《公路隧道結構構造》PPT課件.ppt

1、第二章 公路隧道結構構造,2.1襯砌材料與構造,2.2洞門,2.3明洞,2.4內(nèi)裝、頂棚及路面,2.5隧道的附屬設施,2.6防排水設施,2.1襯砌材料與構造,1 襯砌材料,公路隧道結構構造由主體構造物和附屬構造物組成。 主體構造物是為了保持巖體穩(wěn)定和行車安全而修建的人工永久建筑物，一般指洞身和洞門構造物。 附屬構造物是為了運營管理、維修養(yǎng)護、給水排水、供電、通風、照明、通訊、安全等而修建的構造物,隧道是埋藏在地層深處的構筑物，其襯砌一般要承受較大的圍巖壓力、地下水壓力，有時還要受到化學物質(zhì)的侵蝕，處于高寒地區(qū)的隧道往往還要受到凍害等。 所用的材料應具有足夠的強度、耐久性、抗?jié)B性、耐腐蝕性和抗凍

2、性等 襯砌材料應價格便宜、就地取材、便于機械化施工的要求,1）混凝土,優(yōu)點：整體性好，既可以現(xiàn)場澆注，也可以在加工廠預制，而且可以機械化施工，其本身密實性較好，具有一定的密實性。 根據(jù)需要可以選擇合適的水泥：比如選擇具有快硬，早強的快硬硅酸鹽水泥、硅酸鹽膨脹水泥和石膏礬土膨脹水泥；抗?jié)B防水的大壩水泥和防水水泥；抗硫酸鹽侵蝕的抗硫酸鹽硅酸鹽水泥，以及塑化水泥，加氣水泥。 根據(jù)需要可以添加添加劑：減水劑、低溫早強劑、常溫早強劑、速凝劑、緩凝劑、塑化劑、以及引氣劑。 抗凍混凝土，寒冷地區(qū)強度不能低于42.5Mpa，嚴寒地區(qū)不能低于52.5Mpa,缺點：灌注后不能立即承受荷載，需要養(yǎng)生，達到一定強度才

3、能拆模，占用模板和拱架多,工藝流程：立模灌筑養(yǎng)生拆模,隧道施工時，暗挖部分就地綁扎鋼筋比較困難，通常不得已時才采用鋼筋混凝土，通常情況下采用格柵鋼架并連接鋼筋和鋼筋網(wǎng)等做臨時支護，完成臨時支護則沿用為永久支護，明挖階段可采用現(xiàn)場綁扎,2）鋼筋混凝土,噴射混凝土是將混凝土干拌和料、速凝劑和水用混凝土噴射機高速噴射到潔凈的巖石表面上凝結而成，其密實性強，能快速封閉圍巖裂隙。密貼與巖石表面，早期強度高，能起到封閉巖面和支護作用，是一種較為理想的柔性支護,3）噴射混凝土,錨桿是機械加固圍巖的一種材料。通常分機械型錨桿、粘結性錨桿以及預應力錨桿。當圍巖不穩(wěn)定時，還可以張掛金屬網(wǎng)。設置錨桿再加噴射混凝土時

4、，即為錨噴支護。 （1）錨桿支護 （2）噴射混凝土支護 （3）錨桿噴射混凝土支護 （4）鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護 （5）錨桿鋼筋網(wǎng)噴射混凝土 （6）以上類型加設型鋼支撐（或格柵）而成的聯(lián)合支護,4）錨桿與錨噴支護,錨噴支護是指錨桿支護、噴射混凝土支護以及它們與其他支護結構的組合,噴錨支護流程 開挖噴混凝土打錨桿 優(yōu)點： 1.迅速封閉圍巖張裂隙、節(jié)理，加固圍巖； 2.節(jié)省大量支護材料； 3.支護及時，可大斷面開挖，進度加快； 4.遏制圍巖變形，有利于圍巖穩(wěn)定,優(yōu)點：材料來源廣，可以就地取材，砌筑后 能較早的承受荷載，可以節(jié)省水泥和模板。 缺點：砌縫多，容易漏水，手工操作，費時費工，需要熟練工人，不能

5、機械化施工。 主要用于洞門擋墻、擋土墻、明線路緣石，當起拱線以上1m以外部位有超挖時，其超挖部分也可用片石混凝土進行回填。 選用的石料要堅硬，其強度等級不應低于MU40，有裂隙和易風化的石料不應采用,5）石料,適用：盾構隧道、掘進機隧道,6）裝配式材料,缺點： 拼縫防水要求高 與圍巖接觸不夠密貼，一般應注漿 結構整體性不如模筑 需要足夠的拼裝空間 制備構件尺寸上要求精度高,優(yōu)點：無洞內(nèi)養(yǎng)護時間，可立即承載； 洞外預制質(zhì)量好； 用機械手拼裝，速度快，改善勞動條件 不需臨時支撐可節(jié)省大量材料及勞力,2 洞身襯砌類型,1）直墻式襯砌,適用：直墻式襯砌型式通常用于巖石地層垂直圍巖壓力為主要計算荷載、水

