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5《公路隧道设计规范JTG 3370.1-2018》宣贯-衬砌结构设计

发布时间:2024-03-29 作者:admin 来源:讲座

2024年3月29日发(作者:)

5《公路隧道设计规范JTG 3370.1-2018》宣贯-衬砌结构设计

2019-6-9

重庆交通科研设计院

《公路隧道设计规范 第一册 土建工程》

(JTG D70-1-2018)宣贯

2019.06.22

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8 衬砌结构设计(38页)

本章有6节,共44条,将04规范第9章的“构造要求”一节移到本章。

8.1 一般规定

8.2 喷锚衬砌

8.3 整体式衬砌

8.4 复合式衬砌

8.5 明洞衬砌

8.6 构造要求

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8 衬砌结构设计

2004版 2018版

8.1.2 隧道衬砌设计应综合考虑8.1.2 隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结围岩地质条件、断面形状、支构、施工条件等,并应充分利护结构、施工条件等,充分利用围岩的自承能力。衬砌应有用围岩的自承能力。衬砌应有足够的强度和稳定性,保证隧足够的强度、稳定性和耐久性,道长期安全使用。 保证隧道长期使用安全。

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程崇国

主要成就: 从事隧道专业技术工作30多年。主持或参与了勘察设计项目近30多项;科研项目10多项;工程咨询、隧道施工控制近20项,获各类科研成果25项,发明专利3项,新型实用专利3项,发表论文16篇,参与编著著作与手册6部。

1959年9月生 重庆市人

1982年毕业于重庆建筑工程学院地下建筑专业 学士

中国公路学会隧道工程分会理事;

重庆市授予:“重庆市优秀专业技术人才” 。

享受国务院“特殊政府津贴”专家

参与《公路隧道设计规范》、《公路隧道施工技术规范》《公路水下隧道设计规范》的编写。

专业方向:地下工程结构、隧道勘察设计,科研,施工控制

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8 衬砌结构设计

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8.1.1 公路隧道应作衬砌,根据8.1.1 公路隧道应设置衬砌,根隧道围岩地质条件、施工条件据隧道围岩级别、施工条件和和使用要求可分别采用喷锚衬使用要求选择采用喷锚衬砌、砌、整体式衬砌、复合式衬砌。整体式衬砌、复合式衬砌。高高速公路、一级公路、二级公速公路、一级公路、二级公路路的隧道应采用复合式衬砌;的隧道应采用复合式衬砌;三三级及三级以下公路隧道,在I、级及三级以下公路的隧道洞口II、III级围岩条件下,除洞口段段、Ⅳ~Ⅵ级围岩洞身段应采用外可采用喷锚衬砌。隧道洞口复合式衬砌或整体式衬砌,Ⅰ段应采用复合式衬砌或整体式~Ⅲ级围岩洞身段可采用喷锚衬砌。 衬砌。

(与原规范一致)

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8.1.3 衬砌结构类型和尺寸,应8.1.3 衬砌结构类型、支护参数,根据使用要求、围岩级别、工应根据使用要求、围岩级别、程地质和水文地质条件、隧道工程地质和水文地质条件、隧埋置深度、结构受力特点,并道埋置深度、结构受力特点,结合工程施工条件、环境条件,并结合周边工程环境、支护手通过工程类比和结构计算综合段、施工方法,通过工程类比分析确定。在施工阶段,还应和结构计算综合分析确定。在根据现场监控量测调整支护参施工阶段,尚应根据现场监控数,必要时可通过试验分析确量测结果调整支护参数,实行定。 动态设计,必要时可通过试验分析确定。

(与原规范一致)

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8 衬砌结构设计

2004版 2018版

8.1.4 衬砌设计应符合下列规定: 8.1.4 隧道衬砌设计应符合下列1 衬砌断面宜采用曲边墙拱形规定:

断面。 1 衬砌断面宜采用曲边墙拱形2 隧道围岩较差地段应设仰拱。断面。

仰拱曲率半径应根据隧道断面2 围岩较差、侧压力较大、地形状、地质条件、地下水、隧下水丰富的地段可设仰拱,仰道宽度等条件确定。路面与仰拱曲率半径应根据地质条件、拱之间可采用混凝土或片石混地下水、隧道断面形状、隧道凝土填充。当隧道边墙底以下宽度等条件确定。路面与仰拱为整体性较好的坚硬岩石时,之间可采用混凝土或片石混凝可不设仰拱。

土填充。隧底围岩较好、边墙基底承载力和稳定性满足要求时,可不设仰拱。

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8 衬砌结构设计

两车道每延米:有仰拱:开挖面积92m2、仰拱填充4m2、仰拱衬砌4m2。无仰拱:开挖面积85.6.m2

两车道

三三车道每延米:有仰拱:车开挖面积158m2、仰拱衬道

砌12.5m2、仰拱填充14.m2。无仰拱:开挖面积136.m2、仰拱0 。开挖减少22m2。

四车道每延米:有仰拱:车开挖面积223m2、仰拱衬道

砌12.5m2、仰拱填充22m2。无仰拱:开挖面积183.m2、仰拱0 。无仰拱开挖量要少40m2。

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8.1.4 衬砌设计应符合下列规定: 8.1.4 隧道衬砌设计应符合下列6 净宽大于3.0m的横通道与主规定:

洞的交叉段均应设加强段衬砌,6 净宽大于3.0m的横通道与主加强段衬砌应向各交叉洞延伸,洞的交叉段,主洞与横通道衬主洞延伸长度不小于5.0m,横砌均应加强。加强段衬砌应向通道延伸长度不小于3.0m。

