第3章-第一节-隧道构造形式.ppt

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1、隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的形式衬砌的形式喷锚支护喷锚支护喷射混凝土喷射混凝土和加设锚杆、和加设锚杆、金属网和钢架金属网和钢架共同支护共同支护整体式模筑混凝土衬砌整体式模筑混凝土衬砌就地灌筑混凝就地灌筑混凝土衬砌土衬砌预制拼装衬砌预制拼装衬砌将衬砌分成若干块构将衬砌分成若干块构件，这些构件在现场或工厂预制，然后运件，这些构件在现场或工厂预制，然后运到坑道内用机械将它们拼装成一环接着一到坑道内用机械将它们拼装成一环接着一环的衬砌。环的衬砌。复合式衬砌复合式衬砌外衬和内衬两层，所外衬和内衬两层，所以也叫它为以也叫它为“双层衬砌双层衬砌”喷锚支护1隧道构造设计隧道构造设计 -洞身支护结构的构造

2、洞身支护结构的构造 -锚杆支护锚杆支护 锚杆是一种插入到围岩岩体内的杆形构件锚杆是一种插入到围岩岩体内的杆形构件利利用用锚锚杆杆杆杆体体或或杆杆端端锚锚头头的的膨膨胀胀作作用用，或或利利用用灌灌浆浆粘粘结结，把把锚锚杆杆固固定定在在岩体内岩体内增增加加了了岩岩体体的的紧紧密密程程度度，补补强强了了抗抗剪剪能能力力，起起到到了了组组合合、悬悬吊吊及及挤挤压压加加固的作用，提高了围岩的自稳能力固的作用，提高了围岩的自稳能力 -喷喷射射混混凝凝土土的的拌拌和和材材料料是是：标标号号不不低低于于325号号的的普普通通硅硅酸酸盐盐水水泥泥和和粒粒经经不不应应大大于于16mm的的坚坚硬硬耐耐久久的的卵卵石

3、石或或碎碎石石，以以及及不不含含土土质质或或杂杂物物的的河河沙沙，再加上少量的速凝剂再加上少量的速凝剂喷层的厚度一般最薄不应小于喷层的厚度一般最薄不应小于5cm,最厚应不大于最厚应不大于25cm，在比较松散软弱的岩层中，可以加金属网或钢支撑，使之结合成一体，在比较松散软弱的岩层中，可以加金属网或钢支撑，使之结合成一体，变为钢筋混凝土层变为钢筋混凝土层2隧道构造设计隧道构造设计 -洞身支护结构的构造洞身支护结构的构造 -模筑混凝土衬砌模筑混凝土衬砌3隧道构造设计隧道构造设计 -洞身支护结构的构造洞身支护结构的构造-预制拼装衬砌预制拼装衬砌 -优点优点 一经装配成环，不需养生时间，即可承受围岩压力

4、；一经装配成环，不需养生时间，即可承受围岩压力；预预制制的的构构件件可可以以在在工工厂厂成成批批生生产产、在在洞洞内内可可以以机机械械化化拼拼装装，从从而而改改善了劳动条件；善了劳动条件；拼拼装装时时，不不需需要要临临时时支支撑撑如如拱拱架架、模模板板等等，从从而而节节省省大大量量的的支支撑撑材材料和劳力；料和劳力；拼装速度因机械化而提高，缩短了工期，还有可能降低造价。拼装速度因机械化而提高，缩短了工期，还有可能降低造价。-应满足的条件应满足的条件强度足够而且耐久；强度足够而且耐久；能立即承受荷载；能立即承受荷载；4隧道构造设计隧道构造设计 -洞身支护结构的构造洞身支护结构的构造 装配简便，构

5、件类型少，形式简单，尺寸统一，便于工业化制做和机装配简便，构件类型少，形式简单，尺寸统一，便于工业化制做和机械化拼装；械化拼装；构件尺寸大小和重量适合拼装机械的能力；构件尺寸大小和重量适合拼装机械的能力；有防水的设施有防水的设施-5隧道构造设计隧道构造设计 -洞身支护结构的构造洞身支护结构的构造-复合式衬砌复合式衬砌外外衬衬（亦亦称称初初次次衬衬砌砌）使使用用能能达达到到早早强强的的喷喷射射混混凝凝土土和和锚锚杆杆，使使柔柔性性的的外衬既能容许围岩有所变形，而又约束它不让它变形发展太大太快外衬既能容许围岩有所变形，而又约束它不让它变形发展太大太快内内衬衬（亦亦称称二二次次衬衬砌砌）内内衬衬可可

6、以以用用喷喷射射混混凝凝土土层层柔柔性性结结构构，也也可可以以用用较较厚的模筑混凝土厚的模筑混凝土防防水水层层内内外外层层衬衬砌砌之之间间的的防防水水层层可可以以用用软软聚聚氯氯乙乙烯烯薄薄膜膜、聚聚异异丁丁烯烯片片、聚乙烯片等防水卷材，或用喷涂乳化沥青等防水剂聚乙烯片等防水卷材，或用喷涂乳化沥青等防水剂6隧道构造设计隧道构造设计 -洞身支护结构的构造洞身支护结构的构造复复合合式式衬衬砌砌最最适适宜宜在在级级围围岩岩中中使使用用，但但遇遇到到下下列列情情况况时时，应慎重对待。必要时应辅以相应的加固措施。应慎重对待。必要时应辅以相应的加固措施。-拱顶以上覆盖厚度小于隧道直径时；拱顶以上覆盖厚度小

