公路隧道工程三

第五章結(jié)構(gòu)體系一、隧道結(jié)構(gòu)體系概述二、支護(hù)結(jié)構(gòu)選用的原則三、錨噴支護(hù)四、隧道結(jié)構(gòu)體系設(shè)計方法一、隧道結(jié)構(gòu)體系概述

隧道的結(jié)構(gòu)體系是由圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)共同組成的。其中圍巖是主要的承載元素，支護(hù)結(jié)構(gòu)是輔助性的，但通常也是必不可少的，在某些情況下，支護(hù)結(jié)構(gòu)主要起承載作用。這就是按現(xiàn)代巖石力學(xué)原則設(shè)計支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本出發(fā)點(diǎn)。

隧道開挖前巖體處于初始應(yīng)力狀態(tài)，謂之一次應(yīng)力狀態(tài)；開挖隧道后引起了圍巖應(yīng)力的重分布，同時圍巖將產(chǎn)生向隧道內(nèi)的位移，形成了新的應(yīng)力場，稱之為圍巖的二次應(yīng)力狀態(tài)，這種狀態(tài)受到開挖方式(爆破、非爆破)和方法(全斷面開挖、分部開挖等)的強(qiáng)烈影響。如果隧道圍巖不能保持長期穩(wěn)定，就必須設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)，從隧道內(nèi)部對圍巖施加約束，控制圍巖變形，改善圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，促使其穩(wěn)定，這就是三次應(yīng)力狀態(tài)。顯然這種狀態(tài)與支護(hù)結(jié)構(gòu)類型、方法以及施設(shè)時間等有關(guān)。三次應(yīng)力狀態(tài)滿足穩(wěn)定要求后就會形成一個穩(wěn)定的洞室結(jié)構(gòu)，這樣，這個力學(xué)過程才告結(jié)束。二支護(hù)結(jié)構(gòu)選用的原則

支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本作用在于：與圍巖一起組成一個有足夠安全度的隧道結(jié)構(gòu)體系，能承受可能出現(xiàn)的各種荷載；保持隧道斷面的使用凈空；防止圍巖質(zhì)量的進(jìn)一步惡化；提供空氣流通的光滑表面。因此，任何一種類型的支護(hù)結(jié)構(gòu)都應(yīng)具有與上述作用相適應(yīng)的構(gòu)造、力學(xué)特性和施工的可能性。（一）支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本要求1.必須能與圍巖大面積地牢固接觸，即保證支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖作為一個整體進(jìn)行工作。重視早期支護(hù)的作用，并使早期支護(hù)與永久支護(hù)相互配合，協(xié)調(diào)一致地工作。要允許隧道圍巖能產(chǎn)生有限制的變形，以充分發(fā)揮圍巖的承載能力而減少對支護(hù)結(jié)構(gòu)的不利作用，使兩者更加協(xié)調(diào)的工作。4.必須保證施作支護(hù)結(jié)構(gòu)的及時性。5.作為支護(hù)結(jié)構(gòu)要能根據(jù)隧道圍巖的動態(tài)(位移、應(yīng)力等)，及時地進(jìn)行調(diào)整和修改，以適應(yīng)不斷變化的圍巖狀態(tài)。（二）支護(hù)結(jié)構(gòu)類型根據(jù)其使用目的，支護(hù)結(jié)構(gòu)可分為：防護(hù)型支護(hù)

構(gòu)造型支護(hù)

承載型支護(hù)

根據(jù)其施作的時間先后順序，支護(hù)結(jié)構(gòu)可分為：超前預(yù)支護(hù)

初期支護(hù)二次襯砌

（一）噴錨支護(hù)的基本概念1)噴錨支護(hù)是①噴混凝土支護(hù)、②噴混凝土+錨桿支護(hù)、③噴混凝土+錨桿+鋼筋網(wǎng)支護(hù)、④噴混凝土+錨桿+鋼筋網(wǎng)+鋼架支護(hù)的統(tǒng)稱，三、錨噴支護(hù)

﹙2﹚射混凝土襯砌是利用泵或高壓風(fēng)作動力，把混凝土混合料通過噴射機(jī)、輸料管及噴頭直接噴射到隧道圍巖壁上的支護(hù)方法。

﹙3﹚錨桿是一種錨固在巖體內(nèi)部的桿狀體，錨桿支護(hù)是通過錨入巖體內(nèi)部的鋼筋，與巖體融為一體，達(dá)到提高圍巖的力學(xué)性能、改善圍巖的受力狀態(tài)，實現(xiàn)加固圍巖、維護(hù)圍巖穩(wěn)定的目的。（一）噴錨支護(hù)的基本概念

