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。§1.2隧道衬砌结构

3.复合式衬砌复合式衬砌初期支护二次衬砌中间防水层适合多种地质条件，技术较为成熟，是目前公路隧道最好的衬砌结构形式。图2-1为目前在公路隧道Ⅳ级围岩中比较常见的复合式衬砌结构。

1)复合式衬砌初期支护多采用喷锚支护，具有支护及时、柔性的特点，并在一定程度上能够随着围岩的变形而变形，能很好地发挥围岩的自承能力。2)二次衬砌应采用刚度较大、整体性好和外观平顺的模筑（钢筋）混凝土衬砌，衬砌截面宜采用连接圆顺、等厚的衬砌截面，仰拱厚度宜与拱墙厚度相同。§1陶.2隧道别衬砌巡寿结构Φ22锚杆离，长3.0颂m9066太520405252%路线设固计标高2015妖4520C25号素拜混凝类土隧底馋填充C10号素混锁凝土3070现21085154R=4叙65328140隧道中线线路中线R=12忙7020碧0R=5纽奉0581C25素混凝肤土初期世支护响喷射C20号混筋凝土蚕，厚20c铲m防水晴层城预蛋留沉轻降量5cmC25号素眠混凝括土，方模注的二次锅衬砌图2-1复合式隔衬砌§1.融2隧道衬太砌结构§1.妥2隧道政衬砌辰结构§1.掏2隧道傲衬砌糕结构§1.冷2隧道老衬砌男结构3）为了圣使衬环砌所睛承受毙的变赶形压蹈力最佛小，挽允许梦围岩达产生齿一定己的变导形，欧释放桶一定崇的能朋量。预留变哄形量的大小予应根据花围岩地觉质条件烫，采用射工程类溪比法确凝定。无咏类比资贸料时预洞留变形质量可参清照表2-3，并应盆根据挽现场设量测赤数据央进行第调整峰。现场厦量测策确定Ⅵ50~硬8020~吵50Ⅲ100僵~12样080~貌120Ⅴ10~院50—Ⅱ80~截12050贱~8醋0Ⅳ——Ⅰ三车道冈隧道两车道欠隧道围岩其级别三车息道隧艘道两车道薪隧道围岩筝级别（单会位：mm）表2-3预留变狐形量§1.退2隧道衬拣砌结构4.装配赛式衬坝砌装配式爽衬砌：由工厂起或现场暑预先成肉批生产薪好的衬总砌运入棉坑道内阅，用机工械手将墙它们拼睬装成一茫环接着汁一环的制衬砌。琴这种预情制衬砌脏不需养贡生时间候，一经装貌配即可怀承受围棉岩压力无，缩短遣工期，克服枯了整体勤式混凝侧土衬砌彼在灌注矩以后不闭能立即迈承受荷醋载，必桥须经过雹一个养腊生的时梯期，施倍工进度哭受影响顽的缺点孙。缺点板：需要坑亩道内有阅足够的糊拼装空么间，制双备构件洪尺寸上背要求一滤定的精逗度，它浴的接缝鹿多，防毫水较困调难等。寺目前基温本限于使用哑盾构俘法施境工的些城市秒地下喝铁道雄中应用型。§1溜.2隧道衬双砌结构1234满足颜足够纤强度耐久性立即承渐受荷载有防水逗设施装配式龄衬砌要赴求§1.贩2隧道衬血砌结构5.连拱琴式衬胖砌将两绘隧道枯之间汇的岩雾体用贩混凝莫土取台代，炼或者垂说是透将两插隧道磨相邻府的边墙敞连接帅成一城个整前体，泊形成桥双洞给拱墙蹈相连蝴的一厉种结蝴构形净式,如图2-牛2所示老。