隧道工程2-1-2 洞身主体结构-复合式衬砌
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2 复合式衬砌
• 初期支护—喷射混凝土： • 从饰面的角度出发，喷混凝土厚度多采用 5cm；但作为发挥支护构件作用的厚度，不 宜小于8cm； • 喷混凝土的最大厚度，除特殊场合外不宜大 于25cm。
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2 复合式衬砌
• 初期支护—钢架： • 当围岩软弱、破碎严重且自稳性差时，隧道 开挖后，需要及时提供足够强的支护约束围 岩变形。在初期支护内设置钢架将增大支护 结构早期的刚度，阻止围岩的过度变形并承 受部分的松弛荷载。钢架分为钢支撑和格栅 钢架两种。钢架一般与锚杆、喷混凝土等共 同使用。
• 初期支护—钢架： • （2）格栅钢架 •
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2 复合式衬砌
• 初期支护—钢架： • 总体来看：格栅钢架与钢支撑比较，一个最 突出的特点是：能很好地与混凝土一起与围 岩密贴，支护效果好。 • 格栅钢架能完全被混凝土紧密包裹成为一体， 形成类似钢筋混凝土结构。喷混凝土能充满 格栅及其与围岩的所有空隙，而钢支撑的背 面常常不能完全充填密实，从而使支护不能 很好地与围岩共同作用。 第17页 • 。
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2 复合式衬砌
• 初期支护—锚杆： • 锚杆将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬 吊效果、组合梁效果、补强效果，以达到支 护的目的。 • 锚杆设计包括锚杆类型的选择、锚杆的布置 （长度、根数、间隔等）以及锚固材料的选 择等。 • 目前常用的中空注浆锚杆和水泥砂浆锚杆。
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2 复合式衬砌
• 初期支护—喷射混凝土： • 喷混凝土是惟一能够与围岩壁面大面积牢固 粘附的支护手段，也是适用于各种围岩的一 种有效支护手段，其作用主要来自喷混凝土 与壁面的粘着力所产生的抗剪阻力。 • 因此，喷混凝土与围岩的粘附是异常重要的， 这是发挥喷混凝土支护效果的基本保证，也 是喷混凝土最主要的力学作用。
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2 复合式衬砌
• 复合式衬砌是先在开挖好的洞壁表面喷射一 层早强的混凝土（可同时作锚杆或钢架）， 凝固后形成薄层柔性支护结构（初期支护）； 它既能容许围岩有一定的变形，又能限制围 岩产生有害变形，其厚度多在5~20cm之间。 一般待初期支护与围岩变形基本稳定后再施 作内衬（二次衬砌）。
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2 复合式衬砌
• 初期支护—钢筋网： • 钢筋网喷射混凝土是在喷射混凝土之前，在 岩面上挂设钢筋网，然后再喷射混凝土。目 前，我国在各类隧道工程中应用钢筋网喷射 混凝土支护的比较多，主要用于软弱破碎围 岩，而更多的是与锚杆或者钢拱架构成联合 支护。 •
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2 复合式衬砌
• 初期支护—钢筋网： • 钢筋网通常作环向和纵向布置。环向筋一般 为受力筋，由设计确定，直径12mm左右； 纵向筋一般为构造筋，直径6~10mm；网 格尺寸有20cmx20cm, 20cmx25cm；
• 25cmx25cm,25cmx30cm或30cmx30cm。
•
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2 复合式衬砌
• 二次衬砌： • 一般情况下，二次衬砌是待初期支护-围岩 体系变形基本稳定后，施作的模筑混凝土， 是隧道拱部、边墙及仰拱的总称。
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2 复合式衬砌
• 二次衬砌： • （1）设置二次衬砌的目的 • 一般山岭隧道，由于围岩与支护的相互作用 开挖后稳定，二次衬砌的主要目的是： • 隧道内设施的保持功能； • 内装功能（确保美观）； • 维修管理功能（确保易于检查）； • 提高支护的安全系数。
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2 复合式衬砌
• 二次衬砌： • （2）形状 • 应确保所定的净空断面、使弯矩尽可能地小、 而且能有效地传递轴力。 • （3）材质 • 二次衬砌如为素混凝土，标号C30；如为钢 筋混凝土，标号C35。
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2 复合式衬砌
• 二次衬砌： • （4）厚度 • 二次衬砌力学特性的研究方法目前还没有 完全确立，目前大部分设计以工程类比法为 主，辅以理论计算分析。 • 根据围岩级别确定：如时速160 km/h的双 线铁路隧道，采用II级围岩30cm，III级围 岩35cm，IV级围岩40cm，V级围岩45cm。