﹙4﹚是一種支護(hù)及時，加固圍巖，控制圍巖變形，能充分利用和發(fā)揮圍巖自承能力的支護(hù)襯砌形式，具有柔性、緊貼圍巖、與圍巖共同變形等特點(diǎn)（一）噴錨支護(hù)的基本概念（二）噴混凝土襯砌作用機(jī)理﹙1﹚粘接作用

增加了圍巖切向方向的約束力，使圍巖與噴層共同作用。（二）噴混凝土襯砌作用機(jī)理﹙2﹚彎曲壓縮作用

由于向內(nèi)產(chǎn)生徑向變位受到彎曲壓縮，對圍巖施加了徑向約束力。（二）噴混凝土襯砌作用機(jī)理﹙3﹚抗剪切作用

抵抗圍巖局部松動巖塊向洞內(nèi)滑移（二）噴混凝土襯砌作用機(jī)理﹙4﹚楔效應(yīng)，嵌入巖縫。﹙5﹚減少局部集中應(yīng)力。﹙6﹚防止發(fā)生風(fēng)化。（三）噴混凝土襯砌施工基本要求

第一.隧道開挖后及時施作;

第二.與圍巖緊密粘結(jié)、不留空隙，與圍巖共同工作。第三.分多層噴射，達(dá)到設(shè)計厚度。（四）錨桿的作用機(jī)理﹙1﹚懸吊作用把圍巖局部松動可能向洞內(nèi)滑移的巖塊錨固定起來（四）錨桿的作用機(jī)理﹙2﹚組合梁作用把水平層狀巖體疊合組成組合梁（錨桿群）（四）錨桿的作用機(jī)理﹙3﹚縫綴作用增加整體性（即增加裂縫之間的摩擦力）

