高铁隧道(隧道结构构造)

1、隧道结构构造,洞身衬砌结构 洞门与明洞 隧道附属构筑物,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,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,1,洞身衬砌结构,1,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

2、为型钢和格栅钢架两种,二）钢架,洞身衬砌结构,1,型钢钢架接头(尺寸单位:mm,洞身衬砌结构,1,二）钢架（格栅,洞身衬砌结构,1,洞身衬砌结构,1,三）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

3、构,1,洞身衬砌结构,1,四）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,1,洞身衬砌结构,1,五）多种措施组合支护,洞身衬砌结构,1,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

4、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,1,洞身衬砌结构,1,1）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,1,2）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

5、铺底)组成,拱顶,拱腰,拱脚,墙脚,仰拱,洞身衬砌结构,1,洞身衬砌结构,1,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,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,锚喷式衬砌是指锚喷结构既作为隧道临时

6、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,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

7、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,1,洞门与明洞,2,一、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,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,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,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,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

8、，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,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,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,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,洞门与明洞,2,二、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

9、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,洞门与明洞,2,1、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,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,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,适

10、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,洞门与明洞,2,2、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洞,2,1)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,洞门与明洞,2,2)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,洞门与明洞,2,3)悬臂式棚洞,对稳定

11、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,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,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

12、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,洞门与明洞,2,洞口缓冲段纵向断面形式,洞门与明洞,2,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,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

13、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,隧道附属构筑物,3,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,隧道附属构筑物,3,1)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,隧道附属构筑物,3,2）电力及通信设施 电缆槽：电缆