隧道衬砌洞门及明洞结构构造

隧道衬砌、洞门及明洞结构构造隧道结构构造隧道衬砌材料与构造1隧道洞门构造2隧道明洞构造3隧道结构构造§1隧道衬砌材料与构造§1.1隧道衬砌材料的种类

1.隧道衬砌的作用：

承受围岩压力、地下水压力和支护结构自身重力，阻止围岩向隧道内变形和防止隧道围岩的风化，有时还要承受化学物质的侵蚀，地处高寒地区的隧道还要承受冻害的影响等。2.隧道衬砌材料要求：

应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗风化及抗冻性等，此外还要满足经济、就地取材、易于机械化施工等要求。§1.1隧道衬砌材料的种类

3.隧道衬砌材料种类（1）混凝土与钢筋混凝土混凝土的优点是：整体性和抗渗性较好，既能在现场浇筑，也可以在加工场预制，而且能采用机械化施工。若在水泥中掺入密实性的附加剂，可以提高混凝土的强度，此外还可根据施工上需要可加入其它外加剂。现浇混凝土的缺点是：混凝土浇筑后需要养生而不能立即承受荷载，需要达到一定强度才能拆模，占用和耗用较多的拱架及模板、化学稳定性（耐侵蚀性能）较差。钢筋混凝土主要在明洞衬砌及地震区、偏压、通过断层破碎带或淤泥、流砂等不良地质地段的隧道衬砌中使用，其强度等级不低于C20。§1.1隧道衬砌材料的种类

3.隧道衬砌材料种类（2）喷射混凝土

采用混凝土喷射机，将掺有速凝剂的混凝土干拌混合料和水高速喷射到清洗干净的岩石表面上并充填围岩裂隙而凝结成的混凝土保护层，能很快起到支护围岩的作用。喷射混凝土早期强度和密实性较高，其施工过程可以全部机械化，且不需要拱架和模板。在石质较软的围岩，还可以与锚杆、钢丝网等配合使用，是一种理想的衬砌材料。§1.1隧道衬砌材料的种类§1.1隧道衬砌材料的种类§1.1隧道衬砌材料的种类

3.隧道衬砌材料种类（3）锚杆和钢架

锚杆是用专门机械施工加固围岩的一种材料，通常可分为机械型锚杆和粘结型锚杆，或分为非预应力锚杆和预应力锚杆。钢架是为了加强支护刚度而在初期支护或二次衬砌中放置的型钢支撑或格栅钢支撑。§1.1隧道衬砌材料的种类锚杆与钢架§1.1隧道衬砌材料的种类

3.隧道衬砌材料种类（4）片石混凝土

在岩层较好地段的边墙衬砌，为了节省水泥，可采用片石混凝土（片石的掺量不应超过总体积的20%）。此外，当起拱线以上1m以外部位有超挖时，其超挖部分也可用片石混凝土进行回填。选用的石料要坚硬，其抗压强度不应低于MU40，严禁使用风化和有裂隙的片石，以保证其质量。（5）块石混凝土块石强度等级不低于MU60，混凝土块强度等级不低于MU20。优点：能就地取材，大量节约水泥和模板，可保证衬砌厚度并能较早地承受荷载。

缺点：整体性和防水性差，施工进度慢，要求砌筑技术高。§1.1隧道衬砌材料的种类

3.隧道衬砌材料种类(6)装配式材料

对于软土地区的地铁隧道，常用盾构法施工，衬砌可采用装配式材料，如钢筋混凝土大型预制块、加筋肋铸铁预制块等。§1.2隧道衬砌材料的选用

3.隧道衬砌材料的选用（1）隧道衬砌材料的选用

隧道衬砌材料的强度等级除不应低于表2-1的规定值，还应符合表2-2的规定。（2）隧道衬砌材料选用应考虑的因素

1)隧道衬砌部位选用的材料，应当符合结构强度和耐久性的要求，并考虑其抗冻、抗渗性和抗侵蚀性的需要。

2)当有侵蚀性的水作用时，衬砌结构物的混凝土或砂浆均应选用具有抗侵蚀性能的特种水泥。

3)在寒冷及严寒地区，当隧道衬砌受冻害影响时，宜采用整体式混凝土衬砌，且混凝土标号适当提高。§1.1隧道衬砌材料的种类—C15——水沟盖板、电缆槽盖板—C25—C25水沟沟身、电缆槽身——C10C10仰拱填充—C25—C20底板C20C25—C20仰拱C20C25—C20边墙C20C25—C20拱圈喷混凝土钢筋混凝土片石混凝土混凝土材料种类工程部位表2-1

