隧道工程隧道结构构造
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衬砌构造 洞门与明洞 隧道附属建筑物
学习本章的要求： ➢了解公路隧道的洞身结构、洞门结构、明洞结构 ➢掌握防排水设施的构造原理；
隧道 结构 构造
洞身衬砌的平、纵、横断面的形 洞身衬砌 状由道路隧道的几何设计确定
主体构 造物
衬砌断面的轴线形状和厚度由衬 砌内力计算决定
洞门构造物
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
锚杆类型 ➢机械型：通过锚杆杆体或杆端锚头的膨胀将锚杆嵌固在围岩中 ➢粘结型：利用灌浆将锚杆杆体或杆端端部固定在岩体内。
锚杆加固的作用原理？
利用锚杆的悬吊作用、组合 拱作用、减跨作用、挤压加固 作用，将围岩中的节理、裂隙 串成一体，提高围岩的整体性， 改善围岩的力学性能，从而发 挥围岩的自承能力。
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；
①悬吊作用： 将不稳定岩层悬吊在坚固岩层上，阻止围岩移动滑落。
② 减跨作用： 在隧道顶板岩层中打入锚杆，相当于在顶板上增加了支点，使 隧道跨度减小，从而使顶板岩体应力减小。
③ 组合梁作用： 在岩层中打入锚杆，将若干薄弱岩层锚固在一起，类似将叠合 的板梁变成组合梁，提高岩层的承载力。
④ 整体加固作用： 锚杆群锚入围岩后，其两端附近岩体形成圆锥形压缩区，按照 一定间距排列的锚杆在锚固力作用下构成承载环。
二次支护 （二次衬砌）
（永久支护）
为了保证隧道使用的净空和结构的安全而 设置的永久性衬砌结构。
在实际中，衬砌主要指能作为永久支护的结构。 （衬砌指的是为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋 混凝土等材料修建的永久性支护结构。）
（二）衬砌材料
➢应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性等。 ➢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。
喷层厚度一般5～30cm ，施工时一般要求分几次喷射。
（2）锚杆 锚杆是一种锚固在岩体内部的杆状体，是喷锚支护的主要
组成部分。它通过锚入岩体内部的钢筋，与岩体融为一体， 达到提高围岩的力学性能，改善围岩的受力状态，实现加固 围岩、维护围岩稳定的目的。
锚杆支护不仅对硬质围岩，而且对软质围岩也能起到良好 的支护效果。
1、混凝土 2、片石混凝土 3、钢筋混凝土 4、石料和混凝土预制块 5、喷射混凝土 6、锚杆和钢架 7、装配式材料
二、整体式模筑混凝土衬砌（单层传统衬砌）
整体式模筑混凝土衬砌，是在坑道内树立模板、拱架，然后 浇灌混凝土而成，其工艺流程为：立模—灌筑—养护—拆模。
整体式模筑混凝土衬砌是传统衬砌结构形式，采用传统矿山 法施工的隧道，广泛使用整体式衬砌，不考虑围岩的承载作用， 主要通过衬砌的结构刚度抵御地层的变形，承受围岩的压力，应 用传统松弛荷载理论设计。
附属构 造物
通风 照明 排水、消防、通讯等
第一节 衬来自百度文库构造
一、隧道衬砌的概述 二、整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌） 三、装配式衬砌 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
锚杆的布置
局部布置 它主要用在裂隙围岩。重点加固不稳定块体， 隧道拱顶受拉破坏区为重点加固区域。
系统布置 在破碎和软弱围岩中， 一般采用系统布置的锚 杆，对围岩起到整个加 固作用。
以下这个实验给著名岩石力学专家E.Hoek以很深的印象，看 似简单的东西却能起到很好的效果，值得我们去学习和借鉴！
a-岩石平均粒径；s-锚杆间距；L-锚杆长度；下面标示的与两个区域分别是被锚 固力压缩的区域和没有被锚杆垫片支护到的区域；
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
（二）曲墙式衬砌
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。
➢ 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； ➢ 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
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。
（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。
➢ 作用：封闭岩面、防止风化松动、填充坑凹及裂隙、维护和 提高围岩的整体性、帮助围岩发挥自身的结构作用、调整围岩应 力分布、防止应力集中、控制围岩变形、防止掉块、防止坍塌。
