喷锚暗挖法隧道衬砌的基本结构有哪些？

喷锚暗挖法隧道衬砌的基本结构有哪些？（通用5篇）

篇1：喷锚暗挖法隧道衬砌的基本结构有哪些？

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一般应在开挖后立即施作，并应与围岩密贴。所以，最适宜采用喷锚支护，根据具体情况，选用锚杆、喷混凝土、钢筋网和钢支撑等单一或并用而成。

篇2：喷锚暗挖法隧道衬砌的基本结构有哪些？

1k413031  喷锚暗挖法加固支护的开挖作业技术要点

喷锚暗挖法包括全断面法、台阶法、台阶分部法、上下导洞法、上导洞法、单侧壁导洞法、双侧壁导洞法、漏斗棚架法、蘑菇法等。新奥法施工常用的方法大致分为:全断面法、台阶法、分部开挖法三大类及若干变化方案。

全断面法就是将全部设计断面一次开挖成型，再修筑衬砌。一般适用于ⅳ～v类围岩，并配有钻孔台车和高效率运装机械的石质隧道。开挖工作面较大，钻爆效率较高。

台阶开挖法是全断面法的变化方案，是将设计断面分上半部断面和下半部断面二次开挖成型；或采用上弧形导洞超前开挖和中核开挖及下部开挖。开挖的关键是台阶的划分形式，一般将设计断面划分为1～2个台阶分部开挖。台阶法适用于ⅱ～ⅳ类围岩。台阶开挖法有利于开挖面的稳定，但增加了对围岩的扰动次数。

上下导洞先拱后墙法，适用于ⅱ～ⅲ类围岩或一般土质围岩等松软地层修建隧道。一次开挖的范围宜小，及时支撑与衬砌，保持围岩稳定。其工作面较多，相互—干扰大。传统喷锚暗挖法的施工顺序，可按衬砌的施作顺序分为:先墙后拱法和先拱后墙法。

先墙后拱法(又称顺筑法)，它通常是在隧道开挖成形后，再由下至上构筑混凝土衬砌。先墙后拱法施工速度快，各工序及各工作面之间相互干扰少，衬砌的整体性好。

先拱后墙法(又称逆筑法)，它是先将隧道上部开挖成形并浇筑拱部衬砌，在拱圈的掩护下开挖下部并制作边墙。先拱后墙法施工速度较慢。但当上部拱圈完成后，下部施工就较安全、快速。先拱后墙法衬砌结构的整体性较差。

全断面形式开挖施工在开挖过程中应注意加强对开挖面地质水文条件的调查、各工序的机械设备要配套、加强对各种辅助作业和方法的检查、选择合理可行的支护形式等。

采用台阶断面法开挖具有足够的作业空间和较快的施工速度、下部相互干扰、宜采用轻型凿岩机打眼、而不宜用大型凿岩台车等优缺点。

新奥法施工各工序均很重要，但施工的核心是现场监控测量。

在浅埋软岩地段、自稳性差的软弱破碎围岩、断层破碎带、砂土层等不良地质条件下，常会发生开挖面围岩失稳，或由于初期支护强度不能满足围岩稳定的要求，造成支护和开挖面前方塌方，应采用各种辅助技术如:超前锚杆、管棚、插板等超前支护技术使开挖施工作业面围岩保持稳定。

超前锚杆是沿开挖轮廓线，以较大的外插角，向开挖面前方安装锚杆，形成对前方围岩的预锚固(预支护)，在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖、装渣、出渣和衬砌等作业。超前支护主要适用于围岩应力较小，地下水较少、岩体软弱破碎，开挖面有可能坍塌的隧道

中。宜和钢拱架支撑配合使用。

管棚是由钢管和钢拱架组成，管棚是利用钢拱架，沿着开挖轮廓线，以较小的外插角，向开挖面前方打人钢管或钢插板构成的管棚，形成对开挖面前方围岩的预支护。其中长度小于10m称为短管棚，10～45m且较粗的钢管称长管棚，长度小于10m的钢插板称为板棚预支护。管棚适用于特殊困难地段，如极破碎岩体、塌方体、岩锥地段、砂土质地层、强膨胀性地层、强流变性地层、裂隙发育岩体、断层破碎带、浅埋大偏压等围岩的隧道。在管内辅以灌浆效果更好。