各交叉洞延伸,主洞延伸长度不应小于5.0m,横通道延伸长度不应小于3.0m。延伸长度范围内不宜设变形缝。

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《高速铁路设计规范》(TB

《铁路隧道设计规范》(TB

10621-2014)规定:

10003-2005)规定:

Ⅰ~Ⅱ级围岩隧道衬砌宜采隧道衬砌Ⅲ级及以上围岩地段用曲墙带底板的结构形式。底均应设置仰拱。

板厚度不小于30cm,混凝土强度等级不低于C35,钢筋混凝土。

Ⅲ~Ⅵ级围岩围岩隧道衬砌《铁路隧道设计规范》(TB

应采用曲墙有仰拱的结构形式。

10003-2016)

1.公路隧道为扁平状断面,侧墙向外扩变形的趋势较大,侧向向内变形较小,断面越大,扁平率越低,侧向向内变形也越小。隧道底鼓趋势减小,同时仰拱结构跨中弯矩很小。

2.断面越大,仰拱开挖量、回填量越大,特别是四车道隧道。

3.为减小基底应力、可以采用扩大基础、加深基础克服。

4.没有仰拱时,施工干扰小。

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8.1.4 衬砌设计应符合下列规定: 8.1.4 隧道衬砌设计应符合下列3 隧道洞口段应设加强衬砌。规定:

加强衬砌段的长度应根据地形、3 洞口段应设加强衬砌,加强地质和环境条件确定,一般情衬砌段长度应根据地形、地质况下两车道隧道应不小于10m,和环境条件确定,两车道隧道三车道隧道应不小于15m。 不应小于10m,三车道隧道不4 围岩较差地段的衬砌应向围应小于15m。

岩较好地段延伸5m~10m。 4 围岩较差地段衬砌应向围岩5 偏压衬砌段应向一般衬砌段较好地段延伸5~10m。

延伸,延伸长度应根据偏压情5 偏压衬砌段应向一般衬砌段况确定,一般不小于10m。

延伸,延伸长度应根据偏压情况确定,不宜小于10m。

(与原规范一致)

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8.2.1 喷射混凝土厚度不应小于8.2.1 喷射混凝土的强度等级应50mm,不宜大于300mm。 不低于C20,厚度不应小于(对于三车道以上的大断面,50mm。

厚度可能需要大于300mm。施8.2.2

工机械化和施工技术的进步,4 钢筋网喷射混凝土保护层厚克服了技术上的障碍。本次修度不应小于20mm,当采用双层订取消了喷射混凝土厚度“不钢筋网时,两层钢筋网之间的宜大于300mm”的规定) 间隔距离不宜小于80mm。

8.2.2

3 钢筋网喷射混凝土保护层厚度应不小于20mm,当采用双层钢筋网时,两层钢筋网之间的间隔距离应不小于60mm。

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原规范8.2.5 条,关于锚杆的种类,本次修订放在了条文说明里。

原规范8.2.6 条~8.2.11 条,编排作了调整。合并为:8.2.4

锚杆种类和参数的设计规定;8.2.5 系统锚杆设计规定。

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8.2.4 锚杆支护设计应根据隧道围岩条件、断面尺寸、作用、施工条件等选择锚杆种类和参数,并符合下列规定:

1 用作永久支护的锚杆应为全长黏结型锚杆,端头锚固型锚杆作为永久支护时必须在孔内注满砂浆或树脂,砂浆或树脂的强度等级不应小于M20。

2 自稳时间短的围岩,宜采用全黏结树脂锚杆或早强水泥砂浆锚杆。

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8.2.5 系统锚杆设计应符合下列规定:

1 锚杆宜沿隧道周边径向布置,当结构面或岩层层面明显时,锚杆宜与岩体主结构面或岩层层面成大角度布置。

2 锚杆宜按梅花形排列,见图8.2.5。

锚杆梅花形排列

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8.2.4 锚杆支护设计应根据隧道围岩条件、断面尺寸、作用、施工条件等选择锚杆种类和参数,并符合下列规定:

3 软岩、变形较大的围岩地段,可采用预应力锚杆,预应力锚杆的预加力不应小于100kPa。预应力锚杆的锚固端必须锚固在稳定岩层内。

4 岩体破碎、成孔困难的围岩,宜采用自进式锚杆。

5 锚杆直径宜采用20~28mm。

6 锚杆露头应设垫板,垫板尺寸不应小于150mm(长)、×150mm(宽)×8mm(厚)。

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8.2.8 锚杆露头应设托板,托板长、宽、厚宜不小于150mm×150mm×6mm。

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锚杆的种类:

全长黏结型锚杆:包括:普通水用水泥砂浆或树脂作填充黏泥砂浆锚杆、早强水泥砂浆锚杆、结剂,使锚杆和孔壁岩石黏结牢固,提供摩擦阻力。

树脂锚杆、水泥卷锚杆、中空注浆锚杆、组合式锚杆和自钻式注是通过锚杆的机械式锚固或浆锚杆等。

黏结式锚固,将锚杆前端锚②

固于锚杆孔底部岩体,通过端头锚固型锚杆:包括:机械锚孔口垫板及螺母使锚杆受拉,固锚杆、端头黏结式锚杆。

对孔口附近围岩施加径向约③

束力。

摩擦型锚杆包括:缝管锚杆、水是把锚管挤进锚孔,通过锚胀锚杆等,

杆杆体与锚孔壁之间的摩擦

提供锚固力。

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8.2.9 在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩条件下,锚杆应按系统锚杆设计,并符合下列规定:

2 锚杆应按矩形排列或梅花形排列。

2004版条文说明给出了下列布置图:

