隧道结构构造
隧道结构构造
隧道结构构造山岭隧道结构由主体建筑物和附属建筑物两部分组成。
隧道的主体建筑物是为了保持隧道的稳定，保证车辆的安全运行而修建的，由洞身、衬砌和洞门组成。
在洞口容易坍塌或有落石的危险时，还需要加筑明洞隧道的附属建筑物是为了养护、维修工作的需要以及满足排水、供电、通信和通风等方面的要求而修建的。
隧道的附属建筑包括：临时停车带、防排水设施、大小避车洞（普铁）、综合洞室、电缆槽、长大隧道的通风设施等。
隧道附属建筑物，应根据具体情况设置。
3.1 洞门类型及构造3.1.1 隧道洞门作用隧道两端都要修建洞门。
洞门的作用是保持洞口仰坡和路堑边坡的稳定，汇集和排除地面水流，保护洞门附近岩土体的稳定，确保行车安全。
洞门的作用有以下几方面：（1）稳定边坡、仰坡。
洞口开挖施工后，附近边坡、仰坡裸露的岩体不断风化，容易滚落甚至滑塌，导致堵塞路面和洞口，砸坏线路轨道，威胁行车安全。
修建洞门就可以避免或减小这些危害。
（2）引排地表水。
雨季洞口地表水如不引排，可能会淹溺线路，引起边、仰坡滑塌，危及行车安全，修建洞门及截排水沟，可以使隧道洞口免遭降雨影响。
（3）装饰作用。
修建美观的洞门对隧道洞口可以起到装饰作用，城市、景区的隧道尤其需要结合所处环境美化洞门。
3.1.2 隧道洞门形式隧道洞门形式的选择应在保障安全的同时考虑洞门美化和环境美化。
不同地址的隧道洞门构造形式各有特点。
山岭隧道洞门形式主要有：环框式洞门、翼墙式洞门、柱式洞门及台阶式洞门等。
水底隧道的洞门通常与附属建筑物（如通风、供电、发电间、管理所、监控室等）结合在一起修建。
城市道路隧道因其交通量比较大，对洞门建筑的安全要求和艺术要求都比较高。
1.环框式洞门当隧道洞口岩层坚硬、整体性好、节理不发育且不易风化（Ⅰ～Ⅱ级围岩），路堑开挖后仰坡极为稳定，又无较大的排水量要求时，可采用环框式洞门（图3-1），以起到加固洞口、防止落石的作用。
环框与洞口衬砌可用混凝土整体灌筑。
图3-1 环框式洞门2.端墙式洞门当地形开阔，岩土体基本稳定（Ⅱ～Ⅲ级围岩），边坡仰坡不高时，隧道轴线与坡面基本正交，常采用端墙式洞门（图3-2）。
隧道结构构造资料
衬砌变形量测
通过设置沉降观测点，定期测量隧道 衬砌的沉降和位移，判断衬砌结构的 稳定性和安全性。
隧道收敛量测
监测隧道施工过程中的净空变化，判 断隧道施工对围岩稳定性的影响。
监控量测的方法
传感器监测法
利用各种传感器对隧道结构进行实时监测，获取数据。
人工观测法
通过人工定期对隧道结构进行观察和测量，记录数据。
衬砌混凝土施工
在隧道洞壁上浇筑混凝土，要求一次浇筑成 型，确保衬砌层的整体性和稳定性。
04
隧道防排水结构
防排水系统的组成
防水层
衬砌结构
防水层是隧道防排水系统的核心，主 要作用是防止地下水渗入隧道内部。
衬砌结构是隧道的主体结构，包括初 期支护和二次衬砌，起到承载和防水 的双重作用。
排水系统
排水系统负责将隧道周围的地下水排 出，防止水压积聚对隧道结构造成损 害。
排水系统施工
排水系统施工包括安装排水沟、集 水井和排水管等，应确保排水通畅， 防止水压积聚对隧道结构造成损害。
衬砌结构施工
衬砌结构施工时应严格控制混凝土 配合比和浇筑质量，加强混凝土养 护，提高衬砌结构的耐久性和防水 性能。
05
隧道通风结构
通风系统的组成
送风系统
用于向隧道内输送新鲜空气，通 常包括进风口、送风机和送风管
防排水材料的选择
防水材料
防水材料应具备优良的耐久性、 耐腐蚀性和抗裂性，常用的防水 材料包括防水卷材、防水涂料等 。
排水材料
排水材料应具备较好的耐压性能 和耐腐蚀性能，常用的排水材料 包括塑料管、波纹管等。
防排水施工方法
防水层施工
防水层施工前应清理基层，涂刷 基层处理剂，然后铺设防水材料，
隧道结构构造详解
6.锚杆和钢架
锚杆是一种插入到围岩岩体内旳杆形构件，可加固围岩。
可分为机械型锚杆、粘结型锚杆以及预应力锚杆。
