公路隧道结构构造.pptx

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1、2023/2/5中国矿业大学（北京）地下工程系13.1 洞身衬砌l 洞身衬砌的类型l支护结构第1页/共150页2023/2/5中国矿业大学（北京）地下工程系2 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、衬砌结构的类型第2页/共150页2023/2/5中国矿业大学（北京）地下工程系3一、衬砌结构的类型1.直墙衬砌2.曲墙式衬砌3.喷锚衬砌4.复合衬砌5.偏压衬砌6.喇叭口衬砌7.圆形断面衬砌8.矩形断面衬砌第3页/共150页2023/2/5中国矿业大学（北京）地下工程系41、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

2、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：坦三心圆拱(r1 r2)或尖三心圆拱(r2 r1)割圆拱（r1r2r）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第4页/共150页2023/2/5中国矿业大学（北京）地下工程系5第5页/共150页2023/2/5中国矿业大学（北京）地下工程系62、曲墙式衬砌拱顶拱腰拱脚仰拱第6页/共150页2023/2/5中国矿业大学（北京）地下工程系72、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。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；基础地基较好，可采用无

3、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。第7页/共150页2023/2/5中国矿业大学（北京）地下工程系8第8页/共150页2023/2/5中国矿业大学（北京）地下工程系9仰拱：可以改善衬砌受力状态，施工麻烦，影响施工运输；、类围岩均需修仰拱；类围岩，基础地质较好时可不设，反之要设。设置仰拱作用：使结构及时封闭，提高整体承载力和侧墙抵抗侧压力的能力抵御结构下沉变形，调整围岩和衬砌的应力状态第9页/共150页2023/2/5中国矿业大学（北京）地下工程系10第10页/共150页2023/2/5中国矿业大学（北京）地下工程系11第11页/共150页3

4、3、喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌 第12页/共150页 4 4、偏压衬砌、偏压衬砌 当山体地面坡陡于l：2.5，线路外侧山体覆盖较薄，或于地质构造造成的偏压，衬砌为承受这种不对称围岩压力而采用第13页/共150页5、喇叭口隧道衬砌 第14页/共150页6、圆形断面隧道 为了抵御膨胀性围岩压力，山岭隧道也可以采用圆形或近似圆形断面;盾构法 沉管法施工的隧道。第15页/共150页7、矩形断面衬砌 沉管法、明挖法施工时，广泛采用矩形断面衬砌 第16页/共150页 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、二、支护结构支护结构第17页/共150页第

5、18页/共150页掘进距离取决于管棚深度掘进距离取决于管棚深度第19页/共150页初期支护结构第20页/共150页初期支护结构第21页/共150页永久支护结构第22页/共150页永久支护结构第23页/共150页F 洞身衬砌 F 洞门 F 明洞F 斜井与竖井F 内装、顶棚与路面F 隧道的防水与排水第三章 公路隧道的结构构造第24页/共150页3.2 3.2 洞门洞门第25页/共150页3.2 3.2 洞门洞门第26页/共150页3.2 3.2 洞门洞门第27页/共150页3.2 3.2 洞门洞门第28页/共150页3.2 3.2 洞门洞门一、一、洞门的概念及其作用洞门的概念及其作用二、洞门二、洞

6、门的形式的形式三、隧道洞门三、隧道洞门构造构造第29页/共150页一、一、洞门的概念及其作用洞门的概念及其作用 洞门的概念：洞门是隧道两端的外露部分，也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构。洞门的主要作用 保证洞口边坡的安全和仰坡的稳定；汇集在洞口附近的仰、边坡上的地表水，并引离隧道，减少洞口土石方开挖量；作为隧道的标志性建筑物，应与隧道的规模、使用特性以及周围建筑物、地形条件等要相协调。第30页/共150页二、二、洞门洞门的形式的形式（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）遮光棚式洞门第31页/共150页(1)端墙式洞门第32页/共150页(2)翼墙式洞门第33

7、页/共150页(3)环框式洞门削竹式洞门第34页/共150页(4)台阶式洞门第35页/共150页(5)遮光棚式洞门第36页/共150页端墙式洞门第37页/共150页柱式洞门柱式洞门第38页/共150页柱式洞门图式2第39页/共150页台阶洞门台阶洞门第40页/共150页台阶洞门台阶洞门第41页/共150页翼墙式洞门翼墙式洞门第42页/共150页翼墙式隧道门造型翼墙式隧道门造型第43页/共150页遮光棚式洞门图2第44页/共150页翼翼墙墙式式隧隧道道门门第45页/共150页柱式路堑明洞隧道门柱式路堑明洞隧道门第46页/共150页翼墙式路堑明洞隧道门翼墙式路堑明洞隧道门第47页/共150页半半路