7、于隧道直径时；-有明显偏压力时；有明显偏压力时；-在无自稳能力的未胶结砂砾石地层中时；在无自稳能力的未胶结砂砾石地层中时；-在大膨胀性的地层中时；在大膨胀性的地层中时；-在大涌水的地层中时；在大涌水的地层中时；-在严重冻害的地区中时在严重冻害的地区中时。7隧道构造设计隧道构造设计 -洞门结构的构造洞门结构的构造-概述概述 洞门（隧道门的简称，通常也泛指隧道门及明洞门）是隧道洞口用圬工洞门（隧道门的简称，通常也泛指隧道门及明洞门）是隧道洞口用圬工砌筑用以保护洞口、排放流水并加以建筑装饰的支挡结构物。砌筑用以保护洞口、排放流水并加以建筑装饰的支挡结构物。对于铁路隧道，隧道的长度就是其进出口洞门墙外

8、表面与线路内轨顶面对于铁路隧道，隧道的长度就是其进出口洞门墙外表面与线路内轨顶面标高线交点之间的距离；标高线交点之间的距离；对于公路隧道，隧道的长度就是其进出口洞门墙外表面与路面的交线同对于公路隧道，隧道的长度就是其进出口洞门墙外表面与路面的交线同路线中线交点间的距离。路线中线交点间的距离。-洞门的作用洞门的作用 减少洞口土石方开挖量减少洞口土石方开挖量稳定边仰坡稳定边仰坡引离地面流水引离地面流水装饰洞口装饰洞口8隧道构造设计隧道构造设计 -洞门结构的构造洞门结构的构造-洞门结构的类型洞门结构的类型-隧道门隧道门隧道门指修建在不设明洞的隧道洞口的隧道门指修建在不设明洞的隧道洞口的支挡结构物，包

9、括环框式洞门、端墙式支挡结构物，包括环框式洞门、端墙式洞门、翼墙式洞门、柱式洞门、台阶式洞门、翼墙式洞门、柱式洞门、台阶式洞门、斜洞门和耳墙式洞门等洞门、斜洞门和耳墙式洞门等-明洞门明洞门明洞门主要配合明洞结构类型设计，明明洞门主要配合明洞结构类型设计，明洞有拱形明洞和棚洞之分，相应明洞门洞有拱形明洞和棚洞之分，相应明洞门也分拱形明洞门和棚式明洞门两大类也分拱形明洞门和棚式明洞门两大类棚式明洞门9隧道构造设计隧道构造设计 -洞门结构的构造洞门结构的构造-环框式洞门环框式洞门 环框式洞门，即只镶饰隧道衬砌环框式洞门，即只镶饰隧道衬砌两端部分两端部分 适用于隧道洞口仰坡极为稳固，适用于隧道洞口仰坡

10、极为稳固，岩层坚硬，节理不发育，不易风化，岩层坚硬，节理不发育，不易风化，地形陡峻而又无排水要求的地段地形陡峻而又无排水要求的地段-端墙式洞端墙式洞 适用于自然山坡陡峻，洞门地形适用于自然山坡陡峻，洞门地形开阔，岩层较为坚硬完整，山体压开阔，岩层较为坚硬完整，山体压力很小，开挖坡度力很小，开挖坡度1：0.31：0.5的的洞口地段洞口地段 起御土墙的作用，而且能支持洞起御土墙的作用，而且能支持洞口正面上的仰坡，并将从仰坡溜下口正面上的仰坡，并将从仰坡溜下来的地面水，汇集到排水沟中去来的地面水，汇集到排水沟中去10隧道构造设计隧道构造设计 -洞门结构的构造洞门结构的构造 -端墙的构造要求端墙的构造

11、要求-端墙的高度约在端墙的高度约在11.0m上下上下-端端墙墙厚厚度度应应按按挡挡土土墙墙的的方方法法计计算算，但但不不应应小小于于：浆浆砌砌片片石石0.5m；片片石混凝土石混凝土0.5m；混凝土、块石；混凝土、块石0.3m；钢筋混凝土；钢筋混凝土0.2m。-端墙宽度与路堑横断面相适应端墙宽度与路堑横断面相适应-柱式洞门柱式洞门 适用于洞口地形较陡，地质条件较适用于洞口地形较陡，地质条件较差，岩层有较大侧压力，仰坡有下滑差，岩层有较大侧压力，仰坡有下滑的可能性的地段的可能性的地段 柱式洞门工程量较翼墙式洞门大，柱式洞门工程量较翼墙式洞门大，造价较高，施工也较为复杂造价较高，施工也较为复杂11隧

12、道构造设计隧道构造设计 -洞门结构的构造洞门结构的构造-翼墙式洞门翼墙式洞门 当洞口地质较差，山体纵向推力较大时，可以在端墙式洞门以外，当洞口地质较差，山体纵向推力较大时，可以在端墙式洞门以外，增加单侧或双侧的翼墙（挡墙），成为翼墙式洞门增加单侧或双侧的翼墙（挡墙），成为翼墙式洞门翼墙式洞门的正面端墙一般采用等厚的直墙，微向后方倾斜，斜度翼墙式洞门的正面端墙一般采用等厚的直墙，微向后方倾斜，斜度为为1：10翼墙式洞门 12隧道构造设计隧道构造设计 -洞门结构的构造洞门结构的构造-耳墙式洞门耳墙式洞门 耳墙式洞门即带耳墙的翼墙式洞门耳墙式洞门即带耳墙的翼墙式洞门,将翼墙式洞门端墙两侧各接出一个耳

