第四章 隧道作业答案

1、隧道衬砌的类型及适用条件 （1）整体式混凝土衬砌：按照工程类比、不同的围岩类别采用不同的衬砌厚度，其形式有
1 直墙式衬砌，适应于地质条件良好，以垂直围岩压力为主而 直墙式衬砌和曲墙式衬砌两种。○ 2 曲墙式衬砌，适应于地质较差，有较 水平围岩压力较小的情况，主要适用于Ⅰ~ Ⅲ级围岩；○
大水平围岩压力的情况，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。 （2）装配式衬砌：适用于盾构法施工的城市地下铁道和水底隧道中，在铁路、公路隧道中 由于装配式衬砌要求有一定的机械化设备，施工工艺复杂，衬砌的整体性及抗渗性差而未能推 广使用。 （3）锚喷式衬砌：锚喷式衬砌内轮廓线应比整体式衬砌适当加大，除考虑施工误差和位移 量外，应再预留 10cm 作为必要时补强用。当遇到地下水发育或大面积淋水地段，能造成衬砌 腐蚀或特殊膨胀性围岩地段， 最冷月平均气温低于 -5 oC 地区的冻害地段等情况是不宜采用锚喷 衬砌。 （4）复合式衬砌：适用于围岩稳定性差、地下水发育地段，推荐采用复合式衬砌 。 2、洞门有何作用，有哪些洞门形式，适用于什么地质条件？ 洞门的作用有以下几个方面： （1）减少洞口土石方开挖量； （2）稳定边、仰坡； （3）引离地表流水； （4）装饰洞口 洞门的形式： （1）洞口环框：当洞口石质坚硬稳定，且地形陡峻无排水要求时，可修建洞口环框 （2）端墙式（一字式）洞门：适用于地形开阔、石质较稳定 的地区 （3）翼墙式（八字式）洞门：适用于洞口地质较差的 IV 级及以上围岩，山体纵向推力较 大时的地区 （4）柱式洞门：用于地形较陡（Ⅳ级围岩） ，仰坡有下滑的可能性，又受到地形或地质条
⎧ ⎪r + a − r cosφ = f 1 2 2 ⎪ ⎪ 根据标准公式： ⎨r2sinφ 2 − a = b ⎪ a ⎪r1 + = r2 ⎪ sinφ1 ⎩
保持 r2 = 321cm，φ1 = 78.51 和φ 2 = 45 的值不变 ，分别把 b 等于上式求得
� �
b = 249cm时：f = 30cm，a = 66cm，r1 = 228cm b = 265cm时：f = 237cm，a = 50cm，r1 = 251cm
自防水能力，并在衬砌与支护之间设置防水层。 （ 2） “堵” 就是以衬砌混凝土为基本防水层，以其它防水材料为辅助防水层，阻隔地下
水，使之不能进人隧道内的防水措施，必要时还可以采用注浆堵水措施。堵水措施可以较好地 保护地下水环境。 （3） “截” （4） “排” 就是在隧道以外将地表水和地下水疏导截流，使不进入隧道工程范围内。 就是人为设置排水系统，将地下水排出隧道
施工断面图：
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许 琨 20090460127 水利与环境学院 道桥一班
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（1）盖板式明洞：明洞的内侧置于基岩或稳定的地基上，以承受山体的侧向压力，外墙只 承受由盖板传来的垂直压力。 （2） 钢架式明洞： 适用于地形狭窄， 山坡陡峻， 基岩埋置较深而上部地基稳定性差的时候。 该明洞主要又外侧钢架，内侧重力式墩台结构、横顶梁、源自文库横撑及钢筋混凝土盖板组成。 （3）悬臂式明洞：适用于稳定而陡峭的山坡，外侧地形难于满足一般棚洞的地基要求 ， 且 落石不太严重的地区。它的内墙为重力式，上端接筑悬臂式横梁，其上铺以盖板，在盖板的内 部设平衡重来维持结构外荷载作用下的稳定，同时为保证棚洞的稳定性，要求悬臂必须伸入稳 定的基岩内。 4、如何做好隧道的防水与排水？ 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，因地制宜，综合治理”的原则。 （ 1） “防” 指衬砌防水，即防止地下水从衬砌背后渗入隧道内，充分利用混凝土结构的
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相应的工程措施有： 在隧道入口设置净空断面积大于隧道有效净空面积缓冲结构 （如棚洞） 。 设置净空断面积大于隧道净空断面积的缓冲棚，可以缓解列车运行空间条件骤变的程度，从而 起到消减微气压波的作用。 7、某单线曲线隧道，设计行车速度 160km/h，位于 II 级围岩内，采用直墙式衬砌，衬砌厚度为 40cm，加宽值 W=30cm，中线偏距 d=10cm，线路上部建筑为次重型，试查表确定其主要尺寸， 并绘制衬砌施工断面图。 解：隧道总加宽值： W