地面砂浆锚杆是一种地表预加固地层的措施，适用于浅埋、洞口地段和某些偏压地段的岩体松软破碎处。地面锚杆按矩形或梅花形布置，先钻孔——吹净钻孔个用灌浆管灌浆——垂直插入锚杆杆体——孔口将杆体固定。地面锚杆预支护，是由普通水泥砂浆和全粘结型锚杆构成地表预加固地层。

锚杆稳定开挖后工作面的锚杆施工须在开挖后尽快安设锚杆，钻孔安设锚杆前应先进

行喷射混凝土施工，孔位、孔径、孔深要符合设计要求，锚杆露出岩面长不大于喷射混凝土的厚度，锚杆施工应符合质量要求。

1k413032  喷锚支护技术要求

喷锚支护(即喷锚衬砌)是喷射混凝土、锚杆、钢筋网喷射混凝土等结构组合起来的支护形式，可根据不同围岩的稳定状况，采用喷锚支护中的一种或几种结构组合。用机械方法加固隧道围岩。分别设锚杆、张挂钢筋网，可提高喷射混凝土支护层的抗拉能力、抗裂性和抗震性。

喷锚施工的喷射混凝土应具有早强性能，3天可达到最终强度，可根据工程具体需要，选用早强水泥和速凝剂；喷射混凝土的厚度选用后应根据现场量测资料修整，最小不小于5cm，含水层中厚度应不小于8cm。

锚杆种类有:

●端头锚固式锚杆

●全长粘结式锚杆

●摩擦式锚杆

●混合式锚杆

锚杆施工应保证孔位的精度在允许偏差范围内，钻孔不宜平行于岩层层面，宜沿隧道周

边径向钻孔。

施工期间的防水措施主要是排和堵两类。

施工前，根据资料预计可能出现的地下水情况，估计水量，选择防水方案，施工中应做好出水部位、水量等的记录工作，按设计做好排水系统，认真做好水治理。

衬砌施工缝和沉降缝的止水带不得有割伤、破裂，固定应牢固，防止偏移，提高止水带部位混凝土浇筑的质量。

衬砌防水层施工时喷射混凝土表面应平顺，不得留有锚杆头或钢筋断头，防水层接头应擦净，喷层表面漏水应及时引排，防水层可在拱部和边墙按环状铺设，开挖和衬砌作业不得损坏防水层，作业面应距爆破面>150m，距灌筑二次衬砌处>20m；防水层纵横向铺设长度应根据开挖方法和设计断面确定。

篇3：喷锚暗挖法隧道衬砌的基本结构有哪些？

沈阳某220千伏电缆送电线工程中新建电缆隧道合计长4000m,分三段施工,三段隧道均采用暗挖隧道施工,采用复合衬砌结构形式。初期支护(一衬、初衬)为C20喷射混凝土+网构格栅钢架+钢筋网支护;二衬为模筑抗渗混凝土,二衬外包聚乙烯丙纶防水卷材,以加强电力隧道防水效果。二衬模筑混凝土每隔10m设置一道施工缝,如图1所示。根据实际地质情况,复合衬砌结构所受外部荷载较大,需要合理验算衬砌结构受力及其配筋能否满足工程要求。

荷载结构法以其结构清晰、荷载作用明确、计算结果可靠以及工程经验丰富等特点,在公路和铁路隧道衬砌验算中长期得到了广泛应用[1,2,3,4,5],但大部分均将衬砌结构单独为混凝土梁单元进行配筋设计,而实际情况中,衬砌结构是混凝土和钢筋共同承担外荷载,因此本文基于荷载-结构法,对该工程复合衬砌结构进行平面应变数值分析,并考虑混凝土材料的弹塑性损伤特性和精细钢筋分布模拟,以期对该工程设计及施工提供参考。