13、将翼墙式洞门端墙两侧各接出一个耳墙至边坡内，呈带耳墙的结构，形成耳墙式洞门墙至边坡内，呈带耳墙的结构，形成耳墙式洞门对于排泄仰、边坡地表汇水，阻挡洞顶风化剥落体，效果良好，并可大对于排泄仰、边坡地表汇水，阻挡洞顶风化剥落体，效果良好，并可大大减少对坡面的冲刷大减少对坡面的冲刷洞口显得宽敞，结构式样比较美观，而且对于边、仰坡坡度不一致的洞洞口显得宽敞，结构式样比较美观，而且对于边、仰坡坡度不一致的洞口，设计时亦便于处理口，设计时亦便于处理13隧道构造设计隧道构造设计 -洞门结构的构造洞门结构的构造-台阶式洞门台阶式洞门当洞门处于傍山侧坡地区，地面当洞门处于傍山侧坡地区，地面横坡较陡，洞门一侧边坡

14、较高时横坡较陡，洞门一侧边坡较高时，为了减小仰坡高度及外露坡长，为了减小仰坡高度及外露坡长，可以将端墙一侧顶部改为逐步，可以将端墙一侧顶部改为逐步升级的台阶形式，以适应地形的升级的台阶形式，以适应地形的特点，减少仰坡土石开挖量。这特点，减少仰坡土石开挖量。这种洞门也有一定的美化作用种洞门也有一定的美化作用14隧道构造设计隧道构造设计 -洞门结构的构造洞门结构的构造-斜交式洞门斜交式洞门当线路方向与地形等高线斜交时，为了避免出现此种现象，通常应将隧当线路方向与地形等高线斜交时，为了避免出现此种现象，通常应将隧道洞门做成近于平行地形等高线方向设置，使洞门左右可以仍保持近似道洞门做成近于平行地形等高

15、线方向设置，使洞门左右可以仍保持近似对称，修建成斜交隧道门，简称斜洞门。这样将使衬砌洞口段和洞门相对称，修建成斜交隧道门，简称斜洞门。这样将使衬砌洞口段和洞门相对于线路呈斜交形式对于线路呈斜交形式。在松软地层中，不宜采用斜洞门。在松软地层中，不宜采用斜洞门15隧道构造设计隧道构造设计 -洞门结构的构造洞门结构的构造-拱形明洞门拱形明洞门-拱形明洞门可分为路堑式和半路堑式两类。路堑式明洞门有端墙式拱形明洞门可分为路堑式和半路堑式两类。路堑式明洞门有端墙式（常用柱式）和翼墙式两种，与一般隧道门形式相类似（常用柱式）和翼墙式两种，与一般隧道门形式相类似柱式拱形明洞门路堑式翼墙式拱形明洞门路堑式16隧

16、道构造设计隧道构造设计 -洞门结构的构造洞门结构的构造-半路堑式明洞门多用于傍山线路，其山侧与原地层相接，为了适应半路堑式明洞门多用于傍山线路，其山侧与原地层相接，为了适应傍山、横向地面坡陡的地形，一般也多以台阶形式加高端墙，并在山傍山、横向地面坡陡的地形，一般也多以台阶形式加高端墙，并在山侧设置挡墙支挡边坡，降低开挖高度，侧设置挡墙支挡边坡，降低开挖高度，台阶式拱形明洞门（半路堑式）台阶式拱形明洞门（偏压式）17隧道构造设计隧道构造设计 -洞门结构的构造洞门结构的构造-遮光棚式洞门遮光棚式洞门对对于于公公路路隧隧道道，当当洞洞外外需需要要设设置置遮遮光光棚棚时时，其其入入口口通通常常外外伸伸

17、很很远远。遮遮光光构构造造物物有有开开放放式式和和封封闭闭式式之之分分，前前者者遮遮光光板板之之间间是是透透空空的的，后后者者则则用用透透光光材材料料将将前前者者透透空空部部分分封封闭闭。但但由由于于透透光光材材料料上上面面容容易易沾沾染染油油污污，养养护护困困难难，因因此此很很少少使使用用后后者者。遮遮光光构构造造物物形形状状上上有有喇喇叭叭式式与与棚棚式式之之分。分。因因为为洞洞口口的的地地形形是是各各种种各各样样的的，地地质质条条件件也也是是千千差差万万别别的的，所所以以，隧隧道道门门和和明明洞洞门门的的型型式式，只只能能在在上上述述基基本本型型式式上上，按按照照具具体体情情况况适适当当