锚杆旳杆体直径宜为20～32mm,杆体材料宜采用 HRB335,HRB400钢；垫板材料宜采用HPB235钢。锚杆 用旳多种水泥砂浆强度不应低于M20。钢筋网材料可采 用HPB235钢，直径宜为6—12mm。 钢架是为了加强支护刚度而在早期支护或二次衬砌中 放置旳型钢支撑或格栅钢支撑。
(4)设置沉降缝、伸缩缝旳目旳是为了把不同承载能力构造、承受不 同围岩压力旳构造完全断开，产生旳沉降变形和受力变形各自独立。 隧道构造设变形缝，并在缝内设置一定厚度旳隔离层，采用沥青木 板或沥青麻丝是数年旳做法，也可采用具有一定耐久性旳柔性材料。 沉降缝、伸缩缝缝宽应不小于20mm，缝内可夹浸沥青木板或沥青 麻丝。伸缩缝、沉降缝应垂直于隧道轴线设置。
支护旳方式 ②内部支护
③混合支护
（一）衬砌概念
广义旳衬砌 一次支护 （早期支护）
人工修筑旳支护构造
二次支护 （二次衬砌） （永久支护）
为了确保施工旳安全、 加固岩体和阻止围岩旳 变形、坍塌而设置旳临 时支护措施，常用支护 形式有木支撑、型钢支 撑、格栅支撑、锚喷支 护等
为了确保隧道使用旳净 空和构造旳安全而设置 旳永久性衬砌构造。
第四章 隧道构造构造
第四章 隧道构造构造
主体建筑物 为了保持隧道旳稳定和行车安全而修建旳人工永久建筑物
隧 道
洞身构造
结
洞门、明洞
构 附属建筑物 主体构造物以外确保隧道正常使用所需旳多种辅助设施
涉及：运营管理、维涵养护、给水排水、供蓄发电、 通风、照明、通讯、安全等而修建旳构造物。
第一节 洞身衬砌 第二节 明洞 第三节 隧道洞门
公路隧道结构构造
公路隧道结构构造公路隧道是用于贯通山脉、穿越丘陵、河流或城市的交通通道，能够极大地缩短路程和提高通行效率。
隧道的结构构造主要包括隧道的隧洞结构、支护结构和通风系统。
隧道的隧洞结构是指隧道的洞身形状、尺寸和洞壁的支护方式。
通常情况下，隧道的洞身形状为长方形或椭圆形。
在隧道的施工过程中，首先需要进行洞体的掘进，常用的掘进方法有全断面掘进和半断面掘进。
全断面掘进是指将整个洞体的断面一次性开挖到设计尺寸，工程量大但速度较快；半断面掘进则是先开挖一个半断面，然后根据需要进行挖掘，工程量小但进度相对较慢。
掘进完成后，需要对洞体进行石方支护，以防止洞体塌方。
常用的支护方式有钢筋混凝土衬砌、喷射混凝土、锚杆支护等。
另外，为了确保隧道的安全，还需要进行隧道的通风系统设计。
隧道通风的目的是消除尾气和排除进水，以改善车行状况。
根据通风方式的不同，隧道通风分为自然通风和强制通风两种形式。
自然通风主要依靠自然气流，通过隧道入口和出口的空气压力差和温度差来实现通风效果。
而强制通风则通过安装通风系统，如风机、换气口等设备，来主动引导气流，减少尾气和改善空气质量。
此外，隧道还需要考虑地质条件、水文条件和防火等安全问题。
地质条件主要包括地层的稳定性和岩石的硬度，这些因素会影响到隧道的施工难度和工程费用。
水文条件则是指地下水的深度和水位，需要进行排水措施，以免隧道被淹。
防火措施主要是针对隧道发生火灾时的应急处理措施，如安装灭火器和疏散通道等。
为了确保隧道的质量和安全，隧道施工需要进行严格的监控和检测。
常用的监控方法有地表沉降观测、洞体位移观测、地下水位观测等。
此外，还需要进行定期的检测和维修，以确保隧道的长期稳定性和使用安全。
综上所述，公路隧道的结构构造包括隧洞结构、支护结构和通风系统等。
在施工过程中需要考虑地质条件、水文条件和防火等安全问题，通过严格的监控和检测来确保隧道的质量和安全。
高铁隧道(隧道结构构造)
环境保护
隧道结构设计应考虑环境保护 ，尽量减少对周边环境和生态
的影响。
02
隧道衬砌结构
衬砌的类型和材料
衬砌类型
根据隧道的使用功能和围岩条件，衬砌类型可分为整体式衬砌、复合式衬砌和分离式衬 砌。整体式衬砌适用于围岩条件较好、对防水要求不高的隧道；复合式衬砌适用于围岩 条件较差、对防水要求较高的隧道；分离式衬砌适用于围岩条件特别差、有特殊要求的
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地下水压力
隧道开挖后，地下水对支护结构产生一定的 压力。
地震力
地震发生时，地层运动对支护结构产生作用 力。
温度应力
