公路隧道的结构构造课件

2023/3/8中国矿业大学（北京）地下工程系1第三章公路隧道的结构构造

洞身衬砌洞门明洞斜井与竖井内装、顶棚与路面隧道的防排水2023/3/8中国矿业大学（北京）地下工程系2隧道结构构造主体构造物附属构造物洞身衬砌洞门构造物洞身衬砌的平、纵、横断面的形状由道路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

明洞通风照明排水、消防、通讯等2023/3/8中国矿业大学（北京）地下工程系33.1洞身衬砌洞身衬砌的类型支护结构2023/3/8中国矿业大学（北京）地下工程系4

衬砌结构形式，主要根据地质地形条件，考虑结构受力的合理性、施工方法等因素来确定。

一、衬砌结构的类型2023/3/8中国矿业大学（北京）地下工程系5一、衬砌结构的类型直墙衬砌曲墙式衬砌

喷锚衬砌复合衬砌偏压衬砌喇叭口衬砌圆形断面衬砌矩形断面衬砌2023/3/8中国矿业大学（北京）地下工程系61、直墙式衬砌适用：直墙式衬砌型式通常用于岩石地层垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩压力很小的情况。一殷适用于I，II级围岩，有时也可用于IV级围岩拱部形状：①坦三心圆拱(r1>r2)②或尖三心圆拱(r2<r1)③割圆拱（r1＝r2＝r）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2023/3/8中国矿业大学（北京）地下工程系72023/3/8中国矿业大学（北京）地下工程系82、曲墙式衬砌拱顶拱腰拱脚仰拱2023/3/8中国矿业大学（北京）地下工程系92、曲墙式衬砌适用：适用于IV级以上围岩，水平压力大或除了垂直压力外，还有底鼓压力的情况。①地质条件较差，为抵御底鼓压力，配以仰拱使衬砌形成环状封闭结构；②基础地基较好，可采用无仰拱的曲墙式衬砌。仰拱：为改善隧道上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构。2023/3/8中国矿业大学（北京）地下工程系102023/3/6中国矿矿业大大学（（北京京）地地下工工程系系11仰拱：：①可可以改改善衬衬砌受受力状状态，，施工工麻烦烦，影影响施施工运运输；；②Ⅴ、Ⅵ类围岩岩均需需修仰仰拱；；③Ⅳ类围岩岩，基基础地地质较较好时时可不不设，，反之之要设设。设置仰仰拱作作用：：使结构构及时时封闭闭，提提高整整体承承载力力和侧侧墙抵抵抗侧侧压力力的能能力抵御结结构下下沉变变形，，调整整围岩岩和衬衬砌的的应力力状态态2023/3/6中国矿业大大学（北京京）地下工工程系122023/3/6中国矿业大大学（北京京）地下工工程系133、喷混凝土衬衬砌、喷锚锚衬砌及复复合式衬砌砌4、偏压衬砌当山体地面坡陡陡于l：2.5，线路外侧山体体覆盖较薄，或或于地质构造造造成的偏压，衬衬砌为承受这种种不对称围岩压压力而采用5、喇叭口隧道衬衬砌6、圆形断面隧道道为了抵御膨胀性性围岩压力，山山岭隧道也可以以采用圆形或近似圆形形断面;盾构法沉管法施工的隧隧道。7、矩形断面衬砌砌沉管法、明挖法法施工时，广泛泛采用矩形断面面衬砌支护锚喷支护喷射混凝土锚杆钢桁架超前支护超前锚杆超前管棚注浆加固超前小导管超前深孔帷幕二、支护结构掘进距离取决于管棚深度初期支护结构初期支护结构永久支护结构永久支护结构洞身衬砌洞门明洞斜井与竖井内装、顶棚与路路面隧道的防水与排排水第三章公路路隧道的结构构构造3.2洞门3.2洞门3.2洞门3.2洞门3.2洞门一、洞门的概念及其其作用二、洞门的形式三、隧道洞门构造一、洞门的概念及其其作用※洞门的概念：洞门是隧道两端端的外露部分，，也是联系洞内内衬砌与洞口外外路堑的支护结结构。※洞门的主要作用用①保证洞口边边坡的安全和仰仰坡的稳定；②汇集在洞口口附近的仰、边边坡上的地表水水，并引离隧道道，减少洞口土土石方开挖量；；③作为隧道的的标志性建筑物物，应与隧道的的规模、使用特特性以及周围建建筑物、地形条条件等要相协调调。二、洞门的形式（1）端墙式洞门（2）翼墙式洞门（3）环框式洞门（4）台阶式洞门（5）遮光棚式洞门门(1)端墙式洞门(2)翼墙式洞门(3)环框式洞门－削削竹式洞门(4)台阶式洞门(5)遮光棚式洞门端墙式洞门柱式洞门柱式洞门图式2台阶洞门台阶洞门翼墙式洞门翼墙式隧道门造造型遮光棚式洞门图图2翼墙式隧道门柱式路堑明洞隧隧道门翼墙式路堑明洞洞隧道门半路堑偏压明洞洞隧道门半路堑单压式明明洞隧道门单压式明洞隧道道门削竹式隧道门高速公路

