第二章隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造

第二章隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造第1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三盾構(gòu)管片盾構(gòu)管片安裝裝配式襯砌現(xiàn)澆式襯砌第2頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---襯砌的適用條件整體式模筑混凝土襯砌—對地質(zhì)條件的適用性較強(qiáng)，易于按需要成型，整體性好，抗?jié)B性強(qiáng)，并適用于多種施工條件，如可用木模板、鋼模板或襯砌模板臺(tái)車等裝配式襯砌—拼裝成環(huán)后立即受力，便于機(jī)械化施工，改善勞動(dòng)條件，節(jié)省勞力。目前多在使用盾構(gòu)法施工的城市地下鐵道中采用。噴錨支護(hù)—噴錨支護(hù)是目前常用的一種圍巖支護(hù)手段，適用于各種圍巖地質(zhì)條件，但是若作為永久襯砌，一般考慮在Ⅰ、Ⅱ級等圍巖良好、完整、穩(wěn)定的地段中采用。復(fù)合式襯砌—是一種較為合理的結(jié)構(gòu)形式，適用于多種圍巖地質(zhì)條件，有其廣闊的發(fā)展前途。第3頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---襯砌的一般構(gòu)造要求-隧道襯砌的建筑材料及要求-混凝土與鋼筋混凝土隧道工程所用的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C15洞門用混凝土整體灌筑，其強(qiáng)度不應(yīng)低于C20(為什么高些?)強(qiáng)度等級對于襯砌段不應(yīng)低于C20，對于洞門不應(yīng)低于C15-片石混凝土在巖層較好地段的邊墻襯砌，可采用片石混凝土（片石的摻量不應(yīng)超過總體積的20%）。當(dāng)起拱線以上1m以外部位有超挖時(shí)，其超挖部分也可用片石混凝土進(jìn)行回填。選用的石料要堅(jiān)硬，其強(qiáng)度等級不應(yīng)低于MU40，有裂隙和易風(fēng)化的石料不應(yīng)采用。第4頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---襯砌的一般構(gòu)造要求-石料和混凝土預(yù)制塊石料或混凝土預(yù)制塊用強(qiáng)度等級不低于M10的水泥砂漿砌筑襯砌。石料的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于MU60，并且有裂隙和易風(fēng)化的石料不應(yīng)采用?；炷令A(yù)制塊強(qiáng)度等級不應(yīng)低于MU20。-噴射混凝土噴射混凝土的強(qiáng)度等級采用C20，所用的水泥應(yīng)優(yōu)先采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥噴射鋼纖維混凝土中的鋼纖維宜采用普通碳素鋼制成，等效直徑為0.3～0.5㎜的方形或圓形斷面，長度宜為20～25㎜-錨桿

錨桿的桿體宜用20MnSi鋼筋，也可采用Q235鋼筋；縫管式錨桿宜采用16MnSi鋼管，亦可采用Q235鋼管；錨桿直徑宜為18～22㎜，墊板可采用Q235鋼板。第5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---洞身支護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造復(fù)合式襯砌最適宜在Ⅱ～Ⅵ級圍巖中使用，但遇到下列情況時(shí)，應(yīng)慎重對待。必要時(shí)應(yīng)輔以相應(yīng)的加固措施。

-拱頂以上覆蓋厚度小于隧道直徑時(shí)；

-有明顯偏壓力時(shí)；

-在無自穩(wěn)能力的未膠結(jié)砂礫石地層中時(shí)；

-在大膨脹性的地層中時(shí)；

-在大涌水的地層中時(shí)；

-在嚴(yán)重凍害的地區(qū)中時(shí)。第6頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---明洞的構(gòu)造明洞是用明挖法修建的隧道，是在露天的路塹地面上，或是在敞口的基坑內(nèi)，先修筑結(jié)構(gòu)物，然后再回填覆蓋土石。如圖所示。明洞位置示意圖路塹式拱形明洞