锚杆梅花形排列 锚杆矩形排列

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2018版条文说明

8.2.5

2 原规范8.2.9条2款“锚杆应按矩形排列或梅花形排列”调整为8.2.5条2款“锚杆宜按梅花形排列”,明确了锚杆梅花形排列的间距标示。按梅花形布锚杆数量比按矩形布置有所减少。从10多年应用调查情况看,系统锚杆数量适当减少是合适的。

2018版锚杆布置

2004版锚杆布置

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8.2.6 局部不稳定的岩块宜设置局部锚杆,可采用全长黏结型锚杆、端头锚固型锚杆、预应力锚杆,锚固端应置于稳定岩体内,锚杆参数可通过工程类比或计算确定。

对于钢架:原规范8.2.13 ~8.2.15 条,编排作了调整。合并为:8.2.7 。增加了8.2.8 格栅钢架设计规定。

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8.2.5 系统锚杆设计应符合锚杆间距不宜大于锚杆长度下列规定: 的1/2。主要针对小断面隧道,4 锚杆间距不宜大于锚锚杆长度较短的情况。

杆长度的1/2、且不宜大于

1.5m,锚杆间距较小时,

可采用长短锚杆交错布置。

这是新增条款。相关试验研

究表明,土质围岩中锚杆施工6 土质围岩不设系统锚极为困难,采用系统锚杆所花杆时,应采用其他支护方费的费用多、时间长,而效果式加强。

较差;取消系统锚杆后,采取

加强钢架支护、增加锁脚锚管等措施,取得了较好效果。

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8.2.7 在围岩条件较差地段、洞口段、浅埋段或地面沉降有严格限制地段,可在喷射混凝土层内增设钢架。钢架设计应符合下列规定:

1 钢架支护应有足够的刚度和强度,能够承受隧道施工期间可能出现的荷载;

2 宜选用格栅钢架支护。(04规范5.2.13条)

3 钢架间距宜为0.5~1.2m。(04规范为:0.5~1.5m)

4 连续使用钢架的数量不应少于3榀。

5 相邻钢架之间应设横向连接,采用钢筋作横向连接时,钢筋直径不宜小于20mm、间距不应大于1m,并在钢架内缘、外缘交错布置。(04规范为:18~22mm)

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8.2.7 在围岩条件较差地段、洞口段、浅埋段或地面沉降有严格限制地段,可在喷射混凝土层内增设钢架。钢架设计应符合下列规定:

6 钢架应分节段制作,节段之间应采用钢板连接。

7 钢架与围岩之间的混凝土保护层厚度不应小于40mm;临空一侧的混凝土保护层厚度不应小于20mm。当采用喷锚单层衬砌时,临空一侧的混凝土保护层厚度不应小于40mm。

(由于喷锚衬砌长期暴露在空气中,保护层厚度要求不小于40mm。)

8 钢架形状和尺寸应根据开挖断面确定,受力变形后不得侵入设计净空或二次衬砌。

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错误

可以

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P.0.3 采用喷锚支护作久支护时设计参数可按表P.0.3取值。

表P.0.3 喷锚永久支护设计参数表

围岩级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ

人行通道 喷混凝土5cm 喷混凝土5cm

①喷混凝土6cm~8cm

②锚杆Φ22,长1.0m ~2.0m

①喷混凝土5cm锚杆Φ22,①喷混凝土8cm~10cm

汽车横通道 喷混凝土5cm

长1.5m~2.0m ②锚杆Φ22,长2.0m ~2.5m

③间距1.0×1.0m ③锚杆间距@1.0×1.0m

①喷混凝土5cm~8cm

①混凝土8cm~15cm

二车道隧道 喷混凝土5cm

②锚杆Φ22,长2.0m~2.5m

②锚杆Φ22,长2.0m~3.5m

③锚杆间距1.2×1.2m

③锚杆间距@1.0×1.0m

④钢筋网Φ6.5,@25×25cm

注:Ⅳ~Ⅵ级围岩,地质软弱、破碎,一般多地下水,宜采用复合式衬砌。

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8.2.8 格栅钢架设计应符合下列规定:

1 主筋应采用HRB400钢筋,腹筋可采用HRB400或HPB300钢筋。

2 主钢筋直径宜选用18~25mm,腹筋直径宜选用10~20mm。

3 截面尺寸通过工程类比或计算确定,截面高度可采用120

~220mm。

4 连接钢板平面宜与钢架轴线垂直,格栅钢架主钢筋与连接钢板焊接应增加U形钢筋帮焊。

新增条款

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8.2.9 型钢钢架节段两端的连接钢板平面应与钢架轴线垂直。

8.2.10 在设置超前支护的地段,应设钢架作为超前支护的尾端支点,钢架截面高度不宜小于160mm。

这是新增条款

8.2.11 喷锚衬砌支护参数可通过工程类比或数值计算确定,并结合现场监控量测调整。采用工程类比法时,可按本规范附录表P.0.3选用。

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8.3 整体式衬砌

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8.3.1 整体式衬砌截面可设计为等截面或变截面。设置仰拱时,仰拱厚度不应小于边墙厚度。

条文说明:

整体式衬砌截面一般采用等截面,承受偏压荷载或承受垂直荷载较大时,才考虑采用变截面形式。对设仰拱地段,为保证仰拱与边墙的有效连接,仰拱厚度不小于边墙厚度。边墙厚度是扣除纵向盲管占用的空间后的厚度(图8-7)。

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8.3 整体式衬砌

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8.3.1 整体式衬砌截面可设计为等截面或变截面。对设仰拱地段,仰拱与边墙宜采用小半径曲线连接,仰拱厚度宜与边墙厚度相同。