18、地地予以布置。予以布置。18隧道构造设计隧道构造设计 -明洞的构造明洞的构造明洞是用明挖法修建的隧道，是在露天的路堑地面上，或是在敞口的基明洞是用明挖法修建的隧道，是在露天的路堑地面上，或是在敞口的基坑内，先修筑结构物，然后再回填覆盖土石。如图所示坑内，先修筑结构物，然后再回填覆盖土石。如图所示。明洞位置示意图路堑式拱形明洞-拱式明洞拱式明洞 -路堑式拱形明洞路堑式拱形明洞19隧道构造设计隧道构造设计 -明洞的构造明洞的构造 路堑式拱形明洞位于两侧都有高边坡的路堑中 路堑式拱形明洞适用于路堑边坡处于对称或接近对称，边坡岩层基本稳定，仅防边坡有少量坍塌、落石，或用于隧道洞口岩层破碎，覆盖层较薄而

19、难以用暗挖法修建隧道时 承受对称荷载，拱、墙均为等截面，边墙为直墙式。-偏压直墙式拱形明洞偏压直墙式拱形明洞 适用于两侧边坡高差较大的不对称路堑。承受不对称荷载，拱圈为等截面，边墙为直墙式，外侧边墙厚度大于内侧边墙的厚度。20隧道构造设计隧道构造设计 -明洞的构造明洞的构造-偏压斜墙式拱形明洞偏压斜墙式拱形明洞 适用于地形倾斜，低侧处路堑外侧有较宽敞的地面供回填土石，以增加明洞抵抗侧向压力的能力。承受偏压荷载，拱圈为等截面，内侧边墙为等厚直墙式，外侧边墙不等厚斜墙式。-半路堑单压式拱形明洞半路堑单压式拱形明洞 受单侧的压力，结构内轮廓与隧道一致，左右对称，结构截面左右不同，内侧边墙为等厚直墙，

20、外墙需要相对地加大，而且必须把基础放在稳固的基岩上 拱圈也可能采用变截面，以抵抗单侧的压力。21隧道构造设计隧道构造设计 -明洞的构造明洞的构造 当外侧地形低下，不能保持回填土的天然稳定坡度，或是按天然稳定坡度则边坡将延伸很远时，可以在结构的外墙顶上，接高一段挡墙，用以拦截土石的流走，称之为耳墙式拱形明洞 当外侧边墙基底地质不好，不足以承受外墙传来的压力而必须把基础放到下方较深的基岩上时，外墙可以延伸直达基岩，成为内、外墙不同，内短外长的形式，称为长腿式拱形明洞 如果明洞外侧覆盖土不厚，还可以掏成侧洞，使露天的光线可以射进来，外界的新鲜空气可以流进来，改善了明洞内的环境条件 22隧道构造设计隧

21、道构造设计 -明洞的构造明洞的构造耳墙式拱形明洞 长腿式拱形明洞 连拱形外墙明洞23隧道构造设计隧道构造设计 -明洞的构造明洞的构造-棚洞棚洞棚式明洞常见的结构形式有盖板式、刚架式和悬臂式三种。-盖板式棚洞盖板式棚洞盖板式棚洞是由内墙、外墙及钢筋混凝土盖板组成的简支结构 外墙不受侧向压力，仅承受梁和盖板的竖向荷载时，它要求的地基承载力较小 当外侧基岩较浅，地基基础承载力较大时，可采用立柱式盖板式棚洞24隧道构造设计隧道构造设计 -明洞的构造明洞的构造-刚架式棚洞刚架式棚洞当地形狭窄，山坡陡峻，基岩埋置较深而上部地基稳定性差时，可采用刚架式外墙，此时称明洞为刚架式明洞（有时也可采用长腿式明洞）侧

22、刚架、内侧重力式墩台结构、横顶梁、底横撑及钢筋混凝土盖板组成。并做防水层及回填土石处理。25隧道构造设计隧道构造设计 -明洞的构造明洞的构造-悬臂式棚洞悬臂式棚洞 适用于稳固而陡峻的山坡，外侧地形难以满足一般棚洞的地基要求，落石不太严重的情况 内墙为重力式，上端接筑悬臂式横梁，其上铺以盖板，在盖板的内端设平衡重来维持结构受外荷载作用下的稳定性 悬臂式棚洞26隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物-通风建筑物通风建筑物 -纵向式通风纵向式通风 风流沿着隧道轴线方向流动的称为纵向式通风 -洞口风道式通风 把通风机设置在隧道洞口处，将通风道联通至洞内 当列车车尾一出洞口，立即开动通风机，把

23、已被活塞风挤到出洞口一段内的污浊空气排出洞外的露天中去，同时低洞口外的新鲜空气随着风流带进隧道中来，这样就完成了一次通风作业。27隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的一般构造要求衬砌的一般构造要求-隧道衬砌的建筑材料及要求隧道衬砌的建筑材料及要求 -混凝土与钢筋混凝土混凝土与钢筋混凝土 隧道工程所用的混凝土强度等级不应低于C15 洞门用混凝土整体灌筑，其强度不应低于C20 强度等级对于衬砌段不应低于C20，对于洞门不应低于C15 -片石混凝土片石混凝土 在岩层较好地段的边墙衬砌，可采用片石混凝土（片石的掺量不应超过总体积的20%）。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

24、回填。选用的石料要坚硬，其强度等级不应低于MU40，有裂隙和易风化的石料不应采用。28隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的一般构造要求衬砌的一般构造要求-装配式材料装配式材料对于衬砌材料，可采用一些装配式材料，如钢筋混凝土大型预制块、加筋肋铸铁预制块等-铁路隧道净空及要求铁路隧道净空及要求 -直线隧道净空直线隧道净空机车车辆限界 它是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸 基本建筑限界 它是指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线 隧道建筑限界 它是指包围“基本建筑限界”外部的轮廓线 直线隧道净空 要比“隧道建筑限界”稍大一些，还考虑了在不同的围岩压力作用下，衬砌结构的合理受力形状（拱部采用三心圆，边墙