（四聰）錨桿絞的作鑼用機(jī)瓣理﹙4﹚內(nèi)壓作欠用向圍巖源施加經(jīng)酒向的約艦束壓應(yīng)樣力（五）永久古錨桿保的技且術(shù)上歸要求第一截要確脊保錨瓜桿全速長注下漿飽超滿，吐與巖崖體連足成整姜體；第二要語求錨桿芬達(dá)到使斬用耐久裕，避免傍松馳、乒銹蝕、幕腐蝕損霜壞。錨桿錘種類徹如下?lián)]：1全長吵粘結(jié)逆型錨掀桿;2端頭示錨固早型錨源桿;3摩擦型抽錨桿;4預(yù)應(yīng)唐力錨貍桿。在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級圍巖遇條件下飼，錨桿憐應(yīng)按系簡統(tǒng)錨桿膜設(shè)計，判并符合我下列規(guī)抱定：1錨桿一織般應(yīng)沿撇隧道周燒邊徑向創(chuàng)布置，墓當(dāng)結(jié)構(gòu)映面或巖徹層層面朝明顯時銜，錨桿眠應(yīng)與巖教體主結(jié)眼構(gòu)面或今巖層層紡面成大死角度布?xì)v置。2錨桿應(yīng)專按矩形史排列或慎梅花形推排列。3錨桿傷間距籍不得劇大于1.銜5m。間倦距較眠小時捏，可囑采用設(shè)長短短錨桿拾交錯波布置千。4兩車血道隧育道系胳統(tǒng)錨續(xù)桿長虎度一戲般不鋪小于2.0統(tǒng)m，三車格道隧道栗系統(tǒng)錨弦桿長度負(fù)一般不蹈小于2.5豈m。系統(tǒng)錨訴桿布置夕方式有框梅花形筍排列和扮矩形排項列梅花艷形排些列削矩爪形排枕列在圍巖顆條件較澆差地段卸、或地勉面沉降臥有嚴(yán)格墨限制時評，應(yīng)在底初期支雞護(hù)內(nèi)增迫設(shè)鋼架尚。常用餡的鋼架寬有：鋼筋貿(mào)格柵緞鋼架嚼、工字鋼董鋼架、U型鋼鋼碗架和H鋼鋼叔架。鋼架支負(fù)護(hù)宜優(yōu)機(jī)先選用后格柵鋼側(cè)架支護(hù)怎。四旱隧道緞結(jié)構(gòu)體她系設(shè)計們方法（一指）結(jié)撐構(gòu)力因?qū)W方偽法1.荷載—結(jié)構(gòu)?？恍偷慕ㄍ狭D5-爺24荷載—結(jié)構(gòu)醫(yī)模型2.作用(荷載)組成采用舟荷載—結(jié)構(gòu)篩模型孔分析會支護(hù)虛結(jié)構(gòu)腥內(nèi)力扒時，鳳其中存最重印要的培是確邀定圍狐巖的步松動慎壓力當(dāng)，支歸護(hù)結(jié)圣構(gòu)自堡重可惠按預(yù)溫先擬敬定的殲結(jié)構(gòu)峰尺寸抗和材奮料容火重計惜算確架定。（二）以巖體力賺學(xué)方法在隧道撕結(jié)構(gòu)體躍系中，挖一方面贏圍巖本絮身由于怪支護(hù)結(jié)奧構(gòu)提供廈了一定蹦的支護(hù)截抗力，繞而引起刑它的應(yīng)冤力調(diào)整視，從而萌達(dá)到新內(nèi)的穩(wěn)定州；另一皆方面由旺于支護(hù)仍結(jié)構(gòu)阻運(yùn)止圍巖抄變形，唯也必然訪要受到眉圍巖給接予的反禿作用力營而發(fā)生排變形。離這種反理作用力速和圍巖新的松動抬壓力極虧不相同燭，它是飾支護(hù)結(jié)抬構(gòu)和圍料巖共同板變形過營程中對哈支護(hù)施扔加的壓么力，故塌可稱為“形變壓碰力”。目前很對于摩這種板模型割求解敬方法齒有解析法僻、數(shù)值護(hù)法、特掀征曲線旺法三種。1、解追析法該方棄法根斗據(jù)所絹給定獻(xiàn)的邊叉界條忍件，洪對問務(wù)題的序平衡菜方程園、幾齒何方什程和液物理叉方程赴直接選求解蕩。2、數(shù)雙值方度法對于幾西何形狀希和圍巖噴初始應(yīng)雷力狀態(tài)舅都比較墨復(fù)雜的隙隧道，墻一般需菠要采取株數(shù)值方滑法，尤塑其是需令要考慮乓圍巖的劣各種非簽線性特鴿性時。全該方法轉(zhuǎn)主要是分指有限槍單元法隙，它是篇把圍巖梳和支護(hù)丹結(jié)構(gòu)都蚊劃分為性單元，揮然后根昨據(jù)能量癢原理建攔立起整塑個系統(tǒng)股的虛功推方程，酒也稱剛度方攏程，從而俊求出系壩統(tǒng)上各摧節(jié)點(diǎn)的席位移以帶及單元絕的應(yīng)力歉。3、特蜓征曲迎線法特征曲奪線法也番稱為“收斂—約束”法漁，是秋用圍霞巖的齊支護(hù)巖需求詠曲線鳳和支佛護(hù)結(jié)似構(gòu)的廳補(bǔ)給燦曲線裂以求科得達(dá)姐到穩(wěn)米定狀辨態(tài)時綢支護(hù)桶結(jié)構(gòu)象的內(nèi)酷力。特征葛曲線穿法的智基本愉原理責(zé)是：諒隧道襪開挖冊后，蠢如無企支護(hù)床，圍肌巖必朵然產(chǎn)洽生向閥隧道勸內(nèi)的敏變形(收斂)。施破加支美護(hù)以瓜后，峽支護(hù)釋結(jié)構(gòu)票約束懲了圍廊巖的雷變形(約束)，此濱時圍熱巖與檔支護(hù)嘩結(jié)構(gòu)吼一起魄共同鼠承受禿圍巖厭擠向燦隧道鑒的變買形壓買力。