新型隧道逃生管隧道結(jié)構(gòu)分類及設(shè)計(jì)要求

新型隧道逃生管隧道結(jié)構(gòu)分類及設(shè)計(jì)要求

    隧道結(jié)構(gòu)是地下建筑結(jié)構(gòu)的重要組成部分，它的結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)地層的類別、使用功能和施工技術(shù)水平等進(jìn)行選擇。其結(jié)構(gòu)形式主要有半襯砌結(jié)構(gòu)、厚拱薄墻襯砌結(jié)構(gòu)、直墻拱形襯砌結(jié)構(gòu)、曲墻結(jié)構(gòu)、復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)和連拱隧道結(jié)構(gòu)等形式。

    
一、新型隧道逃生管隧道結(jié)構(gòu)形式、受力特點(diǎn)和適用條件

1、半襯砌結(jié)構(gòu)
    在堅(jiān)硬巖層中，若側(cè)壁無(wú)坍塌危險(xiǎn)，僅頂部巖石可能有局部滑落時(shí)，可僅施作頂部襯砌，不作邊墻，只噴一層不小于20mm厚的水泥砂漿護(hù)面，即半襯砌結(jié)構(gòu)。
2、厚拱薄墻襯砌結(jié)構(gòu)
    在中硬巖層中，拱頂所受的力可通過(guò)拱腳大部分傳給巖體，充分利用巖石的強(qiáng)度，這種結(jié)構(gòu)適宜用在水平壓力較小，且穩(wěn)定性較差的圍巖中。對(duì)于穩(wěn)定或基本穩(wěn)定的圍巖中的大跨度、高邊墻洞室，如采用噴錨結(jié)構(gòu)施工裝備條件存在困難，或噴錨結(jié)構(gòu)防水達(dá)不到要求時(shí)，也可考慮使用。
3、直墻拱形襯砌結(jié)構(gòu)
    在一般或較差巖層中的隧道結(jié)構(gòu)，通常是拱頂與邊墻澆在一起，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，即直墻拱形襯砌結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用的隧道結(jié)構(gòu)形式。
4、曲墻襯砌結(jié)
    在很差的巖層中，巖體松散破碎且易于坍塌，襯砌結(jié)構(gòu)一般由拱圈、曲線形側(cè)墻和仰拱底板組成，形成曲墻襯砌結(jié)構(gòu)。該種襯砌結(jié)構(gòu)的受力性能相對(duì)較好，但對(duì)施工技術(shù)要求較高，這也是一種被廣泛應(yīng)用的隧道結(jié)構(gòu)形式。
5、復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)
    復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)一般認(rèn)為圍巖具有自支承能力，支護(hù)的作用先是加固和穩(wěn)定圍巖，使圍巖的自承能力可充分發(fā)揮，從而可允許圍巖發(fā)生一定的變形和由此減薄支護(hù)結(jié)構(gòu)的厚度。工程施工時(shí)，一般先向洞壁施作柔性薄層噴射混凝土，必要時(shí)同時(shí)設(shè)置錨桿，并通過(guò)重復(fù)噴射增厚噴層，以及在噴層中增設(shè)網(wǎng)筋穩(wěn)定圍巖。圍巖變形趨于穩(wěn)定后，再施作內(nèi)襯*支護(hù)。復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)常由初期支護(hù)和二次支護(hù)組成，防水要求較高時(shí)須在初期支護(hù)和二次支護(hù)間增設(shè)防水層。
6、連拱隧道結(jié)構(gòu)
    隧道設(shè)計(jì)中除考察工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等相關(guān)條件外，同時(shí)受線路要求以及其他條件的制約，還需要考慮安全、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面的綜合比較。因此，對(duì)于長(zhǎng)度不是特別長(zhǎng)的公路隧道（100~500m），尤其是處于地質(zhì)、地形條件復(fù)雜及征地嚴(yán)格限制地區(qū)的中小隧道，常采用連拱隧道的形式。
二、新型隧道逃生管隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般技術(shù)要求

