第5部分专项设计

一、洞口景景观设计隧道是隐蔽蔽性极强的的工程，洞洞口是其唯唯一外露的的部分。在在很长一段段时期内，，特别是铁铁路隧道，，都把洞口口与洞门结结构等量齐齐观，并把把洞门当作作一个能够够承受背后后山体土压压力、稳定定边仰、保保护道路免免于落石、、雪崩等危危害的防护护承载结构构。在设计计观念上，，也常常以以路堑方式式设置洞门门和开挖洞洞口，因而而，在隧道道洞口设计计上，大量量采用端墙墙式或翼墙墙式的洞门门结构。洞洞门的修筑筑，不仅改改变了周边边的自然环环境，破坏坏了既有的的坡体自然然平衡状态态，同时修修筑的洞口口及坡面的的挡墙以及及附属的构构筑物对地地区局部景景观产生极极大的影响响。长期以以来形成的的这种观念念和设计理理念，造成成了洞门结结构单一、、形式呆板板笨重。在在工程实践践中，人们们逐渐认识识到这种观观念的局限限性和不合合理性，形形成了“无无洞门的””洞口观念念。即以不开挖挖山体边坡坡直接进洞洞，必要时时，将洞口口结构适当当向洞外延延长。在这种情况况下，“无无洞门的””洞口的功功能可以概概括如下：：·防护功能：：主要是防防护洞口上上方的落石石以及在严严寒地区防防护洞口积积雪等；如如青藏公路路的大板山山隧道，为为了防止洞洞口积雪，，不得不将将洞口延长长40~50m左右。·安全功能：：这里主要要是指行驶驶的安全，，从功能上上讲，隧道道洞口应具具有缓和洞洞口内、外外光线的差差异，降低低眩晕感，，确保眼睛睛舒适性和和视觉安全全性的安全全作用。例例如，为了了设置光过过渡段，常常常将洞口口延长，甚甚至扩大洞洞口和设置置光栅状的的结构。·景观功能：：与洞口周周边的景观观协调，将将洞口作为为一个与周周边环境协协调的“景景点”建筑筑，缓和高高速进入洞洞内暗部时时心理紧张张感，提高高环境意识识。为了综合地地满足上述述功能的要要求，“突出式”洞口将成为为主流形式式而代替了了传统的“路堑式”的洞口形式式。突出式式洞口为景景观设计提提供了极大大的设计空空间和自由由度。2、隧道洞口口的景观因因素目前最典型型的洞口形形式是贴壁壁式和突出出式。贴壁式洞门门分为端墙墙式和拱形形端墙式两两种。端墙墙式是在两两边挖方的的路堑，全全面承受背背后土压的的情况下采采用的形式式，为保护护坡面隧道道上部端墙墙应露出一一部分，缺缺少景观上上的考虑。。拱形端墙墙式是在地地形比较平平缓的情况况和左右挖挖方小的情情况下采用用的形式。。这些贴壁壁式洞门的的景观要素素首先是端端墙的形式式。端墙式式洞门根据据上部的处处理方法可可采用直线线型、曲线线型和台阶阶型的变化化。拱形贴贴壁式，根根据端墙上上部的拱形形形状及拱拱部的壁高高可有多种种景观的处处理方法。。因此，决决定端墙上上部的形态态是景观设设计中的重重要问题。。其次是贴贴壁的装饰饰和其处理理方法。过过去，为确确保司机的的安全，在在设计上充充分考虑决决定亮度的的问题。但但近年有在在混凝土面面上嵌入壁壁画等建筑筑设计的事事例。突出式式洞门门根据据其突突出部部的立立体形形状有有：突突出式式、逆逆削足足式、、喇叭叭口式式、逆逆喇叭叭口式式等。。突出出式洞洞门是是在洞洞口周周边的的地质质不良良，需需要填填土的的情况况下采采用的的。削削足式式和逆逆削足足式是是在周周边地地形平平缓的的情况况下采采用的的。喇喇叭口口式和和逆喇喇叭口口式是是在地地形和和地质质比较较好、、周边边比较较开阔阔的情情况下下采用用的。。对突突出式式来说说，围围岩的的地质质和地地形是是基本本的选选择条条件，，但不不管那那一种种，与与贴壁壁式不不同的的是突突出部部的立立体形形状是是设计计的最最大景景观要要素。。设计计的自自由度度比较较高，，有可可能设设计出出各种种形状状来。。因此隧隧道洞洞门景景观设设计，，最主主要的的是由由围岩岩的地地质和和地形形条件件所规规定的的，在在同一一条件件下，，景观观设计计的自自由度度是比比较高高的。。其设设计景景观要要素表表1和图1。3、隧道道洞口口景观观设计计的实实用方方法目前隧隧道洞洞口景景观设设计方方法还还处于于研究究阶段段。没没有也也不可可能有有统一一的模模式。。