削竹竹式隧道门1．仰坡坡脚至洞洞门端墙顶帽背背的水平距离，，一般不小于1.5m。2．洞门端墙顶宜宜高出仰坡坡脚脚不小于0.5m。3．洞门端墙与仰仰坡之间水沟沟沟底至衬砌拱顶顶外缘的高度，，一般不小于1m。4．一般隧道门端端墙、翼墙、挡挡土墙设计为仰仰斜式墙身时，，墙背坡度不宜宜缓于1:0.3。三、洞门的构造要求求洞门的构造要求求5.洞门端墙、翼墙墙和挡土墙截面面厚度应满足规规范要求。6．洞门端墙、翼翼墙和挡土墙应应根据情况设置置伸缩缓和沉降降缝。7．洞门翼墙和挡挡土墙身应设置置泄水孔。洞门的构造要求求(二)洞门的基础1、洞门端墙、翼墙墙、挡土墙基础础必须置于稳固固地基上，基底松碴应清清除干净，以防防止滑动和不均均匀沉陷。2、在松软地基上上设置基础，当当地基承载力不不足时，可结合合具体条件采取换填。扩大大基础、桩基、、地基加固等措措施。3．基础埋置深度度(1)洞门端墙、翼墙墙、挡土墙基础础应埋入路基面面以下一定深度度。土质地基埋埋置深度不应小小于1米。且应符合基底应力力的要求。(2)洞门端墙嵌入路路堑边坡的深度度根据坡度不同同取值30－50厘米。(3)在洞门端墙厚度度范围内的洞口口衬砌基础埋置置深度，应与端端墙基础相同。。(4)为保证洞门稳固固和施工方便，，衬砌边墙外侧侧的洞门端墙基基础宽度一般不不小于0.5m．(5)当墙基础砌筑在在稳定坚硬的基基岩斜坡上时．．基础可切割成成台阶状。4．当洞门挡(翼)墙受滑动控制时时．可采用倾斜斜基底或凸形基基底等防滑措施施．基底倾斜度度，土质地基一一般不大于0.2:1，稳定岩石地基基不大于0.3：1。5．检算倾斜基底底稳定时，除检检算沿基底的滑滑动稳定外，尚尚应检算沿地基基上层的水平剪剪切应力。(三)洞门建筑材料（1）钢筋混凝土（2）料石砌体(四)洞门施工要求1．洞门宜尽早修修建，并尽可能能避免在雨季施施工．洞门修筑筑前应作好洞口口及仰坡周围的的排水、截水设设施，以保护边边、仰坡的稳定定。2．当洞口边、仰仰坡土石有剥落落可能时，坡面面应清理并予以以防护．3．洞门端墙厚度度范围内的结构构，应与洞口环环节衬砌采用同同一材料整体灌灌筑。4．翼墙和洞口挡挡土墙应与端墙墙同时砌筑．当当翼墙需分段修修建时，其墙身身应留施工缝，，并应检算施工工状态稳定性。。5.洞门端墙,翼墙,挡土墙墙身砌出出地面后,基坑必须及时回回填夯实，顶面面作成不小于4%的排水坡。洞身衬砌洞门明洞斜井与竖井内装、顶棚与路路面隧道的防水与排排水第三章公路路隧道的结构构构造3.3明洞什么是明洞？采用明挖法修筑筑的隧道结构明洞特点：地面建筑》》》地下建筑明洞要求：符合地形、地质质、经济、安全全、施工难易等等条件3.3明洞3.3.1拱形明洞（常用）3.3.2棚式明洞（常用）3.3.3明洞基础3.3.4明洞填土3.3.1拱形明洞1、路堑对称型2、路堑偏压型3、半路堑偏压型型4、半路堑单压型型路堑：指从原地面向下下开挖而成的路路基形式。起到到缓和道路纵坡坡或越岭线穿越越岭口控制标高高。