《隧道衬砌计算》课件

隧道衬砌计算本课件将介绍隧道衬砌计算的基本原理和方法，为隧道工程设计施工提供参考课程目标了解隧道结构组成熟悉隧道衬砌设计原则掌握隧道衬砌承载力计算掌握隧道衬砌的作用和意义了解隧道衬砌荷载计算方法学习隧道衬砌结构设计要点隧道结构组成及特点

1.隧道结构组成隧道工程的特点12隧道衬砌的作用3隧道工程的特点地下工程空间狭小隧道工程属于地下工程，施工环境复杂，受地质条件影响较大隧道内部空间狭小，施工设备和人员活动受限安全风险高环境影响大隧道工程存在一定的安全风险，如塌方、涌水等隧道工程施工会对周围环境造成一定的影响，如噪音、扬尘等隧道结构的组成围岩衬砌钢筋排水系统指隧道开挖后暴露的岩石或土指为增强隧道结构强度和稳定指用于增强衬砌结构的钢筋材指用于排除隧道内部积水的管体性而设置的混凝土结构料道系统隧道衬砌的作用支撑围岩1防止围岩坍塌，保障隧道结构稳定性防水防渗2阻止地下水渗入隧道内部，维护隧道内部环境承载荷载3承受来自围岩、交通荷载等压力，确保隧道安全运行隧道衬砌设计原则

2.基本原则抗裂性和抗渗性12主要包括安全、经济、耐久、确保衬砌结构的完整性，防止适用等方面裂缝和渗水耐久性3衬砌结构应具有较长的使用寿命，能够抵抗各种环境因素的侵蚀隧道衬砌设计的基本原则安全经济耐久适用衬砌结构应具有足够的强度设计应合理利用材料和施工衬砌结构应具有较长的使用衬砌结构应满足隧道工程的和稳定性，保障隧道安全运工艺，控制工程造价寿命，能够抵抗各种环境因特定要求，如交通荷载、通行素的侵蚀风要求等隧道衬砌的抗裂性和抗渗性抗裂性设计采用高强度混凝土，合理设计配筋，控制施工质量，防止裂缝产生抗渗性设计采用防水材料，设置防渗层，控制施工质量，防止渗水隧道衬砌的耐久性结构设计2设计合理的结构形式，确保衬砌结构的整体性和稳定性材料选择1采用耐腐蚀、耐磨损的材料，如高性能混凝土、防水材料等施工工艺采用先进的施工工艺，确保施工质量，3延长衬砌结构的使用寿命隧道衬砌荷载确定

3.围岩压力自重荷载12由围岩自身的重量和地应力产衬砌结构自身重量产生的压力生的压力地震荷载3地震发生时，地面振动产生的冲击力隧道围岩压力的形成机理地应力围岩自身重量开挖影响是指岩石和土体在地壳应力场作用下产是指围岩自身重量产生的压力隧道开挖后，围岩的应力状态发生变化生的压力，产生新的压力隧道衬砌承受的主要荷载围岩压力由围岩自身的重量和地应力产生的压力，是主要荷载自重荷载衬砌结构自身重量产生的压力，相对较小交通荷载车辆或行人通过隧道产生的压力地震荷载地震发生时，地面振动产生的冲击力，考虑地震区隧道衬砌计算时的荷载分析地质条件1岩石类型、岩体强度、地下水等因素对围岩压力有影响开挖方法2不同开挖方法会对围岩应力状态产生不同影响衬砌类型3不同衬砌类型对荷载的承受能力不同设计要求4根据设计要求，选择合适的荷载组合方式进行计算隧道衬砌荷载计算

4.静态荷载1指作用时间较长，大小和方向基本不变的荷载，主要包括围岩压力和自重荷载动态荷载2指作用时间较短，大小和方向随时间变化的荷载，主要包括地震荷载和交通荷载静态荷载围岩压力-理论计算方法根据地质条件和开挖方法，利用力学理论计算围岩压力数值模拟方法采用有限元等数值方法模拟围岩应力状态，计算围岩压力现场测试方法利用压力计等仪器，测量现场围岩压力，提供实际数据参考静态荷载自重荷载-荷载分布计算方法自重荷载均匀分布在衬砌结构上根据衬砌结构的体积和材料密度，计算自重荷载动态荷载地震荷载-地震波形2采用不同地震波形进行地震荷载计算，模拟不同地震的冲击力地震烈度1根据工程所在地的地震烈度，确定地震荷载的大小荷载方向考虑水平和垂直方向的地震荷载，进行3综合分析隧道衬砌承载力计算

