第3章-隧道构造设计-衬砌的形式PPT课件.ppt

隧道构造设计 衬砌的形式 整体式模筑混凝土衬砌 就地灌筑混凝土衬砌装配式衬砌 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 喷锚支护 喷射混凝土和加设锚杆 金属网和钢架共同支护复合式衬砌 外衬和内衬两层 所以也叫它为 双层衬砌 喷锚支护 1 隧道构造设计 衬砌的适用条件 整体式模筑混凝土衬砌 对地质条件的适用性较强 易于按需要成型 整体性好 抗渗性强 并适用于多种施工条件 如可用木模板 钢模板或衬砌模板台车等装配式衬砌 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中采用 喷锚支护 喷锚支护是目前常用的一种围岩支护手段 适用于各种围岩地质条件 但是若作为永久衬砌 一般考虑在 级等围岩良好 完整 稳定的地段中采用 复合式衬砌 是一种较为合理的结构形式 适用于多种围岩地质条件 有其广阔的发展前途 2 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 隧道衬砌的建筑材料及要求 混凝土与钢筋混凝土隧道工程所用的混凝土强度等级不应低于C15洞门用混凝土整体灌筑 其强度不应低于C20强度等级对于衬砌段不应低于C20 对于洞门不应低于C15 片石混凝土在岩层较好地段的边墙衬砌 可采用片石混凝土 片石的掺量不应超过总体积的20 当起拱线以上1m以外部位有超挖时 其超挖部分也可用片石混凝土进行回填 选用的石料要坚硬 其强度等级不应低于MU40 有裂隙和易风化的石料不应采用 3 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 石料和混凝土预制块石料或混凝土预制块用强度等级不低于M10的水泥砂浆砌筑衬砌 石料的强度等级不应低于MU60 并且有裂隙和易风化的石料不应采用 混凝土预制块强度等级不应低于MU20 喷射混凝土喷射混凝土的强度等级采用C20 所用的水泥应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥喷射钢纤维混凝土中的钢纤维宜采用普通碳素钢制成 等效直径为0 3 0 5 的方形或圆形断面 长度宜为20 25 锚杆锚杆的杆体宜用20MnSi钢筋 也可采用Q235钢筋 缝管式锚杆宜采用16MnSi钢管 亦可采用Q235钢管 锚杆直径宜为18 22 垫板可采用Q235钢板 4 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 装配式材料对于衬砌材料 可采用一些装配式材料 如钢筋混凝土大型预制块 加筋肋铸铁预制块等 铁路隧道净空及要求 直线隧道净空机车车辆限界 它是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸基本建筑限界 它是指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线隧道建筑限界 它是指包围 基本建筑限界 外部的轮廓线直线隧道净空 要比 隧道建筑限界 稍大一些 还考虑了在不同的围岩压力作用下 衬砌结构的合理受力形状 拱部采用三心圆 边墙采用直墙式或曲墙式 以及施工方便等因素 5 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 基本建筑限界 6 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 最大级超限货物装载限界 7 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 隧限 1A和隧限 1B 8 