学习本章的要求： ➢了解公路隧道的洞身结构、洞门结构、明洞结构 ➢掌握防排水设施的构造原理；
隧道 结构 构造
洞身衬砌的平、纵、横断面的形 洞身衬砌 状由道路隧道的几何设计确定
主体构 造物
衬砌断面的轴线形状和厚度由衬 砌内力计算决定
洞门构造物
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
锚杆类型 ➢机械型：通过锚杆杆体或杆端锚头的膨胀将锚杆嵌固在围岩中 ➢粘结型：利用灌浆将锚杆杆体或杆端端部固定在岩体内。
锚杆加固的作用原理？
利用锚杆的悬吊作用、组合 拱作用、减跨作用、挤压加固 作用，将围岩中的节理、裂隙 串成一体，提高围岩的整体性， 改善围岩的力学性能，从而发 挥围岩的自承能力。
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；
①悬吊作用： 将不稳定岩层悬吊在坚固岩层上，阻止围岩移动滑落。
② 减跨作用： 在隧道顶板岩层中打入锚杆，相当于在顶板上增加了支点，使 隧道跨度减小，从而使顶板岩体应力减小。
③ 组合梁作用： 在岩层中打入锚杆，将若干薄弱岩层锚固在一起，类似将叠合 的板梁变成组合梁，提高岩层的承载力。
④ 整体加固作用： 锚杆群锚入围岩后，其两端附近岩体形成圆锥形压缩区，按照 一定间距排列的锚杆在锚固力作用下构成承载环。
二次支护 （二次衬砌）
（永久支护）
为了保证隧道使用的净空和结构的安全而 设置的永久性衬砌结构。
在实际中，衬砌主要指能作为永久支护的结构。 （衬砌指的是为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋 混凝土等材料修建的永久性支护结构。）
（二）衬砌材料
➢应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性等。 ➢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。
喷层厚度一般5～30cm ，施工时一般要求分几次喷射。
（2）锚杆 锚杆是一种锚固在岩体内部的杆状体，是喷锚支护的主要
组成部分。它通过锚入岩体内部的钢筋，与岩体融为一体， 达到提高围岩的力学性能，改善围岩的受力状态，实现加固 围岩、维护围岩稳定的目的。
锚杆支护不仅对硬质围岩，而且对软质围岩也能起到良好 的支护效果。
1、混凝土 2、片石混凝土 3、钢筋混凝土 4、石料和混凝土预制块 5、喷射混凝土 6、锚杆和钢架 7、装配式材料
二、整体式模筑混凝土衬砌（单层传统衬砌）
整体式模筑混凝土衬砌，是在坑道内树立模板、拱架，然后 浇灌混凝土而成，其工艺流程为：立模—灌筑—养护—拆模。
整体式模筑混凝土衬砌是传统衬砌结构形式，采用传统矿山 法施工的隧道，广泛使用整体式衬砌，不考虑围岩的承载作用， 主要通过衬砌的结构刚度抵御地层的变形，承受围岩的压力，应 用传统松弛荷载理论设计。
附属构 造物
通风 照明 排水、消防、通讯等
第一节 衬来自百度文库构造
一、隧道衬砌的概述 二、整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌） 三、装配式衬砌 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
锚杆的布置
局部布置 它主要用在裂隙围岩。重点加固不稳定块体， 隧道拱顶受拉破坏区为重点加固区域。
系统布置 在破碎和软弱围岩中， 一般采用系统布置的锚 杆，对围岩起到整个加 固作用。
以下这个实验给著名岩石力学专家E.Hoek以很深的印象，看 似简单的东西却能起到很好的效果，值得我们去学习和借鉴！
a-岩石平均粒径；s-锚杆间距；L-锚杆长度；下面标示的与两个区域分别是被锚 固力压缩的区域和没有被锚杆垫片支护到的区域；
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
（二）曲墙式衬砌
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。
➢ 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； ➢ 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
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。
（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。
➢ 作用：封闭岩面、防止风化松动、填充坑凹及裂隙、维护和 提高围岩的整体性、帮助围岩发挥自身的结构作用、调整围岩应 力分布、防止应力集中、控制围岩变形、防止掉块、防止坍塌。