隧道衬砌
隧道砌筑工程施工方案
一、工程概况本工程为某铁路隧道工程，隧道全长3.5公里，最大埋深200米。
隧道断面采用双线单洞，净宽12.5米，净高7.5米。
隧道围岩等级分为Ⅰ～Ⅴ级，主要地质条件为砂岩、泥岩、页岩等。
隧道砌筑工程主要包括隧道衬砌、隧道仰拱、隧道侧墙等施工内容。
二、施工方案1. 施工顺序（1）隧道衬砌施工：先进行隧道仰拱施工，然后进行隧道侧墙施工，最后进行隧道衬砌施工。
（2）隧道仰拱施工：先进行仰拱开挖，然后进行仰拱初期支护，最后进行仰拱衬砌施工。
（3）隧道侧墙施工：先进行侧墙开挖，然后进行侧墙初期支护，最后进行侧墙衬砌施工。
2. 施工工艺（1）隧道衬砌施工：1）采用锚喷支护，在开挖过程中进行喷射混凝土支护，保证围岩稳定性。
2）隧道衬砌采用C30混凝土，厚度为30cm。
3）隧道衬砌施工采用滑模施工工艺，提高施工效率。
（2）隧道仰拱施工：1）仰拱开挖采用人工开挖，开挖过程中注意保护围岩，减少对围岩的扰动。
2）仰拱初期支护采用锚喷支护，喷射混凝土厚度为10cm。
3）仰拱衬砌采用C30混凝土，厚度为30cm。
（3）隧道侧墙施工：1）侧墙开挖采用人工开挖，开挖过程中注意保护围岩，减少对围岩的扰动。
2）侧墙初期支护采用锚喷支护，喷射混凝土厚度为10cm。
3）侧墙衬砌采用C30混凝土，厚度为30cm。
3. 施工质量控制（1）施工前，对施工人员进行技术交底，确保施工人员掌握施工工艺和质量要求。
（2）施工过程中，严格控制原材料质量，确保混凝土强度满足设计要求。
（3）施工过程中，对施工过程进行全程监控，确保施工质量。
（4）施工完成后，对隧道衬砌进行检测，确保衬砌厚度、混凝土强度等指标满足设计要求。
三、施工进度安排（1）隧道衬砌施工：预计工期为3个月。
（2）隧道仰拱施工：预计工期为1个月。
（3）隧道侧墙施工：预计工期为2个月。
四、安全措施（1）加强施工现场安全管理，严格执行安全生产规章制度。
（2）对施工人员进行安全教育培训，提高安全意识。
隧道衬砌
洞身衬砌（二）2. 装配式（拼接式）衬砌前面介绍整体式混凝土衬砌具有需要养生时间、受力较慢的缺点，那如果在稳定性很差的围岩中修隧道，需要支护结构（衬砌）能立即受力，怎么办呢，或者在西藏高寒地区，就地浇筑混凝土的强度难已达到混凝土强度要求，又怎么办呢？引出已经完成养生过程的衬砌装配式衬砌是按照衬砌的几何形状，将衬砌分成若干个部分在洞外或工厂成批预制好，再运到洞内运用机械拼装。
这种衬砌具备下列优点：◆一经装配成环，不需养生时间，即可承受围岩压力；◆预制的构件可以在工厂成批生产、在洞内可以机械化拼装，从而改善了劳动条件；◆拼装时，不需要临时支撑如拱架、模板等，从而节省大量的支撑材料及劳力；◆拼装速度因机械化而提高，缩短了工期，还有可能降低造价。
缺点：◆接缝多，整体性差◆抗渗性差◆需要坑道内有足够的拼装空间◆制备构件尺寸上要求一定的精度目前应用拼装式衬砌的典型是盾构法施工中的管片，那么管片长什么样，用什么材料做成，有哪些类型呢？平板型管片箱型管片管片按断面形式分分为平板型管片和箱型管片，箱型管片，单块管片重量较轻，但管片本身强度不如平板型，特别在盾构顶力作用下易开裂，因此一般用于较大直径的隧道；平板型管片则相反。
管片按材料分类可分为钢筋混凝土管片，钢管片，球墨铸铁管片和复合管片。
最常用的为钢筋混凝土管片。
盾构隧道衬砌的主体是管片拼装组成的管环，管环通常由A（标准块）、B（邻接块）和K（封顶快）组成，管环分块数为n=x+2+1。
3. 锚喷式衬砌（1）喷射混凝土喷射混凝土是指用喷射机将掺有速凝剂的混凝土拌和料和水汇合成为浆状，以一定压力高速喷射到坑道的岩壁上凝结而成的混凝土。
①喷射混凝土的特点◆充填裂隙加固围岩◆封闭围岩壁面防止风化◆喷射混凝土与围岩组成共同承载体系②喷射混凝土的优、缺点优点：◆柔性支护◆支护及时◆不用模板、拱架◆施工工艺简单缺点：回弹量大、止水性弱（2）锚杆是利用金属或其他高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。
隧道构造设计-衬砌的形式
由于曲线外轨超高，车辆向曲线内侧倾斜，使车辆 限界上的控制点在水平方向上向内移动了一个距离
（d内2）。
加宽值的计算
- 单线曲线隧道加宽值的计算
车辆中间部分向曲线内侧的偏移d内1
d内
l2 8R
式中 l — 车辆1转= 向架中心距，取18m；
R — 曲线半径（m）
车辆通过曲线时的横断面图
- 锚杆
锚杆的杆体宜用20 MnSi钢筋，也可采用Q235钢筋；缝管式锚杆宜采用16 MnSi钢 管，亦可采用Q235钢管；锚杆直径宜为18～22㎜，垫板可采用Q235钢板。
隧道构造设计
---衬砌的一般构造要求
- 装配式材料
对于衬砌材料，可采用一些装配式材料，如钢筋混凝土大型预制块、加筋肋铸铁 预制块等
隧道构造设计
---衬砌的一般构造要求
基本建筑限界
隧道构造设计
---衬砌的一般构造要求
最大级超限货物装载限界