隧道内温度变化引起支护结构的热胀冷缩， 对结构产生作用力。
04
隧道排水系统
排水系统的组成和功能
排水系统的组成
主要由排水沟、集水坑、排水管道等组成。
排水系统的功能
主要负责将隧道内的积水排出，保持隧道干燥，防止水患对隧道结构和列车运行造成影响。
隧道。
衬砌材料
常用的衬砌材料有混凝土、钢筋混凝土和喷射混凝土等。混凝土衬砌具有抗压强度高、 耐久性好、成本低等优点，适用于一般隧道；钢筋混凝土衬砌具有更高的抗压和抗剪强 度，适用于有较大压力和剪力的隧道；喷射混凝土衬砌具有快速、简便、耐久性较好等
优点，适用于围岩条件较差、开挖后需要快速支护的隧道。
衬砌的厚度和构造
排水系统的设计原则
01
安全可靠
经济合理
02
03
便于维护
排水系统应具备足够的排水能力， 保证在任何情况下都能及时排除 积水。
在满足功能要求的前提下，应尽 量降低工程成本，选择合适的材 料和施工方法。
隧道工程图文讲解ppt课件
第四章 隧道结构构造
§4.1 洞身衬砌 §4.2 洞门 §4.3 明洞 §4.4 竖井、斜井 §4.5 内装、顶棚及路面 §4.6 隧道的放水与排水
.
隧道 结构 构造
主体构 造物
附属构 造物
洞身 衬砌
洞身衬砌洞身衬砌的平、纵、横断面 的形状由道路隧道的几何设计确定
衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定
① 当初支产生形变及形变压力时，隔离层允许其有少量的变形， 可降低形变压力；
② 当初支支护力不够时，可将少量形变压力均匀的传布到二衬 上，依靠二衬制止其继续变形，且不使初衬出现裂缝时，二衬 也出现裂缝。
.
③ 具有防水效果，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。
※ 预留初期支护变形量：在确定开挖尺寸时，应预留必要的初 期支护变形量以保证初期支护稳定后，二次衬砌的必要厚度
.
※ 仰拱的重要性
① 解决基础承载力不够，减少下沉：防止底鼓的隆起变形，调 整衬砌应力的作用；
② 封闭围岩，制止围岩过大的松弛变形，将围岩塑性变形和形 变压力控制在允许范围，提高结构的整体承载力；
③ 增加底部和墙部的支护抵抗力，防止内挤而产生剪切破坏。
※ 两层衬砌之间宜采用缓冲、隔离的防水夹层，即隔离层。
.
※ 锚喷衬砌内表面不太平整顺直，美观性差，影响司机在行车 中视觉感观，应根据需要考虑内装。 ※ 不宜采用锚喷支护作为永久衬砌的情况 ① 在某些不良地质、大面积涌水地段和特殊地段不宜采用锚 喷衬砌作为永久衬砌； ② 对衬砌有特殊要求的隧道或地段，如洞口地段，要求衬砌 内轮廓很整齐、平整； ③ 有很高的防水要求的隧道； ④ 寒冷和严寒地区有冻害的地方(锚喷衬砌抗冻胀能力较差) ⑤ 围岩及覆盖太薄，且其上已有建筑物，不能沉落或拆除者 ⑥ 地下水有侵蚀性，可能造成喷射混凝土和锚杆材料的腐蚀
铁路隧道组成及其要点
铁路隧道组成及其要点
铁路隧道的组成及其要点如下：
洞身：是隧道结构的主体部分，是列车通行的通道。
其净空应符合国家规定的铁路隧道建筑限界。
长度由两端洞门的位置来决定。
衬砌：承受地层压力，维持岩体稳定，阻止坑道周围地层变形的永久性支撑物。
它由拱圈、边墙、托梁和仰拱组成。
洞门：位于隧道出入口处，用来保护洞口土体和边坡稳定，排除仰坡流下的水。
它由端墙、翼墙及端墙背部的排水系统所组成。
附属建筑物：为工作人员、行人及运料小车避让列车而修建的避人洞和避车洞；为防止和排除隧道漏水或结冰而设置的排水沟和盲沟；为机车排出有害气体的通风设备；电气化铁道的接触网、电缆槽等。
隧道结构构造
格栅钢架/ 型钢
二次衬砌
拱墙（cm）
仰拱/底板 （cm）
Ⅱ5
－
－
－
—
25
－
Ⅲ 7 局部 2.0
1.2~1.5
—
25
－
Ⅳ 10 拱墙 2.0~2.5 1.0~1.2
－
30
40
Ⅴ 15~22 拱墙 2.5~3.0
0.8~1
格栅拱架 （全环设置）
35
40
Ⅵ
通过试验确定
第四章 隧道结构构造
双线铁路隧道复合式衬砌支护参数表
复习：
隧道限界 隧道曲线段加宽
