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11.5 结构形式及衬砌


11.5.1 地下结构形式应与所采用的施工方法相适应。
11.5.2 衬砌结构宜设计为闭合式。
11.5.3 明挖法施工的结构衬砌应符合下列规定:
        1 可采用整体式现浇钢筋混凝土框架结构或装配式钢筋混凝土框架结构;
        2 围护结构的地下连续墙或灌注桩宜作为主体结构侧墙的一部分与内衬墙共同受力。墙体的结合方式可选用叠合式或复合式构造;
        3 作为侧墙一部分利用的桩、墙,应计及在使用期内围护结构的材料劣化,内力向内衬转移的影响;
        4 确能满足耐久性要求时,可将地下连续墙作为主体结构的单一侧墙。
11.5.4 盾构法施工的隧道衬砌应符合下列规定:
        1 在满足工程使用、受力和防水要求的前提下,可采用装配式钢筋混凝土单层衬砌或在其内现浇钢筋混凝土内衬的双层衬砌;
        2 在联络通道门洞区段的装配式衬砌,宜采用钢管片、铸铁管片或钢与钢筋混凝土的复合管片。
11.5.5 矿山法施工的结构衬砌应符合下列规定:
        1 结构的断面形状和衬砌形式,应根据围岩条件、使用要求、施工方法及断面尺度等,从受力、围岩稳定和环境保护等方面综合分析确定;
        2 Ⅲ~Ⅵ级围岩中的区间隧道或相当断面尺度的隧道,宜采用封闭的曲线形衬砌结构,衬砌断面周边外轮廓宜圆顺;在稳定围岩中或受其他条件限制时,也可采用直墙拱衬砌结构;特殊情况下也可采用矩形框架结构;
        3 Ⅲ~Ⅵ级围岩中的车站隧道或断面尺度接近的隧道,宜采用多跨结构形式,衬砌周边轮廓宜采用曲线形,并宜圆顺;在稳定围岩中或受其他条件限制时,可采用直墙拱衬砌结构;特殊情况下也可采用矩形框架结构;
        4 Ⅲ~Ⅵ级围岩中的隧道宜设置仰拱;
        5 衬砌形式的确定应符合下列规定:
          1)矿山法隧道应采用复合式衬砌。在无水的Ⅰ~Ⅱ级围岩中的单线区间隧道和Ⅰ级围岩中的双线区间隧道,也可采用单层整体现浇的混凝土衬砌。
    复合式衬砌的初期支护可根据围岩条件确定,主要类型和适用条件应符合表11.5.5的规定。复合式衬砌的二次衬砌应采用钢筋混凝土,并应在内外层衬砌之间铺设防水层或隔离层。有条件时也可采用装配式衬砌;

表11.5.5  复合式衬砌初期支护类型和适用条件
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。
11.5.6 沉管隧道的衬砌应符合下列规定:
        1 结构形式应根据隧道使用功能和工程条件等因素确定。水深小于35m的通行地铁车辆和机动车的多车道隧道,宜采用普通钢筋混凝土或纵向施加预应力的钢筋混凝土矩形框架结构;水深大于45m的单、双线隧道,宜采用圆形单层或双层钢壳混凝土结构;水深介于35m~45m之间时,应通过综合研究确定。
        2 管节长度应根据沉埋段的长度与管节制作、沉埋设备及航道等有关的施工条件和工期等因素确定,并宜控制在100m~130m范围内。
11.5.7 顶进法施工的结构,当长度较大时应分节顶进。分节长度应根据地基土质、结构断面大小及控制顶进方向的要求确定,首节长度宜为中间各节长度的1/2。节间接口应能适应容许的变形量并满足防水要求。

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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地铁设计规范 GB50157-2013
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