隧道构造设计
---衬砌的一般构造要造设计
---衬砌的一般构造要求
隧限-2A和隧限-2B
隧道构造设计
---衬砌的一般构造要求
单线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓
隧道构造设计
外总- 侧加双加宽线宽曲线WW隧=2=W道d1外+加=W宽2=（值d4㎝内401的）0+ d计4内0R25+算0d外=
+ 2.7E （㎝）
双同。线即曲线隧道的内侧加宽值WR 1及外侧加宽值W28与45单0线曲线隧道加宽值的计算相 内侧加宽 W1= d内1+ d内2= + 2.7E （㎝） R
外侧加宽 W2= d外= （㎝）
隧道构造设计
---衬砌的适用条件
盾构隧道衬砌结构及计算
2021年3月第9章盾构隧道衬砌结构1.基本概念1.1隧道衬砌隧道衬砌，英文为Tunnel Lining 。
盾构隧道的衬砌一般为预制管片，预制管片英文为Segment 。
1.2衬砌结构分类（1）按施工方法分类衬砌分为：预制管片、二次浇筑衬砌即拼装管片的内部，做了现浇的二次衬砌、压注混凝土衬砌（ECL 工法）。
是否需要内部做二次衬砌，取决于隧道的用途及结构计算，例如南水北调工程穿越黄河的盾构隧洞及珠江三角洲水资源配置工程盾构隧洞，就做了内部二衬。
（2）按材料分类，管片可分为：钢筋混凝土管片（RC ）（如图9.1所示）、铸铁管片、钢管片、钢纤维混凝土管片、合成材料。
图9.1盾构管片试拼装（佛山地铁）（错缝拼装，5+1块）1.3管片外形与尺寸管片外形可分为四边形的，六角蜂窝形的。
四边形的，例如：深圳地铁快线长隧道，例如11号线、14号线等。
管片外径6700mm ，内径6000mm ，厚度350mm ，宽度1.5m ，纵向螺栓16个，管片分度22.5°，采用左右转弯环+标准环的形式。
管片统一采用1+2+3形式（即：1块封顶块（F ），2块邻接块（L1）、（L2）、3块标准块（B1）、（B2）、（B3））。
止水条采用三元乙丙橡胶及遇水膨胀橡胶条，如图9.2所示。
K 块图9.2用于深圳地铁的Փ6700盾构管片（14号线，2020年）日本的一个六角形管片的案例，并采用插销式接头的案例：隧道直径为Ф6600mm，单线隧道衬砌主要采用6等分的RC平板型管片，环宽1600mm，厚320mm，管片连结采用新研制的FAKT插销式接头。
部分段采用环宽1250mm、厚250mm的蜂窝形RC管片。
如图9.3、图9.4所示。
图9.3日本的六角蜂窝状管片示意图图9.4在盾构隧道中待拼装的六角形管片（傅德明2012）中国在引水隧道中也用过六角形管片（山西万家寨引水工程）。
1.4管环类型：为了满足盾构隧道在曲线上偏转及蛇行纠偏的需要，应设计楔形衬砌环。
隧道工程衬砌施工指南
隧道工程衬砌施工指南1、总则（1）吊装拱架、模板时，作业场所应设专人监护。
（2）在2m以上的高处作业时，应符合高空作业的规定。
（3）衬砌工作台上应设置不低于1援0m的栏杆。
设置跳板、梯子并安装牢固、防滑。
（4）工作台的任何部位不得有钉子露头或突出的尖角。
（5）工作台、跳板、脚手架的承载重量应在现场挂牌标明。
（6）检查、维修混凝土机械、压浆机械及管路时，应停机并切断风源、电源。
（7）严禁在洞内熬制沥青。
2、模筑混凝土衬砌（1）拱墙模板架及台车下应留足施工净空，衬砌作业点应有明显的限界及缓行标志。
（2）台车工作台上应满铺底板。
（3）工作台和通道无杂物，无松动材料。
（4）拆卸混凝土输送管道时，应先停机。
（5）浇注混凝土使用外部振捣器时佩戴听觉保护器。
3、仰拱施工工序仰拱应超前拱墙衬砌，紧跟开挖工作面，仰拱、填充应分开浇筑，且应全幅灌注，仰拱和底板混凝土强度达到5MPa后行人方可通行，达到设计强度的1%后车辆方可通行。
为解决仰拱施工和运输作业的干扰，应采用仰拱栈桥。
（1）施工工序流程仰拱施工工序流程见下图。
（2）施工要点①仰拱应紧跟开挖面施作，尽快形成封闭环。
IV、V级软弱不稳定围岩施工时，仰拱距开挖面应不超过40m；仰拱应超前拱墙二次衬砌施作，其超前距离宜保持2倍以上衬砌循环作业长度。
②仰拱施作应一次成型，保证仰拱整体稳定，仰拱施工缝和变形缝处应做防水处理。
③仰拱施工前应清除虚磕、杂物和积水，坡面应平顺，确保排水畅通，应采用一次灌注混凝土成型工艺。
④仰拱填充严禁与仰拱同时施工，宜在仰拱混凝土终凝后施作。
仰拱施工工序流程图⑤为减少仰拱施工与出磕运输的干扰，采用仰拱栈桥跨过施工地段，以保证隧道底部的施工质量，消除隧底结构施工质量隐患。
仰拱栈桥的长度和结构形式可根据施工需要来确定。
4、二次衬砌二次衬砌是隧道的永久支护结构，一般在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。
在仰拱超前情况下，采用模板台车进行拱墙一次衬砌，竣工后的隧道内轮廓线不得侵入设计轮廓线。
隧道衬砌结构知识、原理和衬砌计算及设计公式
隧道衬砌结构知识、原理和衬砌计算及设
计公式
