复合式衬砌,通常指的是在隧道工程中,先施工初期支护,再根据围岩变形情况和支护效果,适时施工二次衬砌,形成的一种复合型支护结构。这种结构在现代隧道和地下工程中应用广泛,具有以下优缺点:
一、优点
1. 承载能力强
- 由初期支护和二次衬砌共同承担荷载,能适应复杂的地质条件和较大的围岩压力。初期支护可以及时封闭围岩,防止围岩变形过大,二次衬砌则在后期提供足够的强度和稳定性。
- 例如在软弱围岩地段,复合式衬砌能够有效地控制围岩变形,保证隧道的安全。
2. 防水性能好
- 两层衬砌之间可以设置防水层,有效地防止地下水渗入隧道。初期支护和二次衬砌之间的防水层可以采用防水板、防水涂料等材料,能够形成一个完整的防水体系。
- 以深圳地区为例,地下水较为丰富,复合式衬砌的良好防水性能可以保证隧道内部干燥,减少隧道运营期间的维护成本。
3. 施工灵活性大
- 可以根据不同的地质条件和施工要求,调整初期支护和二次衬砌的参数。在地质条件较好的地段,可以适当减少初期支护的厚度和强度,加快施工进度;在地质条件较差的地段,则可以加强初期支护和二次衬砌,确保隧道的安全。
- 同时,复合式衬砌的施工可以采用多种方法,如台阶法、全断面法等,适应不同的隧道断面和施工条件。
4. 耐久性好
- 二次衬砌通常采用混凝土等耐久性较好的材料,可以有效地抵抗地下水、化学腐蚀等因素的影响,延长隧道的使用寿命。
- 在深圳这样的沿海城市,隧道面临着海水侵蚀等问题,复合式衬砌的耐久性优势更加明显。
二、缺点
1. 施工工序复杂
- 复合式衬砌需要先后施作初期支护和二次衬砌,施工工序较多,施工周期较长。在施工过程中,需要进行多次爆破、支护和混凝土浇筑等作业,增加了施工难度和安全风险。
- 例如,初期支护的施工需要进行钻孔、安装锚杆、喷射混凝土等工序,二次衬砌的施工则需要进行模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑等工序,这些工序都需要耗费大量的时间和人力。
2. 成本较高
- 由于复合式衬砌需要使用较多的材料和设备,施工成本较高。初期支护通常采用锚杆、喷射混凝土等材料,二次衬砌则采用混凝土等材料,这些材料的价格较高。此外,复合式衬砌的施工需要使用大型机械设备,如凿岩台车、混凝土喷射机、衬砌台车等,这些设备的租赁和维护成本也较高。
- 在深圳这样的经济发达地区,土地资源紧张,隧道建设成本较高,复合式衬砌的成本问题更加突出。
3. 质量控制难度大
- 复合式衬砌的质量控制难度较大,需要对初期支护和二次衬砌的施工质量进行严格控制。初期支护的质量直接影响到隧道的稳定性和安全性,二次衬砌的质量则直接影响到隧道的防水性能和耐久性。
- 在施工过程中,需要对锚杆的长度、间距、喷射混凝土的厚度和强度等进行严格检测,确保初期支护的质量符合要求。同时,需要对二次衬砌的混凝土配合比、浇筑质量、防水板的铺设质量等进行严格控制,确保二次衬砌的质量符合要求。
复合式衬砌是一种在隧道和地下工程中应用广泛的支护形式,它具有适应性强、安全性高和经济性好的优点,但同时也存在施工周期长、初期支护成本高、施工技术要求高等缺点。在具体工程中,应根据地质条件和工程要求,合理选择和优化衬砌方案。