隧道工程第五章 隧道构造
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第五章 隧道构造
5.1 隧道衬砌的形式及适用条件 5.2 隧道衬砌的一般构造要求 5.3 隧道洞身支护结构的构造 5.4 明洞的构造 5.5 隧道洞门结构的构造 5.6 隧道的附属建筑物 5.7 隧道内部装饰 5.8 洞内噪声的减低措施
5.1 隧道衬砌的形式及适用条件
5.1.1 支护的方式
① 外部衬砌，即从外部支撑着坑道（现浇混凝土衬砌、预制 装配式衬砌、喷射混凝土衬砌） ② 内部衬砌，即对围岩进行加固以提高其稳定性（锚杆支护、 注浆） ③ 混合支护，即内部与外部支护混合在一起的衬砌（锚喷支 护）
钢筋混凝土主要用在一些特殊地段（洞门、明洞衬砌 及地震区、偏压等等）
2. 片石混凝土 节省水泥，可在岩层较好的边墙衬砌采用片石衬砌，要求片
石的掺量不应超过20%。
3. 石料 优点：就地取材，比较经济，耐久性和耐侵蚀性好。 缺点：整体性差，易渗漏，需要手工操作，耽误工期。
4. 喷射混凝土 5. 锚杆和钢架
复合衬砌兼有外衬和内衬的特点。 外衬（初衬）：可以适时地在洞室边缘支护地层，改善洞 室附近地层的应力状态，与地层共同变形，允许地层荷载 有限制地释放。 内衬（二衬）：制止地层和外衬的收敛，承受地下水压力， 与外衬一起抵抗地层的残留变形和荷载。
初衬、二衬的承载机理设计：
初衬应按主要承载结构设计； 二衬在Ⅲ级及以下围岩中按安全储备设计，在Ⅳ级及 以上围岩时按承载结构设计。
如铁路隧道围岩分级中Ⅳ级以 下的围岩。仰拱的作用可以使整个 结构封闭，从而更有效地防水、防 止结构下沉和抵抗地层的上鼓力。
2.拼装或预制衬砌
由预制构件在现场拼装 而成，一般为圆形。
支护特点：坚实稳固、 作用快，但需要妥善处理与 地层密贴及管片接头防水等 问题。
是城市地下铁道区间隧 道常用的一种结构形式。
特点：拼装成环后立即受力，便于机械化施工，节 省劳力。多用在盾构法和TBM掘进法施工的城市地下铁 道中。
3.喷锚支护
锚杆加喷射混凝土浆，一般配合钢架和金属网使用。
特点： ① 与围岩密贴、支护及时、柔性好； ② 封闭围岩壁面防止风化； ③ 充填裂隙加固围岩； ④ 充分调动围岩本身的自稳能力，与围岩组成承载体系。
5.2 隧道衬砌的一般构造要求
5.2.1 隧道衬砌的建筑材料及要求
要求：足够的强度和刚度，在一些特殊地层还应具有抗冻、抗渗 和抗侵蚀性。
此外，还应满足就地取材，施工方便易于机械化施工等特点。
常用的衬砌材料： 1. 混凝土与钢筋混凝土
混凝土的优点：整体性和抗渗性较好，既能现场浇注也可预制， 而且能采用机械化施工。在水泥中添加外加剂，可以提高混凝土的某 些特殊性能。
适用条件：适用于各种围岩地质条件，但若作为永久衬 砌(仅仅使用这一种衬砌)，一般仅用在高等级围岩（坚硬、完 整、自稳性好）地段。
不宜用做永久衬砌的情况：
4. 复合式衬砌
将衬砌分成两层或两层以上，可以是同一种形 式、方法和材料施作的，也可以是不同形式、方法、 时间和材料施作的。
一般分为外衬和内衬两层，所以也称为双层衬砌。 按内、外衬的组合情况可分为： ① 喷锚支护与混凝土衬砌； ② 喷锚支护与喷射混凝土衬砌； ③ 可缩性钢拱架喷射混凝土与混凝土衬砌； ④ 装配式衬砌与混凝土衬砌。