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 隧限 2A和隧限 2B 9 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 单线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓 10 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 双线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓 11 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 曲线隧道净空加宽加宽原因车辆通过曲线时 转向架中心点沿线路运行 而车辆本身却不能随线路弯曲仍保持其矩形形状 故其两端向曲线外侧偏移 d外 中间向曲线内侧偏移 d内1 车辆通过曲线时的平面图 12 由于曲线外轨超高 车辆向曲线内侧倾斜 使车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动了一个距离 d内2 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 车辆通过曲线时的横断面图 加宽值的计算 单线曲线隧道加宽值的计算车辆中间部分向曲线内侧的偏移d内1 d内1 式中l 车辆转向架中心距 取18m R 曲线半径 m d内1 13 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 车辆两端向曲线外侧的偏移d外 d外 式中L 标准车辆长度 我国为26m d外 外轨超高使车体向曲线内侧倾移d内2 d内2 式中H 隧道限界控制点自轨面起的高度E 曲线外轨超高值 其最大值不超过15 且 14 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 其中v 铁路远期行车速度 km h 在我国铁路标准设计中 d内2系将相应的隧道建筑限界绕内侧轨顶中心转动arctg角求得 可近似取d内2 2 7E 对于单线曲线隧道净空的加宽值为 内侧加宽W1 d内1 d内2 2 7E 外侧加宽W2 d外 总加宽W W1 W2 d内1 d内2 d外 2 7E 双线曲线隧道加宽值的计算双线曲线隧道的内侧加宽值W1及外侧加宽值W2与单线曲线隧道加宽值的计算相同 即内侧加宽W1 d内1 d内2 2 7E 外侧加宽W2 d外 15 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 当外侧线路的外轨超高大于内侧线路的外轨超高时式中H 车辆外侧顶角距内轨顶面的高度 取360 E 外侧线路的外轨超高值 R 曲线半径 m 其它情况时总加宽W W1 W2 W3 16 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 曲线隧道中线与线路中线偏移距离单线曲线隧道如图3 10所示 隧道中线与线路中线偏移距离d为 d W1 W2 双线曲线隧道如图3 11所示 内侧线路中线至隧道中线的距离为d1 200 W1 W2 W3 双线曲线隧道外侧线路中线至隧道中线的距离为d2 200 W1 W2 W3 单线曲线隧道中线偏移 17 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法 铁路隧道设计规范 规定 位于曲线地段的隧道 其缓和曲线部分可分两段加宽 即自圆曲线至缓和曲线中点 并向直线方向延长13m 采用圆曲线加宽断面 按W值加宽 其余缓和曲线 并自直缓分界点向直线段延长22m 采用缓和曲线中点加宽断面 其加宽值取圆曲线之半 