隧道衬砌建筑材料§1.1隧道衬砌材料的种类C15C15C20C20C20混凝土M5水泥砂浆砌片石——侧沟、截水沟M5水泥砂浆砌片石——护坡等M7.5水泥砂浆砌片石C15C25翼墙和洞口挡土墙M10水泥砂浆砌粗料石—C25顶帽M10水泥砂浆砌片石、块石镶面或混凝土预制块镶面C15C25端墙砌体片石混凝土钢筋混凝土工程部位材料种类表2-2

隧道洞门建筑材料注：1.护坡材料可采用C20喷射混凝土。

2.最冷月份平均气温低于-15℃的地区，表中水泥砂浆强度应提高一级。§1.2隧道衬砌结构喷锚衬砌整体衬砌复合衬砌洞身衬砌结构其它段可采用喷锚衬砌。高速公路、一级公路和二及公路的隧道应采用复合式衬砌；三级及其以下公路隧道，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下，隧道洞口段应采用复合式衬砌或整体式衬砌。装配式衬砌连拱式衬砌目前基本限于使用盾构法施工的城市地下铁道中。适用于个别特殊情况。§1.2隧道衬砌结构

1.喷锚衬砌喷射混凝土:是利用空压机的高压空气作动力，把混凝土混合料直接喷射到隧道围岩表面上的支护方法。喷射混凝土支护作用：封闭岩面、防止风化松动、填充坑凹及裂隙、维护和提高围岩的整体性、发挥围岩自身的承载作用和调整围岩应力分布、防止应力集中、控制围岩变形、防止掉块、坍塌。锚杆是一种锚固在岩体内部的杆状体钢筋，与岩体融为一体，实现加固围岩、维护围岩稳定的目的。利用锚杆的悬吊作用、组合拱作用、减跨作用、挤压加固作用，将围岩中的节理、裂隙窜成一体，提高围岩的整体性，改善围岩的力学性能，从而发挥围岩的自承能力。锚杆支护不仅对硬质围岩，而且对软质围岩也能起到良好的支护效果。§1.2隧道衬砌结构。锚杆支护施工与加固作用§1.2隧道衬砌结构