-拱式明洞-路塹式拱形明洞第7頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---明洞的構(gòu)造路塹式拱形明洞位于兩側(cè)都有高邊坡的路塹中路塹式拱形明洞適用于路塹邊坡處于對稱或接近對稱，邊坡巖層基本穩(wěn)定，僅防邊坡有少量坍塌、落石，或用于隧道洞口巖層破碎，覆蓋層較薄而難以用暗挖法修建隧道時(shí)承受對稱荷載，拱、墻均為等截面，邊墻為直墻式。偏壓直墻式拱形明洞適用于兩側(cè)邊坡高差較大的不對稱路塹。承受不對稱荷載，拱圈為等截面，邊墻為直墻式，外側(cè)邊墻厚度大于內(nèi)側(cè)邊墻的厚度。第8頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---明洞的構(gòu)造-偏壓斜墻式拱形明洞適用于地形傾斜，低側(cè)處路塹外側(cè)有較寬敞的地面供回填土石，以增加明洞抵抗側(cè)向壓力的能力。承受偏壓荷載，拱圈為等截面，內(nèi)側(cè)邊墻為等厚直墻式，外側(cè)邊墻不等厚斜墻式。-半路塹單壓式拱形明洞受單側(cè)的壓力，結(jié)構(gòu)內(nèi)輪廓與隧道一致，左右對稱，結(jié)構(gòu)截面左右不同，內(nèi)側(cè)邊墻為等厚直墻，外墻需要相對地加大，而且必須把基礎(chǔ)放在穩(wěn)固的基巖上拱圈也可能采用變截面，以抵抗單側(cè)的壓力。第9頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---明洞的構(gòu)造當(dāng)外側(cè)地形低下，不能保持回填土的天然穩(wěn)定坡度，或是按天然穩(wěn)定坡度則邊坡將延伸很遠(yuǎn)時(shí)，可以在結(jié)構(gòu)的外墻頂上，接高一段擋墻，用以攔截土石的流走，稱之為耳墻式拱形明洞當(dāng)外側(cè)邊墻基底地質(zhì)不好，不足以承受外墻傳來的壓力而必須把基礎(chǔ)放到下方較深的基巖上時(shí)，外墻可以延伸直達(dá)基巖，成為內(nèi)、外墻不同，內(nèi)短外長的形式，稱為長腿式拱形明洞

如果明洞外側(cè)覆蓋土不厚，還可以掏成側(cè)洞，使露天的光線可以射進(jìn)來，外界的新鮮空氣可以流進(jìn)來，改善了明洞內(nèi)的環(huán)境條件第10頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---明洞的構(gòu)造耳墻式拱形明洞

長腿式拱形明洞

連拱形外墻明洞第11頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---明洞的構(gòu)造-棚洞棚式明洞常見的結(jié)構(gòu)形式有蓋板式、剛架式和懸臂式三種。-蓋板式棚洞蓋板式棚洞是由內(nèi)墻、外墻及鋼筋混凝土蓋板組成的簡支結(jié)構(gòu)外墻不受側(cè)向壓力，僅承受梁和蓋板的豎向荷載時(shí)，它要求的地基承載力較小當(dāng)外側(cè)基巖較淺，地基基礎(chǔ)承載力較大時(shí)，可采用立柱式蓋板式棚洞第12頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---明洞的構(gòu)造-剛架式棚洞當(dāng)?shù)匦为M窄，山坡陡峻，基巖埋置較深而上部地基穩(wěn)定性差時(shí)，可采用剛架式外墻，此時(shí)稱明洞為剛架式明洞（有時(shí)也可采用長腿式明洞）側(cè)剛架、內(nèi)側(cè)重力式墩臺(tái)結(jié)構(gòu)、橫頂梁、底橫撐及鋼筋混凝土蓋板組成。并做防水層及回填土石處理。第13頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---明洞的構(gòu)造-懸臂式棚洞適用于穩(wěn)固而陡峻的山坡，外側(cè)地形難以滿足一般棚洞的地基要求，落石不太嚴(yán)重的情況內(nèi)墻為重力式，上端接筑懸臂式橫梁，其上鋪以蓋板，在蓋板的內(nèi)端設(shè)平衡重來維持結(jié)構(gòu)受外荷載作用下的穩(wěn)定性懸臂式棚洞第14頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-概述洞門（隧道門的簡稱，通常也泛指隧道門及明洞門）是隧道洞口用圬工砌筑用以保護(hù)洞口、排放流水并加以建筑裝飾的支擋結(jié)構(gòu)物。對于鐵路隧道，隧道的長度就是其進(jìn)出口洞門墻外表面與線路內(nèi)軌頂面標(biāo)高線交點(diǎn)之間的距離；對于公路隧道，隧道的長度就是其進(jìn)出口洞門墻外表面與路面的交線同路線中線交點(diǎn)間的距離。-洞門的作用減少洞口土石方開挖量穩(wěn)定邊仰坡引離地面流水裝飾洞口第15頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-洞門結(jié)構(gòu)的類型-隧道門隧道門指修建在不設(shè)明洞的隧道洞口的支擋結(jié)構(gòu)物，包括端墻式洞門、翼墻式洞門、環(huán)框式洞門、遮光棚式洞門、柱式洞門、臺(tái)階式洞門、斜洞門和耳墻式洞門等。-明洞門明洞門主要配合明洞結(jié)構(gòu)類型設(shè)計(jì)，明洞有拱形明洞和棚洞之分，相應(yīng)明洞門也分拱形明洞門和棚式明洞門兩大類棚式明洞門第16頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-環(huán)框式洞門環(huán)框式洞門，即只鑲飾隧道襯砌兩端部分適用于隧道洞口仰坡極為穩(wěn)固，巖層堅(jiān)硬，節(jié)理不發(fā)育，不易風(fēng)化，地形陡峻而又無排水要求的地段-端墻式洞適用于自然山坡陡峻，洞門地形開闊，巖層較為堅(jiān)硬完整，山體壓力很小，開挖坡度1：0.3～1：0.5的洞口地段起擋土墻的作用，而且能支持洞口正面上的仰坡，并將從仰坡溜下來的地面水，匯集到排水溝中去第17頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-端墻的構(gòu)造要求-端墻的高度約在11.0m上下-端墻厚度應(yīng)按擋土墻的方法計(jì)算，但不應(yīng)小于：漿砌片石—0.5m；片石混凝土—0.5m；混凝土、塊石—0.3m；鋼筋混凝土—0.2m。-端墻寬度與路塹橫斷面相適應(yīng)-柱式洞門適用于洞口地形較陡，地質(zhì)條件較差，巖層有較大側(cè)壓力，仰坡有下滑的可能性的地段柱式洞門工程量較翼墻式洞門大，造價(jià)較高，施工也較為復(fù)雜第18頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-翼墻式洞門當(dāng)洞口地質(zhì)較差，山體縱向推力較大時(shí)，可以在端墻式洞門以外，增加單側(cè)或雙側(cè)的翼墻（擋墻），成為翼墻式洞門翼墻式洞門的正面端墻一般采用等厚的直墻，微向后方傾斜，斜度為1：10翼墻式洞門