第四章 隧道结构构造
• 隧道衬砌构造 • 洞门与明洞 • 附属建筑物 • 高速铁路隧道空气动力学问题及工 程措施
第四章 隧道结构构造
隧道 结构 构造
主体构 造物
附属构造 物
洞身衬砌
平、纵、横断面的形状由道路隧道 的几何设计确定
衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌 计算决定
＆锚喷式衬砌是锚喷结构既作为隧道支护，又作为隧 道永久结构的形式。
＆具有隧道开挖后衬砌及时，施工方便和经济的显著 特点。
第四章 隧道结构构造
第四章 隧道结构构造
＆锚喷支护作为隧道的永久性衬砌，一般考虑是在Ⅲ 级及以下围岩中采用；在Ⅳ级及以上围岩中，采用锚 喷支护经验不足，可靠性差。
＆在层状围岩中，采用喷锚支护效果较好；
第四章 隧道结构构造
设置 作用 仰拱
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
第四章 隧道结构构造
仰拱的重要性: ① 解决基础承载力不够，减少下沉：防止底鼓的 隆起变形，调整衬砌应力的作用；
隧道工程第四章隧道结构构造
三、装配式衬砌
装配式衬砌是将衬砌 分解为若干块构件（也 称管片），这些构件在 现场或工厂预制，然后 运到现场安装。
适用条件：地质条件较好，围岩稳定，地下水很少，有 场地，施工单位又有制造、运输和拼装衬砌的设备，并控制 开挖和拼装工艺有一定的经验时，可采用拼装衬砌。
装配式衬砌的优点 （1）一经装配成环，不需养护时间，即可承受围岩压力； （2）预制的构件可以在工厂成批生产、在洞内可以机械化拼装，从 而改善了劳动条件； （3）拼装时，不需要临时支撑如拱架、模板等，从而节省大量的支 撑材料和劳力； （4）拼装速度因机械化而提高，缩短了工期，还有可能降低造价；
装配式衬砌的缺点 （1）拼装衬砌的整体性较差，受力状态不太好，尤其是接缝缝多， 防水性能较差，必须单独加设有效的防水层，在富水地层中应用时需 要有较多的支持措施。 （2）要求一定的机械化设备，施工工艺复杂。
四、锚喷式衬砌
锚喷式衬砌是指锚喷结构既作为隧道临时支护，又作为 隧道永久结构的形式。
锚喷式衬砌构造
根据岩体的稳定性、通风 方式、照明状况、地形地 貌及环境条件来确定
附属构 造物
通风 照明 排水、消防、通讯等
第一节 衬砌构造
一、隧道衬配式衬砌 四、锚喷式衬砌 五、复合式衬砌
一、隧道衬砌的概述
（一）衬砌概念
一次支护 （初期支护） 衬砌
为了保证施工的安全、加固岩体和阻止围 岩的变形、坍塌而设置的临时支护措施， 常用支护形式有木支撑、型钢支撑、格栅 支撑、锚喷支护等
（1）喷射混凝土 喷射混凝土是以压缩空气为动力，将掺有速凝剂的混凝土
拌和料与水汇合成为浆状，喷射到坑道的岩壁上凝结而成的。 具有不需模板、施作速度快、早期强度高、密实度好、与
围岩紧密粘结、不留空隙的突出优点。
隧道的分类及主要构造
隧道分类及主要构造
一、隧道分类
隧道可根据不同的分类标准进行分类，常见的分类方式如下：
1.根据隧道所在地的不同，可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道。
山岭隧道一般位于山区，用于连接山岭间的交通；水下隧道位于江河湖泊底部，使交通线路得以在江河湖泊下穿行；城市隧道通常位于城市地下，使交通线路在城市地下穿越。
2.根据隧道长度，可分为短隧道、中隧道、长隧道和特长隧道。
短隧道长度在200米以下，中隧道长度在200米至1000米之间，长隧道长度在1000米至3000米之间，特长隧道长度在3000米以上。
3.根据隧道的使用功能，可分为交通隧道、输水隧道、排水隧道等。
交通隧道主要用于交通通行，输水隧道用于输送水资源，排水隧道用于排放城市污水或雨水。
4.根据隧道的建筑材料，可分为砖拱隧道、石拱隧道、钢筋混凝土拱隧道等。
二、主要构造
隧道的构造主要包括以下几个方面：
1.洞身：隧道的主体部分，用于容纳交通线路或输水、排水管道等。
洞身的结构根据不同的使用功能和地质条件而有所不同。
