一種非對(duì)稱的隧道襯砌結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交通設(shè)施領(lǐng)域，具體涉及一種非對(duì)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(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)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(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工，通常隧道襯砌都按照對(duì)稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)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(jì)成以隧道中心軸線為左右對(duì)稱的軸對(duì)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(jī)性，其工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件均存在著隨機(jī)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(shí)，地層巖土體施加在隧道襯砌結(jié)構(gòu)上的壓力也是不對(duì)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(duì)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(jì)成為非對(duì)稱的地下結(jié)構(gòu)。但根據(jù)傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)行地下隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算時(shí)，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(duì)稱軸的左右對(duì)稱荷載，因而也將隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成以隧道中心軸線為對(duì)稱軸的左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)型式。如此設(shè)計(jì)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(duì)稱荷載，從而在實(shí)際工程中出現(xiàn)了眾多的已經(jīng)投入運(yùn)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(yùn)營(yíng)安全，其維修加固的難度大，而且成本高。因此，需要結(jié)合實(shí)際地層的非均質(zhì)性地質(zhì)條件，來(lái)尋求一種新型的非對(duì)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(lái)的偏壓?jiǎn)栴}。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種非對(duì)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(jià)相對(duì)較低的特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種非對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(duì)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(duì)稱狀，其內(nèi)部輪廓線則以隧道中心軸線呈對(duì)稱狀，其可由鋼筋混凝土現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)度在隧道中心軸線兩側(cè)呈不對(duì)稱狀，其由不同強(qiáng)度等級(jí)的鋼筋或玻璃纖維加工制成。
[0011]本發(fā)明的有益效果: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(duì)稱隧道襯砌結(jié)構(gòu)，通過(guò)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(duì)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(duì)稱軸的軸對(duì)稱圖形。由于隧道襯砌結(jié)構(gòu)不對(duì)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(duì)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(zhǎng)度，不僅可簡(jiǎn)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(xiǎn)和施工作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省工程造價(jià)。本發(fā)明所述的一種非對(duì)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(jiǎn)單、造價(jià)相對(duì)較低，使用范圍廣。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明一種非對(duì)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(shuō)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(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0016]如圖1、圖2所示，該用于一種非對(duì)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(duì)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(jī)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(guò)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?cái)嗝媾c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，本發(fā)明所述的初期支護(hù)I橫截?cái)嗝娌捎铆h(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，其