这是是由景景观设设计的的“个性化化”所决定定的。。但建建立一一种实实用的的设计计方法法还是是有可可能的的。隧道洞洞口景景观设设计，，一般般按以以下步步骤和和方法法进行行。1）在选选定的的洞口口位置置用地地表测测绘或或数码码相机机进行行多方方位的的摄影影，作作为洞洞口背背景和和洞口口形式式合成成的景景观模模拟基基础资资料；；2）在室室内对对照片片进行行画像像处理理，包包括地地形、、地貌貌，植植被、、坡体体形状状等；；3）洞口口类型型及形形式的的定性性选择择；目目前，，洞口口的形形式主主要有有：贴贴壁式式和突突出式式2大类，，应首首先在在2大类中中加以以取舍舍。当当洞口口的基基本形形式确确定后后，再再对其其进行行细部部景观观的研研究；；4）从洞洞口景景观数数据库库中，，选择择合适适的洞洞口类类型和和形式式，进进行景景观样样本的的比较较研究究；5）研究究之前前，应应确定定洞口口景观观的评评价方方法、、评价价体系系和评评价指指标；；6）把初初步选选定的的几个个比较较方案案，在在一定定层次次，如如司机机、乘乘务人人员、、大学学生、、专业业人员员、领领导层层人员员等，，对各各组的的景观观样本本，按按照评评价指指标进进行评评价；；7）根据据评价价结果果，确确定设设计方方案，，进行行包括括景观观和结结构的的细部部部设设计。。（一））形形成“冻融”或“冻胀”的必要要条件件和基基本条条件1、必要要条件件冻结点点以下下的温温度和和充分分的水水是形形成冻冻融或或冻胀胀的必必要条条件，，这是是不言言而喻喻的。。温度通通常是是指气气候温温度。。我国国气候候分区区的划划分标标准为为：严寒：：最冷冷月平平均气气温低低于-10℃；寒冷：：最冷冷月平平均气气温高高于-10℃，但低低于-3℃℃；温和：：最冷冷月平平均气气温低低于-3℃℃。而“冻融”现象通通常是是发生生在严严寒和和寒冷冷区域域内。。对隧道道而言言，则则指洞洞内温温度的的变化化，特特别是是衬砌砌背后后围岩岩内的的温度度变化化。因因此，，掌握握隧道道所在在区域域的气气象条条件的的变化化和隧隧道内内或衬衬砌背背后围围岩内内温度度的变变化，，是至至关重重要的的。水的存存在是是客观观的，，衬砌砌背后后的水水以及及衬砌砌开裂裂形成成的渗渗漏水水，在在适合合的温温度条条件下下就会会产生生冻融融或冻冻胀现现象。。因此此，也也必须须模清清水的的“来龙去去脉”，其性性质、、温度度以及及其经经路等等。2、基本本条件件在寒冷冷或严严寒地地区，，发生生“冻融”或“冻胀”现象是是正常常的，，也是是客观观存在在的现现象。。但因因这些些现象象而造造成“冻害”的原因因则是是多义义的。。但最最主要要的二二个基基本条条件是是：·构成隧隧道结结构材材料的的混凝凝土和和周边边围岩岩的冻冻结特特性；；·约束围围岩变变异的的条件件。（二））混凝凝土的的冻结结特性性构成隧隧道结结构体体的材材料在在多数数情况况下是是混凝凝土，，少数数情况况则采采用钢钢筋混混凝土土。因因此，，搞清清楚混混凝土土自身身的冻冻结特特性是是十分分必要要的。。对有抗抗冻性性要求求的混混凝土土，应应按28d龄期的的试件件用快快冻试试验方方法测测定。。分为为F400、F300、F200、F150、F100、F50六级。并并应按表表8根据气候候分区、、冻融循循环次数数、表面面局部小小气候条条件、水水分饱和和程度、、结构构构件重要要性和检检修条件件等选定定抗冻等等级。在在不利因因素较时时，可选选用提高高一级的的抗冻等等级。表中的气气候分区区划分标标准为：：严寒：最最冷月平平均气温温低于-10℃℃；寒冷：最最冷月平平均气温温高于-10℃℃，但低于于-3℃；温和：最最冷月平平均气温温低于-3℃。最冷月平平均气温温低于-25℃℃地区的混混凝土抗抗冻等级级应根据据具体情情况确定定。（5）冻融作作用的核核查冻融作用用的核查查应根据据相对动动弹性系系数的最最小限界界值Emin和其设计计值Ed之比乘以以结构物物系数之之值γi小于1为原则。。即：γi·Emin/Ed≤1.0式中：γi：结构物物系数，，一般最最好取1.0，但对重重要结构构物，可可取1.1。