一種非對稱的隧道襯砌結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及交通設(shè)施領(lǐng)域，具體涉及一種非對稱的隧道襯砌結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隧道是鐵路、公路、城市地鐵和水利水電等行業(yè)中常用的一種地下建筑結(jié)構(gòu)。通常隧道結(jié)構(gòu)主要根據(jù)其所穿越地層的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件來進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算。為了維護(hù)隧道的安全、正常使用以及耐用年限，一般在隧道所穿越區(qū)域的地下巖土體被挖除后的空間內(nèi)都要建造支護(hù)或支撐結(jié)構(gòu)，即形成所謂的隧道襯砌結(jié)構(gòu)，用于抵抗隧道周圍巖土體產(chǎn)生的壓力和變形，防止巖土體發(fā)生坍塌和冒落。為便于設(shè)計和現(xiàn)場施工，通常隧道襯砌都按照對稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和計算，即將抵抗隧道周圍巖土體壓力和變形作用的襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計成以隧道中心軸線為左右對稱的軸對稱結(jié)構(gòu)。但是，由于巖土體所處環(huán)境的復(fù)雜性和隨機性，其工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件均存在著隨機性和離散性，因此在不同的地層中開挖隧道后，其周圍巖土體施加在隧道襯砌上的壓力也是不相同的。尤其是在不均勻地層或軟硬不均的地層中開挖隧道時，地層巖土體施加在隧道襯砌結(jié)構(gòu)上的壓力也是不對稱的，即隧道襯砌結(jié)構(gòu)所承受的地層壓力和變形作用是不對稱的，通常也稱為偏壓荷載，因此隧道襯砌結(jié)構(gòu)也應(yīng)當(dāng)設(shè)計成為非對稱的地下結(jié)構(gòu)。但根據(jù)傳統(tǒng)的經(jīng)驗，在進(jìn)行地下隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算時，仍然假定隧道襯砌所承受地層巖土體的壓力是以隧道中心軸線為對稱軸的左右對稱荷載，因而也將隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計成以隧道中心軸線為對稱軸的左右對稱結(jié)構(gòu)型式。如此設(shè)計的隧道襯砌結(jié)構(gòu)由于不能適應(yīng)其周圍巖土體所施加的非對稱荷載，從而在實際工程中出現(xiàn)了眾多的已經(jīng)投入運行的隧道發(fā)生襯砌結(jié)構(gòu)開裂、剝落和坍塌等的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到隧道的正常使用和運營安全，其維修加固的難度大，而且成本高。因此，需要結(jié)合實際地層的非均質(zhì)性地質(zhì)條件，來尋求一種新型的非對稱隧道襯砌結(jié)構(gòu)，以解決鐵路、公路以及城市地鐵、水利水電等交通隧道建設(shè)中所遇到的非均質(zhì)地層帶來的偏壓問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種非對稱的隧道襯砌結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)地層地質(zhì)條件廣泛、支護(hù)效果好、便于施工、工程造價相對較低的特點。
[0004]本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種非對稱的隧道襯砌結(jié)構(gòu)，由環(huán)繞隧道巖土的初期支護(hù)、嵌套在初期支護(hù)內(nèi)的內(nèi)層襯砌、置于初期支護(hù)與內(nèi)層襯砌之間的預(yù)留空腔構(gòu)成，內(nèi)層襯砌的外表面具有防水隔離層，初期支護(hù)的左右兩側(cè)部位和拱頂部位設(shè)置有徑向系統(tǒng)錨桿，其特征在于，筒狀的初期支護(hù)I嵌套在筒狀內(nèi)層襯砌2的外部；以隧道縱向中心面劃分:a)內(nèi)層襯砌2的內(nèi)表面左右對稱，內(nèi)層襯砌2的外表面及初期支護(hù)I的內(nèi)外表面均為不對稱構(gòu)造，即:初期支護(hù)I和內(nèi)層襯砌2各自的左右壁具有非對稱的壁厚；b)初期支護(hù)I的左右兩側(cè)部位的徑向錨桿5亦呈不對稱的構(gòu)造，即初期支護(hù)I的左右兩側(cè)部位的徑向錨桿具有不同的長度。