按W 2值加宽 双线曲线隧道中线偏移 曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接 18 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 公路隧道净空公路隧道建筑限界一般规定如图所示 图中各符号的含义如下 W 行车道宽度 S 行车道两侧路缘带宽度 C 余宽 当计算行车速度 100km h时为0 5m 小于100km h时为0 25m 公路隧道建筑限界 H 净高 一条公路应用一个净高 高速公路和一级 二级公路为5 0m 三 四级公路为4 5m E 建筑限界顶角宽度 当L 1m时 E L 当L 1m时 E 1m L 侧向宽度 高速公路 一级公路的侧向宽度为硬路肩宽度 L1或L2 其它各级公路的侧向宽度为路肩宽度减去0 25m 19 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 L1 左侧硬路肩宽度 L2 右侧硬路肩或应急停车带宽度 J 检修道 一侧 宽度 一般为0 75m 隧道净空除应在符合隧道建筑限界的规定外 还应考虑洞内排水 通风 照明 放火 监控 运营管理等附属设施所需要的空间 并考虑围岩压力影响 施工等必要的富裕量 使确定的断面形式及尺寸 达到安全 经济 合理 公路隧道横断面示意图 20 隧道构造设计 衬砌的一般构造要求 隧道衬砌的其它构造要求一般单线隧道洞口应设置不小于5m长的模筑混凝土衬砌 双线和多线隧道应适当加长 围岩较差段的衬砌应向围岩较好地段延伸5 10m 偏压衬砌段应延伸至一般衬砌段内5m以上 不设仰拱的隧道应做底板 单线隧道其厚度不得小于20 双线隧道其厚度不得小于25 对衬砌有不良影响的硬软地层分界处 应设置变形缝 电力牵引的隧道 其长度大于2000m及位于隧道群地段和车站两端时 为了使接触网有良好的工作和维修条件 应根据需要设置接触网补偿下锚的衬砌段 运营通风洞 联络通道等与主隧道连接处的衬砌设计应做加强处理 21 隧道构造设计 洞身支护结构的构造 整体式模筑混凝土衬砌 直墙式衬砌适用于地质条件比较好 属于我国铁路隧道围岩分类中的 级围岩 有时也可用于 级围岩围岩压力以竖向为主 几乎没有或仅有很小的水平侧向压力衬砌由上部拱圈 两侧竖直边墙和下部铺底三部分组合而成 单线直墙式衬砌 22 隧道构造设计 洞身支护结构的构造 在地质条件较好时 为了节省圬工 直墙式衬砌在构造上采取若干改进措施 例如在整体岩层坚固的情况下 几乎没有什么水平侧压力 也没有地下水侵入 则可采用大拱脚喷混凝土 或喷砂浆 边墙衬砌在地质条件尚好 侧压力不大 但又不宜采用大拱脚喷混凝土 或喷砂浆 边墙衬砌时 为了节省边墙圬工 可以简化边墙 大拱脚喷混凝土边墙衬砌 23 隧道构造设计 洞身支护结构的构造 曲墙式衬砌适用于地质比较差 岩石松散破碎 强度不高 又有地下水 侧向水平压力也相当大的 和 级围岩情况由顶部拱圈 侧面曲边墙和底部仰拱 或铺底 所组成除在 级围岩无地下水 且基础不产生沉降的情况下可不设仰拱 只做平铺底外 一般均设仰拱 连拱式边墙衬砌 24 隧道构造设计 洞身支护结构的构造 图为单线非电气化铁路隧道衬砌 级围岩直线断面曲墙式衬砌标准图 其内部轮廓线由五心圆曲线组成 单线非电气化铁路隧道衬砌 25 隧道构造设计 洞身支护结构的构造 双线或三线隧道的洞身衬砌 可以采取单孔式 四线隧道可采取双孔式 单孔式衬砌应满足双线或三线隧道衬砌净空要求 双孔式四线隧道衬砌 26 隧道构造设计 洞身支护结构的构造 装配式衬砌 优点一经装配成环 不需养生时间 即可承受围岩压力 预制的构件可以在工厂成批生产 在洞内可以机械化拼装 从而改善了劳动条件 拼装时 不需要临时支撑如拱架 模板等 从而节省大量的支撑材料和劳力 拼装速度因机械化而提高 