8、路堑堑偏偏压压明明洞洞隧隧道道门门第48页/共150页半半路路堑堑单单压压式式明明洞洞隧隧道道门门第49页/共150页单单压压式式明明洞洞隧隧道道门门第50页/共150页削竹式隧道门削竹式隧道门第51页/共150页高速公路削竹式隧道门第52页/共150页1 1仰坡坡脚至洞门端墙顶帽背仰坡坡脚至洞门端墙顶帽背的水平距离，一般不小于的水平距离，一般不小于1.5m1.5m。2 2洞门端墙顶宜高出仰坡坡脚洞门端墙顶宜高出仰坡坡脚不小于不小于0.5m0.5m。3 3洞门端墙与仰坡之间水沟沟洞门端墙与仰坡之间水沟沟底至衬砌拱顶外缘的高度，一底至衬砌拱顶外缘的高度，一般不小于般不小于1m1m。4 4一般隧道

9、门端墙、翼墙、挡一般隧道门端墙、翼墙、挡土墙设计为仰斜式墙身时，墙土墙设计为仰斜式墙身时，墙背坡度不宜缓于背坡度不宜缓于1:0.31:0.3。三、三、洞门的构造要求洞门的构造要求第53页/共150页洞门的构造要求5.洞门端墙、翼墙和挡土墙截面厚度应满足规范要求。6洞门端墙、翼墙和挡土墙应根据情况设置伸缩缓和沉降缝。7洞门翼墙和挡土墙身应设置泄水孔。第54页/共150页洞门的构造要求第55页/共150页(二二)洞门的基础洞门的基础1 1、洞洞门门端端墙墙、翼翼墙墙、挡挡土土墙墙基基础础必必须须置置于于稳稳固固地地基基上上，基基底底松松碴碴应应清清除除干干净净，以以防防止滑动和不均匀沉陷。止滑动和

10、不均匀沉陷。2 2、在在松松软软地地基基上上设设置置基基础础，当当地地基基承承载载力力不不足足时时，可可结结合合具具体体条条件件采采取取换换填填。扩扩大大基础、桩基、地基加固等措施基础、桩基、地基加固等措施。第56页/共150页3 3基础埋置深度基础埋置深度 (1)(1)洞洞门门端端墙墙、翼翼墙墙、挡挡土土墙墙基基础础应应埋埋入入路路基基面面以以下下一一定定深深度度。土土质质地地基基埋埋置置深深度度不不应应小于小于1 1米。且米。且应符合基底应力的要求应符合基底应力的要求。(2)(2)洞门端墙嵌入路堑边坡的深度根据坡度不同取值洞门端墙嵌入路堑边坡的深度根据坡度不同取值30305050厘米。厘米

11、。第57页/共150页(3)在洞门端墙厚度范围内的洞口衬砌基础埋置深度，应与端墙基础相同。(4)为保证洞门稳固和施工方便，衬砌边墙外侧的洞门端墙基础宽度一般不小于0.5m(5)当墙基础砌筑在稳定坚硬的基岩斜坡上时基础可切割成台阶状。第58页/共150页4 4当当洞洞门门挡挡(翼翼)墙墙受受滑滑动动控控制制时时可可采采用用倾倾斜斜基基底底或或凸凸形形基基底底等等防防滑滑措措施施基基底底倾倾斜斜度度，土质地基一般不大于土质地基一般不大于0.2:10.2:1，稳定岩石地基不大于，稳定岩石地基不大于0.30.3：1 1。5 5检检算算倾倾斜斜基基底底稳稳定定时时，除除检检算算沿沿基基底底的的滑滑动动稳

12、稳定定外外，尚尚应应检检算算沿沿地地基基上上层层的的水水平平剪剪切应力。切应力。第59页/共150页(三三)洞门建筑材料洞门建筑材料（1）钢筋混凝土（2）料石砌体第60页/共150页 (四四)洞门施工要求洞门施工要求1 1洞洞门门宜宜尽尽早早修修建建，并并尽尽可可能能避避免免在在雨雨季季施施工工洞洞门门修修筑筑前前应应作作好好洞洞口口及及仰仰坡坡周周围的排水、截水设施，以保护边、仰坡的稳定。围的排水、截水设施，以保护边、仰坡的稳定。2 2当洞口边、仰坡土石有剥落可能时，坡面应清理并予以防护当洞口边、仰坡土石有剥落可能时，坡面应清理并予以防护3 3洞门端墙厚度范围内的结构，应与洞口环节衬砌采用同

