④它能充分调动围岩本身的自稳能力,与围岩组成共同承载体系。 喷锚支护包括锚杆支护,喷射混凝土支护,喷射混凝土锚杆联合支护,喷射混凝土钢筋网联合支护,喷射混凝土与锚杆及钢筋网联合支护,喷射钢纤维混凝土支护,喷射钢纤维混凝土锚杆联合支护,以及上述几种类型加设型钢支撑(或格栅支撑)而成的联合支护等等。
喷锚支护是目前常用的一种围岩支护手段,适用于各种围岩地质条件,但是若作为永久衬砌,一般考虑在Ⅰ、Ⅱ级等围岩良好、完整、稳定的地段中采用。
不宜采用喷锚支护作为永久衬砌的情况有: ①膨胀性围岩;
②粘土质胶结的软岩; ③大面积涌水地段;
④堆积层、破碎带等不良地质地段;
⑤对衬砌有特殊要求的隧道或地段,如洞口地段,要求衬砌内轮廓很整齐、平整;
⑥辅助坑道或其它隧道与主隧道的连接处及附近地段; ⑦有很高的防水要求的隧道;
⑧围岩及覆盖太薄,且其上已有建筑物,不能沉落或拆除者等; ⑨地下水有侵蚀性,可能造成喷射混凝土和锚杆材料的腐蚀; ⑩最冷月平均气温低于-5℃地区的冻害地段。 4.复合式衬砌
复合式衬砌不同于单层厚壁的模筑混凝土衬砌,它把衬砌分成两层或两层以上,可以是同一种型式、方法和材料施作的,也可以是不同型式、方法、时间和材料施作的。
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”。按内、外衬的组合情况可分为:①喷锚支护与混凝土衬砌;②喷锚支护与喷射混凝土衬砌;③可缩性钢拱架(或格栅钢构拱架)喷射混凝土与混凝土衬砌;④装配式衬砌与混凝土衬砌。目前最通用的是外衬喷锚支护,内衬为整体式混凝土衬砌。
复合式衬砌是一种较为合理的结构形式,适用于多种围岩地质条件,有其广阔的发展前途。
第二节 隧道衬砌的一般构造要求
一、隧道衬砌的建筑材料及要求
修建隧道衬砌的材料,应具有足够的强度和耐久性,在某些环境中,还必须具有抗冻、抗渗和抗侵蚀性。此外,还应满足就地取材,降低造价,施工方便及易于机械化施工等要求。
常用的隧道衬砌材料有: 1.混凝土与钢筋混凝土
混凝土的优点是:整体性和抗渗性较好,既能在现场浇筑,也可以在加工场预制,而且能采用机械化施工。可以在水泥中掺入外加剂,以提高混凝土的性能。
钢筋混凝土材料主要用在洞门、明洞衬砌及地震区、偏压、通过断层破碎带或淤泥、流砂等不良地质地段的隧道衬砌中。在特殊情况下可采用旧钢轨或焊接钢筋骨架进行加强。
2.片石混凝土
为了节省水泥,在岩层较好地段的边墙衬砌,可采用片石混凝土(片石的掺量不应超过总体积的20%)。此外,当起拱线以上1m以外部位有超挖时,其超挖部分也可用片石混凝土进行回填。
选用的石料要坚硬,其强度等级不应低于MU40,有裂隙和易风化的石料不应采用。
3.石料和混凝土预制块
石料衬砌的优点是: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。其缺点是: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,而且需要大量熟练工人。
4.喷射混凝土
采用混凝土喷射机,将掺有速凝剂的混凝土干拌混合料和水高速喷射到洗干净的岩石表面上经凝结而成。其早期强度和密实性均较普通混凝土高,能封闭围岩的裂隙,能很快起到支护围岩的作用。另外在喷射混凝土中可加入纤维类材料提高其性能。
5.锚杆和钢架
锚杆是一种插入到围岩岩体内的杆形构件。锚杆可以是钢材,也可以是其它抗拉性能较好的材料。
钢架是为了加强支护刚度而在初期支护或二次衬砌中放置的型钢支撑或格栅钢支撑。
6.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。另外为了提高洞内照明、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。 二、铁路隧道净空及要求 (一)直线隧道净空
隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。
隧道净空是根据“隧道建筑限界”确定的,而“隧道建筑限界”是根据“基
本建筑限界”制定的,“基本建筑限界”又是根据“机车车辆限界”制定的。 “限界”是一种规定的轮廓线,这种轮廓线以内的空间是保证列车安全运行所必需的。“建筑限界”是建筑物不得侵入的一种限界。
1.机车车辆限界
它是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。要求所有在线路上行驶的机车
车辆停在平坡直线上时,沿着车体所有部分都必须容纳在此限界范围内而不得超越。
2.基本建筑限界
它是指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线,它的用途是保证机车车辆的安全运行及建筑物和设备不受损害。如下图所示。
3.隧道建筑限界
它是指包围“基本建筑限界”外部的轮廓线。即要比“基本建筑限界”大一些,留出少许空间,用于安装通讯信号、照明、通风、电力等设备。我国现行的“隧道建筑限界”是国家标准局1983年11月7日发布的GB146.2-83,并以此作为设计隧道支护结构的依据。
对于新建和改建的蒸汽及内燃牵引的单线和双线铁路隧道,采用“隧限-1A”和“隧限-1B” 。
对于新建和改建的电力牵引的单线和双线铁路隧道,采用“隧限-2A”和“隧限-2B” 。