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谢 谢！第24页源自2 复合式衬砌• 复合式衬砌宏观构造包括： • 初期支护； • 二次衬砌； • 防水构造； • 水沟、电缆槽；
• 仰拱填充等。
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2 复合式衬砌
• 初期支护包括： • 锚杆； • 喷射混凝土； • 钢架； • 钢筋网。
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2 复合式衬砌
• 初期支护—锚杆： • 锚杆是从内部补强围岩的手段。可以提高裂 隙围岩的抗剪强度，也可以改善围岩的物性 指标，更可以将一些不连续的岩块联系在一 起，它基本上不占用作业空间，施工性好。
《铁路隧道》
第2章 隧道结构的基本构造
• 第一节 洞身主体结构
• 第二节 明洞结构
• 第三节 洞门及洞口缓冲结构 • 第四节 高速铁路隧道底部结构
• 第五节 隧道内附属构筑物
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• 2 复合式衬砌
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2 复合式衬砌
• 复合式衬砌是指把衬砌分成两层或两层以上 修筑，可以是同一种形式、方法和材料施作 的，也可以是不同形式、方法、时间和材料 施作的。 • 一般情况下，复合式衬砌由初期支护、二次 衬砌和中间铺设防水层（隔离层）组成，也 称为“双层衬砌”；在我国铁路隧道中广泛 应用。
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2 复合式衬砌
• 初期支护—钢架： • （2）格栅钢架 • 格栅是由普通建筑用钢筋经冷弯成形后焊接 而成，形状可根据使用要求和坑道轮廓而定。 • 格栅最基本的、常用的形式有圆形、半圆形、 马蹄形、门形等，根据坑道轮廓进行设计； 从格栅的断面形式看，有三边形、四边形等。
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2 复合式衬砌
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2 复合式衬砌
• • • • • • • 初期支护—钢架： （1）钢支撑 使用钢支撑的目的有四点： 一是作为喷混凝土支护功能出现前的支撑物； 二是对喷混凝土进行补强； 三是作为超前支护的支点； 最后是与喷混凝土、锚杆共同发挥初期支护 的作用。
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2 复合式衬砌
• 初期支护—钢架： • （1）钢支撑 • 钢支撑的设计，主要包括钢支撑的形状、断 面、材质、间距、接头和联系构件等的设计。
2 复合式衬砌
• 初期支护—喷射混凝土： • 从饰面的角度出发，喷混凝土厚度多采用 5cm；但作为发挥支护构件作用的厚度，不 宜小于8cm； • 喷混凝土的最大厚度，除特殊场合外不宜大 于25cm。
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2 复合式衬砌
• 初期支护—钢架： • 当围岩软弱、破碎严重且自稳性差时，隧道 开挖后，需要及时提供足够强的支护约束围 岩变形。在初期支护内设置钢架将增大支护 结构早期的刚度，阻止围岩的过度变形并承 受部分的松弛荷载。钢架分为钢支撑和格栅 钢架两种。钢架一般与锚杆、喷混凝土等共 同使用。
• 初期支护—钢架： • （2）格栅钢架 •
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2 复合式衬砌
• 初期支护—钢架： • 总体来看：格栅钢架与钢支撑比较，一个最 突出的特点是：能很好地与混凝土一起与围 岩密贴，支护效果好。 • 格栅钢架能完全被混凝土紧密包裹成为一体， 形成类似钢筋混凝土结构。喷混凝土能充满 格栅及其与围岩的所有空隙，而钢支撑的背 面常常不能完全充填密实，从而使支护不能 很好地与围岩共同作用。 第17页 • 。
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• 初期支护—锚杆： • 锚杆将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬 吊效果、组合梁效果、补强效果，以达到支 护的目的。 • 锚杆设计包括锚杆类型的选择、锚杆的布置 （长度、根数、间隔等）以及锚固材料的选 择等。 • 目前常用的中空注浆锚杆和水泥砂浆锚杆。
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2 复合式衬砌
• 初期支护—喷射混凝土： • 喷混凝土是惟一能够与围岩壁面大面积牢固 粘附的支护手段，也是适用于各种围岩的一 种有效支护手段，其作用主要来自喷混凝土 与壁面的粘着力所产生的抗剪阻力。 • 因此，喷混凝土与围岩的粘附是异常重要的， 这是发挥喷混凝土支护效果的基本保证，也 是喷混凝土最主要的力学作用。
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2 复合式衬砌
• 复合式衬砌是先在开挖好的洞壁表面喷射一 层早强的混凝土（可同时作锚杆或钢架）， 凝固后形成薄层柔性支护结构（初期支护）； 它既能容许围岩有一定的变形，又能限制围 岩产生有害变形，其厚度多在5~20cm之间。 一般待初期支护与围岩变形基本稳定后再施 作内衬（二次衬砌）。