（三叔）以紹圍巖絮分級柴為基曬礎(chǔ)的房誠經(jīng)驗籃設(shè)計礦方法在大返多數(shù)旁情況狼下，轎隧道舟支護(hù)犁體系惠還是糊依賴“經(jīng)驗彩設(shè)計”的，瓦并在鋪實施抹過程撞中，扒依據(jù)肅量測杏信息敵加以惰修改少和驗強(qiáng)證。我們立大致及上可稠以發(fā)宮現(xiàn)在葵進(jìn)行貧支護(hù)錢結(jié)構(gòu)災(zāi)經(jīng)驗萍設(shè)計些時，劇需要辮注意閱的幾車點(diǎn)的右原則始是：首先鴉對隧穗道圍背巖要憤有一徒個正脅確的妥分級在各級鑼巖體中典，支護(hù)羞結(jié)構(gòu)參結(jié)數(shù)大體展是按下副述原則蚊選用的私：在施工扇中應(yīng)盡澡量少損槐害圍巖辰，使其鹽盡量保奪持原有天巖體的綿強(qiáng)度，堂因此，校應(yīng)采用罵控制爆雕破技術(shù)童。預(yù)計籠有大商變形鄉(xiāng)豐和松橫弛的具情況啟下，舍開挖冊面要捷全面乳防護(hù)(包括正姥面)，使爽之有悔充分伏的約飾束效望應(yīng)，達(dá)在分陽臺階含開挖慕時，牢上半比斷面鏡進(jìn)深濟(jì)不宜臺過長慕，以共免影養(yǎng)響整賣個斷刑面的蜻閉合妨?xí)r間圣。二次襯于砌通常樂是模筑凳的，在乘修二次高襯砌之柜前要設(shè)躬防水層冊，形成唇具有防鞠水性能仿的組合貢襯砌。允許甚林至希望鹿巖石出演現(xiàn)一定抬的變形參，以減徐少為完守成支護(hù)友作用所舟需的防泄護(hù)措施重。制定蝦詳細(xì)真周密塑的量詢測計涉劃。誦通過粒量測煩，確長定所殊建立奏的支券護(hù)阻禍力是抱否和疏圍巖黨類型倉相適網(wǎng)應(yīng)以遠(yuǎn)及還巧需要暑什么控樣的趕加強(qiáng)陣措施左等。支護(hù)結(jié)執(zhí)構(gòu)的施備工順序無與正確辰地掌握蓄巖體的雞時間效濃應(yīng)很有資關(guān)系。（四交）監(jiān)芽控設(shè)層計方秀法由于地平下結(jié)構(gòu)芬的受力繭特點(diǎn)極價其復(fù)雜怒，自50年代肺以來顯，國焦際上烈就開討始通滾過對男鐵路過隧道屢的量桃測來破監(jiān)視以圍巖熊和支量護(hù)結(jié)關(guān)構(gòu)的此狀態(tài)娃，并去應(yīng)用息現(xiàn)場棗監(jiān)測政結(jié)果擊修改默設(shè)計疏、指江導(dǎo)施傅工。監(jiān)控文設(shè)計重通常巖包括近兩個桂階段湊：施梅工前亡預(yù)設(shè)劈燕計階堂段和崖修正悠設(shè)計屆階段保。監(jiān)控管設(shè)計付的主要晉環(huán)節(jié)包括：換現(xiàn)場監(jiān)火測、數(shù)螞據(jù)處理訴、信息郵反饋三郵個方面航?，F(xiàn)場亮監(jiān)測包尼括：制逝定監(jiān)測渡方案、好確定測挺試內(nèi)容呢、選擇地測試手尸段、實僵施監(jiān)測泥計劃。深數(shù)據(jù)處飽理包括惑：原始聾數(shù)據(jù)的鈴整理、友明確數(shù)箱據(jù)處理永的目的脹、選擇綿處理方粥法、提速出處理鞏結(jié)果。證信息反彩饋包括暴：反饋薪方法(理論反技饋與經(jīng)垂驗反饋)和反饋循的作用(修改設(shè)鴿計與指思導(dǎo)施工)。第六章茂防排水一、隧棉道防排免水基本靈原則二、隧愚道防排霸水系統(tǒng)述組成三、防屠排水材百料四、防暮水板無汽釘鋪設(shè)崇技術(shù)隧道體防排刊水應(yīng)采當(dāng)遵嫩循“絲式防、英排、鹽堵、撇截結(jié)嗎合，史因地蝦制宜爬，綜郵合治父理”辮的原污則，贏保證料隧道關(guān)結(jié)構(gòu)坦物和留運(yùn)營卸設(shè)備電的正鈔常使侄用和渠行車苦安全咐。隧擴(kuò)道建課成后吸，應(yīng)較滿足鐘拱部聽、邊梯墻、沃路面屬、設(shè)搜備箱原洞不唱滲水歐，隧僑道襯耗砌背第后不痰積水策，排塔水溝窯不凍瀉結(jié)，禽車行慈橫通逐道、欣人行袋橫通淘道拱提部不燃滴水意，邊鹽墻不侄淌水工。一、隧慨道防排惡水基本荷原則二、拳隧道字防排禽水系冶統(tǒng)組督成防水工丈程包括午襯砌柔船性防水的工程及興襯砌漏體水防水叉工程。娘二次襯倦砌與噴販射砼之虜間設(shè)置閃防水板咽作為柔杰性防水崖設(shè)施。淋襯砌結(jié)猴構(gòu)自身丸要求密峽實。沉遵降縫、挽伸縮縫輕采用背決貼式止楊水帶加溉中埋式裹橡膠止羊水帶防瘦水，施偶工縫采屈用背貼青式止水沖帶防水糾加帶注如漿管的旦遇水膨遞脹橡膠弊止水條筐防水。排水息工程聞包括衣襯砌鎮(zhèn)背面覺排水賞工程駛、路飲緣排命水工撞程以趨及洞殃頂截姻水工瞧程。三、防頂排水材袋料防水徒層采當(dāng)用雙蜓層結(jié)愉構(gòu)。彈用PE泡沫塑殿料墊襯設(shè)做緩沖