13、一材料整体灌筑。洞门端墙厚度范围内的结构，应与洞口环节衬砌采用同一材料整体灌筑。第61页/共150页4 4翼翼墙墙和和洞洞口口挡挡土土墙墙应应与与端端墙墙同同时时砌砌筑筑当当翼翼墙墙需需分分段段修修建建时时，其其墙墙身身应应留留施施工工缝，并应检算施工状态稳定性。缝，并应检算施工状态稳定性。5.5.洞洞门门端端墙墙,翼翼墙墙,挡挡土土墙墙墙墙身身砌砌出出地地面面后后,基基坑坑必必须须及及时时回回填填夯夯实实，顶顶面面作作成成不不小小于于4%4%的排水坡。的排水坡。第62页/共150页F 洞身衬砌 F 洞门 F 明洞F 斜井与竖井F 内装、顶棚与路面F 隧道的防水与排水第三章 公路隧道的结构构造

14、第63页/共150页3.3 3.3 明明 洞洞什么是明洞？什么是明洞？采用明挖法修筑的隧道结构采用明挖法修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、经济、安全、施工难易等条件第64页/共150页3.3 3.3 明明 洞洞拱形明洞拱形明洞 （常用）（常用）棚式明洞 （常用）明洞基础明洞填土第65页/共150页第66页/共150页第67页/共150页第68页/共150页第69页/共150页第70页/共150页拱形明洞拱形明洞1 1、路堑对称型、路堑对称型2 2、路堑偏压型、路堑偏压型3 3、半路堑偏压型、半路堑偏压型4 4、半路堑单压型、半路堑单压型第71页/共150页路堑：

15、指从原地面向下开挖而成的路基形式。起到缓和道路纵坡或越岭线穿越岭口控制标高。第72页/共150页(1)路堑对称型适用于洞顶地势平缓,路堑两侧地质条件基本相同第73页/共150页(2)路堑偏压型 适用于两侧山坡高差较大的路堑，高侧边坡有坍塌，落石或泥石流。第74页/共150页(3)半路堑偏压型 适用于半路堑靠山侧边坡较高，有坍塌、落石或泥石流等不良地质现象，而外侧地面较宽敞和稳定。第75页/共150页(4)半路堑单压型 适用于靠山侧边坡或原山坡有坍塌、落石等情况，外侧地形陡峻无法填土地段。第76页/共150页棚式明洞棚式明洞 当山坡坍方，山体侧压力不大，或因受地质、地形条件的限制，难以修建拱形明

16、洞时，可采用棚式明洞。棚式明洞顶板为梁式结构。棚式明洞的类型主要取决于外侧边墙的结构形式。通常有墙式、刚架式，柱式和悬臂式等棚式明洞第77页/共150页(1)墙式棚洞第78页/共150页(2)刚架式栅洞 外墙结构为连续框架，对地基承载力要求较高 第79页/共150页(3)柱式棚洞 外墙为独立柱和纵梁方式，结构简单，预制吊装方便，但整体性较差。第80页/共150页(4)悬臂式棚洞 当山坡较陡，坡面有少量落石，且外侧地基不良或不宜设基础时，可采用悬臂式棚洞第81页/共150页明洞基础明洞边墙基础必须置于稳固的地基上，施工应符合下列要求：（1）偏压和单压明洞外边墙的基底，在垂直路线方向宜向内挖成0.