5.承载力分析计算方法12分析衬砌结构的承载能力，是根据衬砌结构的材料、几何形否能够承受各种荷载的作用状和受力状态，采用力学方法进行计算安全储备3计算结果应留有安全储备，确保衬砌结构的安全可靠性隧道衬砌承载力分析材料强度结构形式荷载分布混凝土强度、钢筋强度等材料性能对承衬砌结构的厚度、形状、配筋方式等对荷载的集中程度和作用方向对承载力有载力有直接影响承载力有影响影响钢筋混凝土衬砌承载力计算材料参数1混凝土强度、钢筋强度、弹性模量等材料参数结构尺寸2衬砌厚度、宽度、配筋间距等结构尺寸荷载条件3围岩压力、自重荷载、交通荷载等荷载条件计算方法4采用力学理论或有限元方法进行计算喷射混凝土衬砌承载力计算材料参数喷射混凝土强度、弹性模量等材料参数结构厚度喷射混凝土的厚度荷载条件围岩压力、自重荷载等荷载条件计算方法采用简化计算公式或有限元方法进行计算隧道衬砌结构设计

6.构造设计配筋设计12根据隧道工程的具体情况，设计合理的衬砌结构形式，如根据荷载条件和衬砌结构形式，设计合理的钢筋配筋方案单层衬砌、双层衬砌等，确保衬砌结构的强度和稳定性防渗设计伸缩缝设置34采用防水材料，设置防渗层，防止地下水渗入隧道内部设置伸缩缝，适应隧道结构的热胀冷缩，防止裂缝产生隧道衬砌构造及配筋要求衬砌厚度配筋率根据围岩压力和衬砌类型确定，根据荷载条件和衬砌结构形式确一般为30-50厘米定，一般为

0.5%-

1.5%钢筋类型一般采用HRB400级或更高强度的钢筋隧道衬砌防渗设计防水涂料防水卷材防水板涂刷在衬砌表面，形成防水膜，阻止水渗铺设在衬砌表面，形成防水层，阻止水渗安装在衬砌内部，形成防水屏障，阻止水入入渗入隧道衬砌伸缩缝设置缝距1根据隧道长度和温度变化范围确定，一般为5-10米缝型2可采用直缝、斜缝或曲缝，根据实际情况选择填充材料3采用弹性材料填充，如橡胶条、泡沫板等隧道衬砌施工技术

7.施工技术概述钢筋混凝土衬砌施工12介绍隧道衬砌施工的流程和主介绍钢筋混凝土衬砌施工的技要技术要点术要点和注意事项喷射混凝土衬砌施工3介绍喷射混凝土衬砌施工的技术要点和注意事项隧道衬砌施工技术概述支护系统采用锚杆、钢拱架等支护系统，确保开挖面的稳定性模板安装根据设计图纸，安装模板，形成衬砌结构的形状钢筋绑扎根据配筋方案，绑扎钢筋，增强衬砌结构的强度混凝土浇筑采用机械或人工方式，将混凝土浇筑到模板内，形成衬砌结构养护对混凝土进行养护，保证其强度和耐久性钢筋混凝土衬砌施工混凝土浇筑钢筋绑扎钢筋加工将混凝土浇筑到模板内，并进模板制作将加工好的钢筋按照设计要求行振捣，保证混凝土密实根据配筋方案，对钢筋进行加绑扎在一起，形成钢筋笼根据设计图纸，制作模板，确工，弯曲成型，确保质量保尺寸和形状准确喷射混凝土衬砌施工喷射工艺2采用分层喷射，确保喷射层厚度和密实度喷射机1采用高压喷射机，将混凝土喷射到隧道开挖面上养护对喷射混凝土进行养护，保证其强度和3耐久性隧道衬砌病害与维修

8.常见病害维修技术12介绍隧道衬砌常见的病害类型介绍隧道衬砌病害的维修方法和原因和技术要点加固加强3介绍隧道衬砌加固加强的技术方法隧道衬砌的常见病害裂缝渗漏剥落由荷载作用、温度变化、施工质量等因由防水层失效、施工质量等因素引起由混凝土强度不足、养护不当等因素引素引起起隧道衬砌的维修技术裂缝修补渗漏处理剥落修复采用灌浆、粘贴、焊接等方法修补裂采用堵漏材料、防水涂料等方法处理采用钢筋网、水泥砂浆等材料修复剥缝渗漏落部位隧道衬砌的加固加强钢筋网加固1在衬砌表面铺设钢筋网，增强其抗拉强度混凝土加固2在衬砌表面喷射或浇筑混凝土，增加其厚度锚杆加固3在衬砌内部安装锚杆，增强其稳定性。