简介
隧道衬砌结构是用于支撑和保护隧道壁面的一种结构。
衬砌的设计和计算是确保隧道的安全和稳定性的重要步骤。
衬砌结构类型
隧道衬砌结构通常包括以下几种类型：
1. 塑料管衬砌：使用塑料管来加固和保护隧道壁面。
2. 预制混凝土片衬砌：使用预制混凝土片来支撑和保护隧道壁面。
3. 钢筋混凝土衬砌：使用钢筋混凝土结构来加固和保护隧道壁面。
衬砌计算及设计公式
在进行隧道衬砌的计算和设计时，需要考虑以下因素：
1. 隧道直径：隧道的直径是确定衬砌结构尺寸和类型的关键因素。
2. 地层情况：地层的稳定性和承载能力将影响衬砌的安全性和设计方法。
3. 水压情况：如果隧道处于水下或水土压力较大的地区，需要考虑水压对衬砌的影响。
根据以上因素，可以使用以下公式进行衬砌计算和设计：
1. 隧道衬砌尺寸计算公式：根据隧道直径和地层参数计算衬砌的合适尺寸。
2. 衬砌材料选择公式：根据地层情况和环境条件选择合适的衬砌材料。
3. 衬砌厚度计算公式：根据地层情况和水压情况计算衬砌的合适厚度。
结论
隧道衬砌结构的知识、原理和衬砌计算及设计公式对于确保隧道的安全和稳定性至关重要。
根据隧道的直径、地层情况和水压情况等因素，可以选择合适的衬砌结构类型，并使用相应的公式进行计算和设计。
隧道衬砌结构
5．喷射混凝土
喷射混凝土是将混凝土干拌和料、速凝剂和水，用混凝土 喷射机高速喷射到洁净的岩石表面上凝结而成。 其密实性较高，能快速封闭围岩的裂隙。密贴于岩石表面， 早期强度高，能很快起到封闭岩面和支护作用，另外在喷 射混凝土中可加入纤维类材料提高其性能，是一种理想的 衬砌材料。 在普通铁路隧道中，喷射混凝土材料可用作中内层衬砌， 但其强度等级不低于C20，使用的水泥标号不低于32.5号， 并优先选用普通硅酸盐水泥。细骨料采用坚硬耐久的中砂 或粗砂，细度模数宜大于15，砂的含水率宜控制在5%— 7%；粗骨料采用坚硬耐久的卵石或砾石，粒径不应大于 15mm。 我国高速铁路隧道不使用喷射混凝土作为内层衬砌。
主体建筑物附属建筑物为了保持隧道的稳定和行车安全而修建的人工永久建筑物隧道结构构造主体构造物以外保证隧道正常使用所需的各种辅助设施洞身结构洞门明洞第一节洞身衬砌第三节隧道洞门第二节明洞第四节隧道附属建筑物第一节洞身衬砌二整体式模筑混凝土衬砌单层衬砌一隧道衬砌的概述三装配式衬砌四锚喷式衬砌五复合式衬砌六其它衬砌结构的类型七隧道衬砌的其它构造要求一衬砌概念三衬砌类型二衬砌材料第一节洞身衬砌一衬砌概念广义地说可以把人工修筑的支护结构统称为衬砌
3.钢筋混凝土
主要用在洞门、明洞衬砌等明挖地段，或者当隧道通过地震 区、偏压、通过断层破碎带或淤泥、流砂等不良地质地段。
4．石料和混凝土预制块
优点 可就地取材、降低造价、可保证衬砌厚度并能较早地承受 荷载，可以节省水泥和模板，耐久性和耐侵蚀性能较好。
缺点
整体性差，砌缝多容易漏水，防水性能较差，施工主要靠 手工操作，难于机械化施工，费工、费时，施工进度较慢， 而且砌筑技术要求高。 洞门挡墙、挡土墙、明线路缘石等仍可使用。 块石强度等级不应低于MU60，砌块强度等级不应低于 MU20，有裂缝和易风化的石材不应采用。
隧道衬砌结构
③注意在拱脚做平台以支撑拱圈，两侧岩壁喷浆敷面阻止风 化和少量地下水的渗透。
（2）大拱脚 产生于先拱后墙法施工，为了节省圬工，采用大拱脚薄边墙衬砌
最大的问题是大拱脚支座施工困 难，在非均质岩层中很难用钻爆 法做出整齐稳定的支座。
（三）公路隧道整体式衬砌设计基本要求
公路隧道一般跨度较大，内轮廓接近限界的高宽比较铁路 双线隧道为小，拱部一般较铁路隧道平坦，墙高稍低。为 减少拱肩及墙部的拉应力，提高围岩及结构的稳定性，衬 砌结构形式宜采用曲墙式衬砌。
(1)整体式衬砌截面可设计为等截面或变截面。整体式衬砌截面可设计 为直墙式或曲墙式，对设仰拱的地段，为减少围岩和衬砌的应力集中 避免急剧弯曲和棱角，仰拱与边墙宜采用小半径曲线连接、仰拱厚度 宜与边墙厚度相同。 (2) 明洞衬砌与洞内衬砌交界处或不设明洞的洞口段衬砌，在距洞口512m的位置应设沉降缝；在洞内，软岩地层明显分界处宜设沉降缝；在 连续V,Vl级围岩中每30-80m应设沉降缝一道。
洞身衬砌 第二节 明洞 第三节 隧道洞门
第四节
隧道附属建筑物
第一节 洞身衬砌
一、隧道衬砌的概述
二、整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌） 三、装配式衬砌 四、锚喷式衬砌 五、复合式衬砌 六、其它衬砌结构的类型 七、隧道衬砌的其它构造要求
第一节 洞身衬砌
一、隧道衬砌的概述
（一）衬砌概念 （二）衬砌材料 （三）衬砌类型
7.装配式材料
盾构法施工，其衬砌材料往往采用装配式材料，如钢筋 混凝土大型预制块，有加筋肋的铸铁预制块。 在修筑棚式明洞（简称棚洞）时，又可用预制板或梁，装 配板式棚洞或梁式棚洞。 用新奥法施工时，为了防水、防落石和美观要求，还 可以加设离壁式结构，常用的材料有波纹钢拱式大型 装配预制件，有时可以用玻璃钢代替钢材等。 为了提高洞内照明、防水、通风、美观、视线诱导或减少 噪音等原因，可在衬砌内表面粘贴各种各样的装修材料。