缩短了工期 还有可能降低造价 应满足的条件强度足够而且耐久 能立即承受荷载 27 隧道构造设计 洞身支护结构的构造 装配简便 构件类型少 形式简单 尺寸统一 便于工业化制做和机械化拼装 构件尺寸大小和重量适合拼装机械的能力 有防水的设施 喷锚支护 喷射混凝土支护层喷射混凝土的拌和材料是 标号不低于325号的普通硅酸盐水泥和粒经不应大于16mm的坚硬耐久的卵石或碎石 以及不含土质或杂物的河沙 再加上少量的速凝剂喷层的厚度一般最薄不应小于5cm 最厚应不大于25cm 在比较松散软弱的岩层中 可以加金属网或钢支撑 使之结合成一体 变为钢筋混凝土层 28 隧道构造设计 洞身支护结构的构造 锚杆锚杆是一种插入到围岩岩体内的杆形构件利用锚杆杆体或杆端锚头的膨胀作用 或利用灌浆粘结 把锚杆固定在岩体内增加了岩体的紧密程度 补强了抗剪能力 起到了组合 悬吊及挤压加固的作用 提高了围岩的自稳能力 复合式衬砌外衬 亦称初次衬砌 使用能达到早强的喷射混凝土和锚杆 使柔性的外衬既能容许围岩有所变形 而又约束它不让它变形发展太大太快内衬 亦称二次衬砌 内衬可以用喷射混凝土层柔性结构 也可以用较厚的模筑混凝土防水层 内外层衬砌之间的防水层可以用软聚氯乙烯薄膜 聚异丁烯片 聚乙烯片等防水卷材 或用喷涂乳化沥青等防水剂 29 隧道构造设计 洞身支护结构的构造 复合式衬砌最适宜在 级围岩中使用 但遇到下列情况时 应慎重对待 必要时应辅以相应的加固措施 拱顶以上覆盖厚度小于隧道直径时 有明显偏压力时 在无自稳能力的未胶结砂砾石地层中时 在大膨胀性的地层中时 在大涌水的地层中时 在严重冻害的地区中时 30 隧道构造设计 明洞的构造 明洞是用明挖法修建的隧道 是在露天的路堑地面上 或是在敞口的基坑内 先修筑结构物 然后再回填覆盖土石 如图所示 明洞位置示意图 路堑式拱形明洞 拱式明洞 路堑式拱形明洞 31 隧道构造设计 明洞的构造 路堑式拱形明洞位于两侧都有高边坡的路堑中路堑式拱形明洞适用于路堑边坡处于对称或接近对称 边坡岩层基本稳定 仅防边坡有少量坍塌 落石 或用于隧道洞口岩层破碎 覆盖层较薄而难以用暗挖法修建隧道时承受对称荷载 拱 墙均为等截面 边墙为直墙式 偏压直墙式拱形明洞适用于两侧边坡高差较大的不对称路堑 承受不对称荷载 拱圈为等截面 边墙为直墙式 外侧边墙厚度大于内侧边墙的厚度 32 隧道构造设计 明洞的构造 偏压斜墙式拱形明洞适用于地形倾斜 低侧处路堑外侧有较宽敞的地面供回填土石 以增加明洞抵抗侧向压力的能力 承受偏压荷载 拱圈为等截面 内侧边墙为等厚直墙式 外侧边墙不等厚斜墙式 半路堑单压式拱形明洞受单侧的压力 结构内轮廓与隧道一致 左右对称 结构截面左右不同 内侧边墙为等厚直墙 外墙需要相对地加大 而且必须把基础放在稳固的基岩上拱圈也可能采用变截面 以抵抗单侧的压力 33 隧道构造设计 明洞的构造 当外侧地形低下 不能保持回填土的天然稳定坡度 或是按天然稳定坡度则边坡将延伸很远时 可以在结构的外墙顶上 接高一段挡墙 用以拦截土石的流走 称之为耳墙式拱形明洞当外侧边墙基底地质不好 不足以承受外墙传来的压力而必须把基础放到下方较深的基岩上时 外墙可以延伸直达基岩 成为内 外墙不同 内短外长的形式 称为长腿式拱形明洞如果明洞外侧覆盖土不厚 还可以掏成侧洞 使露天的光线可以射进来 外界的新鲜空气可以流进来 改善了明洞内的环境条件 34 隧道构造设计 明洞的构造 耳墙式拱形明洞 长腿式拱形明洞 连拱形外墙明洞 35 隧道构造设计 明洞的构造 棚洞棚式明洞常见的结构形式有盖板式 刚架式和悬臂式三种 盖板式棚洞盖板式棚洞是由内墙 外墙及钢筋混凝土盖板组成的简支结构外墙不受侧向压力 仅承受梁和盖板的竖向荷载时 它要求的地基承载力较小当外侧基岩较浅 地基基础承载力较大时 可采用立柱式 盖板式棚洞 36 隧道构造设计 明洞的构造 刚架式棚洞当地形狭窄 