a.直墙式
由直边墙和拱圈构成（下部 不闭合，仅以素混凝土铺底）， 适用于地质条件比较好、地层压 力以竖向为主（横向压力没有或 较小）、地下水作用不显著的地 层。如铁路隧道围岩分级中Ⅲ级 和Ⅱ级围岩。
b.曲 墙 式
衬砌由曲边墙、上部拱圈和下 部仰拱构成，适用于地质条件较差、 侧向水平压力较大、有显著地下水 作用的情况。
3.喷射混凝ຫໍສະໝຸດ Baidu加锚杆支护（参考图3-19）
支护结构组成：锚杆、金属网、喷射混凝土 特点：快速、密贴、柔性；对围岩张性裂隙和节理起封 闭作用。 锚杆：快速，渗入，串联作用。 金属网：可以增加喷射混凝土的强度和柔性。
4.复合衬砌
由两种以上不同构筑类型的支护组成的。
由3部分分期构筑而成：外衬为喷射混凝土（可含锚杆、 金属网、钢拱架、钢格栅等），内衬为现场模筑混凝土。两 者之间设防水板（可含土工布、排水盲管等）。
5.1.2 衬砌类型
依据施工工艺将隧道衬砌的形式分为四类：
1. 整体式模筑混凝土衬砌 即现场架模灌注混凝土浆凝固成钢筋混凝土结构。 工艺流程：立模——灌注——养护——拆模
特点：实用性强，易于按需要成型，整体性好、抗渗性 强，适用于多种施工条件。
2. 装配式衬砌
将衬砌分成若干块构件，这些构件可在现场或工厂 预制好，然后运到坑道内用机械将它们拼装成一环接一 环的衬砌。
锚杆用来锚固松动围岩，钢架可以使钢拱架或是钢格栅。
6. 装配式材料 一些预制块，装饰材料
5.2.2 隧道衬砌的其他构造要求 5.2.3 隧道衬砌断面的初步拟定
5.3 隧道洞深支护结构的构造
5.3.1 整体式模筑混凝土衬砌
从洞室表面支护地层的。 特点：坚实稳固、难密贴、作用慢。 常用形状：直墙式、曲墙式。
5.1 隧道衬砌的形式及适用条件 5.2 隧道衬砌的一般构造要求 5.3 隧道洞身支护结构的构造 5.4 明洞的构造 5.5 隧道洞门结构的构造 5.6 隧道的附属建筑物 5.7 隧道内部装饰 5.8 洞内噪声的减低措施
5.1 隧道衬砌的形式及适用条件
5.1.1 支护的方式
① 外部衬砌，即从外部支撑着坑道（现浇混凝土衬砌、预制 装配式衬砌、喷射混凝土衬砌） ② 内部衬砌，即对围岩进行加固以提高其稳定性（锚杆支护、 注浆） ③ 混合支护，即内部与外部支护混合在一起的衬砌（锚喷支 护）
钢筋混凝土主要用在一些特殊地段（洞门、明洞衬砌 及地震区、偏压等等）
2. 片石混凝土 节省水泥，可在岩层较好的边墙衬砌采用片石衬砌，要求片
石的掺量不应超过20%。
3. 石料 优点：就地取材，比较经济，耐久性和耐侵蚀性好。 缺点：整体性差，易渗漏，需要手工操作，耽误工期。
4. 喷射混凝土 5. 锚杆和钢架
复合衬砌兼有外衬和内衬的特点。 外衬（初衬）：可以适时地在洞室边缘支护地层，改善洞 室附近地层的应力状态，与地层共同变形，允许地层荷载 有限制地释放。 内衬（二衬）：制止地层和外衬的收敛，承受地下水压力， 与外衬一起抵抗地层的残留变形和荷载。
初衬、二衬的承载机理设计：
初衬应按主要承载结构设计； 二衬在Ⅲ级及以下围岩中按安全储备设计，在Ⅳ级及 以上围岩时按承载结构设计。
如铁路隧道围岩分级中Ⅳ级以 下的围岩。仰拱的作用可以使整个 结构封闭，从而更有效地防水、防 止结构下沉和抵抗地层的上鼓力。
2.拼装或预制衬砌