25、采用直墙式或曲墙式）以及施工方便等因素。29隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的一般构造要求衬砌的一般构造要求最大级超限货物装载限界30隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的一般构造要求衬砌的一般构造要求隧限-1A和隧限-1B31隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的一般构造要求衬砌的一般构造要求单线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓32隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的一般构造要求衬砌的一般构造要求双线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓33 隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的一般构造要求衬砌的一般构造要求-曲线隧道净空加宽曲线隧道净空加宽 加宽原因 车辆通过曲线时，转向架中心点沿线路运行，而车辆本身却不能随线路弯曲仍

26、保持其矩形形状。故其两端向曲线外侧偏移（d外），中间向曲线内侧偏移（d内1）。车辆通过曲线时的平面图34 由于曲线外轨超高，车辆向曲线内侧倾斜，使车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动了一个距离（d内2）。隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的一般构造要求衬砌的一般构造要求车辆通过曲线时的横断面图加宽值的计算-单线曲线隧道加宽值的计算单线曲线隧道加宽值的计算 车辆中间部分向曲线内侧的偏移d内1 d内1=式中 l 车辆转向架中心距，取18m；R 曲线半径（m）d内1=35隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的一般构造要求衬砌的一般构造要求 车辆两端向曲线外侧的偏移d外d外=式中 L 标准车辆长度，我国为

27、26m。d外=外轨超高使车体向曲线内侧倾移d内2d内2=式中 H 隧道限界控制点自轨面起的高度 E 曲线外轨超高值，其最大值不超过15，且36 隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的一般构造要求衬砌的一般构造要求其中 v 铁路远期行车速度，km/h。在我国铁路标准设计中，d内2系将相应的隧道建筑限界绕内侧轨顶中心转动arctg 角求得，可近似取d内2=2.7E（）。对于单线曲线隧道净空的加宽值为：内侧加宽 W1=d内1+d内2=+2.7E（）外侧加宽 W2=d外=（）总加宽 W=W1+W2=d内1+d内2+d外=+2.7E（）-双线曲线隧道加宽值的计算双线曲线隧道加宽值的计算双线曲线隧道的内侧加宽

28、值W1及外侧加宽值W2与单线曲线隧道加宽值的计算相同。即内侧加宽 W1=d内1+d内2=+2.7E（）外侧加宽 W2=d外=（）37隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的一般构造要求衬砌的一般构造要求当外侧线路的外轨超高大于内侧线路的外轨超高时 式中 H 车辆外侧顶角距内轨顶面的高度，取360；E 外侧线路的外轨超高值（）；R 曲线半径（m）。其它情况时 总加宽 W=W1+W2+W338隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的一般构造要求衬砌的一般构造要求-曲线隧道中线与线路中线偏移距离曲线隧道中线与线路中线偏移距离单线曲线隧道如图3-10所示，隧道中线与线路中线偏移距离d为：d=（W1 W2）（）双线

29、曲线隧道如图3-11所示，内侧线路中线至隧道中线的距离为 d1=200（W1 W2 W3）（）双线曲线隧道外侧线路中线至隧道中线的距离为 d2=200+（W1 W2+W3）（）单线曲线隧道中线偏移39隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的一般构造要求衬砌的一般构造要求-曲曲线线隧隧道道与与直直线线隧隧道道衬衬砌砌的的衔衔接接方法方法铁路隧道设计规范规定：位于曲线地段的隧道，其缓和曲线部分可分两段加宽，即自圆曲线至缓和曲线中点，并向直线方向延长13m，采用圆曲线加宽断面（按W值加宽）；其余缓和曲线，并自直缓分界点向直线段延长22m，采用缓和曲线中点加宽断面，其加宽值取圆曲线之半（按W/2值加宽）双线

30、曲线隧道中线偏移曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接 40隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的一般构造要求衬砌的一般构造要求-公路隧道净空公路隧道净空公路隧道建筑限界一般规定如图所示。图中各符号的含义如下：W行车道宽度；S行车道两侧路缘带宽度；C余宽，当计算行车速度100km/h时为0.5m，小于100km/h时为0.25m；公路隧道建筑限界H净高，一条公路应用一个净高，高速公路和一级、二级公路为5.0m；三、四级公路为4.5m；E建筑限界顶角宽度，当L1m时，E=L；当L1m时，E=1m；L侧向宽度，高速公路、一级公路的侧向宽度为硬路肩宽度（L1或L2），其它各级公路的侧向宽度为路肩宽度减去0.25m

31、；41隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的一般构造要求衬砌的一般构造要求L1左侧硬路肩宽度；L2右侧硬路肩或应急停车带宽度；J检修道（一侧）宽度，一般为0.75m；隧道净空除应在符合隧道建筑限界的规定外，还应考虑洞内排水、通风、照明、放火、监控、运营管理等附属设施所需要的空间，并考虑围岩压力影响、施工等必要的富裕量，使确定的断面形式及尺寸，达到安全、经济、合理。公路隧道横断面示意图 42隧道构造设计隧道构造设计 -衬砌的一般构造要求衬砌的一般构造要求-隧道衬砌的其它构造要求隧道衬砌的其它构造要求 一般单线隧道洞口应设置不小于5m长的模筑混凝土衬砌，双线和多线隧道应适当加长；围岩较差段的衬砌应向围