2.洞门：隧道的进出口部分，一般采用钢筋混凝土结构或石材结构。
洞门的作用是防止山体滑坡、落石等自然灾害对隧道的破坏，同时也便于隧道的维护和管理。
3.衬砌：为了防止围岩变形或坍塌，在洞身周围设置的保护结构。
衬砌可以是钢筋混凝土结构或砖石结构，根据不同的地质条件和施工方法选择不同的衬砌形式。
4.排水系统：为了防止水患对隧道的影响，隧道内需要设置完善的排水系统。
排水系统包括排水沟、集水坑、水泵等设施，根据具体情况设计排水方案。
隧道工程图文讲解
路堑对称型明洞
路堑偏压型明洞
※ 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；低侧边坡明洞墙顶以下部分为挖方，且能满足外侧 边墙嵌入基岩要求的地段
※ 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，而外侧地面较为宽敞和稳定，上部填土坡面线 能与地面相交以平衡山侧压力的地段
① 导致实际墙背的侧压力较计算的要大，影响结构安全； ② 较好的围岩与衬砌之间有低摩擦角的回填“软弱夹层”，会 增加土压力和减小弹性抗力，技术、经济效益方面都是不适宜 的
4.4 竖井、斜井
1、竖井 ※ 位置选择：
必须考虑地形、地质， 与主坑道的衔接，完工后的 处理等条件来决定。特别是 设在山谷部分的竖井多数延 长短，要研究防止井口附近 地表水和泥沙的流入措施
※ 为了使开挖时外轮廓线圆顺，尽可能减少围岩中的应力集中
锚喷衬砌的内轮廓线，宜采用曲墙式的断面形式；
※ 锚喷衬砌内表面不太平整顺直，美观性差，影响司机在行车
中视觉感观，应根据需要考虑内装。
※ 不宜采用锚喷支护作为永久衬砌的情况
① 在某些不良地质、大面积涌水地段和特殊地段不宜采用锚 喷衬砌作为永久衬砌；
止因外墙下沉而引起拱圈开裂。故外墙必须设置于稳固地基 上，如有困难，则可用桩基(或加深基础)及加固地基等方法 进行处理
柱式拱形明洞门路堑式
翼墙式拱形明洞门路堑式
台阶式拱形明洞门（半路堑式）
台阶式拱形明洞门（偏压式）
2、棚式明洞 当山坡坍方，落石数量较少，山体侧压力不大，或因受地 质、地形条件的限制，难以修建拱形明洞时，可采用棚式明洞 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(不修建外墙时)等 ※ 墙式棚洞(墙式棚式明洞)
高铁隧道(隧道结构构造)
隧道支护
（一）锚杆
锚杆是将破碎或 不稳定岩体(块)与牢 固稳定的岩体连结在 一起以提高整体稳定 性的一种支护措施。
1
洞身衬砌结构
1
洞身衬砌结构
（二）钢架
当围岩软弱、破碎严重且自稳性差时，隧道开挖 后，需要及时提供足够强的支护约束围岩变形。在初 期支护内设置钢拱架将增大支护结构早期的刚度，阻 止围岩的过度变形并承受部分的松弛荷载。钢架分为 型钢和格栅钢架两种。
洞门与明洞
翼墙式（八字式）洞 门 洞口地质较差（Ⅳ 级及以上围岩），山体 纵向推力较大时，在端 墙式洞门的单侧或双侧 设置翼墙。
2
洞门与明洞
柱式洞门 洞口地形较陡（Ⅳ 级围岩），仰坡有下 滑的可能性，又受地 形或地质条件限制， 不能设置翼墙时，可 在端墙中部设置2个 （或4个）断面较大 的柱墩，以增加端墙 的稳定性。
2
洞门与明洞
D Lh
D0
D Lh
D0
洞口缓冲段纵向断面形式
3
隧道附属构筑物
（一）防排水设施 隧道的永久性防排水是通过防排水工程措施 实现的。 经过理论和实践经验的总结，提出了“防、 堵、截、排结合，因地制宜，综合治理”的原则。
3
隧道附属构筑物 截：截断地表水和地下水流入隧道的通道，洞口
地表设天沟等截水沟以及地表陷穴等整治； 防：防止地下水从衬砌背后渗入隧道内，充分利 用混凝土自防水能力，以及在衬砌与支护之间设置
• 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。
2
洞门与明洞 (4)半路堑式单压型
• 适用于傍山隧 道洞口或傍山 线路上半路堑 地段
2
洞门与明洞
2、棚式明洞(简称棚洞)
隧道的基本构造
