公路隧道施工1.2

1、模块一 隧道工程基本认知任务二任务二 公路隧道的分类及组成公路隧道的分类及组成任务分解：任务分解：n一、了解隧道的基本分类n二、熟知隧道的组成及构造n三、理解隧道分部工程的划分一、隧道的分类一、隧道的分类 n1、按分（常用分类方法）u(1)交通隧道：提供运输的孔道和通道，主要有：铁路隧道、公路隧道、水底隧道、地下铁道、人行地道。u(2)(2)水工隧道：水工隧道：是水利工程和水利发电枢纽的一个重要组成部分。主要包括：引水隧道：把水引入水电站发电机组，产生动力资源。尾水隧道：把发电机组排出的废水送出去的隧道。导流隧道（泄洪隧道）：疏导水流排沙隧道：用于冲刷水库中淤积的泥沙而修建的隧道水底隧道水底隧

2、道 )水底隧道水底隧道上海崇明越江隧道工程方案设计上海崇明越江隧道工程方案设计上海崇明直径152米的越江隧道，是迄今世界上最大直径隧道。重庆临江门车站重庆临江门车站北京复兴门车站梅坎铁路松南隧道株六复线凉风坳隧道西安南京铁路磨沟岭隧道神延铁路寺则河隧道京珠高速公路洋碰隧道徽杭高速公路三阳隧道北碚隧道厦门仙岳山市政隧道乌鞘岭特长隧道洞门二滩电站的尾水隧道水工隧道水工隧道水工隧道水工隧道一、隧道的分类一、隧道的分类 n1、按分（常用分类方法）u(3)(3)市政隧道：市政隧道：是城市中为安置各种不同市政设施的地下孔道。主要有：给水隧道、污水隧道、管路隧道、线路隧道、人防隧道。(例如：综合管网、海底设

3、施隧道等)u(4)(4)矿山隧道：矿山隧道：其作用主要是为采矿服务的。主要有：运输巷道、给水隧道、通风隧道。地下电缆隧洞地下电缆隧洞某人防工程平时作出租车侯客厅某人防工程平时作出租车侯客厅杭州市八杭州市八0 0三地下粮库三地下粮库利用人防工程改建的射击靶场利用人防工程改建的射击靶场矿山隧道矿山隧道一、隧道的分类一、隧道的分类 n2 2、按、按分（常用分类方法）分（常用分类方法）隧道分类隧道分类特长隧道特长隧道长隧道长隧道中长隧道中长隧道短隧道短隧道铁路隧道长度铁路隧道长度100001000010000L10000L300030003000L3000L500500500500公路隧道长度公路隧道

4、长度300030003000L3000L100010001000L1000L500500500500一、隧道的分类一、隧道的分类 n3 3、按断面、按断面分：分：u (1)特大断面隧道：断面积在100m100m2 2 以上 u (2)大断面 隧 道：断面积在50-100m50-100m2 2 之间u (3)中等断面隧道：断面积在10-50m10-50m2 2 之间u (4)小断 面 隧道：断面积在3-10m3-10m2 2 之间u (5)极小断面隧道：断面积在3m3m2 2 以下一、隧道的分类一、隧道的分类 p3 3、按隧道所处地址的、按隧道所处地址的地形、地貌地形、地貌分：分：u傍山隧道u越

5、岭隧道u水底隧道u城市隧道 p4.按隧道的按隧道的埋置的深度埋置的深度来分来分 ：u浅埋隧道u深埋隧道 u超深埋隧道 注：它们的临界深度分别为注：它们的临界深度分别为 (2(22.5) hq2.5) hq和和500m500m 一、隧道的分类一、隧道的分类 p5 5、按隧道所处、按隧道所处地质条件地质条件分（常用分类方法）分（常用分类方法）u土质隧道u石质隧道 p6 6、按照隧道、按照隧道施工方法施工方法分：分：u矿山法隧道u盾构法隧道u沉管法隧道等 一、隧道的分类一、隧道的分类 p7 7、按隧道洞身、按隧道洞身结构形式结构形式分：分：u单拱隧道u连拱隧道u小间距隧道 p8 8、按照隧道、按照隧

