隧道工程-第2讲

1、隧道工程 第第2 2讲讲 隧道结构的基本构造隧道结构的基本构造邵邵 鹏鹏 中国矿业大学力学与建筑工程学院中国矿业大学力学与建筑工程学院20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二2 隧道结构的基本构造隧道结构的基本构造洞身洞身是隧道中用以承受围岩压力、结构自重及其它荷载是隧道中用以承受围岩压力、结构自重及其它荷载，阻止围岩风化、崩塌和洞内防水防潮等的主体建筑物。，阻止围岩风化、崩塌和洞内防水防潮等的主体建筑物。洞门洞门是隧道洞口用圬工砌筑用于保护洞口、排放流水并是隧道洞口用圬工砌筑用于保护洞口、排放流水并 加以建筑装饰的支档结构物。加以建筑装饰的支档结构物。明洞明洞以以明挖法或在露天修

2、建的隧道明挖法或在露天修建的隧道( (洞顶及拱背可有回洞顶及拱背可有回填土石遮盖，也可没有回填土石遮盖填土石遮盖，也可没有回填土石遮盖) )，称之为明洞。，称之为明洞。2 隧道结构的基本构造隧道结构的基本构造主体结构主体结构保持隧道的稳定和行车安全而修保持隧道的稳定和行车安全而修 建的人工建筑物建的人工建筑物洞身结构洞身结构洞门、明洞洞门、明洞附属建筑物附属建筑物主体构造物以外保证隧道正常主体构造物以外保证隧道正常 使用所需的各种辅助使用所需的各种辅助设施设施包括：运营管理、维修养护、给水排水、供包括：运营管理、维修养护、给水排水、供蓄发电、通风、照明、通讯、安全等而修建蓄发电、通风、照明、通

3、讯、安全等而修建的构造物。的构造物。隧道结构隧道结构2.1 洞身主体结构洞身主体结构 洞身主体结构（衬砌）洞身主体结构（衬砌）1. 衬砌的概念衬砌的概念广义概念广义概念人工修筑的支护结构人工修筑的支护结构一次支护一次支护（初期支护）（初期支护）二次支护二次支护（二次衬砌）（二次衬砌）为保证施工安全为保证施工安全、加固岩体阻止、加固岩体阻止变形设置的临时变形设置的临时支护支护为保证隧道使用为保证隧道使用的净空和结构的的净空和结构的安全而设置的永安全而设置的永久性支护结构久性支护结构实际中，衬砌主要指作为永久支护的结构实际中，衬砌主要指作为永久支护的结构 2. 复合式衬砌复合式衬砌 由初期支护、二

4、次衬砌和由初期支护、二次衬砌和中间防水层中间防水层组成组成l l 2.1 洞身主体结构洞身主体结构 有有防水层防水层才能称为复合衬砌，应用普遍。才能称为复合衬砌，应用普遍。叠加梁叠加梁2.1 洞身主体结构洞身主体结构 3. 单层衬砌单层衬砌 取消防水板，开挖后立即喷射一层有防水性能的砼，取消防水板，开挖后立即喷射一层有防水性能的砼，然后根据耐久性和平整度要求再施作一层或多层混凝然后根据耐久性和平整度要求再施作一层或多层混凝土，构成层间具有很强粘接力并可充分传递剪力的支土，构成层间具有很强粘接力并可充分传递剪力的支护体系。护体系。 组合梁组合梁2.1 洞身主体结构洞身主体结构 4. 装配式衬砌装

5、配式衬砌 将衬砌分成若干将衬砌分成若干片构建，这些构建片构建，这些构建在工厂或现场制作在工厂或现场制作然后运入坑道内用然后运入坑道内用机械将它们拼装成机械将它们拼装成一环接一环的衬砌。一环接一环的衬砌。 思考题：上述三种衬砌类型在工程思考题：上述三种衬砌类型在工程中如何选用？中如何选用？2.1 洞身主体结构洞身主体结构作用：当遇到地质差且洞顶覆盖层较薄，用暗挖法难以作用：当遇到地质差且洞顶覆盖层较薄，用暗挖法难以进洞时，或洞口路堑坡上有落石危险时均需修建明洞。进洞时，或洞口路堑坡上有落石危险时均需修建明洞。 2.2 明洞结构明洞结构 重庆万利高速公路赶场隧道重庆万利高速公路赶场隧道 2.2 明