图2-2连拱隧欲道衬砌或结构83044018350704510731棕020220165550520456464053占55013033454013泥62%左洞中线左线中线L=3君.5mΦ25锚杆459958553502005050C2明5素混凝旁土2016爽55初期规支护互喷射C2毙0混凝土捆，厚20附cm防水怒层，课预留哑沉落事量5c耽m模注钩二次蹄衬砌附，C2登5钢筋茶混凝堂土45163路线吵设计卵标高纵向塑澡料盲沟φ825535C2颂52755025隧底填庙充C15混凝土40502%154盲5右线中线右洞中线58苦0隧道棒结构骗构造§2隧道谁洞门阵构造§2述.1概述1.概述洞门附伪近的岩劲土体通各常都比涌较破碎龟松散，诵易于失判稳，产程生滑坡渣或崩塌钥现象。蜘为了保六护岩土逝体的稳虫定性和蓄行车安铸全，应伯根据实壤际情况川，选择术恰当合狭理的洞车门型式嫁，同时搜还应适兔当进行辰洞门的铅美化和除注意环伤保要求搁。洞门可货以拦截淘、汇给集地胡表水并沿排家水渠道歪排离洞谣门进入生道路两内侧的排姑水沟，手防止地虏表水沿拐洞门漫耳流。洞扭门上方闪女儿墙搂应有一蔬定高度女。洞门迈上方舅岩土钓体若聋有可铁能滑差落或要崩塌理时，舒一般逢采用接长孝明洞，尽量赢减少对铜边、仰份坡的扰素动。§2.祖2洞门更的类来型（1）环框言式洞门当洞直口岩溉层坚掌硬而等稳定(Ⅰ级)围岩，避地形陡条峻而又见无排水排要求时迹，可以秒设置一狱种不承榆载的简网单洞口留环框。州它能起两到加固搞洞口和减少雨凝后洞口震滴水的作盯用。环框晨微向致后倾丙，倾润斜度扛与顶铃上的遗仰坡旧一致储。环蹲框的号宽度港与洞办口外论观相匹配，刘一般不径小于70掉cm，突出且仰坡坡橡面不少潜于30液cm，使错仰坡稍上流饼下的猾水从啄洞口级正面勤淌下冲，如纺图2-3所示。§2认.2洞门摇的类械型（1）环舞框式凭洞门图2-3环框为式洞躺门设计标高设计标高剖面ⅠⅠ-ⅠⅠ1:0送.1~0.枪3§2悉.2洞门烫的类和型§2.请2洞门的雨类型（2）端墙虏式洞门适用于诉地形开狂阔、岩猛层稳定龄的Ⅰ～Ⅲ级围碑岩地修区，璃其作秀用在叛于支护膊洞口项仰坡许，保司持其殖稳定棵，并搅将仰剥坡水返流汇睡集排递出。端墙循的构造玩一般是识采用等驳厚的直疮墙，直残墙圬工么体积比秧其它型眉式都小急，而且识施工方袍便。墙团身微向乎后倾斜然，斜度羞约为1:统10，如粒图2-选4所示。§2版.2洞门的伪类型图2-4端墙瞧式洞辱门设计标高设计标高剖面ⅠⅠ-ⅠⅠi=3%1:0幕.11:抽0.牲5§2抚.2洞门的造类型§2.莫2洞门抱的类模型(3)翼墙顷式洞类门当洞口区地质较肉差，山袄体水平束推力较贤大时，朱可在端块墙式洞耕门以外阁，增加适单侧或并双侧的撕翼墙，疗称为翼赶墙式洞址门，如示图2-5所示。翼饲墙与端模墙共同厨作用，逝以抵抗山遇体水平荷向推力，增陆加抗伶滑动忌抗倾寄覆的价能力，适用数于Ⅳ级及以炮下的围碑岩。翼脚墙正面迹端墙一悔般采用饶等厚的赔直墙，秘微向后总方倾斜条，斜度色为1:0伏.1。翼墙猛前面与黄端墙垂唇直，顶面斜往度与仰淘坡坡度晒一致。§2.迟2洞门填的类尝型ⅠⅠ1:0猎.10.0珍40.效041:宁0.蛙1设计标此高1:吓0.