山坡陡峻 基岩埋置较深而上部地基稳定性差时 可采用刚架式外墙 此时称明洞为刚架式明洞 有时也可采用长腿式明洞 侧刚架 内侧重力式墩台结构 横顶梁 底横撑及钢筋混凝土盖板组成 并做防水层及回填土石处理 37 隧道构造设计 明洞的构造 悬臂式棚洞适用于稳固而陡峻的山坡 外侧地形难以满足一般棚洞的地基要求 落石不太严重的情况内墙为重力式 上端接筑悬臂式横梁 其上铺以盖板 在盖板的内端设平衡重来维持结构受外荷载作用下的稳定性 悬臂式棚洞 38 隧道构造设计 洞门结构的构造 概述洞门 隧道门的简称 通常也泛指隧道门及明洞门 是隧道洞口用圬工砌筑用以保护洞口 排放流水并加以建筑装饰的支挡结构物 对于铁路隧道 隧道的长度就是其进出口洞门墙外表面与线路内轨顶面标高线交点之间的距离 对于公路隧道 隧道的长度就是其进出口洞门墙外表面与路面的交线同路线中线交点间的距离 洞门的作用减少洞口土石方开挖量稳定边仰坡引离地面流水装饰洞口 39 隧道构造设计 洞门结构的构造 洞门结构的类型 隧道门隧道门指修建在不设明洞的隧道洞口的支挡结构物 包括环框式洞门 端墙式洞门 翼墙式洞门 柱式洞门 台阶式洞门 斜洞门和耳墙式洞门等 明洞门明洞门主要配合明洞结构类型设计 明洞有拱形明洞和棚洞之分 相应明洞门也分拱形明洞门和棚式明洞门两大类 棚式明洞门 40 隧道构造设计 洞门结构的构造 环框式洞门环框式洞门 即只镶饰隧道衬砌两端部分适用于隧道洞口仰坡极为稳固 岩层坚硬 节理不发育 不易风化 地形陡峻而又无排水要求的地段 端墙式洞适用于自然山坡陡峻 洞门地形开阔 岩层较为坚硬完整 山体压力很小 开挖坡度1 0 3 1 0 5的洞口地段起御土墙的作用 而且能支持洞口正面上的仰坡 并将从仰坡溜下来的地面水 汇集到排水沟中去 41 隧道构造设计 洞门结构的构造 端墙的构造要求 端墙的高度约在11 0m上下 端墙厚度应按挡土墙的方法计算 但不应小于 浆砌片石 0 5m 片石混凝土 0 5m 混凝土 块石 0 3m 钢筋混凝土 0 2m 端墙宽度与路堑横断面相适应 柱式洞门适用于洞口地形较陡 地质条件较差 岩层有较大侧压力 仰坡有下滑的可能性的地段柱式洞门工程量较翼墙式洞门大 造价较高 施工也较为复杂 42 隧道构造设计 洞门结构的构造 翼墙式洞门当洞口地质较差 山体纵向推力较大时 可以在端墙式洞门以外 增加单侧或双侧的翼墙 挡墙 成为翼墙式洞门翼墙式洞门的正面端墙一般采用等厚的直墙 微向后方倾斜 斜度为1 10 翼墙式洞门 43 隧道构造设计 洞门结构的构造 耳墙式洞门耳墙式洞门即带耳墙的翼墙式洞门 将翼墙式洞门端墙两侧各接出一个耳墙至边坡内 呈带耳墙的结构 形成耳墙式洞门对于排泄仰 边坡地表汇水 阻挡洞顶风化剥落体 效果良好 并可大大减少对坡面的冲刷洞口显得宽敞 结构式样比较美观 而且对于边 仰坡坡度不一致的洞口 设计时亦便于处理 44 隧道构造设计 洞门结构的构造 台阶式洞门当洞门处于傍山侧坡地区 地面横坡较陡 洞门一侧边坡较高时 为了减小仰坡高度及外露坡长 可以将端墙一侧顶部改为逐步升级的台阶形式 以适应地形的特点 减少仰坡土石开挖量 这种洞门也有一定的美化作用 45 隧道构造设计 洞门结构的构造 斜交式洞门当线路方向与地形等高线斜交时 为了避免出现此种现象 通常应将隧道洞门做成近于平行地形等高线方向设置 使洞门左右可以仍保持近似对称 修建成斜交隧道门 简称斜洞门 这样将使衬砌洞口段和洞门相对于线路呈斜交形式 在松软地层中 不宜采用斜洞门 46 隧道构造设计 洞门结构的构造 拱形明洞门 拱形明洞门可分为路堑式和半路堑式两类 路堑式明洞门有端墙式 常用柱式 和翼墙式两种 与一般隧道门形式相类似 柱式拱形明洞门路堑式 翼墙式拱形明洞门路堑式 47 隧道构造设计 洞门结构的构造 半路堑式明洞门多用于傍山线路 其山侧与原地层相接 为了适应傍山 