11.5.1 地下结构形式应与所采用的施工方法相适应。
表11.5.5 复合式衬砌初期支护类型和适用条件
2)在围岩完整、稳定、无地下水和不受冻害影响的地段的非行车及乘客不使用的隧道,也可采用单层喷锚衬砌结构,喷锚衬砌的内部净空应满足后期施作结构的尺寸要求。 条文说明
11.5.2 从保证隧道长期稳定、确保地铁无砟道床正常工作的角度考虑,原则上衬砌结构宜采用闭合式。当隧道位于无地下水的I、Ⅱ级围岩中时,可不设受力底板,但仍应用厚度不小于200mm的混凝土铺底。
11.5.3 明挖施工的结构衬砌
1 装配式衬砌具有工业化程度高、施工速度快等优点,在前苏联地铁的车站及区间隧道中已被广泛采用,我国铁路工程中也已经有研究和应用。装配式结构的构件在现场应连接成整体,以利于防水、抗震,并提高隧道抵抗纵向不均匀沉降的能力。装配式衬砌因其施工不受低温天气的影响,在我国东北的寒冷地区应对冬季施工有一定的意义;
2 把地下连续墙和灌注桩等基坑支护作为主体结构的一部分加以利用,既可以节约工程投资,又减少了资源的消耗,符合可持续发展的要求。我国大多数明挖地铁车站都是按照这一原则设计的。此时,主体结构的侧墙可有单-一墙、叠合墙和复合墙等三种形式。
1)单一墙:围护结构直接作为主体结构的侧墙,不另作参与结构受力的内衬墙,多采用现浇地下连续墙,槽段之间的接头需作特殊处理。一般顺筑法施工时可采用柔性防水接头;逆作法施工时采用能传递竖向剪力的刚性防水接头或整体接头。由于灌注桩各柱列之间无构造上的联系,整体性差,防水性能也不可靠,故不宜单独作为主体结构的侧墙使用;
2)叠合墙:围护结构作为主体结构侧墙的一部分,与内衬墙组合成叠合式结构,通过结构和施工措施,保证叠合面的剪力传递,叠合后可把二者视为整体墙。此种形式的围护结构也多采用地下连续墙;
3)复合墙:围护结构作为主体结构侧墙的一部分,与内衬墙组成复合式结构,墙面之间不能传递剪力和弯矩,只能传递法向压力。围护结构可采用地下连续墙、钻孔灌注桩或人工挖孔桩等。在围护墙和内衬墙之间可敷设隔离层或封闭的防水层。用分离式灌注桩作为基坑支护时,虽然其与内衬墙之间有时也通过设置拉接钢筋传递一定的拉力,但由于连接较弱,也应视为复合墙。在含水地层中,灌注桩的外侧一般须设止水帷幕,因此施工阶段的水土压力由围护墙承受。长期使用阶段需考虑止水帷幕失效和地下水绕流等因素,水压力作用在内衬墙上。
侧墙形式对工程投资、结构受力、施工和使用等有较大影响,应结合使用要求、围护结构的形式、工程地质与水文地质条件及场地条件等通过技术经济比较确定。当无可靠依据和措施解决泥浆中浇注的混凝土的耐久性问题时,不应采用单一墙。采用叠合墙或复合墙形式时,也应考虑在使用期内围护结构的材料劣化影响,一般情况下围护结构可按刚度折减到60%~70%后与内衬墙共同承载。
11.5.4 盾构法施工的隧道衬砌
1 盾构法隧道衬砌的选型,应根据工程地质和水文地质条件、功能要求、隧道大小、使用条件等因素确定。从国内和国际地铁隧道工程衬砌的应用情况看,单层衬砌在耐久性、受力、变形和防水等方面均能够较好的满足需求,因此建议一般情况下宜优先采用单层衬砌结构。考虑到地铁工程的耐久性要求高,抗变形能力不如现浇钢筋混凝土结构好,尤其是处于对混凝土耐久性不利地层环境(如海水侵蚀环境等)时,管片结构易腐蚀且修复比较困难,可以考虑在管片内部浇筑钢筋混凝土内衬。
2 盾构隧道衬砌使用的材料有钢筋混凝土、钢、铸铁或这几种材料的组合;衬砌形式有板式、箱式等多种;形状有矩形、六角形和翼形等。目前地铁工程中大量使用的为钢筋混凝土矩形板式衬砌。该类型衬砌具有制作方便、耐久性好、制造精度高、防水效果好和有较高的经济效益等优点。其他类型的衬砌只在受力复杂或开口部位等特殊情况下有所应用。
在区间联络通道等需要开口的部位,以往多采用钢或铸铁管片,并按开口位置预留开口条件,而当前工程中越来越多的应用了钢-钢筋混凝土组合或单纯钢筋混凝土管片切割开口等形式,在工程应用中可根据实际情况选用。鉴于切割钢筋混凝土管片的开口方式在防水等方面易出现问题,一般情况下不宜采用。
3 为了适应侧式车站之间区间隧道施工的需要,近年来出现了一种双圆盾构,相应的衬砌形式是一种带中柱的双圆结构。双圆衬砌结构也以采用钢筋混凝土板式衬砌居多。
4 盾构隧道衬砌目前基本有“标准环十左转+右转”和全部采用一种楔形衬砌组合的“通用环”两种,在使用上两者没有本质的区别。盾构隧道的环宽目前基本在0.8m~1.5m之间,常见的有1.0m、1.2m和1.5m三种。
11.5.5 矿山法施工的结构衬砌
1 由于曲边墙马蹄形隧道断面具有受力合理,同等荷载条件下结构厚度小、造价经济等优点,采用矿山法施工的隧道应优先选择。在地质条件较差的Ⅳ~Ⅵ级围岩中尤为必要。 直墙拱断面一般用于围岩条件较好,侧向荷载作用小的隧道。但在实际工程中,也有在较差的围岩中采用直墙拱断面的情况,但其经济性较曲边墙马蹄形断面差,原则上应控制少用。
在Ⅰ~Ⅲ级围岩中的车站,为了充分利用地下空间,也可采用直墙拱结构。
考虑到平顶直墙结构的受力特点和经济性,原则上只在埋深较浅的地段采用。
2 整体式衬砌是矿山法施工的隧道广泛采用的一种衬砌形式,有长期的实践经验。复合式衬砌在矿山法施工的地铁隧道中应用前景广阔,具有能抑制围岩变形、充分发挥围岩自承能力、能适应隧道建成后衬砌受力状态变化等突出优点,尤其适合在地质条件较差的地段或浅埋条件下使用,一般可用于Ⅱ~IV级围岩中。
3 仰拱的矢跨比大小与仰拱的作用关系密切,有研究表明,矢跨比在1/10以上仰拱才有效果。
4 鉴于目前喷射混凝土的施工工艺和水平参差不齐,施工质量较难控制,且耐久性和防水性能难以保证,因此锚喷衬砌目前不宜在通行列车和人员,以及设备集中的区间隧道和地下车站中采用。
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