酒75I-细I剖面1:档0招.1图2-侧5翼墙夜式洞李门§2攀.2洞门姓的类惨型§2.丙2洞门的莫类型(4)柱式技洞门当地形枪较陡，午地质条康件较差弓，仰坡族有下滑索的可能挑性，而哗又受地筐形地质毒条件限寻制，不衫能设置封翼墙时禾，可以翁在端墙翅中部设麦置两个管断面较栗大的柱们墩，以响增加端棕墙的稳叔定性，岗如图2-6所示。嗽这种洞炕门墙面蛾有凸出裙线条，箭较为美吐观，适参宜在城困市附近举或风景贱区内采慎用。对稿于较长朴大的隧律道，采阁用柱式测洞门比抱较壮观爹。§2周.2洞门巧的类刊型图2-6柱式冲洞门§2匪.2洞门的椒类型§2汪.2洞门嚷的类袖型(5)台阶式尽洞门当洞殃门处马于傍慰山侧烈坡地爆区，明洞门开一侧令边坡侦较高箱时，矩为减厕小仰御坡高充度及农外露素坡长累，可裹以将愤端墙举一侧咱顶部序改为案逐步霜升级冶的台携阶形持式，婚以适俗应地校形特钞点，愚减少错仰坡如土石斧方开贱挖量渗，同骂时也题有一客定的名美化竞作用屠，如例图2-7所示意。§2.今2洞门容的类侨型图2-差7台阶池式洞稻门0.窝11:0司.2设计身标高0.婶21:门1.弦51:此0.篮21:0刊.75§2.雹2洞门鸦的类由型§2.钞2洞门并的类率型(6趁)削竹搞式洞提门当隧条道洞堵口段脚有一名节较滩长的循明洞辨衬砌酒时，些由于誓洞门残背后寨一定使范围赏内是云以回反填土胖为主表，山斥体的落推滑扬力不貌大时怪，可真采用脑削竹姐式洞稿门，哑其名值称是扶由于夫结构著型式节类似刚竹筒锁被斜禾向削移砍断枝的样娱子，妖故得专其名雪，如逃图2-载8所示。特点是，感洞口万边仰床坡开闲挖量两少，老有利蜜于山差体的对稳定隆，减受少对挺植被矿的破时坏和敢有利队于保殊护环颠境，粪各种壮围岩杏类别淹均能插适用萄。其愤使用刘条件军是：地形相丑对比较膀对称和加不太陡凝峻。§2篇.2洞门的堆类型1:0.751:0.75设计标高2.0%I-I剖面ⅠⅠ1:0.751%图2-8削竹式催洞门2.2洞门崖的类猜型§2震.2洞门的手类型§2捉.2洞门的算类型(7)遮光棚爬式洞门当洞外资需要设届置遮光虾棚时，笋其入口往通常外近伸很远崇。遮光轮构造物蜘有开放薪式和封闭汗式之分，门前者遮申光板之即间是透罚空的，绒后者则初用透光装材料将宋前者透鸭空部分鉴封闭。塌但由于坦透光材繁料上面狮容易沾支染尘垢食油污，腿养护困积难，因让此很少苹使用后志者。形址状上又扰有喇叭式与棚式之分。§2股.3洞门揪构造洞口脸仰坡予坡脚悟至洞觉门墙帐背应股有不砖小于1.5柜m的水贱平距趴离，以防闯仰坡刑土石粥掉落缎到路饶面上，危扔及安俱全。虾洞门暖端墙东与仰妨坡之能间水活沟的鸡沟底技与衬溪砌拱霞顶外涨缘的赏高度铁不应兴小于1.惜5m，以免落匠石破坏钟拱圈。洞门墙形顶应高居出仰坡枣脚0.5丢m以上，会以防水违流溢出谢墙顶，瞧也可防凑止掉落迟土石弹阀出。水沟品底下填土钳应夯餐实，否统则会亦使水坑沟变基形，化产生律漏水刊，影财响衬摊砌强狭度。洞门墙米应根据考情况设格置伸缩歇缝、宾沉降算缝和很泄水仔孔，以斩防止瞒洞门共变形克。洞辨门墙扬的厚学度可每按计俩算或非结合计其他蓬工程逢类比巨确定药，但批墙身怖厚度花最小恋不得民小于0.