第19頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-耳墻式洞門耳墻式洞門即帶耳墻的翼墻式洞門,將翼墻式洞門端墻兩側(cè)各接出一個(gè)耳墻至邊坡內(nèi)，呈帶耳墻的結(jié)構(gòu)，形成耳墻式洞門對于排泄仰、邊坡地表匯水，阻擋洞頂風(fēng)化剝落體，效果良好，并可大大減少對坡面的沖刷洞口顯得寬敞，結(jié)構(gòu)式樣比較美觀，而且對于邊、仰坡坡度不一致的洞口，設(shè)計(jì)時(shí)亦便于處理第20頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-臺(tái)階式洞門當(dāng)洞門處于傍山側(cè)坡地區(qū)，地面橫坡較陡，洞門一側(cè)邊坡較高時(shí)，為了減小仰坡高度及外露坡長，可以將端墻一側(cè)頂部改為逐步升級的臺(tái)階形式，以適應(yīng)地形的特點(diǎn)，減少仰坡土石開挖量。這種洞門也有一定的美化作用第21頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-斜交式洞門當(dāng)線路方向與地形等高線斜交時(shí)，為了避免出現(xiàn)此種現(xiàn)象，通常應(yīng)將隧道洞門做成近于平行地形等高線方向設(shè)置，使洞門左右可以仍保持近似對稱，修建成斜交隧道門，簡稱斜洞門。這樣將使襯砌洞口段和洞門相對于線路呈斜交形式。在松軟地層中，不宜采用斜洞門第22頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-拱形明洞門-拱形明洞門可分為路塹式和半路塹式兩類。路塹式明洞門有端墻式（常用柱式）和翼墻式兩種，與一般隧道門形式相類似柱式拱形明洞門路塹式翼墻式拱形明洞門路塹式第23頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-半路塹式明洞門多用于傍山線路，其山側(cè)與原地層相接，為了適應(yīng)傍山、橫向地面坡陡的地形，一般也多以臺(tái)階形式加高端墻，并在山側(cè)設(shè)置擋墻支擋邊坡，降低開挖高度，臺(tái)階式拱形明洞門（半路塹式）臺(tái)階式拱形明洞門（偏壓式）第24頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-遮光棚式洞門對于公路隧道，當(dāng)洞外需要設(shè)置遮光棚時(shí)，其入口通常外伸很遠(yuǎn)。遮光構(gòu)造物有開放式和封閉式之分，前者遮光板之間是透空的，后者則用透光材料將前者透空部分封閉。但由于透光材料上面容易沾染油污，養(yǎng)護(hù)困難，因此很少使用后者。遮光構(gòu)造物形狀上有喇叭式與棚式之分。因?yàn)槎纯诘牡匦问歉鞣N各樣的，地質(zhì)條件也是千差萬別的，所以，隧道門和明洞門的型式，只能在上述基本型式上，按照具體情況適當(dāng)?shù)赜枰圆贾谩５?5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---附屬建筑物-防排水建筑物-隧道防排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)襯砌不滴水，安裝設(shè)備的孔眼不滲水；道床不積水；電力牽引的隧道拱部基本不滲水；在有凍害地段的隧道，除拱部和邊墻不滲水外，襯砌背后也不積水。隧道防排水應(yīng)根據(jù)“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，采取切實(shí)可靠的設(shè)計(jì)、施工措施，達(dá)到防水可靠、排水暢通、經(jīng)濟(jì)合理的目的。第26頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---附屬建筑物“防”