[0006]進(jìn)一步的是，所述初期支護(hù)垂直于隧道中心軸線的橫截面呈閉合的環(huán)狀，其徑向厚度以隧道中心軸線呈左右不對稱狀，其可由噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、型鋼組合構(gòu)成或由噴射纖維混凝土構(gòu)成。
[0007]進(jìn)一步的是，所述內(nèi)層襯砌垂直于隧道中心軸線的橫截面呈封閉的環(huán)狀，其徑向厚度以隧道中心軸線呈左右不對稱狀，其內(nèi)部輪廓線則以隧道中心軸線呈對稱狀，其可由鋼筋混凝土現(xiàn)場澆筑或預(yù)制鋼筋混凝土塊構(gòu)成。
[0008]進(jìn)一步的是，所述防水隔離層設(shè)置在初期支護(hù)和內(nèi)層襯砌之間的區(qū)域內(nèi)，其環(huán)向呈閉合狀，可由瀝青、高分子卷材構(gòu)成。
[0009]進(jìn)一步的是，所述預(yù)留變形空腔設(shè)置在初期支護(hù)和防水隔離層之間區(qū)域內(nèi)，空腔內(nèi)充滿空氣。
[0010]進(jìn)一步的是，所述系統(tǒng)錨桿沿隧道徑向設(shè)置，且其長度在隧道中心軸線兩側(cè)呈不對稱狀，其由不同強度等級的鋼筋或玻璃纖維加工制成。
[0011]本實用新型的有益效果:在滿足多種不均勻或非均質(zhì)地層的條件下，該用于鐵路、公路和城市地鐵等在非均質(zhì)和非均勻地層中的非對稱隧道襯砌結(jié)構(gòu)，通過將所承受地層巖土體壓力或地層變形較大一側(cè)的隧道襯砌厚度加大，而承受地層壓力較小或變形較小一側(cè)的襯砌厚度減薄，從而形成沿隧道中心軸線左右不對稱的襯砌結(jié)構(gòu)。所述的隧道內(nèi)部輪廓線仍然是以隧道中心軸線為對稱軸的軸對稱圖形。由于隧道襯砌結(jié)構(gòu)不對稱，因而其可適應(yīng)地質(zhì)條件復(fù)雜諸如軟硬不均、非均質(zhì)的巖土體地層條件。該用于非對稱的隧道襯砌結(jié)構(gòu)，可降低隧道襯砌的圬工數(shù)量，減少隧道中系統(tǒng)錨桿的長度，不僅可簡化施工工藝和加快施工進(jìn)度，而且還能有效降低隧道施工期間的安全風(fēng)險和施工作業(yè)的勞動強度，節(jié)省工程造價。本實用新型所述的一種非對稱的隧道襯砌結(jié)構(gòu)，更能適應(yīng)非均質(zhì)和復(fù)雜地質(zhì)的地層條件，其施工工藝簡單、造價相對較低，使用范圍廣。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型一種非對稱的隧道襯砌結(jié)構(gòu)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為圖1中A-A剖面的剖視示意圖。
[0014]附圖標(biāo)記說明:初期支護(hù)1、內(nèi)層襯砌2、左側(cè)內(nèi)層襯砌201、右側(cè)內(nèi)層襯砌202、防水隔離層3、預(yù)留空腔4、系統(tǒng)錨桿5、左側(cè)系統(tǒng)錨桿501、右側(cè)系統(tǒng)錨桿502。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進(jìn)一步的說明。
[0016]如圖1、圖2所示，該用于一種非對稱的隧道襯砌結(jié)構(gòu)，包括初期支護(hù)1，所述初期支護(hù)I為厚壁筒狀的結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述非對稱隧道襯砌結(jié)構(gòu)的最外部，與隧道周圍的巖土體直接緊密接觸，所述內(nèi)層襯砌2設(shè)置在初期支護(hù)I的內(nèi)腔部位，在所述初期支護(hù)I和內(nèi)層襯砌2之間區(qū)域內(nèi)設(shè)置有所述防水隔離層3。所述預(yù)留空腔4設(shè)置在初期支護(hù)I和防水隔離層3之間的區(qū)域內(nèi)。所述系統(tǒng)錨桿5設(shè)置在初期支護(hù)I的兩側(cè)部位和拱頂部位，沿隧道徑向打入到周圍的巖土體中。
[0017]為了保證隧道開挖期間周圍巖土體的穩(wěn)定性，防止巖土體坍塌而影響施工人員以及機械設(shè)備的安全，使所述初期支護(hù)I與所開挖的地下隧道周圍地層的巖土體直接緊密接觸，其用于封閉隧道開挖所揭露出的巖土體表面，防止巖土體發(fā)生風(fēng)化、坍塌并控制其過大的變形。所述初期支護(hù)I垂直于隧道中心軸線的橫截面呈封閉的環(huán)狀，其橫截斷面與隧道的橫截面相匹配，可采用拱形、圓形、橢圓形、矩形等形狀，作為優(yōu)選，本實用新型所述的初期支護(hù)I橫截斷面采用環(huán)向閉合的拱形。為確保隧道施工的安全，適應(yīng)非均質(zhì)地層的壓力，所述初期支護(hù)I平行于隧道中線軸線設(shè)置，