隧道的基本构造隧道是连接两个地点的地下通道，其基本构造包括隧道固定构件、衬砌结构、排水构造、通风构造、电气照明、安全通道等。
下面我们将详细介绍隧道的基本构造。
一、隧道固定构件隧道固定构件是钢筋混凝土结构，用于承受土壤、岩石等所施加的压力和负荷，保证隧道的稳定性和安全性。
隧道固定构件分为顶板、侧墙和地基三部分。
顶板是隧道的顶部，最重要的地方，一般要进行混凝土支护和锚杆锚固处理。
侧墙是隧道的两侧，经常受到承压和湿度影响，需要进行水泥渗漏防护处理。
地基是隧道的地面，由于地质环境影响，地基稳定性较难保证，需要进行特殊处理。
二、衬砌结构隧道衬砌结构是隧道固定构件的表面材料，由砖、混凝土、钢板等材料构成。
衬砌的主要作用是保护隧道固定构件不受侵蚀和损坏，同时抵抗车流、行人衝撞等外力。
衬砌的厚度一般在8-12厘米之间，具有较高的抗压和耐磨性能。
对于条件较差的地质环境，衬砌的厚度要增加，或者采用高强度混凝土或特种钢板来提高抗压强度和耐腐蚀性能。
三、排水构造隧道中常常会受到地下水流压力的影响，形成水流，导致隧道内部积水、水气浸泡，对地下建设的稳定性以及人员和设备的安全都造成威胁。
为了保证隧道的健康环保，建设人员需要根据地质探测情况和当地气象条件，进行合理设计和建设排水构造，包括排水管、隧道自流水固定构造、隧道排水井等进行排水。
四、通风构造隧道中的排放气体产生时间较长，若不能及时排放，会产生很多不良影响。
因此隧道内部除了需要设计和建设排水构造外，还需要设计和建设通风构造，将车辆排放产生的尾气、油烟、粉尘等不良气体及时排放。
一般隧道通风采用自然通风和机械通风两种方式，一般采用强制通风，通过风机进行排风，通过进气孔进行循环，即可保证隧道内部通风畅通无阻。
五、电气照明隧道的建设需要进行全面的电气照明工作，目的是为了保证隧道内部光线充足，以保证隧道的通行安全。
照明要求应该遵照国家规定，同时安装门灯和路灯的区域，应该合理安排。
5 隧道结构构造
31
复合式衬砌
（一）初期支护 4、钢筋网 钢筋网喷射混凝土是在喷射混凝土之前，在岩面上
挂设钢筋网，然后再喷射混凝土。目前，我国在各类隧 道工程中应用钢筋网喷射混凝土支护的比较多，主要用 于软弱破碎围岩，而更多的是与锚杆或者钢拱架构成联 合支护。
山岭隧道
32
复合式衬砌
（一）初期支护 4、钢筋网 钢筋网通常作环向和纵向布置。环向筋一般为受力
时速350 km双线铁路隧道代表性衬砌结构断面(V级围岩)
51
复合式衬砌
（三）山岭隧道复合式衬砌典型断面及部分参数 5）高速铁路隧道复合式衬砌断面
山岭隧道
时速350 km双线铁路隧道代表性衬砌结构断面(II级围岩)
52
单层衬砌
（一）整体式混凝土衬砌 隧道开挖后，以较大厚度和刚度的整体模筑混凝
土作为隧道的结构。 整体式衬砌按照工程类比、不同围岩级别采用不
山岭隧道
18
复合式衬砌
（一）初期支护 2、喷射混凝土 喷混凝土的设计项目主要是喷混凝土的强度、厚度。 我国铁路隧道设计规范和公路隧道设计规范以及锚
杆喷射混凝土支护技术规范规定的喷混凝土为C20。
山岭隧道
19
复合式衬砌
（一）初期支护 2、喷射混凝土
对喷混凝土厚度的认识 ： 从饰面的角度出发，喷混凝土厚度多采用5cm，喷砂 浆的厚度可以采用3cm； 从发挥支护构件作用，厚度不宜小于8cm； 喷混凝土的最大厚度，除特殊场合外不宜大于20cm， 在特殊场合可以采用25cm。
筋，由设计确定，直径12mm左右；纵向筋一般为构造 筋，直径6~10mm；网格尺寸一般为20cmx20cm, 20cmx25cm,25cmx25cm,25cmx30cm或30cmx30cm。
隧道的结构简介
隧道的结构构造道路隧道结构构造由主体构造物和附属构造物两大类组成。
主体构造物是为了保持贮存岩体的稳定和行车安全而修建的人工永久建筑物，通常指洞身衬砌和洞门构造物。
洞身衬砌的平纵、横断面的形状由道路隧道的几何设计确定，衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定。
在山体坡面有发生崩坍和落石可能时，往往需要接长洞身或修筑明洞。