1、襯砌截面類型和幾何尺寸的確定
    隧道襯砌結(jié)構(gòu)類型應(yīng)根據(jù)隧道圍巖地質(zhì)條件、施工條件和使用要求確定。
    高速、一級(jí)、二級(jí)公路的隧道應(yīng)采用復(fù)合式襯砌；
    汽車橫道、三級(jí)及三級(jí)以下公路隧道，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖條件下，除洞口段外襯砌結(jié)構(gòu)類型和尺寸，應(yīng)根據(jù)使用要求、圍巖級(jí)別、圍巖地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件、隧道埋置位置、結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，并結(jié)合工程施工條件、環(huán)境條件，通過(guò)工程類比和結(jié)構(gòu)計(jì)算綜合分析確定。
    在施工階段，還應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖監(jiān)控量測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)跟蹤調(diào)查調(diào)整支護(hù)參數(shù)，必要時(shí)可通過(guò)試驗(yàn)分析確定。為了便于使用標(biāo)準(zhǔn)拱架模板和設(shè)備，確定襯砌的方案時(shí)，類型要盡量少，且同一跨度的拱圈內(nèi)輪廓應(yīng)相同。一般采取調(diào)整厚度和局部加筋等措施來(lái)適應(yīng)不同的地質(zhì)條件。
2、襯砌材料的選擇
    襯砌結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、耐久性和防水性。在特殊條件下，還要求具有抗侵蝕性和抗凍性等。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，襯砌結(jié)構(gòu)材料還要滿足成本低、易于機(jī)械化施工等條件。
    襯砌結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、耐久性和防水性。在特殊條件下，還要求具有抗侵蝕性和抗凍性等。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，襯砌結(jié)構(gòu)材料還要滿足成本低、易于機(jī)械化施工等條件。
3、襯砌結(jié)構(gòu)的一般構(gòu)造要求
（1）混凝土的保護(hù)層
    鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)，受力鋼筋的混凝土保護(hù)層zui小厚度一般裝配式襯砌為20mm，現(xiàn)澆襯砌內(nèi)層為25mm，外層為30mm。若有侵蝕性介質(zhì)作用時(shí)可增大到50mm，鋼筋網(wǎng)噴射混凝土一般為20mm。隨截面厚度的增加，保護(hù)層厚度也應(yīng)適當(dāng)增加。
（2）襯砌的超挖或欠挖
    隧道結(jié)構(gòu)施工中，洞室的開挖尺寸不可能與襯砌所設(shè)計(jì)的毛洞尺寸*符合，這就產(chǎn)生了襯砌的超挖或欠挖問(wèn)題。超挖通常會(huì)增加回填的工作量，而欠挖則不能保證襯砌截面尺寸，故對(duì)超、欠挖有一定的限制。襯砌的允許超欠挖均按設(shè)計(jì)毛洞計(jì)算。
    現(xiàn)澆混凝土襯砌一般不允許欠挖，如出現(xiàn)個(gè)別點(diǎn)欠挖，欠挖部分進(jìn)入襯砌截面的深度，不得超過(guò)襯砌截面厚度的1/4，并不得大于15cm，面積不大于1m2。通常隧道襯砌結(jié)構(gòu)，平均超挖允許值不得超過(guò)10~15cm，對(duì)于洞室的某些關(guān)鍵部位，如穹頂?shù)沫h(huán)梁巖臺(tái)，厚拱薄墻襯砌（及半襯砌）的拱座巖臺(tái)，岔洞的周邊等，超挖允許值更應(yīng)該嚴(yán)格控制，一般不宜超過(guò)15cm。
（3）變形縫的設(shè)置
    變形縫一般是指沉降縫和伸縮縫。沉降縫是為了防止結(jié)構(gòu)因局部不均勻下沉引起變形斷裂而設(shè)置的，伸縮縫是為了防止結(jié)構(gòu)因熱脹冷縮，或濕脹干縮產(chǎn)生裂縫而設(shè)置的。因此，沉降縫是滿足結(jié)構(gòu)在垂直與水平方向上的變形要求而設(shè)置的，伸縮縫是滿足結(jié)構(gòu)在軸線方向上的變形要求而設(shè)置的。沉降縫、伸縮縫的寬度大于20mm，應(yīng)垂直于隧道軸線豎向設(shè)置。