1 计算模型与计算参数

实际隧道在长度方向上很长,因此可以简化为平面应变问题,上覆土层典型厚度为8m,因此不考虑上覆车辆荷载对结构的作用。施工时先做外层衬砌,衬砌强度上来后才能浇筑钢筋混凝土衬砌,纵向钢筋是构造筋,受力钢筋是环向钢筋,共两层,环向钢筋直径为22mm,间距为150mm,纵向钢筋直径为16mm。初次支护和二次支护均为实体单元,钢筋为二维杆单元。混凝土衬砌采用混凝土塑性损伤模型,见公式(1),钢筋采用埋藏式钢筋定义,通过“受拉强化”来近似模拟钢筋和混凝土之间的粘结滑移[6]。

式中,σij为有效应力张量,D0ijkl为混凝土初始无损刚度矩阵,εkl为总应变,εpkl为塑性应变,dh为混凝土材料标量损伤变量。失效机制(开裂和压碎)相关的损伤dt和dc导致了刚度矩阵的退化。

模型x轴向为垂直隧道方向,2轴向为自重方向,有限元模型如图2所示。

该工程区域地质条件主要为中细砂,材料参数为:密度2000.0kg/m3,泊松比0.23,变形模量4.0e4kPa(弹性抗力系数),摩擦角25°,凝聚力:0kPa;混凝土选用C25,材料参数为:密度2500.0kg/m3,泊松比0.2,弹性模量2.80e7kPa,摩擦角35°,抗拉强度1.27e3kPa,抗压强度11.9e3 kPa;钢筋材料参数为:密度7800.0kg/m3,泊松比0.3,弹性模量2.0e8kPa,屈服强度2.2e5 kPa,破坏强度3.1e5kPa。

考虑最危险的情况,认为施工后,衬砌结构底部受到约束(实际存在一定的弹性抗力),而上部和左右能够自由移动,上部为土自重荷载,左右为主动土压力荷载,荷载和约束示意图3所示。

2计算结果及分析

有限元计算结果如图4-图10所示。(其中应力单位均为kPa)从结果图4-图7来看,一次衬砌的拉损伤区主要出现在拱的两端及其与竖直段交接的部位外侧,二次衬砌的拉损伤区主要出现在拱顶的内侧,一次衬砌和二次衬砌内出现的的最大拉应力为1.219MPa;一次衬砌的压损伤区主要出现在拱的两端和竖直段交接部位的上部外侧,二次衬砌的压损伤区主要出现在拱与竖直段交接部位的内侧,一次衬砌和二次衬砌内出现的最大压应力为24.9MPa,该值较大的原因是数值模拟中混凝土的本构模型认为剪切损伤是两个主应力综合作用的结果。

从结果图8-图9来看,一次衬砌外层钢筋顶部受压,最大压应力为81.16MPa,拱两端受拉,最大拉应力为81.69MPa,内层钢筋受力较小;二次衬砌外层钢筋受力较小,内层钢筋拱顶受拉严重,最大拉应力为133.2MPa,拱两端和竖直段交接部位受压较大,最大压应力为177.6MPa。

从衬砌结构的位移云图图10来看,最大位移出现拱顶端,为2.526mm,复合衬砌支护结构主要受到上覆填土压力的影响。

因此,在施工时应注意对一次衬砌的拱两端和竖直段交接部位的钢支架及其喷混凝土的质量进行严格控制,对二次衬砌拱顶段内侧的钢筋绑扎及其混凝土浇筑的质量进行严格控制。由于衬砌结构竖直段上端在荷载作用下会向土体方向运动,因此隧道结构两端的填土质量也会对衬砌结构的受力带来一定的影响。