洞门的构造型式由多方面的因素决定，如岩体的稳定性、通风方式、照明状况、地形地貌以及环境条件等。
附属构造物是主体构造物以外的其他建筑物，是为了运营管理、维修养所、给水排水、供蓄发电、通风、照明、通讯、安全等而修建的构造物。
1、衬砌结构的类型山岭隧道的衬砌结构形式，主要是根据隧道所处的地质地形条件，考虑其结构受力的合理性、施工方法和施工技术水平等因素来确定的。
随着人们对隧道工程实践经验的积累，对围岩压力和衬砌结构所起作用的认识的发展，结构形式发生了很大变化，出现各种适应不同的地质条件的结构类型，大致有下列几类。
1)直墙式衬砌直墙式衬砌形式通常用于岩石地层垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩压力很小的情况。
对于道路隧道，直墙式衬砌结构的拱部，可以采用割圆拱、坦三心圆拱或尖三心圆拱。
三心圆拱指拱轴线由三段圆弧组成，其轴线形状比较平坦时称为坦三心圆拱，形状较尖时称为尖三心圆拱，平时即为割圆拱。
2)曲墙式衬砌通常在III类以下围岩中，水平压力较大，为了抵抗较大的水平压力把边墙也做成曲线形状。
当地基条件较差时，为防止衬砌沉陷，抵御底鼓压力，使衬砌形成环状封闭结构，可以设置仰拱。
3)喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌这些衬砌与上述传统的衬砌方法有本质上的区别，这里仅介绍其结构形式。
为了使喷混凝土结构的受力状态趋于合理化，要求用光面爆破开挖，使洞室周边平顺光滑，成型准确，减少超欠挖。
然后在适当的时间喷混凝土，即为喷混凝土衬砌。
根据实际情况，需要安装锚杆的则先装设锚杆，再喷混凝土，即为喷锚衬砌。
如果以喷混凝土、锚杆或钢拱支架的一种或几种组合作为初次支护对围岩进行加固，维护围岩稳定防止有害松动。
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（一）直墙式衬砌
1、适用条件
适用于地质条件比 较好，以垂直围岩 压力为主而水平围 岩压力较小的情况， 主要适用于Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ级围岩，有时也 可用于Ⅳ级围岩。
（一）直墙式衬砌 2、结构组成
上部拱圈
竖直边墙
下部铺底
（二）曲墙式衬砌
1、适用条件
曲墙式衬砌适用 于地质条件比较 差，岩体松散破 碎，强度不高， 又有地下水，侧 向水平压力也相 当大的情况。主 要适用于Ⅳ级及 以上的围岩或Ⅲ 级围岩双线。多 线隧道也采用曲 墙有仰拱的衬砌。
隧 道 工
3 『第三章 ▎隧道结构构造
程
SUI DAO GONG CHENG
学习本章的要求： （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
隧道结构构造
衬砌
主体构造物 （永久性人工建筑物） 洞门 （明洞）
结构构造
附属构造物
适用：
技术成熟，适应多种围岩条件。 在隧道洞口段、浅埋段及围岩条件很差的软弱围岩 中采用整体式衬砌较为稳妥可靠。
整体式模筑混凝土衬砌主要是通过调整断面形状和衬砌厚 度来适应不同的地质条件，即适应不同的围岩级别和围岩 压力分布情况，因而，单层衬砌的形状和厚度变化较多。
（一）直墙式衬砌 （二）曲墙式衬砌
3、洞身衬砌类型
1．整体式混凝土衬砌 2、拼装式衬砌 3、锚喷式衬砌 4、复合衬砌 5、连拱衬砌
1．单层衬砌（整体式模筑混凝土衬砌）
采用混凝土或钢筋混凝土为材料就地灌注而成。
其工艺流程为：立模—灌筑—养护—拆模 特点：
对地质条件的适用性较强，易于按需要成型，整体性 好，抗渗性强，并适用于多种施工条件，如可用木、 钢模板或衬砌模板台车等
拼装式衬砌的构造要求
（二）曲墙式衬砌
2、结构组成
侧面曲边墙
仰拱的作用？
①抵御底部围岩压力 ②防止衬砌沉降 ③使衬砌形成一个环 状的封闭整体结构以 提高衬砌的承载能力。
底部仰拱或铺底
顶部拱圈
2、拼装式衬砌