Ed：相对动动弹性系系数设计计值=Ek/γcEk：相对动动弹性系系数的特特性值γc：混凝土土材料系系数，一一般取1.0，上面部部位取1.3。但混凝凝土与标标准养生生的试件件质量有有差异时时，全部部取1.0。Emin：满足冻冻害性能能的动弹弹性系数数的最小小值，一一般按表表9取值。（三）岩岩质围围岩的冻冻害特征征实际上．．在寒冷冷地区的的山岭隧隧道，除除混凝土土冻融引引起劣化化外，还还有因衬衬砌背后后围岩冻冻结引起起的隧道道变异．．这是隧隧道冻害害构基本本特征，，也是一一个十分分重要的的问题。。我国冻土土的研究究，取得得了举世世公认的的成就，，但对“冻岩”的研究是是刚刚开开始。有有些研究究成果完完全可以以用来研研究“冻岩”，有些研研究成果果用在“冻岩”上，还必必须进一一步加以以完善。。从目前的的研究水水平看，，对岩质质围岩的的冻害特特征的研研究是极极不充分分的。但但从许多多建成的的隧道冻冻害现象象出发，，还是可可以找出出一些规规律性的的认识。。这些认认识对防防冻害设设计是有有帮助的的。2）冻害机机理冻害主要要发生在在日平均均气温在在0℃以下的温温度，每每日累计计值超过过300℃℃·day以上的地地区，即即定义为为寒冷的的地区。。温度通常指指围岩的表表面温度。。当温度低低时，围岩岩的冷却速速度快，温温度高时，，则围岩的的冷却速度度慢。与冻冻胀有直接接关系的是是冻结面所所处的冷热热程度。地地面温度作作为外部条条件对冻胀胀也产生影影响。假设设从冻结面面到冻土一一侧得到的的热量为Q1，从未冻土土一侧．流流入冻结面面的热量为为Q2，在冻结面面，由水变变成冰所发发出的潜在在热量为q，则可能出出现如下四四种情况：：①Q1<Q2时，围言融融解，冻结结面后退；；②Q1=Q2时，处于平平衡状态，，冻结面不不动；③Q1-Q2=q时，冻结面面不动，冰冰层析出；；④Q1-Q2>q时，冻结面面发展。由上述四种种情况可知知：当处于于第③种情情况时，冰冰层应能保保持，处于于第④种情情况时，冻冻结发展形形成分散的的凸透镜的的冰群。决决定这些热热流条件的的除地面温温度以外，，还与放射射、蒸发、、凝结和热热幅射或者者还与冻结结围岩及未未冻结围言言的热传导导系数、比比热等因素素有关，而而特别又与与未冻结围围岩中水的的含量有关关。3）衬砌背后后围岩中的的水即围岩岩中的水与与含水量、、透水性及及隧隧道水位有有关。一般般说，冰柱柱生成过程程是隧道水水不断被吸吸收的过程程，对冰柱柱的发展影影响很大，，即冻胀速速度与围岩岩的透水系系数和毛细细管上升高高度成正比比，与冻结结线到隧道道水面间的的距离成反反比。由于于围岩的渗渗透系数是是各向异性性的，形成成的冻胀力力也是各向向异性的。。4）围岩特性性从调查分析析中可以看看出，隧道道变异主要要是由围岩岩冻胀所引引起的。而而冻胀现象象与地质因因素有相当当的关系．．调查证实实；易于冻冻胀的岩石石有：新第三纪中中：上部的的软质，而而细粒的泥泥质岩和凝凝灰岩；吸水量在20％以上的软软质的泥质质岩及细粒粒的凝灰质质岩；虽是难于冻冻胀的岩石石，但因长长期风化作作用而破碎碎的情况。。调查指出，，最易冻胀胀变异的地地质是新第第三纪的鲜鲜新世、洪洪积世的沉沉积岩及炉炉姆质的新新期火山碎碎屑层。哪种土最易易冻胀，从从定性角度度讲，粉砂砂最易冻胀胀，砂砾层层、砂层和和粘土层不不易冻胀．．在冻结土土的融解期期，冻胀越越大的土，，地基软化化显著。土质的冻胀胀性能，大大都从土的的物理性质质方面着手手研究。围岩（岩石石）冻胀性性，一般可可根据表14的判定基准准判定。表14围岩（岩石石）冻胀性性的判定指指标此表说明，，并不是所所有的围岩岩，在低温温条件下，，都要发生生冻胀的。。发生冻胀胀的围岩是是有条件的的。例如抗抗压强度大大、结构密密实、含水水量小的围围岩，就不不会发生冻冻胀。判定指标易于冻胀的条件单轴抗压强度干燥密度饱和湿润密度含水比细粉沙以下的含有量50kgf/cm2以下5g/cm3以下2.0g/cm3以下25%以上20%以上（四）形成冻胀力力的约束条条件是否形成冻冻胀力的一一个基本条条件是对围围岩变形的的约束条件件。