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文档简介
.,1,.,2,隧道结构构造,洞身衬砌结构洞门与明洞隧道附属构筑物,.,3,洞身衬砌结构,1,开挖后的隧道,为了保持围岩的稳定性,一般需要进行支护和衬砌。支护的主要方式有:喷射混凝土、锚杆、钢架、钢筋网及其它的组合。衬砌的主要方式有:整体式混凝土衬砌、拼装式衬砌、喷射混凝土衬砌和复合式衬砌等。,.,4,锚杆是将破碎或不稳定岩体(块)与牢固稳定的岩体连结在一起以提高整体稳定性的一种支护措施。,(一)锚杆,隧道支护,洞身衬砌结构,1,.,5,洞身衬砌结构,1,.,6,当围岩软弱、破碎严重且自稳性差时,隧道开挖后,需要及时提供足够强的支护约束围岩变形。在初期支护内设置钢拱架将增大支护结构早期的刚度,阻止围岩的过度变形并承受部分的松弛荷载。钢架分为型钢和格栅钢架两种。,(二)钢架,洞身衬砌结构,1,.,7,型钢钢架接头(尺寸单位:mm),洞身衬砌结构,1,.,8,(二)钢架(格栅),洞身衬砌结构,1,.,9,洞身衬砌结构,1,.,10,(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。,洞身衬砌结构,1,.,11,洞身衬砌结构,1,.,12,(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。,洞身衬砌结构,1,.,13,洞身衬砌结构,1,.,14,(五)多种措施组合支护,洞身衬砌结构,1,.,15,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。特点:对地质条件的适应性较强,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。,(一)整体式混凝土衬砌,洞身衬砌结构,1,.,16,洞身衬砌结构,1,.,17,1)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。,拱顶,拱腰,拱脚,墙脚,铺底,洞身衬砌结构,1,.,18,2)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。,拱顶,拱腰,拱脚,墙脚,仰拱,洞身衬砌结构,1,.,19,洞身衬砌结构,1,.,20,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,洞身衬砌结构,1,.,21,特点: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。二衬后,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。,洞身衬砌结构,1,.,22,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,洞身衬砌结构,1,.,23,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,衬砌的整体性及抗渗性差而未能推广使用。,(四)装配式衬砌,洞身衬砌结构,1,.,24,洞门与明洞,2,一、洞门,1、洞门的作用减小洞口土石方开挖量稳定边、仰坡引离地表水流装饰洞口,.,25,1)洞门的形式环框式洞门洞口石质坚硬稳定,地形陡峻无排水要求。,洞门与明洞,2,.,26,端墙式(一字式)洞门适用于地形开阔,石质较稳定的地区;由端墙和洞门顶排水沟组成,洞门与明洞,2,.,27,翼墙式(八字式)洞门洞口地质较差(级及以上围岩),山体纵向推力较大时,在端墙式洞门的单侧或双侧设置翼墙。,洞门与明洞,2,.,28,柱式洞门洞口地形较陡(级围岩),仰坡有下滑的可能性,又受地形或地质条件限制,不能设置翼墙时,可在端墙中部设置2个(或4个)断面较大的柱墩,以增加端墙的稳定性。,洞门与明洞,2,.,29,台阶式洞门当洞门位于傍山侧坡地区,洞门一侧边仰坡较高时,为了提高靠山侧仰坡起拔点,减少仰坡高度,将端墙顶部改为逐级升高的台阶形式。,洞门与明洞,2,.,30,斜交式洞门当隧道洞口地面等高线斜交时,可采用平行于等高线与线路呈斜交的洞口(洞门与线路中线的交角不应小于45)。,洞门与明洞,2,.,31,喇叭口式洞门高速铁路隧道,为了减缓高速列车的空气动力学效应,对单线隧道,一般设喇叭口缓冲段,同时兼作隧道洞门。,洞门与明洞,2,.,32,二、明洞,明洞是隧道的一种变化形式,它用明挖法修筑。所谓明挖是指把岩体挖开,在露天修筑衬砌,然后回填土石。这样修筑的构筑物,外形几乎与隧道无异,有拱圈、边墙和底板,净空与隧道相同,和地表相连处,也设有洞门、排水设施等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。,洞门与明洞,2,.,33,1、拱式明洞,适用于路堑边坡处于对称或接近对称,边坡岩层基本稳定,仅防止边坡有少量坍塌、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。,(1)路堑式对称型,洞门与明洞,2,.,34,适用于两侧边坡高差较大的不对称路堑。,(2)路堑式偏压型,洞门与明洞,2,.,35,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。,(3)半路堑式偏压型,洞门与明洞,2,.,36,适用于傍山隧道洞口或傍山线路上半路堑地段,(4)半路堑式单压型,洞门与明洞,2,.,37,2、棚式明洞(简称棚洞),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,这时可考虑采用另一种建筑物棚式明洞。,洞门与明洞,2,.,38,(1)盖板式棚洞,由内墙、外墙及钢筋混凝土盖板组成简支结构。其上回土石,以保护盖板不受山体落石的冲击。,洞门与明洞,2,.,39,(2)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,为了使基础置于基岩上且减小基础工程,可采用刚架式外墙,此时称明洞为刚架式明洞。由外侧刚架、内侧重力式墩台结构、横顶梁、底横撑和顶部盖板组成。,洞门与明洞,2,.,40,(3)悬臂式棚洞,对稳定而陡峻的山坡,外侧地形难以满足一般棚洞的地基要求,且落石不太严重的情况,可修建悬臂式棚洞。由重力式内墙、悬臂横梁、盖板及内端平衡重组成。,洞门与明洞,2,.,41,当洞口50m范围内无建筑物、洞口外20m处的微压波峰值大于50pa时,须设置洞口缓冲结构;当洞口50m范围内有建筑物时,一般情况下当建筑物处的微压波大于20pa,须设置洞口缓冲结构;当对建筑物处的峰值有特殊要求时,洞口缓冲结构应进行特殊设计。当隧道口无建筑物,无特殊环境要求时,双线隧道可不设置洞口缓冲结构。单线隧道应设置长度5.0m的洞口缓冲结构。,(三)洞口缓冲结构,洞门与明洞,2,.,42,隧道口缓冲结构尽量采用与隧道内轮廓形式相似的断面,也可采用棚式结构断面。洞口缓冲结构纵向宜做成渐变的喇叭状,开口处最大净空断面面积为隧道净空断面面积的1.5倍,在缓冲结构纵向中心附近沿两侧对称分布开孔,孔长为12缓冲棚长,开孔面积为隧道净空横断面面积的0.20.3倍。洞口缓冲结构宜采用钢筋混凝土结构。,洞门与明洞,2,.,43,洞口缓冲段纵向断面形式,洞门与明洞,2,.,44,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“防、堵、截、排结合,因地制宜,综合治理”的原则。,(一)防排水设施,隧道附属构筑物,3,.,45,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;,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。,隧道附属构筑物,3,.,46,隧道附属构筑物,3,.,47,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。,隧道附属构筑物,3,(二)避车洞,.,48,隧道附属构筑物,3,.,49,(1)大避车洞在碎石道床的隧道内,每侧相隔300m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420m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。,隧道附属构筑物,3,.,50,2)电力及通信设施电
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