3 结语

本文采用荷载-结构方法对沈阳某电缆隧道复合衬砌结构进行了数值模拟分析,主要结论为:(1)结果表明:在正常运行工况下,一次衬砌的拉损伤区主要出现在拱的两端及其与竖直段交接的部位外侧,二次衬砌的拉损伤区主要出现在拱顶的内侧。(2)一次衬砌外层钢筋顶部受压,拱两端受拉,内层钢筋受力较小;二次衬砌外层钢筋受力较小,内层钢筋拱顶受拉严重,最大拉应力为133.2MPa,拱两端和竖直段交接部位受压较大,最大压应力为177.6MPa。(3)复合衬砌支护结构主要受到上覆填土压力的影响,复合衬砌结构整体位移为顶拱向下运动,顶拱和边墙交界处向两侧运动,其余结构位移较小。

分析成果能为该工程设计及施工提供参考。但本文没有系统考虑地层弹性抗力对衬砌结构的影响,也没有考虑一次衬砌和二次衬砌之间的相互作用问题,这将是以后研究的重点。

摘要：采用荷载-结构方法对沈阳某电缆隧道复合衬砌结构进行了数值模拟分析,分析了在主动土压力荷载作用下衬砌混凝土结构的损伤分布和变形分布规律以及钢筋结构的受力分布规律。结果表明:在正常运行工况下,一次衬砌的拉损伤区主要出现在拱的两端及其与竖直段交接的部位外侧,二次衬砌的拉损伤区主要出现在拱顶的内侧。分析成果能为该工程设计及施工提供参考。

关键词：荷载-结构法,电缆隧道衬砌,数值模拟

参考文献

[1]李鹏飞,张顶立,赵勇等.大断面黄土隧道二次衬砌受力特性研究[J].岩石力学与工程学报,2010,29(8):1690-1696.

[2]李术才,徐帮树,李树忱.海底隧道衬砌结构选型及参数优化研究[J].岩石力学与工程学报,2005,24(21):3894-3902.

[3]陈五二.基于有限单元法的隧道抗水压衬砌结构设计[J].铁道工程学报,2007,(7):67-75.

[4]范继跃,苏宗贤.地下洞室合理开挖断面的研究[J].铁道建筑,2007,(3):51-53.

[5]李宁军,刘彤,曹彩.公路隧道衬砌加固计算分析[J].西安建筑科技大学学报,2004,36(1):79-81.

篇4：喷锚暗挖法隧道衬砌的基本结构有哪些？

关键词：浅埋偏压隧道,数值模拟,荷载结构法,衬砌

1.引言

荷载结构法是将支护结构和围岩分开来考虑,支护结构是承载主体,围岩作为荷载的来源和支护结构的弹性支承。在这类模型中隧道支护结构与围岩的相互作用是通过弹性支承对支护结构施加约束来体现的,而围岩的承载能力则在确定围岩压力和弹性支承的约束能力时间接地考虑。围岩的承载能力越高,它给予支护结构的压力越小,弹性支承约束支护结构变形的抗力越大,相对来说,支护结构所起的作用就变小了。关于这种方法,国内外学者已经进行了大量的研究。田世雄采用荷载结构法对直墙式和曲墙式两种衬砌结构断面形式分别进行计算,得出曲墙式衬砌结构整体受力特性优于直墙式衬砌,刘新根等人基于荷载结构法隧道计算理论,建立了公路隧道衬砌的裂缝等病害的力学评价模型,研制了公路隧道衬砌病害力学模拟分析软件,以便量化评价衬砌病害对结构承载力的影响。本文通过MIDAS-GTS软件对某浅埋偏压隧道采用荷载结构法对其内力进行分析,其研究结果对类似隧道有较高的参考价值。

2.数值模型的建立

本次建模采用荷载结构法来验算浅埋偏压隧道衬砌的安全系数。所建模型荷载分布如图1所示。

3.计算结果及分析

通过计算,其衬砌轴力,弯矩如图2、如图3所示。

由图2,图3以及通过大量的数值模拟可以看出在浅埋偏压状态下,其轴力最大值出现在左右拱脚和拱底处,为1322KN,整个隧道处于受拉状态。弯矩最大值出现在左右拱脚处,其值为-257k N.m,次大值出现在拱底偏右处,为224 k N.m。在偏压状态下,其隧道弯矩明显右边值要大于左边值,隧道处于偏压状态。其安全系数如图4所示。