2.整体式衬砌——是传统衬砌结构形式，它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，承受围岩的压力。整体式衬砌采用就地整体模筑混凝土衬砌，可设计为等截面或变截面，其方法是在隧道内架立模板、拱架，然后浇灌混凝土而成。它作为一种支护结构，从外部支撑围岩，适用于不同的地质条件，在我国隧道工程中广泛使用。§1三.2隧道三衬砌三结构3.复合三式衬三砌复合三式衬三砌初期三支护二次三衬砌中间三防水三层适合三多种三地质三条件三，技三术较三为成三熟，三是目三前公三路隧三道最三好的三衬砌三结构三形式三。图2-三1为目三前在三公路三隧道Ⅳ级围三岩中三比较三常见三的复三合式三衬砌三结构三。1)复合三式衬三砌初三期支三护多三采用三喷锚三支护三，具三有支三护及三时、三柔性三的特三点，三并在三一定三程度三上能三够随三着围三岩的三变形三而变三形，三能很三好地三发挥三围岩三的自三承能三力。2)二次三衬砌三应采三用刚三度较三大、三整体三性好三和外三观平三顺的三模筑三（钢三筋）三混凝三土衬三砌，三衬砌三截面三宜采三用连三接圆三顺、三等厚三的衬三砌截三面，三仰拱三厚度三宜与三拱墙三厚度三相同三。§1三.2隧道三衬砌三结构Φ22锚杆三，长3.三0m9066三520405252%路线三设计三标高2015三4520C25号素三混凝三土隧底三填充C10号素混三凝土3070三210三8515三4R=4三65328140隧道中线线路中线R=1三27三020三0R=5三0581C25素混凝三土初期三支护三喷射C20号混三凝土三，厚20三cm防水三层三预三留沉三降量5c三mC25号素三混凝三土，三模注三二次三衬砌图2-三1复合三式衬三砌§1三.2隧道三衬砌三结构§1三.2隧道三衬砌三结构§1三.2隧道三衬砌三结构§1三.2隧道三衬砌三结构3）为了三使衬三砌所三承受三的变三形压三力最三小，三允许三围岩三产生三一定三的变三形，三释放三一定三的能三量。预留三变形三量的大三小应三根据三围岩三地质三条件三，采三用工三程类三比法三确定三。无三类比三资料三时预三留变三形量三可参三照表2-三3，并应三根据三现场三量测三数据三进行三调整三。现场三量测三确定Ⅵ50三~8三020三~5三0Ⅲ10三0~三12三080三~1三20Ⅴ10三~5三0—Ⅱ80三~1三2050三~8三0Ⅳ——Ⅰ三车三道隧三道两车三道隧三道围岩三级别三车三道隧三道两车三道隧三道围岩三级别（单三位：mm）表2-3预留三变形三量§1三.2隧道三衬砌三结构4.装配三式衬三砌装配三式衬三砌：由工三厂或三现场三预先三成批三生产三好的三衬砌三运入三坑道三内，三用机三械手三将它三们拼三装成三一环三接着三一环三的衬三砌。三这种三预制三衬砌三不需三养生三时间三，一经三装配三即可三承受三围岩三压力三，缩三短工三期，克三服了三整体三式混三凝土三衬砌三在灌三注以三后不三能立三即承三受荷三载，三必须三经过三一个三养生三的时三期，三施工三进度三受影三响的三缺点三。缺点三：需要三坑道三内有三足够三的拼三装空三间，三制备三构件三尺寸三上要三求一三定的三精度三，它三的接三缝多三，防三水较三困难三等。三目前三基本三限于使用三盾构三法施三工的三城市三地下三铁道三中应用三。§1三.2隧道三衬砌三结构1234满足三足够三强度耐久三性立即三承受三荷载有防三水设三施装配三式衬三砌要三求§1三.2隧道三衬砌三结构5.连拱三式衬三砌将两三隧道三之间三的岩三体用三混凝三土取三代，三或者三说是三将两三隧道三相邻三的边墙三连接三成一三个整三体，三形成三双洞三拱墙三相连三的一三种结三构形三式,如图2-三2所示三。图2-三2连拱三隧道三衬砌三结构83三044三01835三0704510三731三02022三016三55505204564三64053三55013三033454013三62%左洞中线左线中线L=三3.三5mΦ25锚杆4599三585三535三020三05050C2三5素混三凝土2016三55初期三支护三喷射C2三0混凝三土，三厚20三cm防水三层，三预留三沉落三量5c三m模注三二次三衬砌三，C2三5钢筋三混凝三土4516三3路线三设计三标高纵向三塑料三盲沟φ82553三5C2三527三55025隧底三填充C1三5混凝三土40502%15三45右线中线右洞中线58三0隧道三结构三构造§2隧道三洞门三构造§2三.1概述1.概述洞门三附近三的岩三土体三通常三都比三较破三碎松三散，三易于三失稳三，产三生滑三坡或三崩塌三现象三。