6、洞结构明洞结构明洞类型：明洞类型： 明洞明洞拱式明洞拱式明洞棚式明洞棚式明洞对称路堑式对称路堑式偏压路堑式偏压路堑式单压路堑式单压路堑式盖板式盖板式刚架式刚架式悬臂式悬臂式2.2 明洞结构明洞结构12l1. 拱形明洞拱形明洞l对称路堑式对称路堑式 l适用：适用：洞顶地面平缓洞顶地面平缓，路，路堑两侧地质条件基本相同，堑两侧地质条件基本相同，原山坡有少量坍塌、落石原山坡有少量坍塌、落石以及隧道洞口岩层破碎，以及隧道洞口岩层破碎，洞顶覆盖较薄，难以暗挖洞顶覆盖较薄，难以暗挖法修建隧道的地段。法修建隧道的地段。 由拱圈、边墙、仰拱（或铺底）组成。2.2 明洞结构明洞结构1314l偏压路堑式偏压路堑式

7、l适用：适用：两侧山坡高差较大两侧山坡高差较大的路堑。的路堑。2.2 明洞结构明洞结构15l 单压路堑式单压路堑式l适用：傍山隧道洞口或傍山线路上路堑地段。适用：傍山隧道洞口或傍山线路上路堑地段。 2.2 明洞结构明洞结构16 2. 2. 棚式明洞（棚洞）棚式明洞（棚洞） 有些傍山隧道自然有些傍山隧道自然横坡横坡较陡，外侧无足够场较陡，外侧无足够场地墙及基础来确保其稳定地墙及基础来确保其稳定时使用时使用棚式明洞棚式明洞。2.2 明洞结构明洞结构17l盖板式棚洞盖板式棚洞简支内墙：重力式墩台；或混凝土锚杆式。2.2 明洞结构明洞结构18l刚架式棚洞刚架式棚洞 当地形狭窄，山坡陡峻，基岩埋当地形狭

8、窄，山坡陡峻，基岩埋置较深而上部地基稳定性差时，置较深而上部地基稳定性差时，为减小基础工程可采用刚架式外为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。墙，此时称明洞为刚架式明洞。刚架重力式墩台盖板横撑2.2 明洞结构明洞结构19l 柱式棚洞柱式棚洞l适用：少量落石，地适用：少量落石，地基承载力高，或基岩基承载力高，或基岩埋藏浅的地段。外墙埋藏浅的地段。外墙采用独立柱和纵梁方采用独立柱和纵梁方式，结构简单，预制式，结构简单，预制吊装方便，但整体稳吊装方便，但整体稳定性较差定性较差 。2.2 明洞结构明洞结构20l 悬臂式棚洞悬臂式棚洞l适用：当山坡较陡，坡面有少量落石，且外侧地基适用：

9、当山坡较陡，坡面有少量落石，且外侧地基不良或不宜设基础时。不良或不宜设基础时。2.2 明洞结构明洞结构2.3 洞门及洞口缓冲结构洞门及洞口缓冲结构 1. 1. 洞门的作用洞门的作用 减少洞口土方开挖量减少洞口土方开挖量 稳定边坡和仰坡稳定边坡和仰坡 引离地表水引离地表水 装饰洞口装饰洞口 22l2. 洞门的类型洞门的类型l 环框式环框式 直切式直切式 l 端墙式端墙式 斜切式斜切式l 翼墙式翼墙式 倒斜切式倒斜切式l 柱式柱式 弧形挡墙加切削式弧形挡墙加切削式l 台阶式台阶式2.3 洞门及洞口缓冲结构洞门及洞口缓冲结构23（1）环框式洞门）环框式洞门 适用：当洞口为适用：当洞口为III坚硬稳定

