隧道及地下工程襯砌

襯砌可以采用木材、磚、石、混凝土、鋼筋混凝土、噴射混凝土(必要時(shí)可再用鋼筋網(wǎng)加強(qiáng))以及鑄鐵、鋼材或其他金屬等建筑材料構(gòu)筑。

當(dāng)前，隧道襯砌設(shè)計(jì)和施工的要旨在于盡可能地發(fā)揮和利用圍巖的自持能力，使襯砌設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)合理。襯砌作業(yè)是隧道施工的關(guān)鍵工序之一，應(yīng)考慮其綜合機(jī)械化和預(yù)制裝配工業(yè)化，進(jìn)一步提高襯砌質(zhì)量，并加速施工進(jìn)度。 2100433B

隧道及地下工程襯砌承重

即承受?chē)鷰r壓力、結(jié)構(gòu)自重、地下水壓力以及其他荷載的作用；

隧道及地下工程襯砌圍護(hù)

即用來(lái)防止圍巖風(fēng)化和崩塌，以及防水和防潮等。

根據(jù)凈空和外形要求以及水文、地質(zhì)條件的不同，襯砌可以是圓形的、拱頂直墻形的、拱頂曲墻形的和穹頂圓筒墻形的，也有采用橢圓或其他腰圓形和矩形等斷面形狀及不同的斷面尺寸。在軟弱地層中，當(dāng)洞底反力很大時(shí)，可以采用帶仰拱的襯砌。襯砌厚度取決于隧道或地下結(jié)構(gòu)的跨度和高度，其所承受的圍巖壓力和其他荷載的大小，以及圍巖的變形特點(diǎn)，也與所選用的設(shè)計(jì)和施工方法有關(guān)。根據(jù)施工方法的不同，可以將襯砌分為：模筑襯砌、離壁式襯砌、裝配式襯砌和噴錨支護(hù)等幾種形式。

隧道及地下工程襯砌模筑襯砌

采用現(xiàn)場(chǎng)立模灌筑整體混凝土或砌筑磚石，與圍巖之間的超挖部分可進(jìn)行回填和灌漿，使與圍巖緊貼。有拱頂半襯砌（邊墻不作襯砌）、厚拱薄墻襯砌等幾種形式。

隧道及地下工程襯砌離壁式襯砌

襯砌與巖壁相隔離，其間的空隙不回填。為保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，多數(shù)情況都在拱腳處設(shè)置水平支撐，使該處襯砌與巖壁互相頂緊。離壁式襯砌也可以做成裝配式的，以方便施工。這種襯砌多在穩(wěn)定或基本穩(wěn)定的圍巖中采用，對(duì)防潮要求比較高的各類(lèi)地下倉(cāng)庫(kù)尤為適合。

隧道及地下工程襯砌裝配式襯砌

最常用的是圓形管片襯砌，由若干預(yù)制好的鋼筋混凝土管片或混凝土砌塊用拼裝機(jī)械在隧道中裝配而成。管片之間和相鄰環(huán)管片間的接頭多用螺栓連接，如采用砌塊接頭則多用鑲榫錯(cuò)縫嵌合。管片襯砌是配合盾構(gòu)或其他挖掘機(jī)械開(kāi)挖施工而采用的。裝配完成以后，一般要向管片背后壓漿，以保證地層的穩(wěn)定性。除圓形管片襯砌外，裝配式襯砌還可以由若干鋼筋混凝土構(gòu)件拼裝成各種斷面形式。在裝配式襯砌的內(nèi)面，根據(jù)結(jié)構(gòu)加固和防水要求，有時(shí)再加設(shè)一圈現(xiàn)澆的鋼筋混凝土內(nèi)襯，稱(chēng)為復(fù)合式襯砌。

隧道及地下工程襯砌噴錨支護(hù)

用錨桿噴混凝土或錨桿鋼筋網(wǎng)噴混凝土來(lái)加固并支護(hù)圍巖的一種新的襯砌形式。錨桿沿洞周按一定間距布置，深入圍巖內(nèi)相當(dāng)深度，并用各種方式進(jìn)行錨固。為增加錨固效果，對(duì)錨桿可預(yù)施應(yīng)力。用新奧法施工時(shí)，噴錨通常作為一次支護(hù)，根據(jù)斷面收斂的量測(cè)信息，在其內(nèi)圈再整體模筑二次襯砌，也稱(chēng)為復(fù)合式襯砌。