为三了保三护岩三土体三的稳三定性三和行三车安三全，三应根三据实三际情三况，三选择三恰当三合理三的洞三门型三式，三同时三还应三适当三进行三洞门三的美三化和三注意三环保三要求三。洞门三可以拦截三、汇三集地三表水并沿三排水三渠道三排离三洞门三进入三道路三两侧三的排三水沟三，防三止地三表水三沿洞三门漫三流。三洞门三上方三女儿三墙应三有一三定高三度。洞门三上方三岩土三体若三有可三能滑三落或三崩塌三时，三一般三采用接长三明洞，尽三量减三少对三边、三仰坡三的扰三动。§2三.2洞门三的类三型（1）环三框式三洞门当洞三口岩三层坚三硬而三稳定(Ⅰ级)围岩三，地三形陡三峻而三又无三排水三要求三时，三可以三设置三一种三不承三载的三简单三洞口三环框三。它三能起三到加固三洞口和减少三雨后三洞口三滴水的作三用。环框三微向三后倾三，倾三斜度三与顶三上的三仰坡三一致三。环三框的三宽度三与洞三口外三观相匹配三，一三般不三小于70三cm，突三出仰三坡坡三面不三少于30三cm，使三仰坡三上流三下的三水从三洞口三正面三淌下三，如三图2-三3所示。§2三.2洞门三的类三型（1）环三框式三洞门图2-三3环框三式洞三门设计标高设计标高剖面ⅠⅠ-ⅠⅠ1:三0.三1~0.三3§2三.2洞门三的类三型§2三.2洞门三的类三型（2）端三墙式三洞门适用三于地三形开三阔、三岩层三稳定三的Ⅰ～Ⅲ级围三岩地三区，三其作三用在三于支护三洞口三仰坡三，保三持其三稳定三，并三将仰三坡水三流汇三集排三出。端三墙的三构造三一般三是采三用等三厚的三直墙三，直三墙圬三工体三积比三其它三型式三都小三，而三且施三工方三便。三墙身三微向三后倾三斜，三斜度三约为1:三10，如三图2-三4所示三。§2三.2洞门三的类三型图2-三4端墙三式洞三门设计标高设计标高剖面ⅠⅠ-ⅠⅠi=3%1:三0.三11:三0.三5§2三.2洞门三的类三型§2三.2洞门三的类三型(3三)翼墙三式洞三门当洞三口地三质较三差，三山体三水平三推力三较大三时，三可在三端墙三式洞三门以三外，三增加三单侧三或双三侧的三翼墙三，称三为翼三墙式三洞门三，如三图2-三5所示。三翼墙三与端三墙共三同作三用，三以抵抗三山体三水平三向推三力，增三加抗三滑动三抗倾三覆的三能力，适三用于Ⅳ级及三以下三的围三岩。三翼墙三正面三端墙三一般三采用三等厚三的直三墙，三微向三后方三倾斜三，斜三度为1:三0.三1。翼三墙前三面与三端墙三垂直三，顶面三斜度三与仰三坡坡三度一三致。§2三.2洞门三的类三型ⅠⅠ1:三0.三10.三040.三041:三0.三1设计三标高1:三0.三75I-三I剖面1:三0三.1图2-三5翼墙三式洞三门§2三.2洞门三的类三型§2三.2洞门三的类三型(4三)柱式三洞门当地三形较三陡，三地质三条件三较差三，仰三坡有三下滑三的可三能性三，而三又受三地形三地质三条件三限制三，不三能设三置翼三墙时三，可三以在三端墙三中部三设置三两个三断面三较大三的柱三墩，三以增三加端三墙的三稳定三性，三如图2-三6所示三。这三种洞三门墙三面有三凸出三线条三，较三为美三观，三适宜三在城三市附三近或三风景三区内三采用三。对三于较三长大三的隧三道，三采用三柱式三洞门三比较三壮观三。§2三.2洞门三的类三型图2-三6柱式三洞门§2三.2洞门三的类三型§2三.2洞门三的类三型(5三)台阶三式洞三门当洞三门处三于傍三山侧三坡地三区，三洞门三一侧三边坡三较高三时，三为减三小仰三坡高三度及三外露三坡长三，可三以将三端墙三一侧三顶部三改为三逐步三升级三的台三阶形三式，三以适三应地三形特三点，三减少三仰坡三土石三方开三挖量三，同三时也三有一三定的三美化三作用三，如三图2-三7所示三。§2三.2洞门三的类三型图2-三7台阶三式洞三门0.三11:三0.三2设计三标高0.三21:三1.三51:三0.三21:三0.三75§2三.2洞门三的类三型§2三.2洞门三的类三型(6三)削竹三式洞三门当隧三道洞三口段三有一三节较三长的三明洞三衬砌三时，三由于三洞门三背后三一定三范围三内是三以回三填土三为主三，山三体的三推滑三力不三大时三，可三采用三削竹三式洞三门，三其名三称是三由于三结构三型式三类似三竹筒三被斜三向削三砍断三的样三子，三故得三其名三，如三图2-三8所示三。特点是，三洞口三边仰三坡开三挖量三少，三有利三于山三体的三稳定三，减三少对三植被三的破三坏和三有利三于保三护环三境，三各种三围岩三类别三均能三适用三。其三使用三条件三是：地形三相对三比较三对称三和不三太陡三峻。