隧道衬砌类型字母
隧道衬砌类型字母隧道衬砌是隧道工程中至关重要的一环，它承担着支护隧道围岩、防止坍塌和保证隧道安全通行的重任。
随着隧道工程的不断发展和技术进步，隧道衬砌类型也日益丰富，为各类隧道工程提供了多样化的选择。
本文将对隧道衬砌的类型及特点进行梳理，并分析各类隧道衬砌的应用场景、施工要点及注意事项，以期为隧道工程建设提供有益的参考。
一、隧道衬砌的类型及特点1.砌块衬砌：砌块衬砌是用砖、石或其他建筑材料砌筑而成的隧道衬砌。
特点是施工简便、成本较低，适用于较稳定的围岩条件。
2.钢筋混凝土衬砌：钢筋混凝土衬砌采用模板浇筑，具有较高的强度和耐久性。
适用于围岩条件较差、需要加强支护的隧道工程。
3.喷射混凝土衬砌：喷射混凝土衬砌是通过喷射设备将混凝土喷射到隧道围岩上，具有施工速度快、对围岩扰动小等优点。
适用于不稳定围岩的隧道工程。
4.钢板衬砌：钢板衬砌采用预制钢板焊接而成，具有较高的强度和抗变形能力。
适用于软弱围岩、大跨度隧道等特殊场景。
5.复合式衬砌：复合式衬砌是将多种衬砌材料组合使用，充分发挥各种材料的优点，达到提高支护效果、降低成本的目的。
适用于复杂的隧道工程。
二、各类隧道衬砌的应用场景1.砌块衬砌：适用于围岩稳定、地下水较少、隧道断面较小的场景。
2.钢筋混凝土衬砌：适用于围岩较差、地下水较多、隧道断面较大的场景。
3.喷射混凝土衬砌：适用于不稳定围岩、隧道断面较小、施工速度要求较快的场景。
4.钢板衬砌：适用于软弱围岩、大跨度隧道、地下水较多的场景。
5.复合式衬砌：适用于复杂的隧道工程、支护要求较高的场景。
三、如何选择合适的隧道衬砌类型1.充分了解隧道工程的地质条件、地下水状况、隧道断面等要素。
2.分析各类隧道衬砌的优缺点，结合工程特点进行综合比较。
3.考虑施工条件，如施工周期、成本预算等因素。
4.咨询设计与施工单位，借鉴类似工程的成功经验。
四、各类隧道衬砌的施工要点及注意事项1.砌块衬砌：注重砖石等建筑材料的质量，控制砌筑砂浆的标号和厚度，保证衬砌的整体稳定性。
毕业设计之隧道衬砌
毕业设计之隧道衬砌翠峰山隧道衬砌设计5.1 概述隧道洞身的衬砌结构根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求大致可以分为以下几种类型：喷锚衬砌、整体式衬砌和复合式衬砌。
规范规定，高速公路的隧道应采用复合式衬砌。
隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等，并应充分利用围岩的自承能力。
衬砌应有足够的强度和稳定性，保证隧道长期安全使用。
注：1、隧道高度h=内轮廓线高度+衬砌厚度+预留变形量；2、隧道跨度b=内轮廓线宽度+衬砌厚度+预留变形量。
5.2深埋衬砌内力计算5.2.1深、浅埋的判断隧道进、出口段埋深较浅，需按浅埋隧道进行设计。
由明洞计算可知：h q =0. 45⨯2S -1[1+i (B -5)]（5.1）式中：s —围岩的级别，取s =4；B —隧道宽度i —以B =5.0m的垂直均布压力增减率，因B =11.8m>5m，所以i =0.1。
带入数据得：h q =6.264对于Ⅳ级围岩: H p =2.5h q =2.5⨯6.264=15.66 深埋：h ＞H p ；浅埋：h q ＜h ≤H p ；超浅埋：h ≤h q 。
5.2.2围岩压力计算基本参数：围岩为Ⅳ级，容重γ=20kN /m 3，围岩的弹性抗力系数K =0.5⨯106kN /m 3，衬砌材料为C25钢筋混凝土，弹性模量E h =2.95⨯107KPa 。
1、围岩垂直均布压力根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2019) 的有关计算公式及已知的围岩参数，代入公式：q =0.45⨯2S -1⨯γ⨯ω（5.2）式中： S —围岩的级别，取S=4；γ—围岩容重，根据基本参数γ=23 KN/m3；ω—宽度影响系数，由式ω=1+i(B-5)=1.76计算； B —隧道宽度，B=2⨯（5.7+0.5+0.5）=12.4m；i —以B=5.0m的垂直均布压力增减率。
因B=12.6m>5m,所以i=0.1。
所以围岩竖向荷载： q =0.45⨯24-1⨯20⨯1.74=125.28KN /m 2 2、围岩水平均布压力5 e =0. 2q （5.3）式中：Ⅳ类围岩压力的均布水平力e =(0.15~0.3)q ，这里取值0.25 代入数据得：25125. =28K 3N 1. 3m 2 0. 2⨯/5.2.3衬砌几何要素计算图示如下q1234567R 78R 图5.1 衬砌结构计算图示1、衬砌几何尺寸内轮廓线半径:r 1=5. 70m , r 2=8. 20m ；拱轴线半径：r 1' =5.95m ，r 2' =8.45m ；拱顶截面厚度d 0=0.5m ,拱底截面厚度d n =0.5m。
