岩条

5、件很差的软弱围岩中。依据隧道围岩地质特点的不同，整体式混凝土衬砌可采用多种形式，如：半衬砌、厚拱薄墙衬砌、直墙拱形衬砌和曲墙拱形衬砌等。所谓半衬砌，就是根据围岩的压力情况，有时只对拱顶部分进行衬砌，而对边墙不进行衬砌；有时也正好反过来，即只对边墙进行衬砌，而对拱顶只作喷浆处理。这种衬砌形式适用于岩层较坚硬并且整体稳定或基本稳定的围岩(图11-2-1)。而对于一些侧压力很大的较软的岩层或土层，为了避免直墙承受较大的压应力，可以采用图11-2-2所示的落地拱形式。  图11-2-1半衬砌结构图11-2-2落地拱形结构厚拱薄墙衬砌适用于水平压力很小的状况。顾名思义，这种结构形式拱脚较厚，而

6、边墙较薄(图11-2-3)。在竖向压力较大，而水平侧压力不大时，常常采用直墙拱形衬砌。这种结构形式常见于我国铁路隧道中(图11-2-4)。曲墙拱形衬砌适用于地质条件差，岩石破碎、松散和易于坍塌的地段。特别是对于洞底板较弱、具有膨胀特性或有较大围岩压力的情况，这不失为一种很好的设计形式(图11-2-5)。图11-2-3厚拱薄墙衬砌 图11-2-4直墙拱形衬砌    图11-2-5曲墙拱形衬砌  11.2.2整体现浇衬砌的一般规定(l)整体现浇衬砌截面可设计为等截面或变截面。对设仰拱的地段，仰拱与边墙宜采用小半径曲线连接，仰拱厚度宜与拱圈厚度相同。当衬砌承受偏压荷载或承受垂直荷载较大时，

7、可采用变截面形式。对于设置仰拱地段，为了减少围岩和衬砌的应力集中，避免急剧弯曲和棱角，边墙衬砌与仰拱宜采用小半径曲线连接（图11-2-6）。仰拱厚度宜与边墙厚度相同，以保证边墙衬砌与仰拱之间力的有效传递。(2)明洞衬砌与洞内衬砌交界处或不设明洞的洞口段衬砌，在距洞口5～12m的位置应设沉降缝；在洞内，软硬地层明显分界处宜设沉降缝；在连续V、Ⅵ级围岩中每隔30～80m应设一道沉降缝。图1l-2-6边墙衬砌应与仰拱连接不同围岩级别采用不同的衬砌类型，不同衬砌类