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構體系。
根據圍巖條件和使用目的,可歸納為下列幾種類型的結構形式:
(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)構造襯砌:應用于坑道穩(wěn)定的情況,僅按結構的最小厚度設置支護;
(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構中應用最多的一種結構形式。根據荷載的性質、方向、大小、分布等特征,其類型和構造是多樣的,其支護的參數多數是根據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,根據支護結構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,中間設置防水層。初期支護一般由噴錨支護構成,二次襯砌一般由模筑混凝土襯砌構成;
(2)單層襯砌:單層襯砌有兩種形式,一種是噴錨結構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構形式。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,現場拼裝成形的支護結構形式。可以適用于單層襯砌的條件,也可以用于復合式襯砌的內襯。
目前的高速鐵路隧道、高速公路隧道結構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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