17、1:1的斜坡，提高边墙抗滑力。（2）当地基松软时应采取增加承载力的措施。第82页/共150页明洞基础（3）基础开挖应核对地质条件，当挖至设计高程仍不符合设计要求时应上报有关方面处理。（4）基础混凝土灌注前必须排除坑内积水，并对基底进行固化处理。边墙基础应采用与边墙同级混凝土一次浇筑。第83页/共150页明洞填土 明洞回填施工应符合下列要求：1 在拆除外模后应立即做好防水层及纵向盲沟，保证排水通畅。2 墙背回填应两侧对称进行，石质地层中墙背与岩壁空隙不大时，用与墙身同级混凝土回填。第84页/共150页明洞填土3 墙后排水设施应与回填同时施工，并保证能使渗水顺畅排出。4 拱圈混凝土达到设计强度且由

18、人工夯实回填至拱顶以上1m以前，不得采用机械回填。第85页/共150页明洞填土5 拱背回填应对称分层夯实，每层厚度不得大于0.3m，两侧回填的土面高差不得大于0.5m，回填至拱顶齐平后应分层满铺填筑。第86页/共150页抗滑明洞抗滑明洞第87页/共150页支撑锚杆明洞支撑锚杆明洞第88页/共150页墙式棚洞墙式棚洞 基础与填土基础与填土第89页/共150页柱式棚洞 基础与填土第90页/共150页刚架式棚洞 基础与填土第91页/共150页F 洞身衬砌 F 洞门 F 明洞 F 斜井与竖井F 内装、顶棚与路面F 隧道的防水与排水第三章 公路隧道的结构构造第92页/共150页3.4 3.4 竖井与斜井

19、竖井与斜井为什么设置竖井或斜井？为什么设置竖井或斜井？作用1：增加开挖工作面作用2：通风需要第93页/共150页3.4 3.4 竖井与斜井竖井与斜井竖井竖井斜井斜井第94页/共150页竖井竖井1 1 竖井位置的选择竖井位置的选择2 2 竖井竖井与主坑道的衔接方式与主坑道的衔接方式3 3 竖井断面内部空间布置竖井断面内部空间布置第95页/共150页 竖井示意图竖井的构成竖井断面形式第96页/共150页矩形竖井第97页/共150页圆形竖井第98页/共150页斜井斜井1 1 斜井位置的选择斜井位置的选择2 2 斜井斜井坡度选择坡度选择3 3 斜井断面内部空间布置斜井断面内部空间布置第99页/共150

20、页斜井设置第100页/共150页第101页/共150页圆形断面衬砌第102页/共150页矩形断面衬砌矩形断面衬砌第103页/共150页F 洞身衬砌 F 洞门 F 明洞 F 斜井与竖井 F 内装、顶棚与路面F 隧道的防水与排水第三章 公路隧道的结构构造第104页/共150页3.5 内装、顶棚及路面 1、内装 2、顶棚 3、路面 4、噪声消减 第105页/共150页1、内装 为确保行车安全，在隧道中必须采取措施，使墙面亮度在长期的运营中保持较好水平，墙面须用适当的材料加以内装处理，其作用如下：改善隧道内环境，起诱导作用；提高墙面的反射率，增强照明效果；吸收噪音第106页/共150页常用的隧道内装材

21、料 块状混凝土材料；饰面板、镶板等质地致密材料；瓷砖镶面材料；油漆材料。第107页/共150页隧道内装材料应具有如下性质：耐火性，在高温条件下仍能维持原状，不燃烧、不分解有害成分等；耐蚀性，长期在油垢及有害气体下不变质；不怕水，大多数隧道都存在漏水问题，在水的浸泡下，在潮湿环境中不变质、不霉烂；材料来源广泛，价格相对便宜。第108页/共150页 能吸收噪音；颜色淡，易清洁；具有阻燃性。第109页/共150页2、顶棚 色彩的选择：顶棚用漫反射材料可以避免产生眩光，其颜色的明亮程度直接影响到路面亮度 美化隧道，并且起视觉诱导作用第110页/共150页 顶棚可做成平顶或者拱顶：在自然通风或诱导通风时

22、，可以用拱顶；在半横向或横向通风时可以用平顶。顶棚以上可以作为通风道和供管理人员使用的通道，因此设计荷载可按(据国外资料)10MPa考虑 2、顶棚第111页/共150页3、路面 路面材料主要有两种：砼和改性沥青；路面材料应具备如下性能：路面材料应具有抵御水冲刷和含有化学物质的水的浸蚀能力;应具有较高的抗侧滑的能力；抗裂性、耐久性；容易修补。第112页/共150页 路面与车道分隔线等交通标志之间应保证有明显的亮度对比和鲜明的颜色对比 3、路面路基应具有足够的承载力，尤其要求在有丰富地下水的条件下也能满足要求，要求有良好的排水设施 第113页/共150页4、噪声消减 隧道内噪声水平应保持在60分贝