6、道断面形式断面形式分：分：u圆形u椭圆形u矩形 u马蹄形一、隧道的分类一、隧道的分类 p9 9、按隧道、按隧道车道数车道数分：分：u单车道u双车道u多车道 二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造n交通隧道结构由主体建筑物和附属建筑物两部分组成。隧道的主体建筑物由洞身衬砌和洞门建筑两部分所组成。隧道的主体建筑物是为了保持隧道的稳定，保证行车安全运行而修的，洞身衬砌和洞门型式如图1-2-1a）、b）所示。洞身衬砌的平、纵、横断面的形状由隧道的几何设计确定，衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定。洞门的构造型式由多方面因素决定，如地形地貌、岩体稳定性、通风方式、照明状况以及环境条件等。在洞门容易坍

7、塌或在山体坡面有崩坍和落石地段，则应接长洞身（即早进洞或晚出洞），或加筑明洞洞口，如图1-2-1c）所示。 二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（一）隧道洞门（一）隧道洞门 n洞门的作用：洞门的作用： 1、减少洞口土石方开挖量；2、稳定边/仰坡；3、汇集和排除地面水流；4、装饰洞口。n对洞门的要求要求： 洞门结构型式应实用、经济、美观、醒目； 洞门墙应根据实际情况设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔； 洞门墙厚度可按计算或结合其它隧道洞门工程采用类比法确定。 n山岭公路隧道洞门型式主要有洞门型式主要有: 环框式洞门（削竹式）、端墙式洞门、翼墙式洞口、柱式洞门、

8、台阶式洞门、及遮光棚式洞门等。 注：当洞口的山体岩(土)体若有滚落碎石块可能时，一般应接长明洞，以减少对仰坡、边坡的扰动，使洞门墙离开仰坡底部有一段距离，确保落石不会滚落在行车道上。 二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（一）隧道洞门（一）隧道洞门 n1环框式洞门 当隧道洞口岩层坚硬、整体性好、节理不发育，且不宜风化，路堑开挖后仰坡极为稳定，又无较大的排水量要求时，可采用环框式洞门，它适用于级围岩。环框与洞口衬砌可用混凝土整体灌筑。可加固洞口并减少雨后洞口积水。n2端墙式洞门(一字墙式) 当地形开阔，石质基本稳定，边坡仰坡不高时，常采用端墙式洞门，(适用于级围岩)。其作用在于支护洞口仰坡，

9、保持其稳定，并将仰坡水流汇集，向两侧排出。洞顶水沟用圬工砌筑或砂浆抹平，洞门拱圈与洞身拱圈应连成整体，以加强洞门稳定。墙背空隙应用浆砌片石回填。二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造环框式洞门环框式洞门二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造端墙式洞门端墙式洞门环框式洞门型式环框式洞门型式北碚隧道环框式洞门型式环框式洞门型式徽杭高速公路三阳隧道端墙式洞门型式端墙式洞门型式二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（一）隧道洞门（一）隧道洞门 n3翼墙式(八字墙式)洞门翼墙式洞门适用于地质较差的级围岩，以及需要开挖路堑的地段，适用于地形等高线与线路近于正交，岩层较差或土质地层的地段。翼墙式洞门由

10、端墙与翼墙组成，即在端墙式洞门两侧或一侧加设挡墙即构成翼墙式洞门。翼墙起支撑端墙及路堑边坡的作用，达到加强端墙的稳定性。其顶面通常与仰坡坡面一致，顶面上一般均设置水沟，将端墙背面排水沟汇集的地表水排至路堑边沟内。 二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造翼墙式洞门翼墙式洞门二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造翼墙式洞门翼墙式洞门梅坎铁路松南隧道翼墙式洞门型式翼墙式洞门型式二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（一）隧道洞门（一）隧道洞门 n4柱式洞门 当地形开阔，但地质条件较差，仰坡下滑可能性较大或端墙长度较长时，通常在端墙的中部设置尺寸较粗大的柱墩24个，以增加端墙的稳定性。这种洞门称