边墙衬砌3连接衬砌仰拱衬砌技

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排纵向水盲管放在这里是放不下的

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8.3.3 整体式衬砌采用钢筋混凝结构时,应符合下列规定:

1 混凝土强度等级不应低于C30。

2 结构厚度不宜小于300mm。

3 受力主筋的间距不宜小于100mm。

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8.3.10 当采用钢筋混凝土衬砌结构时,混凝土强度等级不应小于C25,受力主筋的净保护层厚度不小于40mm。

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8 衬砌结构设计

8.3 整体式衬砌

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8.3.2 采用整体式衬砌出现下列情况时,宜采用钢筋混凝土结构。

1 存在明显偏压的地段;

2 净宽大于3m的横通道、通风道、避难洞室等与主隧道交叉的地段;

(04规范:“隧道横洞与主洞的交叉段衬砌”)

3 Ⅴ级围岩地段;

(04规范:“洞口段及软弱围岩段”)

4 单洞四车道隧道;

5 地震动峰值加速度大于0.20g的地区洞口段。

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8 衬砌结构设计

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8.3.4 整体式衬砌应设置变形缝,并应符合下列规定:

1 明洞衬砌与洞内衬砌交界处、不设明洞的洞口段,衬砌在距洞口5m~12m的隧道内应设沉降缝。

2 地质条件明显变化处、不同衬砌类型交界处,宜设置沉降缝。

3 在连续软弱围岩中,每30~100m宜设一道沉降缝。

(04规范8.3.2 条:...在连续Ⅴ、Ⅵ级围岩中每30~80m应设沉降缝一道)

4 严寒与酷热温差变化大地区,特别是最冷月平均气温低于-15ºC的寒冷地区,距洞口100m~200m范围的衬砌段应根据情况设置伸缩缝。

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8.3.4 整体式衬砌应设置变形缝,并应符合下列规定:

5 沉降缝、伸缩缝缝宽不应小于20mm,缝内可填塞沥青木板或沥青麻丝。伸缩缝、沉降缝宜垂直于隧道轴线竖向设置。拱、墙、仰拱的沉降缝、伸缩缝应设在同一断面位置。

(04规范8.3.4 条:伸缩缝、沉降缝应垂直于隧道轴线设置)。

6 沉降缝、伸缩缝可兼作施工缝。在需设沉降缝或伸缩缝地段,应结合施工缝进行设置。

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8 衬砌结构设计 8.4 复合式衬砌

2004版

2018版

8.4.1 复合式衬砌是由初期支护8.4.1 复合式衬砌设计应符和二次衬砌及中间夹防水层组合下列规定:

合而成的衬砌形式。复合式衬1 初期支护应按永久支护结砌设计应符合下列规定: 构设计,宜采用喷射混凝土、1 初期支护宜采用锚喷支护,锚杆、钢筋网和钢架等支护即:由喷射混凝土、锚杆、钢单独或组合使用,并应符合筋网和钢架等支护形式单独或本规范8.2节的规定。

组合使用,并应符合8.2节的规

定。锚杆支护宜采用全长粘结锚杆。

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8.3.5 不设仰拱的整体式衬砌,衬砌边墙基础应符合下列规定:

1 应置于稳固的地基之上,基底承载力满足设计要求;

2 基础底面不应高于电缆沟的设计开挖底面。路侧边沟开挖底面低于基础底面时,边沟开挖边界距边墙基础的距离应大于500mm;

(新增)

3 在洞门墙厚度范围内,边墙基础应加深到与洞门墙基础底相同的高程。

4 边墙底截面宜适当扩大。

(新增)

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8.4 复合式衬砌

2004版 2018版

8.4.1 复合式衬砌是由初期支护8.4.1 复合式衬砌设计应符和二次衬砌及中间夹防水层组合下列规定:

合而成的衬砌形式。复合式衬2 二次衬砌应采用模筑混凝砌设计应符合下列规定: 土或模筑钢筋混凝土衬砌结2 二次衬砌宜采用模筑混凝构,并应符合本规范8.3节的土或模筑钢筋混凝土结构,衬规定。

砌截面宜采用等厚连接圆顺的(8.3.1 整体式衬砌截面可衬砌断面,仰拱厚度宜与拱墙设计为等截面或变截面。设厚度相同。二次衬砌应符合置仰拱时,仰拱厚度不应小8.3.2~8.3.10条的规定。 于边墙厚度。)

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8.4.1 复合式衬砌设计应符合下列规定:

3 在确定开挖断面时,除应满足隧道净空和结构尺寸外,尚应考虑围岩及初期支护的变形,预留适当的变形量。预留变形量大小应根据围岩级别、断面大小、埋置深度、施工方法和支护情况等,通过计算分析确定或采用工程类比法预测,预测值可参照表8.4.1选用。预留变形量还应根据现场监控量测结果进行调整。(与原规范一致)

表8.4.1 预留变形量(mm)

围岩级别 二车道隧道 三车道隧道 围岩级别 二车道隧道 三车道隧道

Ⅰ - - Ⅳ 50~80 60~120

Ⅱ - 10~30

Ⅴ 80~120 100~150

Ⅲ 20~50 30~80 Ⅵ 现场量测确定

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表P.0.1 两车道隧道复合式衬砌设计参数

二次衬砌厚度(围初 期 支 护

cm)

岩喷射混凝土厚度级(cm)

锚 杆(m)

钢筋网间钢架

拱、墙仰拱混凝别

拱、墙 仰 拱 位 置 长 度 间 距

距(cm)

间 距截面高混凝土 土

(m) (cm)