由预制构件在现场拼装 而成，一般为圆形。
支护特点：坚实稳固、 作用快，但需要妥善处理与 地层密贴及管片接头防水等 问题。
是城市地下铁道区间隧 道常用的一种结构形式。
特点：拼装成环后立即受力，便于机械化施工，节 省劳力。多用在盾构法和TBM掘进法施工的城市地下铁 道中。
3.喷锚支护
锚杆加喷射混凝土浆，一般配合钢架和金属网使用。
特点： ① 与围岩密贴、支护及时、柔性好； ② 封闭围岩壁面防止风化； ③ 充填裂隙加固围岩； ④ 充分调动围岩本身的自稳能力，与围岩组成承载体系。
5.2 隧道衬砌的一般构造要求
5.2.1 隧道衬砌的建筑材料及要求
要求：足够的强度和刚度，在一些特殊地层还应具有抗冻、抗渗 和抗侵蚀性。
此外，还应满足就地取材，施工方便易于机械化施工等特点。
常用的衬砌材料： 1. 混凝土与钢筋混凝土
混凝土的优点：整体性和抗渗性较好，既能现场浇注也可预制， 而且能采用机械化施工。在水泥中添加外加剂，可以提高混凝土的某 些特殊性能。
适用条件：适用于各种围岩地质条件，但若作为永久衬 砌(仅仅使用这一种衬砌)，一般仅用在高等级围岩（坚硬、完 整、自稳性好）地段。
不宜用做永久衬砌的情况：
4. 复合式衬砌
将衬砌分成两层或两层以上，可以是同一种形 式、方法和材料施作的，也可以是不同形式、方法、 时间和材料施作的。
一般分为外衬和内衬两层，所以也称为双层衬砌。 按内、外衬的组合情况可分为： ① 喷锚支护与混凝土衬砌； ② 喷锚支护与喷射混凝土衬砌； ③ 可缩性钢拱架喷射混凝土与混凝土衬砌； ④ 装配式衬砌与混凝土衬砌。
a.直墙式
由直边墙和拱圈构成（下部 不闭合，仅以素混凝土铺底）， 适用于地质条件比较好、地层压 力以竖向为主（横向压力没有或 较小）、地下水作用不显著的地 层。如铁路隧道围岩分级中Ⅲ级 和Ⅱ级围岩。
b.曲 墙 式
衬砌由曲边墙、上部拱圈和下 部仰拱构成，适用于地质条件较差、 侧向水平压力较大、有显著地下水 作用的情况。
3.喷射混凝ຫໍສະໝຸດ Baidu加锚杆支护（参考图3-19）
支护结构组成：锚杆、金属网、喷射混凝土 特点：快速、密贴、柔性；对围岩张性裂隙和节理起封 闭作用。 锚杆：快速，渗入，串联作用。 金属网：可以增加喷射混凝土的强度和柔性。
4.复合衬砌
由两种以上不同构筑类型的支护组成的。
由3部分分期构筑而成：外衬为喷射混凝土（可含锚杆、 金属网、钢拱架、钢格栅等），内衬为现场模筑混凝土。两 者之间设防水板（可含土工布、排水盲管等）。
5.1.2 衬砌类型
依据施工工艺将隧道衬砌的形式分为四类：
1. 整体式模筑混凝土衬砌 即现场架模灌注混凝土浆凝固成钢筋混凝土结构。 工艺流程：立模——灌注——养护——拆模
特点：实用性强，易于按需要成型，整体性好、抗渗性 强，适用于多种施工条件。
2. 装配式衬砌
将衬砌分成若干块构件，这些构件可在现场或工厂 预制好，然后运到坑道内用机械将它们拼装成一环接一 环的衬砌。
锚杆用来锚固松动围岩，钢架可以使钢拱架或是钢格栅。
6. 装配式材料 一些预制块，装饰材料
5.2.2 隧道衬砌的其他构造要求 5.2.3 隧道衬砌断面的初步拟定
5.3 隧道洞深支护结构的构造
5.3.1 整体式模筑混凝土衬砌
从洞室表面支护地层的。 特点：坚实稳固、难密贴、作用慢。 常用形状：直墙式、曲墙式。