岩质围围岩自身因因其构造条条件是有一一定约束作作用的。因因此，在水水的冻结过过程中，有有的结构面面是胀开的的，但有的的结构面会会闭合，而而吸收一定定的冻胀力力。另外一一个约束条条件是人为为的，这就就是我们施施作的初期期支护和衬衬砌。衬砌的刚度度的大小，，对形成的的冻胀力的的大小有直直接的关系系。一般说说，衬砌的的刚度越大大，形成的的冻胀力也也越大。因因此，采用用刚度小的的衬砌技术术，或者在在衬砌背后后采用缓冲冲层的技术术，是有发发展前景的的。（五）防止止冻害基本本方法1）目的·防止衬砌混混凝土因冻冻融而劣化化；·防止因衬砌砌背后围岩岩的冻胀压压力造成的的隧道变异异。2）基本方法法对策有二类类。一类是是针对外因因的对策。。如置换：：将冻结深深度内的介介质置换为为不易冻结结的材料。。隔热：在在衬砌背后后或表面设设置隔热材材料（喷射射或铺设））。一类是是针对内因因的对策。。如回填压压注：充填填背后空隙隙，防止背背后滞水、、冻结。通通畅排水：：设置各种种排水设施施等。在选择防止止冻害方法法时，要进进行充分的的调查，采采取与上述述目的相适适应的措施施。五、装配式式衬砌目前许多国国家，都把把构件预制制化作为技技术发展的的一个重要要标志。构构件预制化化的程度越越高，技术术水平也越越高。同时时，构件预预制化也是是施工工厂厂化技术发发展的必然然趋势，是是提高工程程质量和修修建速度、、降低成本本的主要方方法。预制制技术在隧隧道工程的的体现就是是装配式衬衬砌。盾构构隧道就是是装配式衬衬砌的典型型代表。一一些国家在在这方面已已经取得了了许多成就就。下面仅仅就在隧道道工程中采采用装配式式衬砌的技技术现状和和设计中的的主要问题题加以说明明。隧道工程预预制技术的的发展，目目前是从二二个方面开开展的，一一个是部分分预制的方方法，一个个是全部构构件预制的的方法。一、部分分预制技术术例如在秦岭岭特长铁路路隧道（18.4km）中，仰拱拱采用预制制构件，而而拱和墙采采用模筑混混凝土构筑筑，就是一一例(图1)。而在盾构构法修建的的圆形衬砌砌中，底部部采用预制制块的事例例就更多了了。日本在修建建隧道仰拱拱时，为了了降低成本本和提高修修筑仰拱的的速度，在在某一公路路隧道采用用预制构件件和模筑结结合的方法法修筑仰拱拱，如图２２所示。二全部部预制技术术日本在仙台台市地下铁铁道工程中中，曾采用用预制箱形形结构。构构筑的箱体体尺寸是11.092m·7.440m，是双跨箱箱形结构。。整个结构构分成顶板板、底版、、侧壁及中中柱等5个预制构件件（图6）。设计中中主要解决决了构件的的划分和轻轻量化、构构件的纵向向和上下紧紧固方法等等问题。另外一个事事例就是日日法联合开开发的大型型拱形结构构的预制技技术。在公公路的扩建建工程中采采用了图7所示的大型型预制拱形形结构。该该结构在最最大跨度已已达到12m左右。这2个事例可把把工期缩短短1半，成本降降低20%左右。三装配配式衬砌设设计要点从前面的工工程事例看看，在山岭岭隧道装配配式衬砌设设计中，要要重点解决决一些几方方面的问题题：1、构件标准准化的条件件，主要指指设计条件件的确定。。应该指出：：构件预制制化是与构构件标准化化紧密相关关的。而山山岭隧道，，特别是铁铁路隧道衬衬砌基本上上是标准化化了的。这这对实现衬衬砌的装配配化是十分分有利的。。实现了标标准化就可可以实现生生产的规模模化和效益益的转化。。例如，在在盾构法施施工中，施施工机械决决定了断面面的基本形形状，结构构是圆形的的，这给构构件标准化化，也创造造了相当有有利的条件件，因此圆圆形预制管管片技术发发展极为迅迅速。另外一个可可能构件预预制化的结结构就是矩矩形结构。。因其构件件，基本上上都是直线线形的。因因此，从国国外的地下下工程预制制技术的发发展情况看看：明挖区区间的矩形形结构，是是发展的重重点。因为为，区间隧隧道的埋埋深，在一一定条件下下是受限制制的。也就就是说，明明挖区间隧隧道的设计计条件，可可以相对固固定。因此此，存在构构件标准化化的条件。。而铁路隧道道基本上是是拱形＋直直线或拱形形＋拱形构构件构成的的。其构件件类型较少少也存在预预制构件标标准化的条条件。