横向地面坡陡的地形 一般也多以台阶形式加高端墙 并在山侧设置挡墙支挡边坡 降低开挖高度 台阶式拱形明洞门 半路堑式 台阶式拱形明洞门 偏压式 48 隧道构造设计 洞门结构的构造 遮光棚式洞门对于公路隧道 当洞外需要设置遮光棚时 其入口通常外伸很远 遮光构造物有开放式和封闭式之分 前者遮光板之间是透空的 后者则用透光材料将前者透空部分封闭 但由于透光材料上面容易沾染油污 养护困难 因此很少使用后者 遮光构造物形状上有喇叭式与棚式之分 因为洞口的地形是各种各样的 地质条件也是千差万别的 所以 隧道门和明洞门的型式 只能在上述基本型式上 按照具体情况适当地予以布置 49 隧道构造设计 附属建筑物 通风建筑物 纵向式通风 风流沿着隧道轴线方向流动的称为纵向式通风 洞口风道式通风把通风机设置在隧道洞口处 将通风道联通至洞内当列车车尾一出洞口 立即开动通风机 把已被活塞风挤到出洞口一段内的污浊空气排出洞外的露天中去 同时低洞口外的新鲜空气随着风流带进隧道中来 这样就完成了一次通风作业 50 隧道构造设计 附属建筑物 喷咀式通风在隧道洞口处的衬砌上方建造一个汇集新鲜空气的空气室 室内尽端在衬砌周边上做成环形喷咀通向洞内 竖井 斜井式通风在隧道施工中 为增加开挖工作面而设置竖井或斜井作为辅助坑道时 利用这些辅助坑道作为通风道 把通风机置于竖井或斜井处 借助于通风机和竖井的换气作用 可以把污浊空气吸出 或把新鲜空气引入 喷咀式通风 竖井 斜井式通风 51 隧道构造设计 附属建筑物 射流式通风射流式通风是在隧道内安设射流式通风机 用以升压 进行通风的方式全横向式通风 在通风机的作用下 风流的方向与隧道轴线方向成正交横向式通风系统能将新鲜空气沿隧道全长范围内均匀吹入 而污浊气体无需沿隧道全长范围流过 就地直接被进风口吸出占用了隧道的净空面积 结构上也较费事 适宜在公路隧道中使用 52 隧道构造设计 附属建筑物 半横向式通风在隧道的顶部设置进风管 并在进风管的下部 沿隧道的长度方向每隔一定距离开一通风口 气流则沿通风口流向隧道内 然后隧道内的空气在新鲜气流的推动下 沿隧道的纵向排出洞外半横向式通风效果比纵向好 但没有全横向式通风能力强 53 隧道构造设计 附属建筑物 进行通风设计需要考虑的问题空气中有害物质的容许浓度 需风量的计算方法 判断自然通风的能力 机械通风方式的讨论 通风设备的选择以及经济性等 避车洞 大避车洞大避车洞主要目的是为停放线路工作小车或堆放一些必要的材料和工具 大避车洞的净空尺寸为 宽4m 凹入边墙深2 5m 中心高2 8m 54 隧道构造设计 附属建筑物 当隧道长度在300 400m时 可在隧道中间布置一个大避车洞隧道长度在300m以下时 可不布置大避车洞 如果两端洞口接桥或路堑当桥上无避车台或路堑两边侧沟外无平台时 应与隧道一并考虑布置避车洞 小避车洞小避车洞主要目的是为人员待避 小避车洞的净空尺寸为 宽2m 凹入边墙深1m 中心高2 2m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 55 隧道构造设计 附属建筑物 大避车洞 小避车洞 56 隧道构造设计 附属建筑物 铁路隧道设计规范 规定大小避车洞应在隧道全长范围内 在两侧边墙上交错设置 大小避车洞平面布置的方法如右图所示 其中 a 适用于碎石道床 b 适用于整体道床 57 隧道构造设计 附属建筑物 避车洞的建筑要求避车洞不宜设在衬砌的伸缩缝或沉降缝的断面上 也不宜设在衬砌断面变化的衔接处 避车洞的底面应与道床 人行道或侧水沟的盖板面等高齐平 以使行人员 小车等躲避火车 杜绝不安全事故发生 当避车洞位于曲线上时 因受曲线外轨超高的影响 碎石道床隧道内 在各种不同的超高值E时 线路内侧和外侧轨枕端头道床面 即避车洞底面 低于内轨顶面的高度分别为h1及h2 如下图所示 其值为 内侧 外侧 式中E 