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隧道工程基础知识(一) 第二讲 隧道工程基础知识（一） 主讲人 张俊儒 讲师 洞门与明洞 （二）明洞 明洞一般修筑在隧道的进出口处，当遇到地质差且洞顶覆盖层较薄，用暗挖法难以进洞时，或洞口路堑边坡上有落石而危及行车安全时，均需要修建明洞。它是隧道洞口或线路上起防护作用的重要建筑物，在铁路线上使用的较多。 明洞的结构类型常因地形、地质和危害程度的不同，有多种形式，采用最多的为拱式明洞和棚式明洞两种。 洞门与明洞 （二）明洞 地质差且洞顶覆盖层较薄，用暗挖法难以进洞时 洞门与明洞 （二）明洞 （1）拱式明洞 拱式明洞由拱圈、边墙和仰拱 或铺底 组成，它的内轮廓与隧道相一致，但结构厚度要比隧道大。 路堑式对称型 路堑式偏压型 洞门与明洞 （二）明洞 （1）拱式明洞 半路堑式偏压型 半路堑式单压型 洞门与明洞 （二）明洞 （2）棚式明洞 有些傍山隧道，地形的自然横坡比较陡，外侧没有足够的场地设置外墙及基础或确保其稳定，这时采用另一种建筑物棚式明洞。 棚式明洞常见的结构形式： 盖板式 刚架式 悬臂式 洞门与明洞 （二）明洞 （2）棚式明洞 钢架式明洞 盖板式明洞 附属建筑物 为了使隧道正常使用，保证列车安全运营，除主体建筑物外，还必须修筑一些附属建筑物。其中包括：防排水设施，电力及通信信号的安放设施等。 附属建筑物 隧道的永久性防排水是通过防排水工程措施实现的。 经过理论和实践经验的总结，提出了“截、防、堵、排结合，因地制宜，综合治理”的原则。 （一）防排水设施 附属建筑物 截：截断地表水和地下水流入隧道的通道，洞口地表设天沟等截水沟以及地表陷穴等整治； 防：防止地下水从衬砌背后渗入隧道内，充分利用混凝土自防水能力，以及在衬砌与支护之间设置的防水层； （一）防排水设施 附属建筑物 堵：向支护背后压注水泥砂浆，用以充填支护与围岩间的空隙，以堵住地下水的通道，并使支护与围岩形成整体，改善支护受力条件； 排：将地下水排入隧道内，再经由洞内排水沟（排水沟及盲沟）排走。 （一）防排水设施 附属建筑物 （一）防排水设施 附属建筑物 1）避车洞 当列车通过隧道时，为了保证洞内行人、维修人员及维修设备 小车、料具 的安全，在隧道两侧边墙上交错均匀修建的人员躲避及放置车辆、料具的洞室叫避车洞。 避车洞根据其断面尺寸的大小分为大避车洞及小避车洞两种。 （二）铁路隧道附属建筑物 附属建筑物 （二）铁路隧道附属建筑物 附属建筑物 （二）铁路隧道附属建筑物 附属建筑物 1 大避车洞 在碎石道床的隧道内，每侧相隔300 m布置一个大避车洞，在整体道床的隧道内，因人员行车待避较方便，且线路维修工作量较小，可相隔420 m布置。 2 小避车洞 无论在碎石道床或整体道床的隧道内，每侧边墙上应在大避车洞之间间隔60m 双线隧道按30m 布置一个小避车洞。 （二）铁路隧道附属建筑物 附属建筑物 （二）铁路隧道附属建筑物 2）电力及通信设施 电缆槽：电缆槽用混凝土浇筑，可与水沟同侧并与水沟并行，或设置在水沟的异侧。槽内铺以细砂做垫层，低压电缆可直接放在垫层面上，高压电缆则吊在槽边预埋的托架上。槽顶设有盖板防护。 附属建筑物 （二）铁路隧道附属建筑物 2）电力及通信设施 信号继电器箱和无人增音站洞：隧道内如需设置信号继电器箱时，则应在电缆槽同侧设置信号继电器箱洞；根据电讯传输衰耗和通讯设计要求，在隧道内设置无人增音站时。其位置可根据通讯要求确定。可与大避车洞结合使用，如不能结合时，则另行修建。 隧道支护 （二）钢架（型钢） 型钢钢架接头 尺寸单位:mm 隧道支护 （二）钢架（格栅） 隧道支护 （二）钢架（格栅） 隧道支护 （三）钢筋网 钢筋网喷射混凝土是在喷射混凝土之前，在岩面上挂设钢筋网，然后再喷射混凝土。目前，我国在各类隧道工程中应用钢筋网喷射混凝土支护的比较多，主要用于软弱破碎围岩，而更多的是与锚杆或者钢拱架构成联合支护。 钢筋网通常作环向和纵向布置。环向筋一般为受力筋，由设计确定，直径12mm左右；纵向筋一般为构造筋，直径610mm；网格尺寸一般为20cmx20cm, 20cmx25cm,25cmx25cm,25cmx30cm或30cmx30cm。 隧道支护 （三）钢筋网 隧道支护 （四）喷混凝土 喷射混凝土既是一种新型的支护结构，又是一种新的施工工艺。