笛5m。洞门圣墙基洲础必窝须置待于稳宰固地煮基上，为智了保猪证建匠筑物淋稳固卖，应津视地浑形及晶地质港条件僻，洞孝门墙双基础出埋置胀足够步的深悲度。涝基底垄埋入零土质栗地基涝的深侄度不翠应小印于1m，嵌入拌岩石地堡基的深滥度不应锐小于0.惩5m。§2俘.3洞门构处造当基础瘦设置在馅岩石上腰时，应砌清除表良面强风酱化层。烟当风化宇层较厚杏，难于债全部清降除时，李可根据杰地基的泛风化程拍度及其茅相应的表容许承纯载力，稠将基底酷埋在风姿化层中规。斜坡值岩基应援挖台阶惠，以防压墙体滑府动，岩傅基的废俊渣均应桂清除干潜净，这极样才能秤确保洞慨门稳定威。在松持软地基谊上，地午基强度拜偏小时邪，可根借据情况僚采用扩大基寒础、换垃土、桩除基、压咏浆加固披地基等措尚施。地基僵为冻义胀土防层时你，冻唉结时抽土壤斗隆起骗膨胀藏力大柔，解出冻时歌由于秒水融必作用疮，土非壤变视软沉栗陷，倦建筑嗓物相陷应下皇沉，雀产生夸衬砌盼变形熄。根皂据公腊路工介程一佛般设缸置基洽础的形经验集，要能求基揭底设从在冻帜结线叹以下伤不小配于0.敲25戴m。如拆果冻择结线拜较深袜，施汽工有漏困难厉，可胃采取撤非冻宁结性添的砂腐石材懒料换沉填，丸也可全设置朵桩基规等办矿法。隧道梅结构观构造§3隧道明家洞构造§3隧道警明洞子构造1.隧道慌明洞当隧而道顶乎部覆杯盖层警较薄绢难以体用暗滋挖法那修建孕时，盲或隧浮道洞巨口、登路堑团地段星受塌疯方、骡落石拼、泥装石流揪、雪赶害等瞎危害坚时，看或道铁路之膜间、帖公路虚与铁扯路之羞间形甩成立舅体交态叉，邀但又棍不宜拍修建涌立交万桥时大，通愚常修嚼建明断洞。§3.隧道明通洞构造明洞猴的结抱构类套型拱式明接洞棚式明堂洞箱式卵明洞路堑例式拱魔式明具洞半路哪堑式下拱式船明洞对称喝式偏压式偏压锯斜墙队式单压提耳墙弄式墙式钢架兽式柱式悬臂式§3培.隧道劈燕明洞翅构造2.明洞钢结构补类型（1）拱式非明洞拱式植明洞生的内钱外墙液身用愈混凝岁土结破构、骗拱顶槽用钢唤筋混压凝土五结构磨，整老体性敞较好宋，能僻承受榨较大户的垂师直压棕力和伶单向友侧压抖力。挑必要孙时加蛮设仰哪拱。晴按所寺在位半置分漆为：a.路堑烘拱形坊明洞它位于烛两侧都快有高边氏坡的路击堑中。金在挖出背路堑的席基面上含，先修栋建与隧阵道衬砌惑相似的奴结构，早两侧墙滩外填以裂浆砌片当石，使较其密实竟。上面由填以土输石，夯舞紧并覆大盖防水栏粘土层似，层上本留有排寺水的沟裁槽，以偏防止地馅面水的出渗入。犯它又可谁分为对称效式（如图2-9）和偏压挥式（如图2-档10）两完种。§3刑.隧道明龟洞构造图2-9对称以式明摊洞图2-归10偏式竭明洞回填移片石回填土ii回填鼻土回填旷片石i=晴1:录3~1伪:5§3隧道及明洞亏构造b.半路堑溜拱形明准洞当一敞侧边唤坡陡榜立且盲有坍追方、赶落石久的可闯能；解或隧孟道必舟须通棚过不帝良地氧质地喜段而鲁急需中提前姑进洞般时，条都宜忍修建职半路俯堑式灰拱形酿明洞永。由漂于它衡受到免单侧衔的压侮力，铸虽然额它的环结构葵内轮却廓仍搭是左离右对闸称的功