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件限制，不能设置翼墙的时候，柱式东门比较美观，适于城市附近、风景区或长大隧道的洞口 （5）台阶式洞门：当洞门位于傍山侧坡地区，洞门一侧边仰坡较高，为提高靠山侧仰坡起 坡点，减少仰坡高度，可设置台阶式洞门 （6）斜交式洞门：当隧道洞口线路与地面等高线斜交时，为了缩短隧道长度，减少挖方数 量，可采用平行于等高线与线路呈斜交的洞口 （7）喇叭口式洞门：适用于高速铁路隧道，用以缓和高速列车的空气动力学效应 3、什么是明洞？试述明洞的结构类型、受力特点和适用条件？ 隧道埋深较浅，上覆岩(土)体较薄，难采用暗挖法时，则应采用明挖法来开挖隧道。用这 种明挖法修筑的隧道结构，通常称明洞。 明洞的结构类型常因地形、地质和危害程度的不同，有多种样式，采用最多的为拱式明洞 和棚式明洞两种。 （一）拱式明洞： （1）路堑式对称型：适用于路堑边坡处于对称或者接近对称，边坡岩层基本稳定，仅防止 边坡有少量坍塌、落石，或用于隧道洞口岩层的破碎，覆盖层较薄而难于用暗挖法修建隧道时， 主要受对称荷载，拱、墙均为等截面，边墙为直墙式 （2）路堑式偏压型：适用于两侧边坡高差较大的不对称路堑。主要承受不对称荷载 （3）半路堑式偏压型：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 。 主 要承受偏压荷载 （4）半路堑式单压型：适用于傍山隧道洞口或傍山线路上的半路堑地段 。此种明洞荷载不 对称，承受偏侧压力作用 （二）棚式明洞： 当傍山隧道地形的自然横坡比较陡，外侧没有足够的场地设置外墙及基础时，采用棚式明 洞。
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表水的自然环境，减少对水环境的破坏并尽量恢复其自然环境 。 5、避车洞布置的原则是什么？其底面标高是如何确定的？ 避车洞布置原则： 在碎石道床的隧道内，每侧相隔 300m 布置一个避车洞，在整体道床的隧道内，因人员行 车待避较方便，且线路维修工作量较小，为此，每侧相隔 420m 布置一个大避车洞。 当隧道长度 300～400m 时，可在隧道中间设一个大避车洞，隧道长度小于 300m 以下时， 可不设大避车洞。如果两端洞口接桥或路堑，当桥上无避车台或路堑两侧沟外无平台时，应与 隧道一起考虑布置大避车洞。 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 布置一个小 避车洞。图隧道临近有农村市镇，或曲线半径小，视距较短时，小避车洞可适当加密。 不同衬砌类型或不同加宽断面衔接处，或沉降缝、工作缝、伸缩缝处应避开设置避车洞。 底面标高的确定： 当避车洞位于直线上且隧道内有人行道时， 避车洞底面应与人行道顶面齐平， 无人行道时， 避车洞的底面应与道砟顶面齐平；隧道内采用整体道路时，应与道床面齐平。 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低于内轨顶面的高度分别为 h1 及 h2，其值为 内侧：h1=25+0.33E 外侧：h2=25-1.33E 式中 E——曲线外轨超高值 6、高速铁路隧道出口设置缓冲结构的原因是什么？有哪些相应的工程措施？ 高速列车进入隧道，前方的空气受到挤压，这种挤压状态以声波传播至隧道出口，骤然膨 胀，产生一个被称为微气压波的次声波。由于微气压波的产生伴有影响环境的爆破噪声，并会 对临近的建筑物产生危害，因此高速铁路的隧道出口处要设置缓冲结构。
= W
1
+ W
2
单线隧道偏移值为： d =
1 (W1 − W2 ) 2
由于隧道总加宽为 30cm，单线隧道偏移值为 10cm。那么，可以得到： 内侧加宽值： W 外侧加宽值： W
1
= =
2d + W 2
= 25 cm
W
2
− 2d = 5 cm 2
因此，曲线段标准的外侧宽为： 2.44+0.05=2.49m 曲线段标准的内侧宽为： 2.44+0.25=2.65m
（ 5） “结合” 就是因地制宜，综合考虑，适当选择治水方案，做到技术可行，费用经济， 效果良好，保护环境。这要根据围岩的工程地质条件，地下水的水量大小及埋藏和补给条件， 工程结构的设计使用要求，施工技术水平及环境保护要求等情况来选择确定。结合的又一层含 义是，设计，施工、维修相结合，但以施工为主，充分结合现场实际，实行点面结合，将大面 积渗漏水汇集为局部出水，进行有组织排水。应尽可能在施工中就将水治理好，保护地下及地