10、围岩，且地形陡峻坚硬稳定围岩，且地形陡峻无排水要求时可采用无排水要求时可采用洞口环框洞口环框，起到加固洞口和减，起到加固洞口和减少洞口滴水的作用。少洞口滴水的作用。2.3 洞门及洞口缓冲结构洞门及洞口缓冲结构24（2）端墙式洞门）端墙式洞门l适用：地形开阔，岩质基本稳定的适用：地形开阔，岩质基本稳定的 级围岩。级围岩。l结构特点：结构特点：能有效抵抗山体纵向推力能有效抵抗山体纵向推力。2.3 洞门及洞口缓冲结构洞门及洞口缓冲结构252627l（3）翼墙式洞门）翼墙式洞门l适用：地质较差的适用：地质较差的级以下围岩，山体级以下围岩，山体纵向推力纵向推力较大较大时。时。l组成：组成：端墙端墙及及翼

11、墙翼墙。共同抵抗山体水平推力，增加洞。共同抵抗山体水平推力，增加洞门抗滑动和抗倾覆能力。门抗滑动和抗倾覆能力。l翼墙是为了增加端墙的稳定性翼墙是为了增加端墙的稳定性，同时对，同时对路堑边坡路堑边坡也起也起支撑作用。其顶面一般均支撑作用。其顶面一般均设置水沟设置水沟，将端墙背面排水，将端墙背面排水沟汇集的地表水排至路堑边沟内。沟汇集的地表水排至路堑边沟内。2.3 洞门及洞口缓冲结构洞门及洞口缓冲结构282.3 洞门及洞口缓冲结构洞门及洞口缓冲结构293031l（4）柱式洞门）柱式洞门l适用：地形较陡，地质条件较差，仰坡可能下滑，而适用：地形较陡，地质条件较差，仰坡可能下滑，而又受地形或地质条件限

12、制，不能设置翼墙时。又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时。l特点：在端墙中部设置特点：在端墙中部设置24断面较大的断面较大的柱墩柱墩，以增加，以增加端墙的稳定性。端墙的稳定性。 2.3 洞门及洞口缓冲结构洞门及洞口缓冲结构3233l（5）台阶式洞门）台阶式洞门l适用：傍山侧坡地区，洞门一侧边坡较高时。适用：傍山侧坡地区，洞门一侧边坡较高时。l作用：减小仰坡高度及外露坡长，减少开挖量。作用：减小仰坡高度及外露坡长，减少开挖量。2.3 洞门及洞口缓冲结构洞门及洞口缓冲结构342.3 洞门及洞口缓冲结构洞门及洞口缓冲结构35l（6）直切式洞门）直切式洞门l适用：洞口山体坡度较陡，或距离城市较近，或

13、有风适用：洞口山体坡度较陡，或距离城市较近，或有风景要求的隧道。景要求的隧道。2.3 洞门及洞口缓冲结构洞门及洞口缓冲结构36l（7）斜切式洞门）斜切式洞门l适用：洞口段有较长的明洞衬砌，由于洞门背后一定适用：洞口段有较长的明洞衬砌，由于洞门背后一定范围内是以回填土为主，山体的推滑力不大；地形比范围内是以回填土为主，山体的推滑力不大；地形比较对称和不太陡峻。较对称和不太陡峻。l特点：特点： l洞口边仰坡开挖量少且美观洞口边仰坡开挖量少且美观 l减少植被破坏有利保护环境减少植被破坏有利保护环境 l适用各种围岩类别适用各种围岩类别2.3 洞门及洞口缓冲结构洞门及洞口缓冲结构37382.3 洞门及洞口缓冲结构洞门及洞口缓冲结构帽檐正斜切式帽檐正斜切式41l（8）倒斜切式洞门）倒斜切式洞门l适用：洞口岩层稳定，整体性好，洞口坡度很陡，或适用：洞口岩层稳定，整体性好，洞口坡度很陡，或峭壁处的隧道。峭壁处的隧道。2.3 洞门及洞口缓冲结构洞门及洞口缓冲结构2.3 洞门及洞口缓冲结构洞门及洞口缓冲结构43l（9）弧形挡墙加切削式）弧形挡墙加切削式适用：洞口山体坡度很缓且洞外有路堑边坡时，适用：洞口山体坡度很缓且洞外有路堑边坡时， 使弧形墙与路堑边坡有机连接。使弧形墙与路堑边坡有机连接。2.3 洞门及洞口缓冲结构洞门及洞口