它是使用混凝土喷射机，按一定的混合程序，将掺有速凝剂的细石混凝土，喷射到岩壁表面上，并迅速固结成一层支护结构，从而对围岩起到支护作用。 喷射混凝土可以作为隧道工程的永久性或临时性支护，也可以与各种形式的锚杆、钢拱架、钢筋网等构成组合式支护结构。它的灵活性也很大，可以根据需要分次追加厚度。 隧道支护 （四）喷混凝土 隧道支护 （五）多种措施组合支护 隧道支护 （五）多种措施组合支护 隧道衬砌 隧道开挖后，以较大厚度和刚度的整体模筑混凝土作为隧道的结构。 整体式衬砌按照工程类比、不同围岩级别采用不同的衬砌厚度。其形式有直墙式和曲墙式两种，而曲墙式又分为有仰拱和无仰拱两种。 （一）整体式混凝土衬砌 隧道衬砌构造 1）直墙式衬砌 适用于地质条件比较好，以垂直围岩压力为主而水平围岩压力较小的情况。主要适用于级围岩，直墙式衬砌由上部拱圈、两侧竖直边墙和下部铺底三部分组合而成。 （一）整体式混凝土衬砌 拱顶 拱腰 拱脚 墙脚 铺底 隧道衬砌构造 （一）整体式混凝土衬砌 隧道衬砌构造 2）曲墙式衬砌 曲墙式衬砌适用于地质较差，有较大水平围岩压力的情况。主要适用于级及以上的围岩，或级围岩双线隧道；多线隧道也采用曲墙有仰拱的衬砌。 曲墙式衬砌由顶部拱圈、侧面曲边墙和仰拱/底板 或铺底 组成。 （一）整体式混凝土衬砌 拱顶 拱腰 拱脚 墙脚 仰拱 隧道衬砌构造 2）曲墙式衬砌 （一）整体式混凝土衬砌 2）曲墙式衬砌 在级围岩无地下水，且基础不产生沉降的情况下可不设仰拱，只做铺底；一般均需设仰拱，以抵御隧道底部的围岩压力和防止衬砌沉降，并使衬砌形成一个环状的封闭整体结构，以提高衬砌的承载能力。 隧道衬砌构造 2）曲墙式衬砌 （一）整体式混凝土衬砌 隧道衬砌构造 复合式衬砌是指把衬砌分成两层或两层以上，可以是同一种形式、方法和材料施作的，也可以是不同形式、方法、时间和材料施作的。 目前大都采用内外两层衬砌。按内外衬砌的组合情况可分为：初期支护与二次衬砌。根据围岩条件不同，分别采用不同的断面形式和支护、衬砌参数。 （二） 复合式衬砌 隧道衬砌构造 复合式衬砌是先在开挖好的洞壁表面喷射一层早强的混凝土 有时也同时施作锚杆 ，凝固后形成薄层柔性支护结构 称初期支护 。它既能容许围岩有一定的变形，又能限制围岩产生有害变形，其厚度多在520cm 之间。 一般待初期支护与围岩变形基本稳定后再施作内衬。为了防止地下水流入或渗入隧道内，可以在外衬和内衬之间设防水层，其材料可采用软聚氯乙烯薄膜、聚异丁烯片、聚乙烯等防水卷材，或用喷涂防水涂料等。 （二） 复合式衬砌 隧道衬砌构造 复合式衬砌可以满足初期支护施作及时、刚度小、易变形的要求，且与围岩密贴，从而能保护和加固围岩，充分发挥围岩的自承作用。 二次衬砌后，衬砌内表面光滑平整，可以防止外层风化，装饰内壁，增强安全感，是一种合理的结构形式，也是目前公路、铁路隧道主要的结构形式。 （二） 复合式衬砌 隧道衬砌构造 （二） 复合式衬砌 隧道衬砌构造 锚喷式衬砌是指锚喷结构既作为隧道临时支护，又作为隧道永久结构（单层衬砌）的形式。它具有隧道开挖后衬砌及时、施工方便和经济的显著特点。 锚喷式衬砌在围岩整体性较好的军事工程、各类用途的使用期较短及重要性较低的隧道中广泛使用。在公路、铁路隧道设计规范中，都有根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求可采用锚喷衬砌的规定。 （三）锚喷式衬砌 隧道衬砌构造 铁路隧道设计规定中规定，锚喷衬砌设计应符合下列要求： 锚喷衬砌内轮廓线应适当加大，除考虑施工误差和位移量外，应再预留10 cm作为必要时补强用。 遇到下列情况时不应采用锚喷衬砌：地下水发育或大面积淋水地段；能造成衬砌腐蚀或特殊膨胀性围岩地段；最冷月平均气温低于-5地区的冻害地段；有其他要求的隧道。 （三）锚喷式衬砌 隧道衬砌构造 装配式衬砌是将衬砌分成若干块构件，这些构件在现场或工厂预制，然后运到坑道内用机械将它们拼装成一环接着一环的衬砌。 这种衬砌的特点是：拼装成环后立即受力，便于机械化施工，改善劳动条件，节省劳力。 目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道和水底隧道中采用。在铁路、公路隧道中由于装配式衬砌要求有一定的机械化设备，施工工艺复杂，衬砌的整体性