曲线外轨超高值 单位为 58 隧道构造设计 附属建筑物 曲线隧道 碎石道床 避车洞底面相对标高 避车洞的指示标志 59 隧道构造设计 附属建筑物 防排水建筑物 隧道防排水设计标准衬砌不滴水 安装设备的孔眼不渗水 道床不积水 电力牵引的隧道拱部基本不渗水 在有冻害地段的隧道 除拱部和边墙不渗水外 衬砌背后也不积水 隧道防排水应根据 防 排 截 堵结合 因地制宜 综合治理 的原则 采取切实可靠的设计 施工措施 达到防水可靠 排水畅通 经济合理的目的 60 隧道构造设计 附属建筑物 防 即要求隧道衬砌结构具有一定的防水能力 能防止地下水渗入防止地表水的下渗隧道附近水库 池沼 溪流 井泉的水 当有可能渗入隧道 影响农田灌溉及生活用水时 应采取措施处理混凝土衬砌抗渗等级不得低于P6 若必要可采用防水混凝土 不小于P8 施工缝 变形缝应采用可靠的堵水措施 围岩破碎 含水 易坍塌地段 宜采用注浆加固围岩和防水措施 在初期支护与二次衬砌之间 宜设置防水板或设系统盲 管 沟 当隧道底部有涌水时 应采用封闭式防水板 有侵蚀性地下水时 应针对侵蚀类型 采用抗侵蚀性混凝土以及压注抗侵蚀浆液 敷设防水 防蚀层等措施 最冷月平均气温低于 15 地区和高海拔地区 对地下水的处理应以堵为主 61 隧道构造设计 附属建筑物 排 即隧道应有排水设施并充分利用 以减少渗水压力和渗水量利用盲沟 泄水管 渡槽等将衬砌背后的地下水排入隧道内 再经由洞内水沟排走 以免造成隧道病害隧道内纵向应设排水沟 横向应设排水坡 遇围岩地下水出露处所 宜在衬砌背后设竖向盲沟或排水管 槽 集水钻孔等予以引排 对于颗粒易流失的围岩 不宜采用集中疏导排水 根据工程地质和水文地质条件 应在衬砌外设环向盲沟 纵向盲沟和隧底排水盲沟 组成完整的排水系统 保证道床不积水 当地下水发育 含水层明显 又有长期补给来源 洞内水量较大时 可利用辅助坑道或设置泄水洞等作为截 排水设施 62 隧道构造设计 附属建筑物 截 是指截断地表水和地下水流入隧道的通路在洞口仰坡外缘5m以外 设置天沟 并加以铺砌 当岩石外露 地面坡度较陡时可不设天沟 仰坡上可种植草皮 喷抹灰浆或加以铺砌 对洞顶天然沟槽加以整治 使山洪宣泄畅通 对洞顶地表的陷穴 深坑加以回填 对裂缝进行堵塞 处理隧道地表水时 要有全局观点 不应妨害当地农田水利规划 做到因地制宜 一改多利 各方满意 在地表水上游设截水导流沟 地下水上游设泄水洞 洞外井点降水或洞内井点降水 63 隧道构造设计 附属建筑物 堵 即堵住地下水从衬砌背后渗入隧道内 喷射混凝土和模筑混凝土衬砌堵水防水混凝土的抗渗等级不得小于P8 抗压强度应满足设计要求 水泥用量不得少于320 m3 当掺用活性粉细料时 不得少于280 m3 防水模筑混凝土衬砌施工必须采用机械振捣 施工缝 沉降缝及伸缩缝则可以采用中埋式塑料或橡胶止水带 或采用背贴塑料止水带止水 防水层一类为粘贴式防水层 另一类为喷涂式防水层 压浆向衬砌背后压注水泥砂浆 用以充填衬砌与围岩之间的空隙 以堵住地下水的通路 并使衬砌与围岩形成整体 改善衬砌受力条件 64 隧道构造设计 附属建筑物 排水沟除了长度在100m以下 且常年干燥无水的隧道以外 一般的隧道均应设置排水沟排水沟的断面大小按排水量而定 一般底宽不应小于40cm 深度不小于35cm沟底纵向坡度宜与线路坡度一致为好 如此沟深可以保持不变 不得已时 沟底纵坡也不应小于1 排水沟有两种方式 一种是侧式水沟 它设在线路的两侧或一侧 视流量大小而定 另一种是中心式水沟 隧道采用整体道床时 水沟设在线路中线的下方 或双线隧道时 水沟设在两线之间 65 隧道构造设计 附属建筑物 侧式水沟中心式水沟 66 隧道构造设计 附属建筑物 在严寒地区般可修筑浅埋保温水沟 即将水沟沟身加深 用轻质混凝土做成上 下两层 各自设有钢筋混凝土盖板 上层用保温材料密实填充 厚度不小于70cm 