32、岩较好地段延伸510m；偏压衬砌段应延伸至一般衬砌段内5m以上；不设仰拱的隧道应做底板，单线隧道其厚度不得小于20，双线隧道其厚度不得小于25；对衬砌有不良影响的硬软地层分界处，应设置变形缝；电力牵引的隧道，其长度大于2000m及位于隧道群地段和车站两端时，为了使接触网有良好的工作和维修条件，应根据需要设置接触网补偿下锚的衬砌段。运营通风洞、联络通道等与主隧道连接处的衬砌设计应做加强处理。43隧道构造设计隧道构造设计 -洞身支护结构的构造洞身支护结构的构造-整体式模筑混凝土衬砌整体式模筑混凝土衬砌 -直墙式衬砌直墙式衬砌 适用于地质条件比较好，属于我国铁路隧道围岩分类中的、级围岩，有时也可用于

33、级围岩 围岩压力以竖向为主，几乎没有或仅有很小的水平侧向压力 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 单线直墙式衬砌44隧道构造设计隧道构造设计 -洞身支护结构的构造洞身支护结构的构造 在地质条件较好时，为了节省圬工，直墙式衬砌在构造上采取若干改进措施。例如在整体岩层坚固的情况下，几乎没有什么水平侧压力，也没有地下水侵入，则可采用大拱脚喷混凝土（或喷砂浆）边墙衬砌 在地质条件尚好，侧压力不大，但又不宜采用大拱脚喷混凝土（或喷砂浆）边墙衬砌时，为了节省边墙圬工，可以简化边墙 大拱脚喷混凝土边墙衬砌 45隧道构造设计隧道构造设计 -洞身支护结构的构造洞身支护结构的构造-曲墙式衬砌曲墙

34、式衬砌 适用于地质比较差，岩石松散破碎，强度不高，又有地下水，侧向水平压力也相当大的、和级围岩情况 由顶部拱圈，侧面曲边墙和底部仰拱（或铺底）所组成 除在级围岩无地下水，且基础不产生沉降的情况下可不设仰拱，只做平铺底外，一般均设仰拱 连拱式 边墙衬砌46隧道构造设计隧道构造设计 -洞身支护结构的构造洞身支护结构的构造图为单线非电气化铁路隧道衬砌级围岩直线断面曲墙式衬砌标准图，其内部轮廓线由五心圆曲线组成。单线非电气化铁路隧道衬砌 47隧道构造设计隧道构造设计 -洞身支护结构的构造洞身支护结构的构造双线或三线隧道的洞身衬砌，可以采取单孔式，四线隧道可采取双孔式。单孔式衬砌应满足双线或三线隧道衬砌

35、净空要求 双孔式 四线隧道衬砌48隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物-喷咀式通风在隧道洞口处的衬砌上方建造一个汇集新鲜空气的空气室，室内尽端在衬砌周边上做成环形喷咀通向洞内-竖井、斜井式通风在隧道施工中，为增加开挖工作面而设置竖井或斜井作为辅助坑道时，利用这些辅助坑道作为通风道，把通风机置于竖井或斜井处，借助于通风机和竖井的换气作用，可以把污浊空气吸出，或把新鲜空气引入 喷咀式通风竖井、斜井式通风49隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物-射流式通风射流式通风是在隧道内安设射流式通风机，用以升压，进行通风的方式-全横向式通风全横向式通风在通风机的作用下，风流的方向与隧道

36、轴线方向成正交 横向式通风系统能将新鲜空气沿隧道全长范围内均匀吹入，而污浊气体无需沿隧道全长范围流过，就地直接被进风口吸出 占用了隧道的净空面积，结构上也较费事。适宜在公路隧道中使用。50隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物-半横向式通风半横向式通风 在隧道的顶部设置进风管，并在进风管的下部，沿隧道的长度方向每隔一定距离开一通风口，气流则沿通风口流向隧道内，然后隧道内的空气在新鲜气流的推动下，沿隧道的纵向排出洞外 半横向式通风效果比纵向好，但没有全横向式通风能力强 51隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物-进行通风设计需要考虑的问题进行通风设计需要考虑的问题空气中有害物

37、质的容许浓度；需风量的计算方法；判断自然通风的能力；机械通风方式的讨论；通风设备的选择以及经济性等。-避避车车洞洞 -大避车洞大避车洞 大避车洞主要目的是为停放线路工作小车或堆放一些必要的材料和工具。大避车洞的净空尺寸为：宽4m，凹入边墙深2.5m，中心高2.8m 52隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物 当隧道长度在300400m时，可在隧道中间布置一个大避车洞 隧道长度在300m以下时，可不布置大避车洞；如果两端洞口接桥或路堑 当桥上无避车台或路堑两边侧沟外无平台时，应与隧道一并考虑布置避车洞-小避车洞小避车洞 小避车洞主要目的是为人员待避。小避车洞的净空尺寸为：宽2m，凹入边