隧道衬砌结构计算
03
弹性模量表示材料抵抗弹性变形的能力，泊松比则表示横向变
形的程度。
衬砌结构材料的耐久性和可靠性
环境因素
衬砌结构材料应能耐受地下水、土壤中的化学物质、侵蚀性气体 等环境因素的侵蚀，保持长期性能稳定。
耐久性设计
衬砌结构材料的耐久性应通过合理的耐久性设计和施工质量控制来 保证，包括选择合适的材料、采取有效的防排水措施等。
计算内容
防水层的厚度、材料性能、抗渗压力等。
计算方法
采用理论分析和实验验证相结合的方法，综合考虑水压、地质条件 和施工工艺等因素进行计算。
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抗震加固措施
根据抗震设计结果，采取相应的加固措施提 高衬砌结构的抗震性能。
03 隧道衬砌结构材料与性能
衬砌结构材料的种类和特性
混凝土
混凝土是隧道衬砌结构中最常用 的材料之一，具有抗压强度高、 耐久性好、成本低等优点。根据 需要可加入添加剂，如防水剂、
膨胀剂等。
钢材
钢材用于隧道衬砌结构中的受力 构件，如型钢、钢板等。具有强 度高、塑性好、耐腐蚀等特点。
可靠性评估
衬砌结构材料的可靠性应通过科学的方法进行评估，以便及时发现 和处理潜在的安全隐患，确保隧道运营安全。
04
计算目的
确保隧道衬砌结构的安全性和稳定性，满足公路行车 要求。
计算内容
衬砌厚度、混凝土抗压强度、抗剪强度、抗弯强度等。
计算方法
采用有限元分析法，结合实际地质资料和荷载条件进 行计算。
衬砌结构设计的基本原则
安全可靠
衬砌结构设计应满足安全可靠 的要求，能够承受围岩压力、 水压力等作用，保证隧道结构
的稳定性。
经济合理
衬砌结构设计应考虑工程成本 ，选择合适的材料和结构形式 ，以达到经济合理的目标。
第四章隧道衬砌设计
第四章隧道衬砌设计4.1围岩划分隧道围岩级别划分主要依据岩体弹性波速度、岩样饱和极限抗压强度、岩石质量指标，并结合围岩分化程度、完整性、坚硬程度、节理发育程度、断层及地下水影响程度等进行综合分类。
依据实际资料在确定隧道围岩级别时，制定以下原则：（1）以交通部行业标准《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）提供数据为围岩级别划分标准。
（2）遇断层破碎带，围岩级别较同类岩石降低1～2等级，影响带推至洞底以上40～80米与断层交界处。
（3）为便于隧道施工，按隧道开挖过程中可能遇到的地层和构造情况分段划分评价。
（4）未有钻孔控制段，参照勘测区同类岩石已有资料进行类比分级。
4.2支护形式的选择及参数确定由于本隧道为高速公路隧道，根据规范可知本隧道应采用复合式衬砌，即由初期支护和二次衬砌及中间夹防水层组合而成的衬砌形式，其中初期支护采用锚喷支护二次衬砌采用模铸混凝土衬砌。
同时衬砌设计参数以工程类比法并结合计算分析确定，断面型式采用等截面三心圆，对于Ⅲ级围岩采用无仰拱衬砌，对于Ⅳ、Ⅴ级围岩均采用带仰拱衬砌。
4.2.1初期支护布置如下：Ⅲ级围岩初期支护采用径向系统锚杆，钢拱支撑配合喷射混凝土形成整体。
系统锚杆采用普通水泥砂浆锚杆，直径为22mm，长度为2.0m，采用梅花形布置，环、纵向间距为1.0m。
钢筋网矩形布置，间距25cm，采用直径6.5的钢筋。
Ⅲ级围岩喷射混凝土采用C20混凝土，厚度为10cm。
Ⅳ级围岩初期支护采用径向系统锚杆，钢拱架支撑配合喷射混凝土形成整体。
系统锚杆采用中空注浆锚杆,直径为25mm,长度为2.5m，采用梅花形布置，环、纵向间距为1.0m。
钢拱架型号为I16，间距为1.0m。
钢筋网矩形布置，间距25cm，采用直径6.5的钢筋。
Ⅳ级围岩喷射混凝土采用C30混凝土，厚度为15cm。
Ⅴ级围岩初期支护采用径向系统锚杆，钢拱架支撑配合喷射混凝土形成整体。
系统锚杆采用中空注浆锚杆,直径为25mm，长度为3.0m，采用梅花形布置，环、纵向间距为1.0m。
隧道衬砌类型字母
隧道衬砌类型字母说明在隧道工程中，衬砌是用来支撑和保护隧道内部结构的构造物。
衬砌的类型可以根据其形状、材料和使用情况而有所不同。
以下是一些常见的隧道衬砌类型及其对应的字母表示：1. U型衬砌（U-shaped Lining）：U型衬砌是一种常见的隧道衬砌类型，其形状类似于英文字母“U”，具有较大的曲率半径。
这种衬砌能够适应地形的变化，提供较好的受力性能和稳定性。
其字母表示为“U”。
2. 曲墙衬砌（Curved Wall Lining）：曲墙衬砌的墙壁是弯曲的，通常采用钢筋混凝土或钢纤维混凝土等材料制成。
这种衬砌能够提高隧道的侧向稳定性，减少侧压力的影响。
其字母表示为“W”。
3. 直墙衬砌（Straight Wall Lining）：直墙衬砌的墙壁是直立的，通常采用混凝土、砖石或木材等材料制成。
这种衬砌结构简单，容易施工，但需要较好的基础支撑。
其字母表示为“Z”。