但不不管直墙还还是曲墙，，拱部的内内轮廓尺寸寸是相同的的。因此，，当拱部厚厚度取30cm时，可采用用相同的构构件。当采用双侧侧水沟或中中央水沟时时，两侧边边墙也可以以采用相同同的构件。。构件的类类型是比较较少的。底板或仰拱拱也是不可可缺少的构构件。为了了保证安装装的质量，，底版可以以采用模筑筑混凝土现现场灌注。。仰拱可采采用预制构构件。一般说，，预制构构件，多多采用高高标号的的钢筋混混凝土制制作。标标号可采采用C30~C50。在不大大幅度增增加混凝凝土成本本的条件件下，建建议采用用C30～C35标号的钢钢筋混凝凝土。防防水等级级采用S8。2·预制构件件的划分分铁路隧道道衬砌基基本上就就是两种种形式，，一种是是直墙式式，一种种是曲墙墙式。但但不管是是直墙式式还是曲曲墙式，，首先把把拱部和和边墙截截然分开开，划分分为二种种类型的的构件。。构件的的制造和和构件的的安装，，都要求求预制构构件轻量量化。结结构构件件的划分分，不仅仅要考虑虑合理的的受力状状态，更更要考虑虑构件制制造和安安装的可可能性。。减少构构件的类类型，便便于实现现规模化化生产，，也是构构件划分分的重要要原则。。从受力角角度看，，接头原原则上应应设置在在弯矩等等于0或与0弯矩靠近近的正弯弯矩的部部位。拱拱部的最最大弯矩矩一般在在拱顶，，此外考考虑安装装的方便便，最好好将接头头放在拱拱肩附近近。从从重量上上看，边边墙也最最好分为为2个构件。。将每个个构件重重量控制制在2.5t以内因此，从从工程实实践看，，单线铁铁路隧道道衬砌预预制构件件的划分分，有以以下的几几个方案案：第１方案案：拱部部2~3块＋边墙墙左右各各１块+模筑混凝凝土底版版或预制制钢筋混混凝土底底版。第2方案：拱拱部2~3块+边墙左右右各2块+模筑混凝凝土底版版或钢筋筋混凝土土底版3构件类型型的选择择构件的类类型基本本上有二二种，即即：管片片式和砌砌块式。。从发展展趋势上上看，砌砌块式的的应用越越来越广广泛。其其特点是是·制造方便便，模板板简单；；·接头易于于处理；；甚至可可以采用用无连接接的接头头方式；；·成洞后的的表面平平整，对对运营通通风等有有利；·防水性能能优于管管片式；；·制造成本本低，便便于维护护。因此，考考虑到铁铁路隧道道的运营营要求，，可优先先采用砌砌块式结结构方案案。拱部部由3个砌块构构成。为为避免安安装的人人为超挖挖，拱顶顶砌块纵纵向插入入。4.构件的接接头构造造及防水水构件的接接头构造造和防水水处理是是构件预预制化的的关键技技术之一一，影响响到结构构的使用用环境和和结构的的耐久性性。1）接头头构造与管片接接头一样样，构件件的接头头分为纵纵向接头头和横向向接头二二大类。。二类接接头可以以采用同同一种形形式，也也可以采采用不同同的形式式。但不不管采用用那种形形式，从从目前采采用的接接头构造造看，大大致有以以下几种种形式：：·现场直接接灌注混混凝土的的混凝土土接头；；·采用予应应力紧固固的螺栓栓接头；；·采用能够够自行紧紧固的榫榫接头；；·采用普通通螺栓连连接的接接头；·特殊的接接头形式式。现仅就前前三种形形式的接接头进行行比较分分析：（1）直接灌灌注混凝凝土的接接头这是比较较简单、、经济、、可靠的的一种接接头形式式。纵向向和横向向接头均均可采用用。例如如图12所示是接接头构造造，就是是其中的的一种。。接头是是完全刚刚性的。。（2）预应力力紧固的的螺栓接接头这种接头头形式，，与钢筋筋混凝土土管片的的接头形形式雷同同，仅仅仅是用扭扭矩扳手手施加一一定的扭扭矩代替替盾构千千斤顶的的推力。。这种接接头在构构造上比比较复杂杂，如图图13所示。接接头采用用特殊的的螺栓连连接构件件，且连连接完毕毕后用无无收缩水水泥填充充连接螺螺栓周围围的空腔腔。①锚固钢筋筋钢筋部部②锚固固钢筋螺螺栓部③雌雄连连接④雌雄连连接器⑤锁定螺螺母⑥固定螺螺栓（3）螺栓连连接的接接头普通螺栓栓连接的的接头如如图14所示。该该接头连连接构造造简单，，较多的的用于装装配式管管片的接接头连接接，施工工也较简简单。由由于预留留的螺栓栓孔直径径较螺栓栓直径大大5～8cm，所以，，能适应应一定的的装配误误差。