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2 复合式衬砌
• 初期支护—钢筋网： • 钢筋网喷射混凝土是在喷射混凝土之前，在 岩面上挂设钢筋网，然后再喷射混凝土。目 前，我国在各类隧道工程中应用钢筋网喷射 混凝土支护的比较多，主要用于软弱破碎围 岩，而更多的是与锚杆或者钢拱架构成联合 支护。 •
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2 复合式衬砌
• 初期支护—钢筋网： • 钢筋网通常作环向和纵向布置。环向筋一般 为受力筋，由设计确定，直径12mm左右； 纵向筋一般为构造筋，直径6~10mm；网 格尺寸有20cmx20cm, 20cmx25cm；
• 25cmx25cm,25cmx30cm或30cmx30cm。
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2 复合式衬砌
• 二次衬砌： • 一般情况下，二次衬砌是待初期支护-围岩 体系变形基本稳定后，施作的模筑混凝土， 是隧道拱部、边墙及仰拱的总称。
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2 复合式衬砌
• 二次衬砌： • （1）设置二次衬砌的目的 • 一般山岭隧道，由于围岩与支护的相互作用 开挖后稳定，二次衬砌的主要目的是： • 隧道内设施的保持功能； • 内装功能（确保美观）； • 维修管理功能（确保易于检查）； • 提高支护的安全系数。
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2 复合式衬砌
• 二次衬砌： • （2）形状 • 应确保所定的净空断面、使弯矩尽可能地小、 而且能有效地传递轴力。 • （3）材质 • 二次衬砌如为素混凝土，标号C30；如为钢 筋混凝土，标号C35。
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2 复合式衬砌
• 二次衬砌： • （4）厚度 • 二次衬砌力学特性的研究方法目前还没有 完全确立，目前大部分设计以工程类比法为 主，辅以理论计算分析。 • 根据围岩级别确定：如时速160 km/h的双 线铁路隧道，采用II级围岩30cm，III级围 岩35cm，IV级围岩40cm，V级围岩45cm。
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谢 谢！第24页源自2 复合式衬砌• 复合式衬砌宏观构造包括： • 初期支护； • 二次衬砌； • 防水构造； • 水沟、电缆槽；
• 仰拱填充等。
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2 复合式衬砌
• 初期支护包括： • 锚杆； • 喷射混凝土； • 钢架； • 钢筋网。
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2 复合式衬砌
• 初期支护—锚杆： • 锚杆是从内部补强围岩的手段。可以提高裂 隙围岩的抗剪强度，也可以改善围岩的物性 指标，更可以将一些不连续的岩块联系在一 起，它基本上不占用作业空间，施工性好。
《铁路隧道》
第2章 隧道结构的基本构造
• 第一节 洞身主体结构
• 第二节 明洞结构
• 第三节 洞门及洞口缓冲结构 • 第四节 高速铁路隧道底部结构
• 第五节 隧道内附属构筑物
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• 2 复合式衬砌
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2 复合式衬砌
• 复合式衬砌是指把衬砌分成两层或两层以上 修筑，可以是同一种形式、方法和材料施作 的，也可以是不同形式、方法、时间和材料 施作的。 • 一般情况下，复合式衬砌由初期支护、二次 衬砌和中间铺设防水层（隔离层）组成，也 称为“双层衬砌”；在我国铁路隧道中广泛 应用。
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2 复合式衬砌
• 初期支护—钢架： • （2）格栅钢架 • 格栅是由普通建筑用钢筋经冷弯成形后焊接 而成，形状可根据使用要求和坑道轮廓而定。 • 格栅最基本的、常用的形式有圆形、半圆形、 马蹄形、门形等，根据坑道轮廓进行设计； 从格栅的断面形式看，有三边形、四边形等。
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2 复合式衬砌
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• • • • • • • 初期支护—钢架： （1）钢支撑 使用钢支撑的目的有四点： 一是作为喷混凝土支护功能出现前的支撑物； 二是对喷混凝土进行补强； 三是作为超前支护的支点； 最后是与喷混凝土、锚杆共同发挥初期支护 的作用。
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2 复合式衬砌
• 初期支护—钢架： • （1）钢支撑 • 钢支撑的设计，主要包括钢支撑的形状、断 面、材质、间距、接头和联系构件等的设计。