山岭公路隧道装配式衬砌设计参数标准化研究

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我国山川广阔,隧道数量巨多,近些年来,随着高速公路建设快速发展,山岭公路隧道向着“深、长、大”的方向发展,隧道建设往往有着工程施工工期短、施工质量要求高、施工技术要求高等特点,但目前我国山岭隧道的修建主要选择钻爆法,在二次衬砌浇筑、养护等方面存在施工效率低、工期长、质量差等问题,而隧道装配式衬砌具有工作实效性强、衬砌结构质量高、拼装机械化程度高等优点,能很好地解决目前钻爆法施工中存在的问题,而装配式衬砌设计参数标准化是构件预制化的前提条件,从而实现预制构件生产的规模化和施工的机械化,因此装配式衬砌设计参数标准化研究对于促进隧道建设装配化、机械化、信息化、现代化的快速发展有着重要意义。
  本文针对山岭公路隧道装配式衬砌的结构设计参数标准化,通过实地监测,对不同围岩等级、不同装配时机、不同埋深进行组合模拟分析,再结合前人研究结果综合比较分析二次衬砌的荷载分担比,给出了不同条件下二次衬砌荷载分担比建议值。然后,根据二次衬砌荷载分担比建议值计算装配式衬砌所分担的围岩荷载,从而对装配式衬砌的厚度进行优化设计,并从装配式衬砌耐久性、幅宽、厚度及配筋等方面综合考虑,得出不同围岩等级下的装配式衬砌设计参数,给出较为适宜的装配式衬砌设计参数标准化方案。同时,本文还对装配式衬砌拼装装备及现场拼装技术进行了研究。
  本论文的主要成果有:
  1)从分块方案、接头构造、接缝防水、衬砌厚度等方面研究,提出了初步的适宜山岭公路隧道装配式衬砌的结构方案。
  2)通过文献查阅、实地监测和数值模拟,提出了山岭隧道装配式衬砌结构在不同条件下的荷载分担比例建议值。
  3)以建议的衬砌荷载分担比计算得到各级围岩下二次衬砌承受的围岩荷载,多工况进行装配式衬砌应力应变规律及安全性分析,提出优化后的装配式衬砌设计标准化方案。
  4)根据装配式衬砌的标准化方案,对衬砌的拼装施工配套技术进行研究,提出两套适合山岭公路隧道装配式衬砌的拼装设备及施工技术。
  本文研究的二次衬砌荷载分担比建议值、装配式衬砌设计标准化方案和装配式衬砌拼装装备及现场拼装技术,对于在山岭公路隧道采用装配式衬砌作了有益的探索,并可对以后山岭公路隧道采用装配式衬砌提供指导。
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