在在构件上上可以预预留螺栓栓手孔，，方便拼拼装。图图15示出了这这种接头头的构造造大样，，其中也也示出了了接头的的防水构构造。（4）自行紧紧固的榫榫接头这种接头头形式很很多，是是很有发发展前景景的一种种构造形形式。图图16是一些应应用实例例。这些些接头形形式，有有的可以以自行紧紧固，有有的还需需要一定定的挤压压力紧固固。但接接头形式式也是比比较成熟熟的。综上所述述，接头头的选择择应满足足以下条条件：·具有要求求的抗剪剪功能：：·具有要求求的防水水功能；；·结合简便便，易于于定位；；·具有一定定的通用用性和耐耐久性。。2）结构构防水（1）节段防防水节段防水水采用防防水混凝凝土自身身防水，，因为是是工厂预预制，质质量可以以保障。。防水等等级B8。通常采采用的橡橡胶止水水带，由由氯丁橡橡胶与水水膨胀橡橡胶复合合挤出硫硫化而成成。其型型式应为为角部棱棱角分明明的框形形橡胶圈圈。橡胶胶止水带带应延管管段四周周封闭设设置。止止水条压压紧的方方式，如如图18所示。（3）接缝之间的的防水措施在节段拼装完完毕及内侧的的沟槽也填塞塞完嵌缝材料料之后，通过过预留孔道向向接缝注入防防水材料，以以达到接缝密密封的效果。。（4）螺栓孔防水水对于采用普通通连接螺栓的的接头型式，，螺栓孔的防防水采用螺栓栓孔防水密封封垫圈如图20所示。密封垫垫圈可以采用用预水膨胀的的橡胶。（5）接头防防水设计例目前普遍采用用在构件的接接触面上粘接接止水条的方方法防水。从从组装精度、、施工性出发发，止水条也也多采用水膨膨胀性的材料料。这种材料料是吸水性的的聚合物材料料和氯丁橡胶胶混合而成。。与水反应后后会自行膨胀胀，体积增加加应沟槽的约约束，会产生生反发力，就就可以防止水水的浸入，并并能够抵抗一一定的水压。。这种材料比比过去的防水水材料厚度可可以薄一些，，而且对组装装精度和施工工没有防碍，，是一种很好好的防水材料料。以此为例例，说明水膨膨胀性防水的的设计例。六、抗震与减减震1、隧道结构物物的抗震设计计的变迁隧道结构物的的震害及其特特征的研究，，是从1923年的关东地震震开始以上下下水道为对象象进行的。结结果隧道管道道的震害多发发生在地层条条件变化大的的地点和产生生地层破坏的的地点。隧道道管道的抗震震性与地层密密切相关是众众所周知的。。进入60年代后在海湾湾地区开始建建设沉管隧道道，并对这种种沉管隧道的的抗震问题进进行研究，结结果开发出相相应的抗震设设计方法。1975年提出“新抗震设计方方法”并赋以响应位位移法的名称称，与“震度法”同样是以隧道道结构物为对对象的静力设设计法。为了研究隧道道结构物的地地震响应特性性，以同一形形状、重量的的结构物处于于地上和隧道道进行比较。。隧道结构物物是RC结构、混凝土土的容重取2.5t/m3、净空断面的的视单位体积积重量取1.1t/m3，周边地层的的单位体积重重量为1.7t/m3，这样两个结结构在同样的的地震动作用用下，结构物物产生的响应应示于图1。地上结构物物对地表在600g加速度下振动动，结构物的的最大加速度度是770g，是地表的1.3倍。波形也是是不同的。而而隧道结构物物周围的地层层与结构物的的加速度是相相同的，而且且波形也相同同。产生这种情况况的原因有二二：1）、包括净空空断面的隧道道结构物的视视单位体积重重量因防止上上浮，一般取取1.1t/m3左右，比周边边地层的单位位体积重量小小。为此，在在隧道结构物物中惯性力的的效果小。与与地上结构物物比较，意味味着在隧道结结构物中使结结构物振动的的力小。2）、隧道结构构物与周围地地层是一体的的，从结构物物散失到地层层中的能量是是很大的。逸逸散衰减用衰衰减系数评价价时，临界衰衰减越大，其其值越大。逸逸散衰减大意意味着隧道结结构物对周围围地层的振动动很快地减小小。图2地震时的地层层变形地震受害的模模式如图4所示大体上有有三种模式：：洞门、洞口的的受害；不良地质区间间的受害；断层错动的受受害。2、隧道的抗震震设计目前，关于隧隧道地震力的的基本计算方方法，根据建建筑物的特性性，可分为动动力法和静力力法两种，由由于静力法计计算的单线隧隧道的抗震计计算结果与一一些宏观震害害调查情况较较为接近，其其抗震加强措措施和范围与与非震区隧道道衬砌比较，，也大体合理理。