拼装式衬砌是将衬砌分解为若 干块构件（也称管片），这些 构件在现场或工厂预制，然后 运到现场安装。
1）地质条件较好，围岩稳定，地下水很少，有场地， 适 施工单位又有制造、运输和拼装衬砌的设备，并控制 用 开挖和拼装工艺有一定的经验时，可采用拼装衬砌。 条 件 2）采用盾构施工，也宜采用拼装式衬砌，快速形
（辅助设施）
通风 照明 排水、消防、通讯等
第3章 隧道结构构造
洞身衬砌✓
洞门 明洞 斜井与竖井 内装、顶棚与路面 隧道的防水与排水
第一节 洞身衬砌
1 、衬砌概念 2、 衬砌材料 3、 洞身衬砌类型
1 、衬砌概念
开挖后的隧道，为了保持围岩的稳定性，隧道必须有足够 强度的支护结构称为衬砌。
支护的方式
①外部支护
（混凝土衬砌、砌石衬 砌、拼装式衬砌 ）
②内部支护（锚杆支
护、锚喷支护等）
③混合支护
2、衬砌材料
隧道是埋藏在地层深处的构筑物，其衬砌一般要承受较 大的围岩压力、地下水压力，有时还要受到化学物质的 侵蚀，处于高寒地区的隧道往往还要受到冻害等。
要求：1）应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性 和抗冻性等。 2）从经济角度考虑，还应满足就地取材，降低造 价，施工方便及易于机械化施工等。
初期支护采用的钢架宜用H形、工字形、U形型钢制成， 也可用钢管或钢轨制成。
7.装配式材料 适用：盾构隧道、掘进机隧道 优点：①无洞内养护时间，可立即承载；
②洞外预制质量好； ③用机械手拼装，速度快，改善劳动条件 ④不需临时支撑可节省大量材料及劳力
缺点： ①拼缝防水要求高
②与围岩接触不够密贴，一般应注浆 ③结构整体性不如模筑 ④需要足够的拼装空间 ⑤制备构件尺寸上要求精度高
成一次衬砌的强度。
拼装式衬砌的优缺点
（1）一经装配成环，不需养生时间，即可承受围岩压力； （2）预制的构件可以在工厂成批生产、在洞内可以机械 化拼装，从而改善了劳动条件； （3）拼装时，不需要临时支撑如拱架、模板等，从而节 省大量的支撑材料和劳力； （4）拼装速度因机械化而提高，缩短了工期，还其是 接缝较多，防水性能较差，必须单独加设有效的防水层， 在富水地层中应用时需要有较多的支持措施。 （7）要求一定的机械化设备，施工工艺复杂。
2、衬砌材料
1．混凝土
5．喷射混凝土
2．片石混凝土
6. 锚杆和钢架
3. 钢筋混凝土
7. 装配式材料
4．石料和混凝土预制块
1．混凝土
优点 整体性好，既可以在现场浇筑，也可以在加工场 预制，而且可以机械化施工。可以在水泥中掺入 外加剂，以提高混凝土的性能。
缺点 灌注后不能立即承受荷载，需要进行养护，达到 预定强度才能拆模，占用的模板和拱架较多。普 通混凝土的耐侵蚀能力较差。
3.钢筋混凝土
主要用在洞门、明洞衬砌等明挖地段，或者当隧道通过地 震区、偏压、通过断层破碎带或淤泥、流砂等不良地质地 段。
4．石料和混凝土预制块
优点
可就地取材、降低造价、 可保证衬砌厚度并能较早 地承受荷载，可以节省水 泥和模板，耐久性和耐侵 蚀性能较好。
缺点 整体性、防水性能较差，施 工进度较慢，而且砌筑技术 要求高。
工艺流程：立模－灌筑－养护－拆模
2．片石混凝土
铁路隧道，为了节省水泥，在岩层较好地段的边墙衬砌， 允许采用片石混凝土（片石的掺量不应超过总体积的 20%）。此外，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回填。
公路隧道衬砌一般不用，只在仰拱填充或超挖部分可以使 用片石混凝土砌筑。片石掺用量不得超过总体积的30％。
洞门挡墙、挡土墙、明线路 缘石等仍可使用。
5．喷射混凝土
喷射混凝土是将混凝土干拌和料、速凝剂和水用 混凝土喷射机高速喷射到洁净的岩石表面上凝结 而成。其密实性强，能快速封闭围岩裂隙。密贴 于岩石表面，早期强度高，能起到封闭岩面和支 护作用，是一种较为理想的柔性支护。
6.锚杆和钢架
锚杆是一种插入到围岩岩体内的杆形构件，可加固围岩。 可分为机械型锚杆、粘结型锚杆以及预应力锚杆。 钢架是为了加强支护刚度而在初期支护或二次衬砌中 放置的型钢支撑或格栅钢支撑。