11、为柱式隧道洞门，它尤其适用于城市交通要道、风景区或长大隧道的洞口(适用于类围岩)。 二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（一）隧道洞门（一）隧道洞门 n5台阶式洞门 当洞口位于地形等高线与线路斜交，地形横坡较陡的傍山地段时，可将端墙式洞门顶部改为台阶式即成为台阶式洞门，这样可达到减少洞门圬工数量的目的，其尺寸视地面横坡而定。二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造西安南京铁路磨沟岭隧道柱式洞门型式柱式洞门型式柱式洞门型式柱式洞门型式台阶式洞门型式台阶式洞门型式二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（一）隧道洞门（一）隧道洞门 n6遮光棚式洞门 当洞外需要设置遮光棚时，其入口通常外伸很远。

12、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尘垢油污，养护困难，所以很少使用后者。形状上又有喇叭式与棚式之分 。遮光棚式洞门型式遮光棚式洞门型式二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造补：斜洞门补：斜洞门二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造隧道洞门的形式与特征隧道洞门的形式与特征 二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（二）明洞（二）明洞 n洞顶覆盖层较薄，难以用暗挖法修建隧道时，另外隧道洞口或路线当通过不良地质地段，路堑边坡可能发生坍方，中小滑坡、落石、雪害或泥石流等危害的地段；道路之间形成立体交叉，但又不宜做立

13、交桥时，为保证隧道进出口安全可两端接长修建明洞，或当路堑边坡不稳定地段也可修建独立明洞。以明挖法施工修建的隧道，或在露天修建而有回填土予以遮盖的衬砌结构，称为明洞。n公路隧道中明洞的结构类型，一般分为拱式明洞、箱形明洞和棚式明洞三类。选择明洞的结构类型应根据地形、地质、安全与稳定性、经济实用以及施工条件等因素分析确定 。二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（二）明洞（二）明洞 n1拱式明洞 当边坡坍方数量较大，落石较多，基础条件较好时，宜采用拱形明洞。拱形明洞整体性好，能承受较大的垂直压力和侧压力。其形式有以下四种：路堑对称型明洞、路堑偏压型明洞、半路堑式偏压明洞及半路堑单压型明洞。二、隧

14、道的组成及构造二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（二）明洞（二）明洞 n1拱式明洞 二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（二）明洞（二）明洞 n2箱形明洞 在明洞净高、建筑高度受到限制，地基软弱的地方，可采用箱形明洞。方形刚构明洞为全部用钢筋混凝土制成的方形整体明洞。若右侧岩层顺层滑动，利用上部回填土石的压力及底层的弹性抗力，平衡侧向岩层滑动的推力，并传于左侧岩层上。回填土高度根据两侧岩层滑动力的大小决定。需要分段施工，两侧紧贴岩层，保持原岩层不致因施工开挖而产生滑动。超挖回填片石的强度不低于该处岩石的抗压强度等。 二、隧道

15、的组成及构造二、隧道的组成及构造（二）明洞（二）明洞 n3棚式明洞 当线路外侧地基承载力不足，且受地形条件限制，难以修建拱式明洞时，可采用棚式明洞，棚式明洞由顶盖和内外边墙组成。顶盖通常为钢筋混凝土梁式结构(板梁或T型横梁)，内边墙一般采用重力式结构，并应置于基岩或稳固的地基与基础上。当岩层坚实完整，干燥无水或少水时，为减少开挖和节约圬工，采用锚杆式内边墙。外边墙可以采用墙式、刚架式、柱式结构。但耗用钢筋较多。 二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（二）明洞（二）明洞 n3棚式明洞 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，还可采用悬臂式棚洞悬臂式棚洞由于结构不对称，抗震性