且静力法法计算较为简简便，考虑到到目前隧道围围岩压力计算算理论，尚待待进一步探索索，因此，抗抗震验算中，，采用更精确确的计算方法法，其实际意意义不大，故故仍采用以往往沿用的静力力法计算地震震力。符合表表1的隧道结构，，才要求验算算抗震强度和和稳定性。3、隧道的减震震设计为了减轻隧道道结构的地震震灾害，主要要有两条途径径，即抗震和和减震。过去去常常采用抗抗震技术，即即通过增加隧隧道结构刚性性来抵御地震震的作用，但但隧道结构具具有追随地震震时地层变形形的动力特征征，如提高隧隧道结构的刚刚性，地震时时，隧道结构构的内力就会会增大，因此此，对隧道结结构来说，抗抗震设计只是是解决问题的的一种手段，，但不是唯一一的手段。通通常在隧道结结构中设置特特殊构造，来来降低地震时时隧道结构的的内力，这也也是一种比较较好的方法，，即所谓的减减震方法。抗抗震是通过改改变隧道结构构本身的性能能（刚度、质质量、强度、、阻尼等），，如减小隧道道结构的刚性性，使之易于于追随地层的的变形，从而而减小隧道结结构的反应；；减震是在隧隧道结构与地地层之间设置置减震层，使使地层的变形形难于传递到到隧道结构上上，从而使隧隧道结构的地地震反应减小小。隧道结构物的的减震构造，，大体上有以以下3类：·配置柔性接头头和柔性管片片的构造；·降低盾构隧道道环向接头刚刚性的构造；；·在隧道结构物物外周设置减减震层的构造造。上述的头2种构造是追踪踪地震时地层层变形的构造造，结构物的的刚性变小（（力求结构柔柔性化）来减减轻在结构物物中发生的地地震力。目前前在盾构隧道道中，主要采采用的是这种种方法，基本本上已经实用用化了。而最最后一种构造造，则是于结结构物外周和和周边地层间间设置比周边边地层刚性小小的减震材料料，使地震时时的地层变形形难于传递到到隧道结构物物上，而降低低地震影响的的构造。这种种构造这种研研究和发展之之中。由此可见，隧隧道结构的减减震技术有2种途径。一个个是减小结构构物的刚性，，能够跟踪地地震时结构物物变形的方法法，一个是阻阻止地震时的的地层变形向向结构物传递递的方法。在在沉管隧道、、共同沟、盾盾构隧道等工工程中，已经经实用化的降降低断面力的的技术，几乎乎都是采用在在结构本体上上安装刚性小小的装置，来来降低结构物物的刚性，跟跟踪地震时地地层变形的技技术。柔性接接头和降低环环向接头的刚刚性的方法，，就是这种技技术的体现。。使结构柔性化化在施工上是是比较易于实实施的，但当当地震时结构构物本体产生生的变形大的的话，从结构构物的用途和和震后的功能能看，过度的的变形也会造造成抗震功能能上的问题。。此外，柔性性接头和降低低环向接头刚刚性的方法，，只对纵向的的有利的，不不能发挥横向向降低断面力力的效果。八、防排水设设计应该指出，在在隧道的防排排水设计上，，我国的经验验是十分丰富富的，但存在在的问题也是是最多的。最最近几年，隧隧道的防排水水问题引起了了各方面的关关注，也出现现了许多新型型的防排水材材料和制品，，新的防排水水方法也不断断引用，对提提高隧道防排排水质量起到到了重要作用用。其中有些些问题已在““隧道工程施施工要点集””一书中加以以说明。因此此，本要点主主要介绍在隧隧道防排水设设计上的一些些观点和基本本设计原则。。一隧隧道防防排水水类型型的划划分在隧道道防排排水设设计中中，首首先要要确定定隧道道防排排水的的类型型。目目前比比较一一致的的看法法是：：把隧隧道分分为防防水型型隧道道和排排水型型隧道道两大大类。。两者者的唯唯一区区别是是前者者承受受水压压的作作用，，而或或者则则不承承受水水压的的作用用。这这样在在隧道道结构构的设设计上上，就就有不不同的的考虑虑。例如，，图1是意大大利在在某条条线路路上，，从水水压角角度出出发，，把隧隧道断断面分分为图图1的四种种类型型。第第一种种是排排水式式隧道道，其其类型型有在在基底底下设设排水水管的的（分分平底底的图图1a，仰拱拱的图图1b）和在在基底底设置置过滤滤层的的（图图1c）和防防水型型隧道道（图图1d）。