6、平圍巖壓力很小的情況。一殷適用于I，II級圍巖，有時也可用于IV級圍巖,拱部形狀： 坦三心圓拱(r1 r2) 或尖三心圓拱 (r2 r1) 割圓拱（r1r2r,襯砌由上部拱圈. 兩側豎直邊墻和下部鋪底三部分組合而成,2）半襯砌（又稱大拱腳薄邊墻襯砌,適用于I、II級圍巖，邊墻可用噴射砼做成，亦可用砼整體澆灌。此類襯砌可使拱腳穩(wěn)固的直接支承在兩側圍巖上，以改善拱圈的受力條件，減少邊墻的開挖及襯砌圬工數(shù)量，降低造價,3）曲墻式襯砌,適用范圍：適用于IV級以上圍巖，水平壓力大或除了垂直壓力外，還有底鼓壓力的情況。地質(zhì)條件較差，為抵御底鼓壓力，配以仰拱使襯砌形成環(huán)狀封閉結構；基礎地基較好，可采用無仰拱

7、的曲墻式襯砌,仰拱：為改善隧道上部支護結構受力條件而設置在隧道底部的反向拱形結構,仰拱： 可以改善襯砌受力狀態(tài)，施工麻煩，影響施工運輸； 、類圍巖均需修仰拱； 類圍巖，基礎地質(zhì)較好時可不設，反之要設,設置仰拱作用,使結構及時封閉，提高整體承載力和側墻抵抗側壓力的能力,抵御結構下沉變形，調(diào)整圍巖和襯砌的應力狀態(tài),要求用光面爆破開挖，使洞室周邊平順光滑，成型準確，減少超欠挖。適當?shù)臅r間噴混凝土，即為噴混凝土襯砌；根據(jù)實際情況，需要安裝錨桿的則先裝設錨桿，再噴混凝土，即為噴錨襯砌；如果以噴混凝土，錨桿或鋼拱支架的一種或幾種組合作為初次支護對圍巖進行加固，維護圍巖穩(wěn)定防止有害松動。待初次支護的變形基本

8、穩(wěn)定后，進行現(xiàn)澆混凝土二次襯砌，即為復合式襯砌,4）噴錨襯砌及復合襯砌,在不同的時間分層先后施作，它可以是兩層、三層或更多的層 ，目前實踐的都只外襯和內(nèi)襯兩層，因此又稱之“雙層襯砌,外襯受力： 保護圍巖和加固圍巖，促進圍巖的應力調(diào)整，充分發(fā)揮圍巖的自承作用,內(nèi)襯受力： 在較堅硬的圍巖地段，由于圍巖具有自承能力，它與初期支護組合在一起能起到永久建筑物的作用，所以二次襯砌只是用來提高安全度的； 在圍巖比較軟弱地段，則內(nèi)、外襯砌是共同承載；而在一些特殊地質(zhì)地段中(坍方、大變形)，二次襯砌的承載作用是主要的，它不僅穩(wěn)定圍巖的變形而且在整個襯砌結構中占有主導地位,防水層：厚度1mm防水材料，如PVC板、

9、復合土工膜等,基本組成：外襯、防水層、內(nèi)襯,優(yōu)點,改善受力條件，相對單層同厚度模筑襯砌，承載能 力提高2030 防止外層襯砌風化，使噴層內(nèi)鋼筋網(wǎng)和錨桿端部免 于銹蝕 表面光潔平整，利于通風 防水效果好,缺點,造價較高，工序多，施工較復雜,5）偏壓襯砌,當山體地面坡較陡，線路外側山體覆蓋較薄，或由于地質(zhì)構造造成的明顯偏壓，隧道襯砌為承受這種不對稱圍巖壓力而采用如圖5-5所示的非對稱變厚度結構形式,圖5-5 偏壓襯砌示意圖,公路常設計為雙線隧道，有時為繞過困難地形或避開復雜地質(zhì)地段，減少工程量，可將一條雙幅公路隧道分建為二個單線隧道或二條單線并建為一條雙幅的情況，襯砌產(chǎn)生了一個過渡區(qū)段，這部分隧道襯砌的斷面及間距均有變化，相應成了一個喇叭型，稱為喇叭口隧道襯砌,6）喇叭口隧道襯砌,圓形斷面襯砌適用于軟弱圍巖，為了抵御較大的圍巖