開挖后的隧道,為了保持圍巖的穩(wěn)定性,一般都需要修建支護結(jié)構(gòu)體系。
根據(jù)圍巖條件和使用目的,可歸納為下列幾種類型的結(jié)構(gòu)形式:
(1)飾面襯砌:應用于坑道充分穩(wěn)定的情況,其作用是封閉巖面,防止圍巖風化,如噴射混凝土防護;
(2)構(gòu)造襯砌:應用于坑道穩(wěn)定的情況,僅按結(jié)構(gòu)的最小厚度設(shè)置支護;
(3)承載襯砌:應用于坑道暫時穩(wěn)定的情況,是具有一定承載力的支護,也是目前隧道支護結(jié)構(gòu)中應用最多的一種結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)荷載的性質(zhì)、方向、大小、分布等特征,其類型和構(gòu)造是多樣的,其支護的參數(shù)多數(shù)是根據(jù)工程類比和計算確定的;
(4)特殊承載襯砌:應用于坑道不穩(wěn)定,如膨脹圍巖、偏壓、淺埋、高地應力等特殊情況。在這種情況下多采用“先支護后開挖”的超前支護措施及強有力的初期支護,同時后期支護也要承受一定的荷載。
就承載襯砌而言,根據(jù)支護結(jié)構(gòu)的作用機理又可以分為:
(1)復合式襯砌:由初期支護和二次襯砌組成,中間設(shè)置防水層。初期支護一般由噴錨支護構(gòu)成,二次襯砌一般由模筑混凝土襯砌構(gòu)成;
(2)單層襯砌:單層襯砌有兩種形式,一種是噴錨結(jié)構(gòu)作為隧道永久性襯砌或整體灌注的混凝土襯砌;另一種是中間不設(shè)防水層的噴錨支護與噴射混凝土襯砌或模筑混凝土襯砌組合的結(jié)構(gòu)形式。前者適用于圍巖較好、可暫時穩(wěn)定的情況,后者從作用機理上屬于復合式襯砌,只是中間無隔離層,兩層之間具有較好的傳遞應力的能力,如同“整體”一樣承受荷載,這類襯砌在歐洲應用較為廣泛;
(3)裝配式襯砌:由工廠預制,現(xiàn)場拼裝成形的支護結(jié)構(gòu)形式。可以適用于單層襯砌的條件,也可以用于復合式襯砌的內(nèi)襯。
目前的高速鐵路隧道、高速公路隧道結(jié)構(gòu)絕大部分為承載襯砌,因此下面主要對承載襯砌進行詳細闡述。
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