隧道襯砌有哪些類型?隧道襯砌是確保地下建筑穩定性、安全性和耐久性的關鍵結構部件。其分類取決于材料、結構設計、施工方法和功能要求。以下是主要分類:
1. 按材料
① 混凝土襯砌:最常見的類型,因其抗壓強度和耐久性而使用。它包括普通混凝土和鋼纖維增強混凝土 (SFRC),以增強抗裂性能。
② 鋼筋混凝土 (RC) 襯砌:采用鋼筋來承受拉應力,非常適合地震活躍區或重載隧道。
③ 噴射混凝土襯砌:采用氣動方式快速支撐,常用于新奧法 (NATM)。它可能包含促進劑等添加劑以促進快速凝固。
④ 管片襯砌:由隧道掘進機 (TBM) 組裝的預制混凝土或鋼管片。這些管片模塊化且高效,適用于機械化隧道施工。
⑤ 噴射防水膜襯砌:將噴射混凝土與防水膜(例如高密度聚乙烯膜)相結合,以防止在惡劣的水文地質條件下滲水。
2. 按結構設計分類
① 整體式襯砌:現場澆筑成連續結構,提供均勻的荷載分布。常用于地質穩定的淺埋隧道。
② 復合式襯砌:一種雙層系統,由用于直接支撐的一次襯砌(例如噴射混凝土和巖錨)和用于長期穩定性的二次襯砌(例如鋼筋混凝土)組成。
③ 柔性襯砌:旨在適應地面變形,通常在軟土地基或擠壓性巖石條件下使用屈服構件或可壓縮材料。
3. 按施工方法分類
① 現澆襯砌:使用模板現場建造,適用于不規則形狀的隧道或定制設計。
② 預制襯砌:工廠化生產的管片(混凝土或鋼管),由隧道掘進機(TBM)安裝,確保在均勻斷面隧道中實現高精度和快速施工。
③ 噴射襯砌:采用機器人噴射混凝土施工,尤其適用于鉆爆法隧道或隧道修復工程。
4. 按功能用途分類
① 承重襯砌:注重結構完整性,以承受地壓、水壓和外部荷載。
② 防水襯砌:注重抗滲性,采用防水膜或化學添加劑防止滲漏。
③ 耐磨襯砌:用于水力隧道或采礦運輸系統,通常采用硬骨料或鋼纖維來增強耐磨性。
5. 專用襯砌
① 防火襯砌:包括硅酸鈣板或蛭石混凝土等材料,用于承受運輸隧道的高溫。
② 排水襯砌:采用內置通道或多孔材料來管理地下水,降低靜水壓力。
6. 基于功能和時間
(1)初次襯砌:開挖后立即安裝,這種臨時或初始支護可最大限度地減少變形并穩定隧道掌子面。典型方法包括:
① 噴射混凝土
② 鋼筋或鋼套
③ 巖栓和鋼筋網
(2)二次襯砌:地基穩定后進行二次襯砌,提供隧道使用壽命所需的永久支撐、防水性和耐久性。二次襯砌通常通過以下方式實現:
① 現澆混凝土
② 預制混凝土管片
③ 不同材料組合的復合系統
隧道襯砌的選擇取決于地質條件、項目要求和經濟因素。纖維增強聚合物 (FRP) 和嵌入襯砌的智能傳感器等現代技術進步,進一步增強了性能監測和使用壽命。工程師必須平衡技術可行性、可持續性和成本效益,以優化隧道的安全性和功能性。