地下水通過(guò)襯砌的薄弱處滲漏入洞內(nèi)，使襯砌腐蝕、風(fēng)化及洞內(nèi)設(shè)備銹蝕；寒冷地區(qū)的洞內(nèi)會(huì)有掛冰、冰柱及冰錐等出現(xiàn)，使襯砌及洞內(nèi)設(shè)備被凍融破壞。漏水原因可能是襯砌抗?jié)B性差、防水設(shè)備不足或失效、襯砌裂損和腐蝕，以及施工原因所產(chǎn)生的襯砌缺陷等，可采用排、堵、截相結(jié)合，綜合整治，并按具體情況確定其主次。

隧道及地下工程病害和整治排水

最常用的方法是在襯砌內(nèi)表面開(kāi)鑿溝槽，將水沿邊墻引入排水溝內(nèi)，其工程量小，施工方便；也可鉆孔將襯砌背后積水引入洞內(nèi)水溝排出。

隧道及地下工程病害和整治堵水

若水壓不大,漏水孔洞較小時(shí),可用速凝水泥膠漿直接堵塞。若水壓和漏水孔洞均較大時(shí)，可先插管排水，待管周?chē)皾{有一定強(qiáng)度后再拔管直接堵塞。大量漏水時(shí)，可在襯砌背后注漿形成防滲殼。出水范圍較大，有條件時(shí)可作結(jié)構(gòu)外防水層，最為有效；其次可作內(nèi)防水層（見(jiàn)隧道及地下工程防水）。如襯砌損壞，可用防水混凝土更換。如原襯砌接縫未作防水處理或失效而漏水，可重作防水處理。在沉降逢處增設(shè)止水帶。

隧道及地下工程病害和整治截水

為了防止地表水通過(guò)地層滲入洞內(nèi)，應(yīng)針對(duì)洞頂情況進(jìn)行整治。如填平洞頂洼地、水塘，疏導(dǎo)流水溪溝，鋪砌仰坡等。

指襯砌由于環(huán)境因素的作用，而遭受的化學(xué)和物理侵蝕?；瘜W(xué)侵蝕有：①地下水中有侵蝕物質(zhì)；②地下建筑中所儲(chǔ)存的物質(zhì)有侵蝕性；③與混凝土直接接觸處,有因細(xì)菌作用而生成的侵蝕性物質(zhì),多見(jiàn)于下水道和污水處理池；④蒸汽機(jī)車(chē)煤煙中有害氣體對(duì)混凝土的侵蝕。物理侵蝕有：①凍害；②混凝土集料溶脹；③混凝土機(jī)械磨損，如車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)工作上的磨損，蒸汽機(jī)車(chē)煤煙對(duì)襯砌的機(jī)械磨損；④混凝土因溫度突然大幅度下降而受到的熱震；⑤高速水的破壞。上述侵蝕中以地下水的侵蝕最為多見(jiàn)，寒冷地區(qū)則容易產(chǎn)生凍害。

隧道及地下工程病害和整治地下水侵蝕的整治

可將地下水排出和在襯砌背面設(shè)防蝕層。若在襯砌內(nèi)面設(shè)防蝕層，對(duì)來(lái)自隧道內(nèi)的分解性水蝕、煙蝕有防護(hù)效果。防蝕層的材料可用各種特種水泥、瀝青砂漿或?yàn)r青混凝土、樹(shù)脂類(lèi)砂漿或混凝土、各種防蝕涂料、鑲面塊材等。伸縮縫腐蝕的整治，除在縫背排水外、可用油膏和膠油嵌縫，縫口再粘貼氯丁膠板、開(kāi)卸式塑料止水帶或軟聚氯乙烯板條封口。對(duì)腐蝕深度不大的襯砌，可先抹面再作防蝕層。如腐蝕深度較大，可先模筑防水混凝土再作防蝕層，也可先噴漿或噴混凝土再作防蝕層。當(dāng)腐蝕面較大時(shí)，可成環(huán)更換襯砌或用噴混凝土修筑套拱以加固。