4. 复合衬砌（Composite Lining）：复合衬砌由内层和外层组成，内层通常采用钢筋混凝土，外层则采用防水材料或耐久性较好的材料。
这种衬砌具有较好的防水性能和耐久性，常用于对隧道质量要求较高的场合。
其字母表示为“F”。
5. 喷锚衬砌（Shotcrete-bolted Lining）：喷锚衬砌是一种将喷射混凝土与锚杆相结合的衬砌类型。
这种衬砌能够提供较好的承载能力和稳定性，同时还可以防止岩石崩塌等危险情况。
其字母表示为“P”。
6. 钢筋混凝土衬砌（Reinforced Concrete Lining）：钢筋混凝土衬砌采用钢筋和混凝土制成，具有较高的强度和承载能力。
这种衬砌广泛应用于隧道建设中，特别是在地形复杂、载荷较大的场合。
其字母表示为“R”。
7. 防水衬砌（Waterproof Lining）：防水衬砌的主要目的是防止水分渗透到隧道内部，通常采用防水材料制成。
这种衬砌对于保持隧道结构的干燥和延长使用寿命非常重要。
其字母表示为“S”。
隧道衬砌计算
隧道衬砌计算的基本原则
符合工程实际
隧道衬砌计算应符合隧道的实 际地质条件、施工条件和运营 条件，充分考虑各种因素的影
响。
结构力学分析
隧道衬砌计算应采用结构力学 分析方法，对衬砌结构进行受 力分析和稳定性验算。
安全可靠
隧道衬砌计算应确保衬砌结构 的安全性和稳定性，满足工程 设计的要求。
04 隧道衬砌计算实例某公路隧道Fra bibliotek砌计算01
02
03
隧道衬砌厚度
根据地质勘察资料和隧道 设计规范，计算出隧道衬 砌厚度，以确保隧道结构 的稳定性。
衬砌混凝土强度
根据隧道使用要求和受力 分析，选择合适的混凝土 强度等级，以满足衬砌承 载力和耐久性的要求。
衬砌配筋
根据衬砌受力分析，合理 配置钢筋，以提高衬砌的 承载能力和延性。
其他隧道衬砌计算软件
其他隧道衬砌计算软件包括MicroStation、MIDAS Civil等， 这些软件在隧道衬砌计算方面也具有一定的应用价值。
这些软件在功能和特点上可能有所不同，但都致力于为工程 师提供高效、准确的分析工具，以解决各种复杂的隧道衬砌 计算问题。
感谢您的观看
THANKS
优点是计算精度高，能够模拟复杂的边界条件和 材料性质。
有限差分法
有限差分法是一种基于差分原理的数值计算方法，通 过将衬砌和围岩离散化为有限个差分网格，并建立每
个网格点的力学模型，来求解衬砌应力。
输标02入题
它能够考虑衬砌和围岩的非线性、非均匀性和不连续 性等特点，适用于复杂地质条件下的隧道衬砌计算。
03
衬砌厚度与施工难度
隧道衬砌施工方法隧道衬砌材料与施工技巧
隧道衬砌施工方法隧道衬砌材料与施工技巧隧道衬砌是隧道施工中非常重要的一步，它决定了隧道的稳定性和安全性。
本文将介绍隧道衬砌的施工方法、衬砌材料的选择以及一些施工技巧。
一、隧道衬砌施工方法隧道衬砌施工方法多种多样，根据不同的情况选择不同的方法。
下面将介绍一些常用的施工方法。
1. 切割与爆破法切割与爆破法是一种常用的隧道衬砌施工方法，适用于岩石地层。
首先利用切割机将岩石进行切割，然后利用爆破将切割后的岩石移除。
最后，在岩石内部设置钢筋网格，再进行混凝土浇筑，形成衬砌结构。
2. 隧道推进法隧道推进法适用于软土地层和一些特殊地质条件。
施工时，先使用推进机械将土壤推进至一定距离，然后在土壤后方进行衬砌。
常见的推进机械有隧道推进机和盾构机。
3. 预制隧道衬砌法预制隧道衬砌法是指在隧道外部预制衬砌片，然后通过起重机械将衬砌片吊放至隧道内部，最后再进行拼装补缝。
这种方法适用于混凝土或钢筋混凝土衬砌。
二、隧道衬砌材料的选择隧道衬砌材料的选择直接影响到隧道的使用寿命和安全性。
下面将介绍常见的隧道衬砌材料。
1. 混凝土混凝土是最常见的隧道衬砌材料。
它具有良好的抗压性能和防水性能，可以有效保护隧道结构不受外界环境的影响。
在选择混凝土时，应注意控制水灰比，控制混凝土的强度和耐久性。
2. 钢筋混凝土钢筋混凝土是混凝土与钢筋的复合材料，相比于普通混凝土，具有更好的抗弯承载能力和抗震性能。
在地震频发区域，钢筋混凝土是一种较为理想的隧道衬砌材料。
3. 玻璃钢玻璃钢是一种由玻璃纤维布和树脂组成的复合材料，具有优异的耐腐蚀性和耐磨性。
在一些特殊环境下，如化学品存储隧道和污水处理隧道，可以考虑采用玻璃钢作为隧道衬砌材料。
三、隧道衬砌施工技巧隧道衬砌施工技巧对于保证衬砌质量和提高施工效率非常重要。
下面将介绍一些常用的施工技巧。
1. 施工前勘察在施工前应进行充分的勘察，了解隧道地质情况、水文地质条件以及地下水情况等。
通过勘察，可以确定衬砌材料和施工方法。
隧道衬砌名词解释
隧道衬砌名词解释隧道衬砌是指在地下隧道内部建造的用于支撑隧道结构和保证通行安全的结构体系。
它是隧道建设中至关重要的一环，能够有效地防止地下隧道因地基不稳、地层松散或外部水流侵蚀等原因造成的塌方、渗漏和结构不稳定现象。
本文将从隧道衬砌的种类、优点以及施工过程等方面对其进行详细探讨。