即要求隧道襯砌結(jié)構(gòu)具有一定的防水能力，能防止地下水滲入防止地表水的下滲隧道附近水庫、池沼、溪流、井泉的水，當(dāng)有可能滲入隧道，影響農(nóng)田灌溉及生活用水時(shí)，應(yīng)采取措施處理混凝土襯砌抗?jié)B等級不得低于P6，若必要可采用防水混凝土（不小于P8）。施工縫、變形縫應(yīng)采用可靠的堵水措施。圍巖破碎、含水、易坍塌地段，宜采用注漿加固圍巖和防水措施。在初期支護(hù)與二次襯砌之間，宜設(shè)置防水板或設(shè)系統(tǒng)盲（管）溝。當(dāng)隧道底部有涌水時(shí)，應(yīng)采用封閉式防水板。有侵蝕性地下水時(shí)，應(yīng)針對侵蝕類型，采用抗侵蝕性混凝土以及壓注抗侵蝕漿液，敷設(shè)防水、防蝕層等措施。最冷月平均氣溫低于-15℃地區(qū)和高海拔地區(qū)，對地下水的處理應(yīng)以堵為主。第27頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---附屬建筑物“排”即隧道應(yīng)有排水設(shè)施并充分利用，以減少滲水壓力和滲水量利用盲溝、泄水管、渡槽等將襯砌背后的地下水排入隧道內(nèi)，再經(jīng)由洞內(nèi)水溝排走，以免造成隧道病害隧道內(nèi)縱向應(yīng)設(shè)排水溝，橫向應(yīng)設(shè)排水坡。遇圍巖地下水出露處所，宜在襯砌背后設(shè)豎向盲溝或排水管（槽）、集水鉆孔等予以引排，對于顆粒易流失的圍巖，不宜采用集中疏導(dǎo)排水。根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，應(yīng)在襯砌外設(shè)環(huán)向盲溝、縱向盲溝和隧底排水盲溝、組成完整的排水系統(tǒng)，保證道床不積水。當(dāng)?shù)叵滤l(fā)育，含水層明顯，又有長期補(bǔ)給來源，洞內(nèi)水量較大時(shí)，可利用輔助坑道或設(shè)置泄水洞等作為截、排水設(shè)施。第28頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---附屬建筑物“截”是指截?cái)嗟乇硭偷叵滤魅胨淼赖耐吩诙纯谘銎峦饩?m以外，設(shè)置天溝，并加以鋪砌。當(dāng)巖石外露，地面坡度較陡時(shí)可不設(shè)天溝。仰坡上可種植草皮、噴抹灰漿或加以鋪砌。對洞頂天然溝槽加以整治，使山洪宣泄暢通。對洞頂?shù)乇淼南菅ā⑸羁蛹右曰靥?，對裂縫進(jìn)行堵塞。處理隧道地表水時(shí)，要有全局觀點(diǎn)，不應(yīng)妨害當(dāng)?shù)剞r(nóng)田水利規(guī)劃，做到因地制宜，一改多利，各方滿意。在地表水上游設(shè)截水導(dǎo)流溝，地下水上游設(shè)泄水洞，洞外井點(diǎn)降水或洞內(nèi)井點(diǎn)降水。第29頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)---附屬建筑物“堵”即堵住地下水從襯砌背后滲入隧道內(nèi)-噴射混凝土和模筑混凝土襯砌堵水防水混凝