23、以下 隧道内采取的措施：内装材料的制作；墙面材料的制作；路面材料的制作；第114页/共150页 利用原理：声波的反射原理4、噪声消减 第115页/共150页F 洞身衬砌 F 洞门 F 明洞 F 斜井与竖井 F 内装、顶棚与路面 F 隧道的防水与排水第三章 公路隧道的结构构造第116页/共150页 洞外防排水措施 3.6 隧道防排水 洞内防排水措施 第117页/共150页 隧道防排水应视水文地质条件因地制宜地采取“以排为主，防、排、截、堵相结合”的综合治理原则，达到排水通畅、防水可靠、经济合理、不留后患的目的。隧道防排水原则隧道防排水原则第118页/共150页 对地表水、地下水应采取妥善的处理，

24、使洞内外形成一个完整的畅通的防排水系统。隧道防排水要求隧道防排水要求一般公路隧道应做到：1、拱部不摘水、边墙不滴水。2、路面不冒水、不积水、设备箱洞处不渗水。3、冻害地区隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。汽车专用公路隧道则应达到：拱部、墙部及设备箱洞处均不渗水第119页/共150页(1)(1)、洞外防排水措施、洞外防排水措施A A、地表处理、地表处理B B、洞顶天沟截水、洞顶天沟截水C C、明洞顶防排水、明洞顶防排水D D、洞门排水、洞门排水E E、洞内外水沟衔接、洞内外水沟衔接第120页/共150页(2)(2)、洞内防排水措施、洞内防排水措施l排水措施排水措施a a、洞内排水沟、洞内排水沟b

25、 b、衬砌背后盲沟、衬砌背后盲沟c c、泄水洞或洞外井点降水、泄水洞或洞外井点降水d d、中心排水沟或路侧排水沟、中心排水沟或路侧排水沟第121页/共150页(2)(2)、洞内防排水措施、洞内防排水措施l防水措施防水措施a a、防水板、防水板b b、喷膜防水层、喷膜防水层c c、混凝土自防水、混凝土自防水第122页/共150页(2)(2)、洞内防排水措施、洞内防排水措施l堵水措施堵水措施a a、喷射混凝土堵水、喷射混凝土堵水b b、塑料板堵水、塑料板堵水c c、注浆堵水、注浆堵水d d、模注混凝土衬砌堵水、模注混凝土衬砌堵水第123页/共150页第124页/共150页第125页/共150页无

26、钉 铺设 塑 料防 水 板第126页/共150页铺设防水板时锚杆头部的处理第127页/共150页衬 砌 背 后 盲 沟 作 法第128页/共150页隧 道 注 浆第129页/共150页工 作 面 预 注 浆第130页/共150页施 工 缝 防 水 的 构 造 形 式 见 图。第131页/共150页高聚物改性沥青防水卷材的主要物理性能高聚物改性沥青防水卷材的主要物理性能第132页/共150页塑料防水板物理力学性能塑料防水板物理力学性能第133页/共150页铺设防水板前应铺设防水板前应先铺缓冲层先铺缓冲层,应应用暗钉圈固定在用暗钉圈固定在基层上基层上第134页/共150页中 埋 式 止 水 带 与

27、 外 贴 防 水 层 复 合 使 用第135页/共150页中埋式金属中埋式金属止水带止水带第136页/共150页结构变形时，穿墙结构变形时，穿墙管可采用主管直接管可采用主管直接埋入混凝土内的固埋入混凝土内的固定式防水阀，并应定式防水阀，并应预留凹槽，槽内用预留凹槽，槽内用嵌缝材料嵌填密实嵌缝材料嵌填密实 第137页/共150页排水沟槽方法排水第138页/共150页防水层的铺设第139页/共150页防水层的铺设第140页/共150页防水层的铺设第141页/共150页第142页/共150页负压检查第143页/共150页第144页/共150页铺设好的防水板第145页/共150页第146页/共150页F 洞身衬砌 F 洞门 F 明洞 F 斜井与竖井 F 内装、顶棚与路面 F 隧道的防水与排水 第4章 隧道结构构造第147页/共150页本章的学习是否达到要求？（1）掌握公路隧道的洞身结构、洞门结构、明洞结构和防排水设施的构造原理（2）了解公路隧道斜井与竖井、内装修与路面结构第148页/共150页2023/2/5149中国矿业大学（北京）地下工程系谢 谢！第149页/共150页2023/2/5西安交通大学流体力学课程组150感谢您的观看。第150页/共150页