[实用新型]大体积空心混凝土隧道衬砌结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及铁路隧道，特别涉及一种大体积空心混凝土隧道衬砌结构。

背景技术

目前隧道衬砌结构有复合式衬砌或整体式明洞衬砌，双线隧道复合式衬砌结构厚度一般不大于60cm，明洞衬砌结构厚度一般不大于80cm，普通衬砌设计荷载较小，尤其是明洞衬砌设计荷载一般小于4m回填土荷载，衬砌结构型式均采用实心混凝土或实心钢筋混凝土断面。如今随着大跨、大断面隧道建设的目前增多，隧道衬砌设计荷载不断增大，使得隧道衬砌传统修建技术及理论面临的问题越来越多。

国内在近十年里也很一直重视隧道明洞建设技术的提高，但总体落后于国外，同类工程在设计和施工方面差别比较大。为防护一般的落石、崩坍，现行公路隧道设计规范明确规定明洞填土厚度不小于1.5m，但对于明洞衬砌洞顶最大回填土厚度未做要求。规范规定洞顶填土厚度不小于1.5m，只考虑了衬砌结构可承受边、仰坡的少量坍塌。当边、仰坡有病害，未来有可能发生较大坍塌时，则应适当增加洞顶回填土厚度及结构厚度，以确保明洞的稳定和安全。实际工程中为恢复洞口开挖前的原始地貌，甚至在原始地貌增加覆土厚度以达到某种建筑或工程需求。洞顶填土厚度增加，势必会增加洞顶上方荷载，导致明洞衬砌结构产生较大内力。工程经验表明当明洞上方填土高度大于30m后，明洞衬砌结构的厚度往往大于2m，成为大体积混凝土结构衬砌，在实际工程中难以实施。随着地下空间的发展，暗挖隧道跨度不断突破，尤其在城市地表需兼顾土地资源利用、功能要求，隧道衬砌结构要承担的附加荷载也越来越大，由此大跨重载隧道衬砌结构厚度随之增大。隧道大体积混凝土衬砌，厚度大、混凝土导热系数比较小，往往会造成温度裂缝，大体积混凝土隧道衬砌结构难于满足结构安全性和耐久性要求。

我国普通混凝土配合比设计规范规定，大体积混凝土是指最小断面尺寸1m以上，其体积和尺寸已经达到必须采取措施控制温差、合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。大体积混凝土比较厚，且混凝土导热系数比较小，因此混凝土内部的水化热不易向外散发，导致混凝土内部温度很高，而混凝土外部的水化热容易向外散发，这样使混凝土内外形成温差而产生温度应力。混凝土内部产生压应力，混凝土表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。这种温度裂缝的走向无一定规律，大面积结构裂缝通常纵横交错，往往是贯穿性的有害裂缝，对结构的抗渗性、整体性、耐久性甚至承载能力十分不利。可见，当明洞上方填土较高时，即使对明洞断面进行整体优化，依旧不可避免地会对明洞衬砌内部产生较大的内力。如果一味增加衬砌厚度，引起衬砌自重增大，中性轴处混凝土浪费等问题，既造成大量圬工浪费，又会因为大体积混凝土水化热无法有效消除而产生较大温度裂缝，导致明洞衬砌耐久性无法得到保障。

考虑节约工程造价、预留规划用地、减少运营风险等要求，在多山地区修建铁路，受车站设置要求，经常出现大跨高回填隧道衬砌结构。目前隧道衬砌跨度已由一般单、双线隧道发展到三线、四线隧道，甚至多线隧道，伴随隧道跨度的不断突破，隧道明洞衬砌回填土厚度及荷载在不断增加，保证结构安全的隧道衬砌结构厚度不断增加，甚至出现2m以上超厚衬砌结构。大跨、高回填荷载明洞及大跨、超大附加荷载暗洞超厚大体积混凝土衬砌结构在变形、安全性、耐久性等方面面临新的挑战和新的技术难题，关于大跨度大体积混凝土衬砌结构形式等设计参数及施工工艺问题亟待解决。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大体积空心混凝土隧道衬砌结构，可有效地减少大体积混凝土水化热所产生的裂缝，提高结构抗渗性、整体性，确保明洞结构工程质量和耐久性，并且可大幅度地节约衬砌混凝土衬砌圬工，使工程造价大为降低。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型大体积空心混凝土隧道衬砌结构，其混凝土衬砌包括拱圈段、边墙段和仰拱段，其特征是：所述混凝土衬砌内具有沿周向间隔布设的纵向孔洞，或者具有沿其纵向间隔布设的环向孔洞。