漫谈矿山法隧道技术第五讲——衬砌(一)

从使用性、应对未来不确定因素和特殊围岩时补充支护的力学功能等方面分析二次衬砌的功能,说明二次衬砌是确保隧道使用性、耐久性、降低不确定因素影响及具有力学功能的不可或缺的构件。分析衬砌的耐久性:目前各国对衬砌的计划使用期限的规定一般是100年;调查显示,混凝土衬砌经过修补或采用"预防维护"体制,可以满足100年的耐久性要求,但运营隧道的衬砌有随时间逐渐劣化的趋势。隧道结构劣化的原因除了施工质量未达到设计要求外,主要是围岩劣化和衬砌本身劣化。结合日本的试验分析认为:在耐久性设计中,可以不考虑围岩劣化的问题。混凝土衬砌的耐久性,多数情况下取决于混凝土的施工工艺。调查发现目前衬砌存在的主要问题有:1)衬砌混凝土不密实;2)衬砌背后留有空洞;3)衬砌厚度不均匀,拱顶厚度偏薄且留有空隙;4)衬砌混凝土存在潜在的裂缝。总结各国在提高隧道二次衬砌耐久性方面的主要措施:1)尽可能不采用钢筋混凝土衬砌;2)采用钢筋混凝土时,保护层厚度应不小于50 mm;3)采用喷混凝土作为二次衬砌时,除计算厚度外,应增加50 mm的保护层厚度;4)二次衬砌应设置仰拱;5)仰拱和拱墙须"闭合成环";6)改善混凝土施工工艺;7)减少混凝土衬砌的初始缺陷。认为在现有技术的基础上做好6)、7)两点,衬砌的耐久性将得到极大的改善。针对6)、7)两点,介绍日本在衬砌施工关键工艺——浇筑、捣固和养生方面的做法:拱顶部水平压入浇筑工法、隧道衬砌拱顶捣固系统、喷雾养生和采用塑料模板,以期为我国同仁提供借鉴。