(1)路堑对称型适用于洞顶地势势平缓,路堑两侧地质条条件基本相同(2)路堑偏压型适用于两侧山坡坡高差较大的路路堑，高侧边坡坡有坍塌，落石石或泥石流。(3)半路堑偏压型适用于半路堑靠靠山侧边坡较高高，有坍塌、落落石或泥石流等等不良地质现象象，而外侧地面面较宽敞和稳定定。(4)半路堑单压型适用于靠山侧边边坡或原山坡有有坍塌、落石等等情况，外侧地地形陡峻无法填填土地段。3.3.2棚式明洞当山坡坍方，山山体侧压力不大大，或因受地质质、地形条件的的限制，难以修修建拱形明洞时时，可采用棚式式明洞。棚式明洞顶板为为梁式结构。棚式明洞的类型型主要取决于外外侧边墙的结构构形式。通常有有墙式、刚架式，，柱式和悬臂式式等棚式明洞(1)墙式棚洞(2)刚架式栅洞外墙结构为连续续框架，对地基基承载力要求较较高(3)柱式棚洞外墙为独立柱和和纵梁方式，结结构简单，预制制吊装方便，但但整体性较差。。(4)悬臂式棚洞当山坡较陡，坡坡面有少量落石石，且外侧地基基不良或不宜设设基础时，可采采用悬臂式棚洞洞3.3.3明洞基础明洞边墙基础必必须置于稳固的的地基上，施工工应符合下列要要求：（1）偏压和单压明明洞外边墙的基基底，在垂直路路线方向宜向内内挖成0.1:1的斜坡，提高边边墙抗滑力。（2）当地基松软时时应采取增加承承载力的措施。。3.3.3明洞基础（3）基础开挖应核核对地质条件，，当挖至设计高高程仍不符合设设计要求时应上上报有关方面处处理。（4）基础混凝土灌灌注前必须排除除坑内积水，并并对基底进行固固化处理。边墙墙基础应采用与与边墙同级混凝凝土一次浇筑。。3.3.4明洞填土明洞回填施工应应符合下列要求求：1在拆除外模后应应立即做好防水水层及纵向盲沟沟，保证排水通通畅。2墙背回填应两侧侧对称进行，石石质地层中墙背背与岩壁空隙不不大时，用与墙墙身同级混凝土土回填。3.3.4明洞填土3墙后排水设施应应与回填同时施施工，并保证能能使渗水顺畅排排出。4拱圈混凝土达到到设计强度且由由人工夯实回填填至拱顶以上1m以前，不得采用用机械回填。3.3.4明洞填土5拱背回填应对称称分层夯实，每每层厚度不得大大于0.3m，两侧回填的土土面高差不得大大于0.5m，回填至拱顶齐齐平后应分层满满铺填筑。抗滑明洞支撑锚杆明洞墙式棚洞基基础与填土柱式棚洞基基础与填土刚架式棚洞基基础与填土洞身衬砌洞门明洞斜井与竖井内装、顶棚与路路面隧道的防水与排排水第三章公路路隧道的结构构构造3.4竖井与斜井为什么设置竖井井或斜井？作用1：增加开挖工作作面作用2：通风需要3.4竖井与斜井3.4.1竖井3.4.2斜井竖井1竖井位置的选择择2竖井与主坑道的衔接接方式3竖井断面内部空空间布置竖井示意图竖井的构成竖井断面形式矩形竖井圆形竖井斜井1斜井位置的选择择2斜井坡度选择3斜井断面内部空空间布置斜井设置圆形断面衬砌矩形断面衬砌洞身衬砌洞门明洞斜井与竖井内装、顶棚与路路面隧道的防水与排排水第三章公路路隧道的结构构构造3.5内装、顶棚及路路面1、内装2、顶棚3、路面4、噪声消减1、内装为确保行车安全全，在隧道中必必须采取措施，，使墙面亮度在在长期的运营中中保持较好水平平，墙面须用适适当的材料加以以内装处理，其其作用如下：①改善隧道内内环境，起诱导导作用；②提高墙面的的反射率，增强强照明效果；③吸收噪音常用的隧道内装装材料①块状混凝凝土材料；②饰面板、、镶板等质地致致密材料；③瓷砖镶面面材料；④油漆材料料。