Ⅰ 5 - 局部 2.0~3.0 - - - - 30~35 -

Ⅱ 5~8 - 局部 2.0~3.0 - - - - 30~35 -

Ⅲ 8~12 - 拱、墙 2.0~3.0

1.0~局部@1.2 25×25

- - 30~35 -

Ⅳ 12~20 - 拱、墙 2.5~3.0

0.8~拱、墙@拱、墙0或14~0或31.2 25×25 0.8~1.2 16

35~40

5~40

拱、墙35~500或Ⅴ 18~28 - 拱、墙 3.0~3.5 0.6~1.0

拱、墙@35~20×20

、仰拱14~22

钢筋混50钢筋混0.6~1.0 凝土 凝土

Ⅵ 通过试验或计算确定

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8.5 明洞衬砌

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8.5.1 下列情况宜采用明洞衬砌:(与原规范一致)

1 洞顶覆盖层薄,不宜大开挖修建路堑、并难于用暗挖法修建隧道的地段。

2 路基或隧道洞口受坍方、岩堆、落石、泥石流等不良地质危害。

3 修建路堑会危及附近重要建(构)筑物安全的地段。

4 公路、铁路、沟渠和其它人工构造物在隧道上方通过,不宜采用暗挖施工或立交桥跨越的地段。

5 为了减少洞口开挖、保护洞口自然景观,需延伸隧道长度的地段。

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8 衬砌结构设计

8.4.1 复合式衬砌设计应符合下列规定:

3 在确定开挖断面时,除应满足隧道净空和结构尺寸外,尚应考虑围岩及初期支护的变形,预留适当的变形量。预留变形量大小应根据围岩级别、断面大小、埋置深度、施工方法和支护情况等,通过计算分析确定或采用工程类比法预测,预测值可参照表8.4.1选用。预留变形量还应根据现场监控量测结果进行调整。(与原规范一致)

8.4.2 复合式衬砌,可采用工程类比法进行设计,必要时,可通过理论分析进行验算。两车道隧道、三车道隧道支护参数可按附录P中,表P.0.1、表P.0.2选用。四车道隧道应通过工程类比和计算分析确定。在施工过程中应根据超前地质预报及现场围岩监控量测信息对设计支护参数进行必要的调整。

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8 衬砌结构设计

本次修订将原规范表8.4.2-1两车道隧道复合式衬砌的设计参数和表8.4.2-2三车道隧道复合式衬砌的设计参数移到了附录P。

8.4.3 围岩地质条件较差或隧道跨度较大、需要采用分部开挖施工时,应进行开挖方法设计,明确各部开挖顺序、临时支护措施和临时支护参数。(新增条款)

8.4.4 对于软弱流变围岩、膨胀性围岩,高地应力条件下的特殊围岩,隧道支护参数可通过现场试验确定,应考虑围岩形变压力继续增长的作用。

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8.5.2 选择明洞的结构类型,应8.5.2 选择明洞结构类型,应根据地形、地质、施工条件,根据地形、地质、施工条件,考虑结构安全、经济实用、美并考虑结构安全、经济实用、观等因素综合分析确定: 美观等因素分析确定。

1 边坡一次塌方量大、落石较1 洞顶回填土层较厚、或一次多且基底地质条件较好时,宜塌方量大、落石较多时,宜采采用拱形明洞。 用拱形明洞。

3 在建筑高度受到限制或地基2 明洞需要克服来自仰坡方向软弱的地方,可采用框架明洞。 滑坡推力时,宜采用拱形结构。

3 高度受到限制的地段,可采用矩形框架明洞。

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18.5.2 选择明洞的结构类型,应根据地形、地质、施工条件,考虑结构安全、经济实用、美观等因素综合分析确定:

2 当路基外侧地形狭窄、内外侧墙基底地质明显不同,外侧基础工程量较大或洞顶荷载较小时,可采用棚洞。

(棚洞内容放在第11章)

4 为保护洞口自然环境或防止洞口边仰坡滚石须加长隧道而修建明洞时,可采用拱形、箱形明洞,并可在洞顶植草、植树等。

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8.5.3 明洞衬砌设计,应符合8.5.3 明洞衬砌设计应符合下下列规定: 列规定:

6 当明洞作为整治滑坡的措施4 当明洞作为整治滑坡的措施时,应按支挡工程设计,并应时,应按支挡工程设计,并采采取综合治理措施,确保滑坡取综合治理措施。

体稳定和明洞安全。 5 在地质条件有明显变化的地7 在地质情况变化较大地段,段,应设置沉降缝;气温变化应设置沉降缝;气温变化较大较大地区,可根据明洞长度设地区,应根据长度等情况设置置伸缩缝。

伸缩缝。

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8.5.3 明洞衬砌设计应符合下列规定:

6 防落石危害的明洞,应验算落石冲击荷载下明洞结构的安全性。(新增)

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8.5.3 明洞衬砌设计,应符合下8.5.3 明洞衬砌设计应符合下列规定: 列规定:

2 半路堑拱形明洞应考虑偏压,1 明洞应采用钢筋混凝土结构。

拱形明洞外边墙宜适当加厚。2 半路堑拱形明洞应考虑偏压,当地形条件允许时,可考虑采拱形明洞外侧边墙宜适当加厚。用反压回填、设反压墙平衡偏地形条件允许时,可采用反压压荷载,减少或消除偏压。 回填、或设置反压墙。

3 当拱形明洞边墙侧压较大及3 当拱形明洞侧压力较大或地地层松软时,宜设仰拱。 基承载力不足时,应设仰拱。

4 明洞宜采用钢筋混凝土结构。

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8.5.3 明洞衬砌设计,应符合下列规定:(取消的款)