38、墙深1m，中心高2.2m 无论在碎石道床或整体道床的隧道内，每侧边墙上应在大避车洞之间间隔60m（双线隧道按30 m）布置一个小避车洞 53隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物大避车洞小避车洞54隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物铁路隧道设计规范规定大小避车洞应在隧道全长范围内，在两侧边墙上交错设置。大小避车洞平面布置的方法如 右 图 所 示，其 中（a）适用于碎石道床，（b）适用于整体道床。55隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物-避车洞的建筑要求避车洞的建筑要求 避车洞不宜设在衬砌的伸缩缝或沉降缝的断面上。也不宜设在衬砌断面变化的衔接处。避车洞的底面应

39、与道床、人行道或侧水沟的盖板面等高齐平，以使行人员、小车等躲避火车，杜绝不安全事故发生。当避车洞位于曲线上时，因受曲线外轨超高的影响，碎石道床隧道内，在各种不同的超高值E时，线路内侧和外侧轨枕端头道床面（即避车洞底面）低于内轨顶面的高度分别为h1及h2，如下图所示，其值为：内侧：（）外侧：（）式中 E曲线外轨超高值，单位为 56隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物曲线隧道（碎石道床）避车洞底面相对标高避车洞的指示标志57隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物-防排水建筑物防排水建筑物 -隧道防排水设计标准隧道防排水设计标准衬砌不滴水，安装设备的孔眼不渗水；道床不积水；电力

40、牵引的隧道拱部基本不渗水；在有冻害地段的隧道，除拱部和边墙不渗水外，衬砌背后也不积水。隧道防排水应根据“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，采取切实可靠的设计、施工措施，达到防水可靠、排水畅通、经济合理的目的。58隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物“防防”即要求隧道衬砌结构具有一定的防水能力，能防止地下水渗入 防止地表水的下渗 隧道附近水库、池沼、溪流、井泉的水，当有可能渗入隧道，影响农田灌溉及生活用水时，应采取措施处理 混凝土衬砌抗渗等级不得低于P6，若必要可采用防水混凝土（不小于P8）。施工缝、变形缝应采用可靠的堵水措施。围岩破碎、含水、易坍塌地段，宜采用注浆加固

41、围岩和防水措施。在初期支护与二次衬砌之间，宜设置防水板或设系统盲（管）沟。当隧道底部有涌水时，应采用封闭式防水板。有侵蚀性地下水时，应针对侵蚀类型，采用抗侵蚀性混凝土以及压注抗侵蚀浆液，敷设防水、防蚀层等措施。最冷月平均气温低于-15地区和高海拔地区，对地下水的处理应以堵为主。59隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物“排排”即隧道应有排水设施并充分利用，以减少渗水压力和渗水量 利用盲沟、泄水管、渡槽等将衬砌背后的地下水排入隧道内，再经由洞内水沟排走，以免造成隧道病害 隧道内纵向应设排水沟，横向应设排水坡。遇围岩地下水出露处所，宜在衬砌背后设竖向盲沟或排水管（槽）、集水钻孔等予以引排

42、，对于颗粒易流失的围岩，不宜采用集中疏导排水。根据工程地质和水文地质条件，应在衬砌外设环向盲沟、纵向盲沟和隧底排水盲沟、组成完整的排水系统，保证道床不积水。当地下水发育，含水层明显，又有长期补给来源，洞内水量较大时，可利用辅助坑道或设置泄水洞等作为截、排水设施。60隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物“截截”是指截断地表水和地下水流入隧道的通路 在洞口仰坡外缘5m以外，设置天沟，并加以铺砌。当岩石外露，地面坡度较陡时可不设天沟。仰坡上可种植草皮、喷抹灰浆或加以铺砌。对洞顶天然沟槽加以整治，使山洪宣泄畅通。对洞顶地表的陷穴、深坑加以回填，对裂缝进行堵塞。处理隧道地表水时，要有全局观点

43、，不应妨害当地农田水利规划，做到因地制宜，一改多利，各方满意。在地表水上游设截水导流沟，地下水上游设泄水洞，洞外井点降水或洞内井点降水。61隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物“堵堵”即堵住地下水从衬砌背后渗入隧道内-喷射混凝土和模筑混凝土衬砌堵水喷射混凝土和模筑混凝土衬砌堵水防水混凝土的抗渗等级不得小于P8，抗压强度应满足设计要求，水泥用量不得少于320/m3，当掺用活性粉细料时，不得少于280/m3。防水模筑混凝土衬砌施工必须采用机械振捣。施工缝、沉降缝及伸缩缝则可以采用中埋式塑料或橡胶止水带，或采用背贴塑料止水带止水。-防水层防水层 一类为粘贴式防水层，另一类为喷涂式防水层

44、-压浆压浆 向衬砌背后压注水泥砂浆，用以充填衬砌与围岩之间的空隙，以堵住地下水的通路，并使衬砌与围岩形成整体，改善衬砌受力条件 62隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物 -排水沟排水沟 除了长度在100m以下，且常年干燥无水的隧道以外，一般的隧道均应设置排水沟 排水沟的断面大小按排水量而定，一般底宽不应小于40cm，深度不小于35cm 沟底纵向坡度宜与线路坡度一致为好，如此沟深可以保持不变。不得已时，沟底纵坡也不应小于1 排水沟有两种方式。一种是侧式水沟，它设在线路的两侧或一侧，视流量大小而定。另一种是中心式水沟。隧道采用整体道床时，水沟设在线路中线的下方；或双线隧道时，水沟设在两