地地下水水压大大于３３ＭＰＰａ的的区间间，释释放水水压。。其他他区间间采用用防水水型衬衬砌。。在释释放水水压地地段，，于喷喷混凝凝土和和二次次衬砌砌间设设隔离离板。日本也也是按按防水水型隧隧道和和排水水型隧隧道分分别进进行防防排水水的设设计。。因此此，决决定隧隧道是是按防防水型型还是是排水水型设设计是是个前前提条条件。。一般说说，大大多数数隧道道是按按排水水型隧隧道进进行设设计的的，而而在以以下场场合，，应考考虑采采用防防水型型隧道道的设设计·环境要要求严严格限限制排排水对对周边边环境境的影影响，，特别别是在在城市市条件件下以以及大大量排排水会会对水水理条条件、、地表表枯水水、生生态环环境等等造成成重大大影响响的场场合；；·洞口地地段，，对地地表下下沉有有重大大影响响，而而危及及周边边环境境的场场合；；·地下水水具有有腐蚀蚀性，，而需需要将将地下下水与与混凝凝土隔隔离的的场合合等。二防防排排水设设施的的施工工范围围的确确定1）隧道道纵向向的施施工范范围隧道的的防水水，最最好在在隧道道纵向向的全全区间间实施施。在判断断隧道道开挖挖时无无涌水水或以以后涌涌水也也不会会成为为问题题的条条件下下，可可以省省略防防水或或为防防止开开裂设设置简简易的的隔离离板。。但是是，在在修建建时即即使没没有出出现涌涌水，，因地地下水水的恢恢复和和水路路的变变迁，，运营营后也也有发发生漏漏水的的情况况，特特别是是在洞洞口附附近，，从地地表的的渗透透，一一般涌涌水较较多，，也易易于成成为寒寒冷地地区发发生冻冻害的的原因因之一一。从隧道道运营营后的的漏水水情况况看，，漏水水位置置会扩扩展和和移动动，因因此，，在修修建时时防水水区域域要尽尽可能能地长长些。。即使使在省省略防防水的的地段段，其其前后后的防防水施施工范范围也也要有有一定定的富富裕。。2）隧道道横向向的施施工范范围隧道横横向的的施工工范围围要根根据隧隧道的的排水水方式式和地地下水水环境境等条条件决决定。。有仅仅在拱拱部和和边墙墙范围围施工工的场场合和和沿全全周施施工的的场合合。a在拱部部和边边墙施施工的的场合合在一般般隧道道中没没有水水压作作用的的场合合，设设计的的原则则是将将防水水板背背后的的地下下水导导入中中央排排水沟沟，自自然流流出洞洞外。。在这这种排排水型型隧道道中，，一般般路基基部分分没有有必要要防水水，如如图3所示，，防水水仅设设置在在拱部部和边边墙范范围。。即使是是排水水型隧隧道，，在下下述场场合，，也要要沿全全周施施工防防板。。·地下水位特别别高，需要防防止包括路基基在内的全周周漏水的场合合；·存在对混凝土土有害的酸性性水等地下水水，需要对结结构物加以防防护的场合。。在排水型隧道道中全周设置置防水板的场场合，为了不不让隧道衬砌砌受到水压的的作用，地下下水要导入中中央排水沟，，进行适当的的排水。最近为了保护护地下水环境境，而遮断地地下水流入隧隧道内，并且且不能用中央央排水沟等排排水的情况越越来越多。因因修建深度等等条件，不能能采用自然流流出的排水方方式的城市隧隧道，与强制制排水比较后后也多采用非非排水型隧道道。在这种隧隧道中，应在在隧道全周设设置防水板。。衬砌和防水水板要承受水水压的作用。。因此，要按按防水型隧道道进行设计。。在防水型隧道道中，不仅要要考虑衬砌的的构造，也要要要求防水板板有一定的耐耐水压的性能能，要选择防防水性能好的的防水板。除以上所述，，不管是排水水型还是防水水型隧道，对对维修困难的的通风竖井等等其他特殊的的隧道都要实实施全周防水水。三防排水水设计原则在设计时，隧隧道的涌水、、隧道内的洗洗净污水、汽汽车行驶的携携带水、漏水水等应迅速地地排出洞外不不积留在隧道道内，维持隧隧道的功能。。为此，除了了确保充分的的通水断面和和坡度外，要要研究排水系系统和以后的的维修方法。。特别是在严严寒地区，要要考虑地区的的特点进行设设计。一般隧隧道内水的处处理方法示于于图5。图5隧道内水的处处理方法衬砌的防水方方法有提高衬衬砌防水性能能的防水方法法和控制衬砌砌开裂的主要要在衬砌背后后的喷混凝土土面设置防水水板的方法。。