由图4可以看出,整个隧道其安全系数都满足规范要求,其安全系数最大值为8.29,发生在左拱肩,最小值为0.44,发生在拱顶。其左右边墙、左右拱肩、左右拱腰、左右拱脚安全系数相差较大。

4.结论

本论文采用数值模拟的方法,对某隧道在浅埋偏压状态下,采用荷载结构法计算其衬砌内力,由图2-图4可以看出,隧道在这种状态下,整个隧道处于受拉状态,其轴力最大值出现在左右拱脚和拱底处,弯矩最大值出现在左右拱脚处,在偏压状态下,其隧道弯矩明显右边值要大于左边值,隧道处于偏压状态,整个隧道其安全系数都满足规范要求,其安全系数最大值发生在左拱肩处,研究方法对类似工程具有参考价值。

参考文献

[1]JTG D 70—2004公路隧道设计规范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[2]田世雄.黄土隧道两种衬砌结构受力特性对比分析[J].公路,2013.(09)

[3]刘新根,刘学增,齐磊等.公路隧道衬砌病害力学模拟研究[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2015,(03)

篇5：喷锚暗挖法隧道衬砌的基本结构有哪些？

成都地铁1号线天府广场北端暗挖试验段隧道位于地下3层,自天府广场站北端内衬墙起往北17 m范围内。设计起讫里程为:左线ZDK8+693.941～ZDK8+710.941,右线YDK8+696.224～YDK8+713.224。左、右线长度均为17 m,隧道埋深在地表以下13 m,隧道开挖跨度8.4 m。隧道所经区域为密实砂卵石地层,采用CD法进行开挖,初期支护采用ϕ42超前小导管注浆、Ⅰ22a工字钢拱架、钢筋网、喷混凝土联合支护。

暗挖试验段隧道采用复合式衬砌结构形式为内净空:净宽7 000 mm,净高6 925 mm,满足盾构拖过。二次衬砌为C30,S10的钢筋混凝土。初期支护与二次衬砌间设全封闭防水隔离层,其隔离层为4 mm厚预铺式反粘防水卷材(BAC防水卷材),结构防水等级为二级。

2 衬砌模板支架及混凝土供应方案选择

1号线北段暗挖隧道施工场地主要为业主提供的天府广场-3层楼面,场地狭小,运输困难,且隧道长度仅有17 m,采用常规的衬砌台车一方面运输及组装困难,另一方面不经济,故选择搭设满堂脚手架配组合模板及支架作为衬砌模板。衬砌混凝土采用商品混凝土,由放置于地面道路上的混凝土泵通过泵管输送到模板内。

3 衬砌模板支架方案

衬砌分三组完成,按从洞内往外的顺序施作,第一组为7.5 m,第二组在洞口1.8 m处设置一条与隧道路线成80°2′26″的变形缝,因此第二组的长度为6.6 m,但模板安装仍为7.5 m。第三组为1.8 m,模板长度为3.0 m。模板与上组混凝土搭接不得小于10 cm。

混凝土模板采用150 cm×30 cm×5 cm组合模板按设计净空要求进行拼装成型。模板间用模板扣进行连接。钢模板背后设置工字钢架加固,工字钢架上下翼板为10 mm厚钢板,宽200 mm,腹肋为15 mm厚钢板组合焊接成型,总高度为150 mm,采用螺栓连接成环,拱架纵向间距750 mm。搭设满堂台架为承载结构。

搭设满堂台架之后首先进行测量放线然后进行模板的拼装,确保二次衬砌混凝土不侵入隧道净空,满足施工要求。

脚手架基本参数如下:脚手架满堂搭设,其步距h=1.5 m;横距Ib=0.8 m;纵距Ia=0.75 m;连墙件的竖向间距H1=1.5 m;水平间距L1=0.75 m。二次衬砌模板及支撑加工示意图见图1。