1 当采用拱形明洞时,可按整体式衬砌设计。

5 采用棚洞结构时,顶板一般可采用T形、П形或空心板截面构件,内边墙可采用挡墙结构;当内侧岩体完整、坚固、无地下水时,可采用锚杆挡墙;外侧边墙可视地形、地基、边坡坍方、落石等情况选用墙式、柱式、刚架等结构类型。

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仰坡陡峻,且仰坡较高时,可能产生飞石。

陡崖技

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8.5.4 明洞基础设计应符合下列8.5.4 明洞基础设计应符合下列规定: 规定:

1 明洞基础应置于稳固的地基1 不设仰拱的明洞基础应符合上,明洞基础底标高不宜高于本规范8.3.5条规定。

隧道侧沟沟底标高或路面基层2 当基岩埋裸露或埋置较浅时,标高。 基础可设置于基岩上;当基础2 当基岩埋深较浅时,基础可位于软弱地基上时,可采用仰设置于基岩上;当基础位于软拱、整体式钢筋混凝土底板,弱地基上时,可采用仰拱、整也可采用桩基、扩大基础、基体式钢筋混凝土底板,也可采础加深和地基加固处理等措施。

用桩基、扩大基础、基础加深和地基加固处理等措施。

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8.5.4 明洞基础设计应符合下列规定:

5 明洞外边墙、棚洞立柱基础埋置深度超过路面以下3m时,宜在路面以下设置钢筋混凝土横向水平拉杆,并锚固于内边墙基础或岩体中,或用锚杆锚固于稳定的岩体中;立柱可在路基平面处加设纵撑,应与相邻立柱及内边墙连接。

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8.5.5 明洞洞顶回填、拱背处8.5.5 明洞洞顶回填、拱背处理应根据明洞设置目的、作用,理应根据明洞设置目的、作用,以及地形条件、边仰坡病害确以及地形条件、山坡病害而定,定,并应符合下列规定:

并符合下列规定:

2 采用明洞式洞门时,明洞拱2 不设洞门端墙时,可采用拱背可部分裸露,裸露部分宜设背部分裸露、按自然山坡坡度厚度不小于20mm的砂浆层或填土,填土表面一般应植草。装饰层。

(仰坡护坡问题)

3 立交明洞上的填土厚度应结3 立交明洞上的填土厚度应结合公路、铁路、沟渠及其他人合公路、铁路、沟渠及其它人工构造物的高程、自然环境、工构造物的标高、自然环境、美化要求和结构设计等综合研美化要求和结构设计等研究确究确定;对拱形明洞,必要时定,必要时可设护拱。

可设护拱。

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8.5.4 明洞基础设计应符合下列规定:

3 明洞基础应有一定的嵌岩深度和护基宽度,当地基为斜坡地形时,地基可开挖成台阶。在有冻害地区,基底埋置深度应不小于最大冻结深度以下250mm。

4 当地基外侧受水流冲刷影响时,应采取加固和防护措施。

5 在横向斜坡地形,明洞外侧基础埋置深度超过路面以下3.0m时,宜在路面以下设置钢筋混凝土横向水平拉杆,并锚固于内侧基础或岩体中。

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8.5.5 明洞洞顶回填、拱背处8.5.5 明洞洞顶回填、拱背处理应根据明洞设置目的、作理应根据明洞设置目的、作用,用,以及地形条件、山坡病以及地形条件、边仰坡病害确害而定,并符合下列规定: 定,并应符合下列规定:

1 当山坡有严重的危石、崩1 边仰坡有严重的危石、崩坍坍威胁时,应予清除或作加威胁时,应予清除或作加固处固处理。为防护一般的落石、理。为防护一般的落石、崩坍崩坍危害时,明洞拱背回填危害,明洞拱背回填土厚度不土厚度不宜小于1.5m,填土宜小于1.2m,填土表面应设置表面应设置一定的排水坡度。 一定的排水坡度。

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采用明洞式洞门,没有仰坡上方碎落、滚石的威胁,明洞拱背可以裸露或部分裸露。

拱背设装饰层

拱背裸露

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8.5.5 明洞洞顶回填、拱背处8.5.5 明洞洞顶回填、拱背处理理应根据明洞设置目的、作用,应根据明洞设置目的、作用,以及地形条件、山坡病害而定,以及地形条件、边仰坡病害确并符合下列规定: 定,并应符合下列规定:

4 当明洞顶设置过水、泥石流4 明洞顶设置过水渠、过泥石等渡槽、沟渠及其他构造物时,流渡槽及其他构造物时,设计设计应考虑其影响。一般过水应考虑其影响。一般过水沟渠沟渠或普通截水沟沟底距洞顶或普通排水沟沟底距洞顶外缘外缘厚度不小于1.0m。当为排不应小于1.0m。当为排泄山沟泄山沟洪水、泥石流等的渡槽洪水、泥石流等渡槽时,渡槽时,泥石流等渡槽沟渠底距洞沟底距洞顶外缘不宜小于1.5m。

顶外缘不小于1.5m。

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8.5.6 明洞边墙背后回填,应8.5.6 明洞边墙背后回填应根根据明洞类型、地质条件、设据明洞类型、地质条件、设计计要求和施工方法按下列要求要求和施工方法确定,并符合确定: 下列规定:

1 衬砌设计考虑地层弹性抗力1 考虑边墙地层弹性抗力时,时,边墙背后超挖部分应用混边墙背后应用混凝土、浆砌片凝土或浆砌片石回填。 石或干砌片石回填。

2 衬砌设计只计墙背地层或回2 明洞边墙按回填土计算土压填土主动土压力时,边墙背后力时,边墙背后回填料的内摩回填料的内摩擦角不应小于地擦角不应低于原地层计算摩擦层的计算摩擦角或设计的回填角或设计回填料的计算摩擦角。

料的计算摩擦角。

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9.5.1 隧道建筑物各部结构的截面最小厚度,应大于表 9.5.1的数值。

表 8.6.1 截面最小厚度(cm)

隧道和明洞衬砌

建筑材料种类

洞门端墙、翼墙

拱 圈 边 墙 仰 拱

和洞口挡土墙

混凝土 20 20 20 30

片石混凝土 50 50 50

浆砌粗料石 30 30

浆砌片石 50 50

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8.5 明洞衬砌

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8.5 构造于要求

将原规范第9章移到第8章

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8.6.1 隧道建筑物各部结构的截面最小厚度,应符合表 8.6.1的规定。两车道、三车道隧道及地下风机房的衬砌圬工结构最小厚度不宜小于300mm。

表 8.6.1 截面最小厚度(mm)

隧道和明洞衬砌

建筑材料种类

洞门端墙、翼墙

拱圈 边墙 仰拱

和洞口挡土墙

混凝土 200 200 200 300

片石混凝土 — — — 500

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8.6.2 混凝土基础台阶的刚性角不应大于45°;当为砌体基础时,不应大于35°。(与原规范一致)

8.6.3 钢筋混凝土构件中纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应符合表8.6.3的规定。

表8.6.3 混凝土保护层最小厚度(mm)

构件厚度

保护层最小厚度

非侵蚀性环境 侵蚀性环境

<150 根据情况确定 根据情况确定

150~300 30 40~55

301~500 35 40~60

>500 40 50~60

注:严重侵蚀性环境地段取大值,轻微侵蚀性环境地段取小值;

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9.5.3 钢筋混凝土构件中受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应符合表9.5.3的规定。

表9.5.3 混凝土保护层最小厚度(cm)

构件厚度

保护层最小厚度

非侵蚀性环境 侵蚀性环境

<15 根据情况确定 根据情况确定

15~30 3 3.5

31~50 3.5 4

>50 4 5

注:1. 明洞和洞门,均采用表中非侵蚀性环境栏内的数值;

2. 有防火要求时,保护层最小厚度应按相应规范考虑。

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将原规范9.5.5 钢筋的弯起及锚固规定,拆分为两条,即:

“8.6.5 钢筋混凝土构件钢筋弯起规定” 和 “8.6.6 钢筋混凝土构件钢筋锚固规定”。

内容不变。

受拉区2010受拉区20受压区10技

受压区重庆交通科研设计院

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8.6.9 隧道衬砌配筋构造应符合下列规定:

1 受力钢筋最小直径不应小于16mm。

2 受力主钢筋截面积不应小于构件截面积的0.6%,且不宜大于3%;(与8.6.8条1款一致)

3 衬砌内外侧应设垂直于受力主筋的分布钢筋,分布钢筋直径不宜小于12mm,间距不宜大于300mm。

4 衬砌内外两层受力钢筋之间应设连接箍筋,箍筋的直径不应小于6mm。箍筋两端应设弯钩,弯钩内径不应小于受力钢筋直径,弯后直段长度不应小于5d(d为钢筋直径)。

新增条款

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8.6.4 钢筋混凝土结构构件中纵向受力主钢筋的截面最小配筋率应符合表8.6.4的规定。(与原规范一致)

表8.6.4 钢筋混凝土结构构件中受力主钢筋的截面最小配筋率(%)

受力类型 最小配筋率

受压构件

全部受力主钢筋 0.6

一侧受力主钢筋 0.2

钢筋种类

混凝土强度等级

受弯构件、偏心受拉C25 C30 C40 C50

、轴心受拉构件一侧的受拉钢筋

HPB300 0.25 0.30 0.35 0.40

HRB400 0.20 0.20 0.25 0.30

取消了原规范混凝土C20强度等级,取消了淘汰钢筋“HPB235、HRB335”

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9.5.6 轴心受压构件的配筋构8.6.8 仅受轴心压力并配有受造应符合下列规定:

力主钢筋及一般箍筋的构件1 仅受轴心压力并配有纵筋配筋构造应符合下列规定:

及一般箍筋的构件:

1 受力主钢筋截面积不应小1)纵筋截面积不应小于构件于构件截面积的0.6%,且不截面积的0.5%,也不宜大于宜大于3%。

3%;

2 受力主钢筋的直径不宜小2)纵筋的直径不宜小于于12mm。

12mm;

3 箍筋的直径不应小于受力3)箍筋的间距不应超过纵筋主钢筋直径的1/4,且不应小直径的15倍,也不应大于构于6mm。

件横截面的最小尺寸;

(原规范采用螺纹钢筋的规4)箍筋的直径不应小于纵筋定取消)

直径的1/4,也不应小于6mm。

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条文说明:

8.6.9 根据隧道衬砌结构的特点,结合《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010),针对隧道钢筋混凝土衬砌,增加了相关规定。

1 隧道衬砌受力钢筋指隧道环向钢筋。

3 隧道衬砌分布钢筋是在衬砌截面内外两侧沿隧道纵向布置的钢筋,也称纵向钢筋。

4 衬砌箍筋一般是两头带弯钩的单筋,见图8-9 a)。

图8-9 a)

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8.6.9 隧道衬砌配筋构造应符合下列规定:

5 衬砌箍筋应布置在环向受力钢筋和分布钢筋的交叉位置,间距不应大于分布钢筋间距的2倍,环向受力钢筋和箍筋应进行绑扎或焊接。

6 宜在内外层环向受力钢筋之间设构造限位钢筋,限位钢筋直径不宜小于16mm,限位钢筋间距不宜小于2.0m×2.0m,限位钢筋应布置在环向受力钢筋与分布钢筋的交叉位置。设有限位钢筋位置可不设箍筋,限位钢筋应与环向受力钢筋和分布钢筋绑扎和焊接。

新增条款

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8.6.9

6 箍筋能限制内外两层环向受力钢筋和分布钢筋间距“向外扩大”,但不能限制内外两层钢筋间距缩小。在实际工程中内外两层钢筋间距缩小、甚至并在一起的现象比较普遍,大大降低了钢筋的作用。所以本次修订增加了设限位筋的规定,以保证内外层钢筋的间隔距离。限位钢筋主要起“撑”的作用,采用矩形布置形式,保证“撑”得直、不歪斜。图8-10为限位筋的一种形式。

图8-10 限位筋示意图

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8.6.11 在需严格控制裂缝宽度地段,隧道衬砌分布筋间距可适当减小,但不宜小于主筋间距。

8.6.12 对于严重腐蚀环境下的构件,浇筑在混凝土中并部分暴露在外的吊环、连接件等铁件应与混凝土构件中的钢筋隔离、或对外露铁件采取可靠的防腐措施。

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8.6.9

5 考虑到隧道衬砌结构的约束条件、结构受力特点、箍筋形式、以及箍筋作用,要求箍筋在受力主筋和分布筋的交点位置,形成对受主筋和分布筋的制约,箍筋梅花形间隔设置见图8.6.9 b)。

图8.6.9 b)

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8.6.10 隧道钢筋混凝土构件的表面裂缝最大宽度计算值应不大于0.2mm,在腐蚀环境较严重时,不应大于0.15mm。并应符合相关规范规定。

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9.2.15 钢筋混凝土衬砌结构构件,按荷载基本组合求得的最大裂缝宽度wmax,不应大于0.2mm。

条文说明:8.6.10 本条所指的裂缝为围岩压力、水土压力、结构自重等外荷载造成的结构受力裂缝,不包括收缩、徐变和温度等作用引起的裂缝。

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8.6.13 其他隧道结构构件钢筋及考虑地震设防的钢筋,其构造要求应符合《混凝土结构设计规范》(GB50010)的相关规定。

8.6.14 电缆沟、水沟盖板钢筋直径和间距应符合表8.6.14的要求。

表8.6.14 盖板中钢筋的直径和间距(mm)

类 别 直径 d 板厚h 间 距

纵向受力钢筋(主筋)

受力钢筋常用6,8,10

h≤150 ≤200

h>150 ≤1.5h,且≤300

构造钢筋 分布钢筋常用d≥6 ≤200

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耐久性一般要求

隧道衬砌结构设计宜进行耐久性设计,应包括以下主要内容:

1 衬砌结构及构件的设计使用年限、环境类别和作用等级。

2 钢筋的混凝土保护层厚度、混凝土裂缝宽度控制值要求。

3 有利于衬砌结构耐久性的结构构造措施及防水、排水等构造措施。

4 化学腐蚀环境作用下(D级、E级)合理采取附加防腐蚀措施或多重防护策略。

隧道衬砌结构的环境类别及作用等级应按《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T 50476)确定。

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耐久性设计

2.衬砌建筑材料最低强度等级

工程部位

材料种类

素混凝土 钢筋混凝土 喷射混凝土

拱圈 C30 C30 C25

边墙 C30 C30 C25

仰拱 C30 C30 C25

底版 - C30 -

仰拱填充 C15 - -

路缘侧石、沟槽身 C30 C30 -

水沟、电缆槽盖板 - C30 - -

3.隧道主要保护层厚度

类别 保护层厚度最小取值(cm)

钢架 外侧4,内侧2

主筋 一般环境3.5,侵蚀性环境5

钢筋网 2

附属小构件的钢筋 2

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谢谢!

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耐久性设计

1. 隧道主体结构应满足100年设计使用年限的耐久性要求,次要结构在可更换或修复的条件下应达到同等使用年限。主要构件设计使用年限需符合下表规定。

主要构件设计使用年限要求

构件名称 隧道主体结构 洞门 风道结构 路缘石、沟槽身、盖板

设计使用年限 100 100 50 30

注1:隧道内人行、车行通道、紧急出口等与主体结构设计使用年限相同。

注2:低于100年设计使用年限的构件,满足设计使用年限后必须进行安全性评估,必要时大修或更换。

注3:初期支护、仰拱填充、铺底设计使用年限不作具体要求,但应根据地下水环境侵蚀介质及类型,选择相应的水泥品种。一般环境作用下的初期支护可与二次衬砌设计使用年限相同,C级及以上的氯盐腐蚀、化学腐蚀环境以及其它严重腐蚀环境(D级及以上)下的初期支护,其设计使用年限应作专门研究。

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耐久性设计

4.隧道衬砌中的埋设件宜采用预埋或预留孔(槽)方式设置,连接部位应采取有效的密封和防渗漏处理措施。

5.对于严重腐蚀环境下的构件,浇注在混凝土中并部分暴露在外的吊环、紧固件、连接件等铁件应与混凝土构件中的钢筋隔离。

6.当隧道水沟内排水含腐蚀性介质时,应对水沟采取相应的防腐蚀措施。

7.隧道耐久性设计内容应符合《《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTG/T B07-01)的相关规定。

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5《公路隧道设计规范JTG 3370.1-2018》宣贯-衬砌结构设计

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