一、隧道衬砌的种类隧道衬砌的种类多种多样，主要包括砖石衬砌、混凝土衬砌、钢筋混凝土衬砌等。
其中砖石衬砌是比较传统的一种建造方式，采用砖和石材等材料进行构造，主要适用于小型隧道或者地质情况比较稳定的地区。
而混凝土衬砌则是目前较为普遍的一种建造方式，因为它施工方便、可塑性好、强度高、防水效果好等特点，被广泛应用于各种类型的隧道工程中。
而钢筋混凝土衬砌则是近年来随着现代工业建设技术的发展而成熟起来的一种新型材料，除了具备混凝土衬砌的特点外，还能够增强钢筋的拉力和抗压性能，大大提高了整个隧道衬砌的承载能力，是未来隧道建设的重要发展方向。
二、隧道衬砌的优点隧道衬砌具有多项优点。
首先，它能够有效地保证隧道的结构稳定，不受外部影响的干扰。
其次，隧道衬砌具备较强的抗震能力，可以帮助隧道抵挡一般地震的影响，减少了灾害事故的发生。
同时，隧道衬砌还具有防水、防渗透、防爆炸的特点，能够有效地防止水从隧道内侵入，保证了隧道交通的畅通和通行的安全。
此外，隧道衬砌还能够起到隔音、隔热等作用，改善了隧道内部的环境，在一定程度上提高了旅客的舒适度。
三、隧道衬砌的施工过程隧道衬砌的施工是一个系统、复杂、严密的工程，在施工过程中需要精细地设计、策划、应用各类现代技术和设备。
隧道衬砌的施工过程主要包括以下几个步骤：1、隧道开挖：隧道衬砌的施工前提是要先进行隧道开挖的工作，开挖深度一般需要达到规定的标准。
2、安装模板：在开挖好的隧道上，需要先安装模板，为混凝土块的浇筑做好了基础和保障，模板应该选用坚固、耐用、防潮防腐材质。
3、浇筑混凝土：在模板安装就位后，需要通过泵车将混凝土倒入隧道内部，一层一层地紧密垫实。
隧道衬砌类型字母
隧道衬砌类型字母【最新版】目录一、隧道衬砌类型字母的概述二、隧道衬砌类型字母的分类三、隧道衬砌类型字母的具体内容四、隧道衬砌类型字母的应用五、隧道衬砌类型字母的未来发展趋势正文一、隧道衬砌类型字母的概述隧道衬砌类型字母，是指在隧道建设中，为了标识不同类型的隧道衬砌结构，而采用的字母表示方式。
这种表示方式可以帮助工程师、施工人员以及相关人员快速准确地了解隧道衬砌的类型，从而为工程的顺利进行提供便利。
二、隧道衬砌类型字母的分类隧道衬砌类型字母主要分为以下几类：1.混凝土衬砌：用字母“C”表示。
2.钢筋混凝土衬砌：用字母“R”表示。
3.钢纤维混凝土衬砌：用字母“S”表示。
4.复合材料衬砌：用字母“Z”表示。
5.砖石衬砌：用字母“Y”表示。
三、隧道衬砌类型字母的具体内容1.混凝土衬砌（C）：主要用于一般性隧道工程，具有成本低、施工简便等优点。
2.钢筋混凝土衬砌（R）：在混凝土衬砌的基础上加入钢筋，提高了隧道衬砌的抗压、抗拉强度，适用于地质条件较差的隧道。
3.钢纤维混凝土衬砌（S）：在混凝土中加入钢纤维，提高了隧道衬砌的抗裂性能和抗冲击性能，适用于高速铁路等对隧道衬砌要求较高的工程。
4.复合材料衬砌（Z）：采用多种材料复合而成，具有较高的抗压、抗拉、抗渗性能，适用于各种复杂的地质条件。
5.砖石衬砌（Y）：主要用于早期隧道工程，成本低，但抗压、抗拉强度较低，适用于地质条件较好的隧道。
四、隧道衬砌类型字母的应用隧道衬砌类型字母在隧道建设中的应用主要体现在以下几个方面：1.设计阶段：在设计文件中标明隧道衬砌类型字母，以便施工人员了解隧道衬砌结构，进行施工准备。
2.施工阶段：施工人员根据隧道衬砌类型字母选用相应的施工工艺和材料，进行隧道衬砌施工。
3.验收阶段：验收人员通过检查隧道衬砌类型字母，确认隧道衬砌是否符合设计要求，从而保证隧道工程质量。
4.运营维护阶段：运营维护人员根据隧道衬砌类型字母，了解隧道衬砌的性能特点，进行针对性的运营维护。
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♦抗渗性差
♦需要坑道内有足够的拼装空间
♦制备构件尺寸上要求一定的精度
目前应用拼装式衬砌的典型是盾构法施工中的管片，那么管片长什么样，用什么材料做
成，有哪些类型呢？
平板型管片
管片按断面形式分分为平板型管片和箱型管片，箱型管片，单块管片重量较轻， 但管片
本身强度不如平板型， 特别在盾构顶力作用下易开裂，因此一般用于较大直径的隧道；平板 型管片则相反。
3、加固拱效应，在供形巷道围岩的破裂区中安装预应力锚杆时，在杆体两端将形成圆 椎体形式分布的压应力。若沿顶板布置锚杆群，各个锚杆形成的压应力圆椎体将交错重叠， 形成一个防止破裂区扩散的承压拱， 这个供可以承受其上部破碎岩石施加的径向载荷。 沿锚 杆轴向的预紧力在组合拱中产生环向应力， 从而明显地改善了承压拱应力状态， 使围岩状态 由单轴、 双轴变为三轴受压。 这样在围岩中形成一个均匀压缩的连续承区， 从而大大提高组 合拱的承载能力。
再运到洞内运用机械拼装。
这种衬砌具备下列优点：
♦一经装配成环，不需养生时间，即可承受围岩压力；
♦预制的构件可以在工厂成批生产、在洞内可以机械化拼装，从而改善了劳动条件;