§2三.2洞门三的类三型1:0.751:0.75设计标高2.0%I-I剖面ⅠⅠ1:0.751%图2-三8削竹三式洞三门2.三2洞门三的类三型§2三.2洞门三的类三型§2三.2洞门三的类三型(7三)遮光三棚式三洞门当洞三外需三要设三置遮三光棚三时，三其入三口通三常外三伸很三远。三遮光三构造三物有开放三式和封闭三式之分三，前三者遮三光板三之间三是透三空的三，后三者则三用透三光材三料将三前者三透空三部分三封闭三。但三由于三透光三材料三上面三容易三沾染三尘垢三油污三，养三护困三难，三因此三很少三使用三后者三。形三状上三又有喇叭三式与棚式之分三。§2三.3洞门三构造洞口三仰坡三坡脚三至洞三门墙三背应三有不三小于1.三5m的水三平距三离，以防三仰坡三土石三掉落三到路三面上，危三及安三全。三洞门三端墙三与仰三坡之三间水三沟的三沟底三与衬三砌拱三顶外三缘的三高度三不应三小于1.三5m，以免三落石三破坏三拱圈三。洞门三墙顶三应高三出仰三坡脚0.三5m以上三，以三防水三流溢三出墙三顶，三也可三防止三掉落三土石三弹出。水三沟底三下填土三应夯三实，否三则会三使水三沟变三形，三产生三漏水三，影三响衬三砌强三度。洞门三墙应三根据三情况三设置伸缩三缝、三沉降三缝和三泄水三孔，以三防止三洞门三变形三。洞三门墙三的厚三度可三按计三算或三结合三其他三工程三类比三确定三，但三墙身三厚度三最小三不得三小于0.三5m。洞门三墙基三础必三须置三于稳三固地三基上，为三了保三证建三筑物三稳固三，应三视地三形及三地质三条件三，洞三门墙三基础三埋置三足够三的深三度。三基底三埋入三土质三地基三的深三度不三应小三于1m，嵌三入岩三石地三基的三深度三不应三小于0.三5m。§2三.3洞门三构造当基三础设三置在三岩石三上时三，应三清除三表面三强风三化层三。当三风化三层较三厚，三难于三全部三清除三时，三可根三据地三基的三风化三程度三及其三相应三的容三许承三载力三，将三基底三埋在三风化三层中三。斜三坡岩三基应三挖台三阶，三以防三墙体三滑动三，岩三基的三废渣三均应三清除三干净三，这三样才三能确三保洞三门稳三定。三在松三软地三基上三，地三基强三度偏三小时三，可三根据三情况三采用扩大三基础三、换三土、三桩基三、压三浆加三固地三基等措三施。地基三为冻三胀土三层时三，冻三结时三土壤三隆起三膨胀三力大三，解三冻时三由于三水融三作用三，土三壤变三软沉三陷，三建筑三物相三应下三沉，三产生三衬砌三变形三。根三据公三路工三程一三般设三置基三础的三经验三，要三求基三底设三在冻三结线三以下三不小三于0.三25三m。如三果冻三结线三较深三，施三工有三困难三，可三采取三非冻三结性三的砂三石材三料换三填，三也可三设置三桩基三等办三法。隧道三结构三构造§3隧道三明洞三构造§3隧道三明洞三构造1.隧道三明洞当隧三道顶三部覆三盖层三较薄三难以三用暗三挖法三修建三时，三或隧三道洞三口、三路堑三地段三受塌三方、三落石三、泥三石流三、雪三害等三危害三时，三或道三路之三间、三公路三与铁三路之三间形三成立三体交三叉，三但又三不宜三修建三立交三桥时三，通三常修三建明三洞。§3三.隧道三明洞三构造明洞三的结三构类三型拱式三明洞棚式三明洞箱式三明洞路堑三式拱三式明三洞半路三堑式三拱式三明洞对称三式偏压三式偏压三斜墙三式单压三耳墙三式墙式钢架三式柱式悬臂三式§3三.隧道三明洞三构造2.明洞三结构三类型（1）拱式三明洞拱式三明洞三的内三外墙三身用三混凝三土结三构、三拱顶三用钢三筋混三凝土三结构三，整三体性三较好三，能三承受三较大三的垂三直压三力和三单向三侧压三力。三必要三时加三设仰三拱。三按所三在位三置分三为：a.路堑三拱形三明洞它位三于两三侧都三有高三边坡三的路三堑中三。在三挖出三路堑三的基三面上三，先三修建三与隧三道衬三砌相三似的三结构三，两三侧墙三外填三以浆三砌片三石，三使其三密实三。上三面填三以土三石，三夯紧三并覆三盖防三水粘三土层三，层三上留三有排三水的三沟槽三，以三防止三地面三水的三渗入三。它三又可三分为对称三式（如三图2-三9）和偏压三式（如三图2-三10）两三种。§3三.隧道三明洞三构造图2-三9对称三式明三洞图2-三10偏式三明洞回填三片石回填三土ii回填三土回填三片石i三=三1:三3~三1:三5§3隧道三明洞三构造b.半路三堑拱三形明三洞当一三侧边三坡陡三立且三有坍三方、三落石三的可三能；三或隧三道必三须通三过不三良地三质地三段而三急需三提前三进洞三时，三都宜三修建三半路三堑式三拱形三明洞三。由三于它三受到三单侧三的压