隧道及地下工程病害和整治防治凍害

冰凍可能導(dǎo)致襯砌凍融破壞，圍巖凍脹引起襯砌變形開(kāi)裂，排水設(shè)施可能堵塞，因掛冰造成凈空不足等?？刹扇∫韵路乐未胧孩僬温┧褪韪蓢鷰r周?chē)e水；②將襯砌周?chē)鷥雒浶酝粮鼡Q成透水性強(qiáng)的粗粒土；③在洞口設(shè)防寒簾幕；④用膨脹珍珠巖混凝土、膨脹蛭石混凝土、浮石混凝土和加氣混凝土等作內(nèi)襯保溫層，或先涂防水水泥再?lài)娡颗菽^熱層和防火層作成保溫層；⑤用電加熱器或熱排水管加熱襯砌；⑥用錨桿安裝聚氯乙烯瓦楞板使與襯砌有一定間隙，板上噴涂氨基甲酸乙酯泡沫絕熱材料和防火層，隧道漏水可在間隙中流泄而不致凍結(jié)；⑦在洞外設(shè)鍋爐用管道向洞內(nèi)供熱。

隧道及地下工程病害和整治襯砌裂損

是隧道主要病害之一，其危害是：裂縫漏水；地層中若含有害氣體時(shí)可從裂縫逸出；使隧道凈空變小或碎塊傷人；襯砌因變形而降低對(duì)圍巖的支護(hù)能力，而使圍巖喪失穩(wěn)定。按裂縫的成因，可分為結(jié)構(gòu)性或非結(jié)構(gòu)性裂縫。前者表示結(jié)構(gòu)整體和局部的穩(wěn)定和安全因素已受影響,其原因可能是設(shè)計(jì)不當(dāng),施工質(zhì)量差或其他未預(yù)料到的事故。非結(jié)構(gòu)性裂縫的成因，如溫度收縮、干縮等。結(jié)構(gòu)性裂縫按其受力性質(zhì)可分為壓裂、拉裂和剪裂性裂縫。應(yīng)分析裂縫對(duì)襯砌穩(wěn)定性的影響，以決定整治措施,通常有：①加強(qiáng)巖體穩(wěn)定性,如整治水害、疏干地層以穩(wěn)定巖體；注漿加固圍巖，改善襯砌受力狀態(tài)；填充或支護(hù)襯砌外圍的洞穴；錨桿加固巖體；換填軟弱的地基層等。②加固或更換襯砌，如向襯砌體內(nèi)或背部注漿，噴混凝土（視裂損程度確定是否加設(shè)鋼筋網(wǎng)和錨桿），加設(shè)鋼拱架或嵌軌，更換襯砌等。

立拱架或模板后修筑的隧道襯砌。模筑襯砌材料能夠耐久、耐火和耐凍，并能抵抗化學(xué)及大氣的侵蝕。

分類(lèi)和比較　模筑襯砌包括磚石襯砌、片石混凝土襯砌、鋼筋混凝土和整體灌筑的混凝土襯砌。

磚石或混凝土預(yù)制塊襯砌 　它與就地灌筑的整體混凝土襯砌比較，有在砌筑后能立即承受?chē)鷰r壓力，并易于就地取材；但操作多半依靠手工，進(jìn)度難于提高，且砌縫容易漏水，防水性能較差。各國(guó)早期及中國(guó)在50年代初期修筑的隧道，均曾大量采用石料襯砌，不過(guò)已很少采用。

片石混凝土襯砌 　只有在地質(zhì)條件較好、圍巖壓力較小、砂子采集困難、運(yùn)輸不便、又無(wú)適當(dāng)定型石料可用的條件下，才考慮采用；但其勞動(dòng)生產(chǎn)率低，進(jìn)度較慢，一般不宜推薦。

鋼筋混凝土襯砌 　只在地質(zhì)條件復(fù)雜、圍巖壓力很大，并出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)壓力或動(dòng)荷載作用時(shí)應(yīng)用；在八度及八度以上的地震區(qū)，隧道洞口也可采用。對(duì)有特殊設(shè)計(jì)要求，或跨度較大的地下建筑物，宜采用鋼筋混凝土襯砌。在圍巖壓力較大、地質(zhì)條件較差時(shí)，將用作支撐的鋼拱架作為骨架留存在混凝土襯砌中比較有利。

整體灌筑混凝土襯砌 ，為模筑襯砌中的一種主要施工方式，在鐵路隧道、道路隧道、水工隧洞及其他各類(lèi)地下建筑工程中均廣泛應(yīng)用。這種模筑襯砌便于機(jī)械化施工，其整體性和抗?jié)B性均較好；在全斷面開(kāi)挖時(shí)，有利于采用金屬模板臺(tái)車(chē)灌筑混凝土。缺點(diǎn)是工序多，施工進(jìn)度慢，灌筑混凝土后不能立即承受荷載，化學(xué)穩(wěn)定性也較差。