♦拼装时，不需要临时支撑如拱架、模板等，从而节省大量的支撑材料及劳力；
♦拼装速度因机械化而提高，缩短了工期，还有可能降低造价。
缺点：
（3）锚喷支护的类型 锚喷结构既作为隧道临时支护，又作为永久结构的形式，由喷射混凝土和锚杆组成。
与模筑整体式衬砌相比， 锚喷支护不是以一个刚度强大的结构物来抵抗围岩所给予它的 压力荷载， 而是作为柔性的衬砌，与围岩合成一体，共同作用，调动或发挥围岩的自稳能 力。
根据承载力的不同，锚喷支护又可以进行如下几种组合：
② 锚杆的种类
机械式锚杆
黏结式锚杆（端部黏结式、全长黏结式）
自进式中空注浆锚杆
机械式是通过端头锚固在围岩中， 杆的另外一端与岩面接触， 拧紧螺母使垫板压紧在岩 面上，对围岩产生预加压应力，锚杆即进入工作状态；
我国隧道使用最多的是全长黏结式砂浆钢筋锚杆，且采用先灌后锚式。 自进式中空注浆锚杆集钻孔、 注浆、锚固一体化， 在隧道超前支护中能很好地改良围岩。
2.2.1洞身衬砌的材料 常见的衬砌材料： 混凝土、钢筋混凝土、喷射混凝土、锚杆与喷射支护、片石混凝土、石料、装配式材料
1.混凝土 优点：整体性好，既可现场浇筑，又可以提前预制，且可以进行机械化施工，它的密实 性较好， 还具有一定的抗渗性。 一般可以加入一些附加剂 （如加速混凝土早期强度发展的早 强剂、 改善混凝土耐久性的引气剂、 防水剂和阻锈剂等， 以及时混凝土迅速凝结硬化的速凝 剂等），这样能改善混凝土的性能
管片按材料分类可分为钢筋混凝土管片， 钢管片， 球墨铸铁管片和复合管片。 最常用的 为钢筋混凝土管片。
盾构隧道衬砌的主体是管片拼装组成的管环，管环通常由A（标准块）、B（邻接块）
和K（封顶快）组成，管环分块数为n=x+2+1。
3.锚喷式衬砌
（1）喷射混凝土 喷射混凝土是指用喷射机将掺有速凝剂的混凝土拌和料和水汇合成为浆状， 以一定压力 高速喷射到坑道的岩壁上凝结而成的混凝土。
即先在开挖好的洞壁表面喷射一层早强的混凝土，凝固后形成薄层柔性的支护结构（我
们就将这称为初期支护或外衬），过若干时间后，再做模筑衬砌（也就是二次衬砌或者内衬）。 同时，为了防止地下水流入或者渗入隧道内，还可以在内外衬间设置防水层。
内衬作为安全储备，是在外衬和围岩组成的共同支护体系的变形基本稳定后施作。
① 喷射混凝土的特点
充填裂隙加固围岩
封闭围岩壁面防止风化 喷射混凝土与围岩组成共同承载体系
② 喷射混凝土的优、缺点
优点：
柔性支护
支护及时
不用模板、拱架
施工工艺简单
缺点：
回弹量大、止水性弱
（2）锚杆 是利用金属或其他高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。
① 锚杆的支护效应
悬吊效应
组合梁效应
加固拱效应
1.悬吊效应：在层状岩层中，锚杆将下部不稳定岩层悬掉在上部稳固岩层上。锚杆所 受拉力来自被悬掉岩层。
2. 组合梁效应：在没有稳固岩层的薄岩层中，安心装锚杆后，锚杆的夹紧力就会使层 面间摩擦力增大， 这种摩擦力可以阻止岩石沿层面继续滑动， 紧成一个较厚的岩层。 这种厚岩梁内的最大弯曲应力和应变与梁的厚度的平方成反比， 集成 的岩梁越厚， 最大弯曲应力和应变就越小。 同时， 锚杆本身的强度也增加了梁的整体抗剪能 力。
洞身衬砌（二）
2.装配式（拼接式）衬砌
前面介绍整体式混凝土衬砌具有需要养ห้องสมุดไป่ตู้时间、受力较慢的缺点，那如果在稳定性很差
的围岩中修隧道，需要支护结构（衬砌）能立即受力，怎么办呢，或者在西藏高寒地区，就 地浇筑混凝土的强度难已达到混凝土强度要求，又怎么办呢？
引出已经完成养生过程的衬砌
装配式衬砌是按照衬砌的几何形状，将衬砌分成若干个部分在洞外或工厂成批预制好，
锚喷支护的出现也为新奥法的诞生奠定了基础，后面我们会具体讲到新奥法的思想及施 工过程。
4.复合式衬砌
顾名思义，复合式衬砌不同于单层衬砌，它是把衬砌结构分成不止一层，而是两层、
三层或更多的层，在不同的时间上先后施作的。但是目前实践的都是外衬和内衬两层，所以
也有人叫它为“双层衬砌”。
复合式衬砌一般是由初期支护+防水层+二次衬砌组成
a.喷射混凝土支护
b.喷射混凝土+锚杆支护
c.喷射混凝土+锚杆+钢筋网
d.喷射混凝土+锚杆+钢筋网+钢架支护
对于自稳时间很短的I、n类围岩隧道，或浅埋偏压隧道，当早期围岩压力增长快，需
要提高初期支护的强度时，或隧道处于粉细砂，砂卵石、土夹石地层、大面积淋水地段以
及为了抑制围岩过大的变形，需要增强支护抗力时，可采用钢架喷射混凝土作为初期支护。
图中外衬为喷锚支护，内衬为整体式混凝土衬砌，内、外衬之间是防水层。（三明治
结构） 初期支护之间、 初期支护与二次衬砌之间的完好贴合， 这样将恶化衬砌结构的受力条件， 削 弱了衬砌对围岩的支护作用。 而且， 虽然复合衬砌在承载机理设计上是合理的， 最有利于体 现新奥法的原理， 但施作这么厚厚的一层混凝土作为安全储备的二次衬砌在经济上是不合理 的。 大跨硬岩隧道采用模筑衬砌或复合式衬砌， 既不经济， 也不合理。