可保流水不冻当浅埋保温水沟不足以防止冻害时 可设置中心深埋渗水沟 侧式浅埋保温水沟中心深埋渗水沟 67 隧道构造设计 附属建筑物 盲沟在衬砌背后 用片石 卵石或埋管修成一道环向或竖向可供流水的盲沟 以汇集衬砌周围的地下水弹簧软管盲沟化学纤维渗滤布盲沟 弹簧软管盲沟化学纤维渗滤布盲沟 68 隧道构造设计 附属建筑物 渡槽在隧道衬砌的内表面 每隔一定的距离 开凿一道竖向的环行凹槽 槽的大小依水量而定 槽内填以卵石 槽的外表面仍以混凝土封盖 环槽下端联到预留的水管 通到侧排水沟 地下水从外方流到隧道衬砌的周边 便进入到渡槽 自顶上沿两侧流到槽底 然后经水管排到边沟去 防水层注浆 即压注水泥浆及化学浆液 系指将一定组合成分配制而成的浆液压入衬砌背后围岩或衬砌与围岩间的空隙中 经凝结 硬化后起到防水和加固的作用 衬砌采用防水混凝土灌注 防水混凝土是指以调整配合比或掺用外加剂的方法增加混凝土的密实性 以提高混凝土自身抗渗性能的一种混凝土 69 隧道构造设计 附属建筑物 衬砌各类缝隙防水外贴式防水层 在衬砌的外侧粘贴沥青 油毡 或涂刷焦油聚氨酯等涂料 形成隔水层内贴式防水层 在衬砌的内侧施做防水层复合式衬砌中间防水层 在复合式衬砌的内外层衬砌之间设防水层 洞顶防排水在洞口边仰坡上方设置天沟 以便引流地表水 如果隧道设有明洞 要做好明洞顶的防排水洞门排水洞门的端墙 翼墙和边仰坡上均应设有相应的排水设施 以便引流地表水 在洞口处还应设有洞内外水沟的衔接过渡设施 70 隧道构造设计 附属建筑物 电缆槽及高低压供电 电缆槽沿着衬砌边墙下方 设置全长的电缆槽保护穿过隧道的各种电缆 防止潮湿 腐烂以及人为的创伤电缆槽是用混凝土浇筑围成的 附设在侧水沟的同侧 内侧 或异侧而不侵入隧道净空限界的位置上 信号继电器箱和无人增音站洞隧道内如需要设置信号继电器时 则应在电缆槽同侧设置信号继电器箱洞 其宽度为2m 深度为2m 中心高度为2 2m 在隧道内设置无人增音站时 其位置可根据通信要求确定 亦可与大避车洞结合使用 但应将大避车洞加深2 5m 71 隧道构造设计 附属建筑物 伸缩缝 沉降缝与施工缝伸缩缝和沉降缝统称为变形缝伸缩缝是为了防止结构因热胀冷缩 或湿胀干缩产生裂缝而设置的 它保证结构有伸缩的余地 伸缩缝是满足结构在轴线方向上的变形要求设置的 沉降缝是为了防止结构因局部不均匀下沉引起变形断裂而设置的 它保证结构有上下左右变形的余地 沉降缝是满足结构在垂直与水平方向上的变形要求设置的 伸缩缝的设置 应考虑衬砌材料收缩情况 生产工艺等引起洞内温度变化情况 衬砌所处部位 口部或内部 施工方法 衬砌类型等因素 隧道衬砌一般不设伸缩缝 但严寒地区的整体式衬砌 喷锚衬砌或复合式衬砌应在洞口和易受冻害地段设置伸缩缝 72 隧道构造设计 附属建筑物 设置沉降缝的场合对衬砌有不良影响的软硬地层分界处 8度及8度以上地震区的断层处 同一洞室高低相差悬殊处 按动荷载 原子冲击波作用 与静荷载设计的衬砌交界处 衬砌形状或截面厚度显著改变的部位 伸缩缝和沉降缝的设置要求混凝土衬砌 缝宽1cm 中间夹以沥青油毛毡等材料 在衬砌施工的同时施做 石砌衬砌 缝宽3cm 用沥青麻筋或其它材料填塞 在衬砌施工的同时施做 73 隧道构造设计 内部装饰 概述在公路隧道及城市中的地下铁道或其它地下洞室中 为了增加美观 提高能见度 吸收噪声和改善隧道内的环境 内部装饰有时是必不可少的内装的作用 包括美化洞室 使衬砌漏水不露出墙面 防尘蚀与烟蚀 隐藏各种管线 提高照明和通风效果 吸收噪音等内装的材料应具有 耐火性 不怕水 不易污染 易清洗 耐刷 便于更换或修复 表面应该光滑 平整和明亮 吸收噪声等性能 粉刷洞室内粉刷应根据使用要求 综合考虑防潮 防腐 吸声 保温以及照明 防火等问题 供一般使用的干燥洞室 可不做粉刷 在承受动荷载的洞室顶棚 不应抹灰 以防振塌 对于公路隧道