为保证满堂脚手架搭设的安全,宜尽量扩大脚手架的底部宽度,故仰拱施作宽度宜尽量增大,所以立模施作至轨面设计标高位置。仰拱施作图见图2。

仰拱拆模后,立即用隧道洞碴的砂卵石进行临时填充回填,洞碴的卵石直径为5 cm～10 cm,填充至轨面设计标高以下20 cm。洞碴回填须密实和平整,达到脚手架架设所需平台的要求。

堵头模板的安装:堵头模板采用扇形形式50 mm厚的木模,模板紧嵌初期支护的防水层,然后用螺栓以及钢板条将模板固定在钢拱架上。分上下两层安设,各层的宽度为20 cm,止水带卡在模板中间,并设置钢筋对止水带进行固定。环向每50 cm设置一道槽钢,将上下堵头模板钻孔,通过螺栓与槽钢连接在一起,并固定在钢拱架上。设置最后一组紧贴在洞门墙上不需堵头模板。由于底部的混凝土压力较大,边墙处要用方木或钢管做斜撑对堵头模板进行加固支撑。

4 混凝土输送施工方案

1号线北段暗挖试验段隧道二衬厚度为40 cm,混凝土强度为C30,施工工作面小,距地面高差大。针对以上特点,二衬施工决定采用混凝土输送泵,通过双混凝土输送泵,以接力的形式直接注入钢模进行施工。

仰拱混凝土浇筑:混凝土直接输送到仰拱上,按从洞内往外的顺序浇筑。边浇筑边振捣,并随时检查模板的稳定情况,严格控制混凝土顶面标高。仰拱顶面要用钢抹进行圆顺处理。

边墙及拱部混凝土浇筑:在模板上设置混凝土输送口,在边墙及拱腰处开窗口,窗口大小为30 cm×30 cm,一环设四个,共设两环,环向从拱顶向两边分,纵向间距为3 m。边墙及拱腰的混凝土直接从窗口处灌入模内,并从窗口处进行振捣。在拱顶设置两个与混凝土套管的口径一致的输送孔,将其直接与输送管连接,将拱腰以上的混凝土压入模内。

混凝土对称分层浇筑,浇筑两侧混凝土高差不得大于0.5 m,每次混凝土浇筑时间间隔不应大于1.5 h,否则此处按施工缝处理。混凝土自由跌落高度不得大于2 m。浇筑拱顶混凝土时,严格控制混凝土的注入量及输送泵的输送压力,防止输入混凝土量过大而导致爆模甚至台架的垮塌。每层混凝土浇筑过程中,随混凝土的灌入及时采用插入式振动棒振捣。振动棒振动移动间距不超过振动棒作用半径的1.5倍;振捣过程中,振动棒与模板间距保持5 cm～10 cm,并避免碰撞钢筋,不得直接或间接地通过钢筋施加振动。振捣上层混凝土时,振动棒应插入到下层混凝土内。对每一振动部位,必须振动到该部位混凝土密实为止但严禁过振。密实的标志是混凝土停止下沉、不再冒出气泡、表面呈现平坦、泛浆。

止水带处混凝土浇筑前应校正止水带的位置,表面清理干净,破损处进行修补。仰拱及拱部的止水带的下侧混凝土应振实,将止水带压紧后方可继续浇筑混凝土。边墙处止水带的内外侧均匀水平灌注,保持止水带的位置准确、平直、无卷曲现象。

当衬砌混凝土的强度达到2.5 MPa时即可脱模。脱模时严禁损伤混凝土。脱模后进行洒水养护,养护时间不少于14 d。

5 结语

通过上述方案的实施,并在施工过程中加以严格的质量控制,比较经济快速地完成了衬砌混凝土施工,质量达到设计及规范要求,取得了较好的经济效益和社会效益,希望对类似的工程施工有一定的借鉴意义。

摘要：介绍了成都地铁浅埋暗挖隧道衬砌混凝土施工技术,重点阐述了衬砌模板支架方案和混凝土输送施工方案,指出了该施工方案能经济快速地完成混凝土施工,取得了较好的经济效益和社会效益。

关键词：隧道,衬砌,混凝土,施工技术

参考文献