16、能差，施工要求较高，选用时应慎重。二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（三）洞身衬砌（三）洞身衬砌 n隧道衬砌是指为控制和防止围岩的变形或坍落，确保围岩的稳定，或为处理涌水和漏水，或为隧道的内部轮廓(净空断面)整齐美观等目的，将隧道的周边围岩覆盖起来的结构体。n隧道根据围岩的地质条件、施工条件和使用要求，可分别采用喷锚衬砌、整体式衬砌、复合式衬砌等。二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（三）洞身衬砌（三）洞身衬砌 n1喷锚衬砌u是喷混凝土支护、喷混凝土+锚杆支护、喷混凝土+锚杆+钢筋网支护、喷混凝土+锚杆+钢筋网+钢架支护的统称，是一种加固围岩，

17、控制围岩变形，能充分利用和发挥围岩自承能力的支护衬砌形式，使围岩成为支护体系的组成部分。u喷射混凝土厚度约53Ocm。具有支护及时、柔性、紧贴围岩、与围岩共同变形等特点，在受力条件上比整体式衬砌优越，对加快施工进度，节约劳动力及原材料，降低工程成本等效果显著，能保证围岩的长期稳定。u锚喷支护较少用于隧道的永久衬砌，多用在隧道开挖的初期支护。 二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（三）洞身衬砌（三）洞身衬砌 n2整体式衬砌u是传统的衬砌结构形式，在新奥法问世前，广泛用于隧道工程中。该方法不考虑围岩的承载作用，主要通过衬砌的结构刚度抵御地层的变形，承受围岩压力。 u整体式衬砌截面可采用等截面或

18、变截面，设仰拱地段采用曲墙式边墙，仰拱宜与拱圈厚度相同；分别在明洞衬砌与洞内衬砌交界处和在洞内软硬地层交界处以及、 级围岩中,每3O8Om应设沉降缝一道；严寒与酷热温差变化大的地区，距洞口1O02OOm范围的衬砌段应设伸缩缝(沉降缝、伸缩缝可兼作整体式衬砌的施工缝)。在有明显偏压地段，宜采用钢筋混凝土整体式结构作为抗偏压衬砌。 二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（三）洞身衬砌（三）洞身衬砌 n3复合式衬砌u是由初期支护和二次支护组成的。初期支护是限制围岩在施工期间的变形，达到围岩的暂时稳定；二次支护则是提供结构的安全储备或承受后期围岩压力。复合式衬砌的初期支护采用喷锚支护，二次衬砌采用模

19、筑混凝土衬砌。 u两层衬砌之间宜采用缓冲、隔离的防水夹层，其目的是，当第一层产生形变及形变压力较大时，仍给予极少量形变的可能，可降低形变压力。而当一次衬砌支护力不够时，可将少量形变压力均匀的传布到二次衬砌上，并依靠二次衬砌进一步制止继续变形，且不使一次衬砌出现裂缝时，二次衬砌也出现裂缝。由于二层衬砌之间有了隔离层（防水夹层），则防水效果良好，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。 二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（四）（四）工作坑道工作坑道 n一般隧道开挖是从两洞口或从其中一个方向洞口进行。但在长大隧道因工期限制、经济、施工、地形、环境等条件，有必要分成几个工程区段进行施工，多数情况下要设

20、工作坑道。n工作坑道按坡度区分为横洞、斜井、竖井和平行导坑。选择那种形式，决定于地形、地质、工期，运输能力，设置地点的当地条件。二、隧道的组成及构造二、隧道的组成及构造（四）（四）工作坑道工作坑道 n一般隧道开挖是从两洞口或从其中一个方向洞口进行。但在长大隧道因工期限制、经济、施工、地形、环境等条件，有必要分成几个工程区段进行施工，多数情况下要设工作坑道。n工作坑道按坡度区分为横洞、斜井、竖井和平行导坑。选择那种形式，决定于地形、地质、工期，运输能力，设置地点的当地条件。n横洞可考虑是主体坑道导坑的分叉和延长。它比斜井、竖井在作业方面；安全方面都优越。没有必要采用特殊的机械和设备。所以除因地形等条件，希望尽量采用横洞作为工作坑道。横洞应设向外不小于0.