45、线之间 63隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物侧式水沟中心式水沟64隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物 在严寒地区般可修筑浅埋保温水沟，即将水沟沟身加深，用轻质混凝土做成上、下两层，各自设有钢筋混凝土盖板。上层用保温材料密实填充，厚度不小于70cm，可保流水不冻 当浅埋保温水沟不足以防止冻害时，可设置中心深埋渗水沟 侧式浅埋保温水沟 中心深埋渗水沟 65隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物-盲沟盲沟 在衬砌背后，用片石、卵石或埋管修成一道环向或竖向可供流水的盲沟，以汇集衬砌周围的地下水 弹簧软管盲沟 化学纤维渗滤布盲沟 弹簧软管盲沟 化学纤维渗滤布盲沟

46、66隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物-渡槽渡槽 在隧道衬砌的内表面，每隔一定的距离，开凿一道竖向的环行凹槽。槽的大小依水量而定。槽内填以卵石，槽的外表面仍以混凝土封盖。环槽下端联到预留的水管，通到侧排水沟。地下水从外方流到隧道衬砌的周边，便进入到渡槽，自顶上沿两侧流到槽底，然后经水管排到边沟去-防水层防水层注浆，即压注水泥浆及化学浆液，系指将一定组合成分配制而成的浆液压入衬砌背后围岩或衬砌与围岩间的空隙中，经凝结，硬化后起到防水和加固的作用。衬砌采用防水混凝土灌注。防水混凝土是指以调整配合比或掺用外加剂的方法增加混凝土的密实性，以提高混凝土自身抗渗性能的一种混凝土。67隧道构造

47、设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物衬砌各类缝隙防水外贴式防水层在衬砌的外侧粘贴沥青、油毡，或涂刷焦油聚氨酯等涂料，形成隔水层 内贴式防水层在衬砌的内侧施做防水层 复合式衬砌中间防水层在复合式衬砌的内外层衬砌之间设防水层-洞顶防排水洞顶防排水 在洞口边仰坡上方设置天沟，以便引流地表水。如果隧道设有明洞，要做好明洞顶的防排水 洞门排水洞门排水洞门的端墙、翼墙和边仰坡上均应设有相应的排水设施，以便引流地表水。在洞口处还应设有洞内外水沟的衔接过渡设施。68隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物-电缆槽及高低压供电电缆槽及高低压供电 -电缆槽电缆槽 沿着衬砌边墙下方，设置全长的电缆槽保护

48、穿过隧道的各种电缆，防止潮湿、腐烂以及人为的创伤 电缆槽是用混凝土浇筑围成的，附设在侧水沟的同侧（内侧）或异侧而不侵入隧道净空限界的位置上 -信号继电器箱和无人增音站洞信号继电器箱和无人增音站洞 隧道内如需要设置信号继电器时，则应在电缆槽同侧设置信号继电器箱洞，其宽度为2m，深度为2m，中心高度为2.2m。在隧道内设置无人增音站时，其位置可根据通信要求确定，亦可与大避车洞结合使用，但应将大避车洞加深2.5m 69隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物-伸缩缝、沉降缝与施工缝伸缩缝、沉降缝与施工缝伸缩缝和沉降缝统称为变形缝伸缩缝是为了防止结构因热胀冷缩，或湿胀干缩产生裂缝而设置的，它保

49、证结构有伸缩的余地。伸缩缝是满足结构在轴线方向上的变形要求设置的。沉降缝是为了防止结构因局部不均匀下沉引起变形断裂而设置的，它保证结构有上下左右变形的余地。沉降缝是满足结构在垂直与水平方向上的变形要求设置的。伸缩缝的设置，应考虑衬砌材料收缩情况，生产工艺等引起洞内温度变化情况，衬砌所处部位（口部或内部），施工方法，衬砌类型等因素。隧道衬砌一般不设伸缩缝。但严寒地区的整体式衬砌、喷锚衬砌或复合式衬砌应在洞口和易受冻害地段设置伸缩缝。70隧道构造设计隧道构造设计 -附属建筑物附属建筑物-设置沉降缝的场合设置沉降缝的场合对衬砌有不良影响的软硬地层分界处；8度及8度以上地震区的断层处；同一洞室高低相差

50、悬殊处；按动荷载（原子冲击波作用）与静荷载设计的衬砌交界处；衬砌形状或截面厚度显著改变的部位。-伸缩缝和沉降缝的设置要求伸缩缝和沉降缝的设置要求混凝土衬砌：缝宽1cm，中间夹以沥青油毛毡等材料，在衬砌施工的同时施做。石砌衬砌：缝宽3cm，用沥青麻筋或其它材料填塞，在衬砌施工的同时施做。71隧道构造设计隧道构造设计 -内部装饰内部装饰-概述概述 在公路隧道及城市中的地下铁道或其它地下洞室中，为了增加美观、提高能见度、吸收噪声和改善隧道内的环境，内部装饰有时是必不可少的 内装的作用，包括美化洞室，使衬砌漏水不露出墙面，防尘蚀与烟蚀，隐藏各种管线，提高照明和通风效果，吸收噪音等 内装的材料应具有：耐