公路隧道装配式仰拱结构形式优化设计

刘泾堂,王迎超,邱成虎,曲 龙,袁文广,杜耀辉,郝 英

(1.甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司, 甘肃 兰州 730030; 2.中国矿业大学力学与土木工程学院,江苏 徐州 221116;3.甘肃公航旅天庄高速公路管理有限公司, 甘肃 天水 741000; 4.兰州交通大学土木工程学院, 甘肃 兰州 730070)

随着我国公路建设高速发展,一大批公路隧道正在或即将修建,且很多隧道都面临着高应力、富水、突泥、软岩大变形等不良地质,从而导致衬砌开裂、漏水和路面隆起、破损、断裂、翻浆、冒泥等隧道病害[1]日趋严重。仰拱是隧道衬砌结构的重要组成部分,可以大大提高隧道的整体稳定性[2],而装配式结构已逐渐成为其发展的方向[3]。隧道装配式施工可以克服现浇混凝土施工诸多缺点,混凝土构件通过预制施工,标准化程度高,成品质量能得到保障;预制结构可以大大缩短施工和养护周期,提高施工效率、降低施工成本。因此,衬砌结构预制化是未来隧道施工的发展趋势。但是隧道装配式衬砌结构与地上装配式结构完全不同[4-5],在受力、耐久性、防水等方面都面临很多挑战。

在隧道装配式衬砌结构设计方面,众多学者进行了深入研究,取得了一系列研究成果。唐伟[6]针对高铁单线盾构隧道,提出了底部仰拱分块预制、全块预制以及全块预制+两侧增加纵梁3种方案,综合比对结果表明,仰拱全块预制+两侧增加纵梁结构效果最好。陈敬军[7]针对传统的圆形衬砌使开挖断面加大,工程量大的问题,提出了一种对现行铁路隧道断面优化的衬砌形式,不仅比原衬砌形式安全系数高,而且减小了衬砌的变形量。……