隧道内装材料应应具有如下性质质：①耐火性，在在高温条件下仍仍能维持原状，，不燃烧、不分分解有害成分等等；②耐蚀性，长期期在油垢及有害害气体下不变质质；③不怕水，大多多数隧道都存在在漏水问题，在在水的浸泡下，，在潮湿环境中中不变质、不霉霉烂；④材料来源广广泛，价格相对对便宜。⑤能吸收噪音；⑥颜色淡，易易清洁；⑦具有阻燃性性。2、顶棚※色彩的选择：顶顶棚用漫反射材材料可以避免产产生眩光，其颜颜色的明亮程度度直接影响到路路面亮度※美化隧道，并且且起视觉诱导作作用※顶棚可做成平顶顶或者拱顶：①①在自然通风或或诱导通风时，，可以用拱顶；；②在半横向或或横向通风时可可以用平顶。※顶棚以上可以作作为通风道和供供管理人员使用用的通道，因此此设计荷载可按按(据国外资料)10MPa考虑2、顶棚3、路面⑴路面材料主要有有两种：砼和改性沥青；⑵路面材料应具备备如下性能：①路面材料应应具有抵御水冲冲刷和含有化学学物质的水的浸浸蚀能力;②应具有较高的抗抗侧滑的能力；；③抗裂性、耐耐久性；④容易修补。。⑶路面与车道分隔隔线等交通标志之间间应保证有明显显的亮度对比和和鲜明的颜色对对比3、路面⑷路基应具有足够够的承载力，尤其要求在有丰丰富地下水的条条件下也能满足足要求，要求有有良好的排水设设施4、噪声消减※隧道内噪声水平平应保持在60分贝以下※隧道内采取的措措施：①内装材料的的制作；②墙面材料的的制作；③路面材料的的制作；※利用原理：声波的反射原理理4、噪声消减洞身衬砌洞门明洞斜井与竖井内装、顶棚与路路面隧道的防水与排排水第三章公路路隧道的结构构构造※洞外防排水措施施3.6隧道防排水※洞内防排水措施施隧道防排水应视视水文地质条件件因地制宜地采采取“以排为主，防防、排、截、堵堵相结合”的综合治理原则则，达到排水通通畅、防水可靠靠、经济合理、、不留后患的目目的。隧道防排水原则则对地表水、地下下水应采取妥善善的处理，使洞洞内外形成一个个完整的畅通的的防排水系统。。隧道防排水要求求一般公路隧道应应做到：1、拱部不摘水、、边墙不滴水。。2、路面不冒水、、不积水、设备备箱洞处不渗水水。3、冻害地区隧道道衬砌背后不积积水，排水沟不不冻结。汽车专用公路隧隧道则应达到：：拱部、墙部及设设备箱洞处均不不渗水(1)、洞外防排水措措施A、地表处理B、洞顶天沟截水水C、明洞顶防排水水D、洞门门排水水E、洞内内外水水沟衔衔接(2)、洞内内防排排水措措施排水措措施a、洞内内排水水沟b、衬砌砌背后后盲沟沟c、泄水水洞或或洞外外井点点降水水d、中心心排水水沟或或路侧侧排水水沟(2)、洞内内防排排水措措施防水措措施a、防水水板b、喷膜膜防水水层c、混凝凝土自自防水水(2)、洞内内防排排水措措施堵水措措施a、喷射射混凝凝土堵堵水b、塑料料板堵堵水c、注浆浆堵水水d、模注注混凝凝土衬衬砌堵堵水无钉铺