第二章 公路隧道结构构造

图5-5 偏压衬砌示意图
（6）喇叭口隧道衬砌
公路常设计为双线隧道，有时为绕过困难地 形或避开复杂地质地段，减少工程量，可将 一条双幅公路隧道分建为二个单线隧道或二 条单线并建为一条双幅的情况，衬砌产生了 一个过渡区段，这部分隧道衬砌的断面及间 距均有变化，相应成了一个喇叭型，称为喇 叭口隧道衬砌
ⅠⅡ
1 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。 所用的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 衬砌材料应价格便宜、就地取材、便于机械化施工的要求。
（1）混凝土
优点：整体性好，既可以现场浇注，也可以在加工厂预制，而 且可以机械化施工，其本身密实性较好，具有一定的密实性。 根据需要可以选择合适的水泥：比如选择具有快硬，早强的快 硬硅酸盐水泥、硅酸盐膨胀水泥和石膏矾土膨胀水泥；抗渗 防水的大坝水泥和防水水泥；抗硫酸盐侵蚀的抗硫酸盐硅酸 盐水泥，以及塑化水泥，加气水泥。 根据需要可以添加添加剂：减水剂、低温早强剂、常温早强剂、 速凝剂、缓凝剂、塑化剂、以及引气剂。 抗冻混凝土，寒冷地区强度不能低于42.5Mpa，严寒地区不能 低于52.5Mpa. 缺点：灌注后不能立即承受荷载，需要养生，达到一定强度才 能拆模，占用模板和拱架多。 工艺流程：立模－灌筑－养生－拆模
主要用于洞门挡墙、挡土墙、明线路缘石，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。
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。
（6）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
Ⅱ线线路中线 Ⅰ线线路中线
ⅠⅡ
挡墙面 线 Ⅰ路 线 中 线 线 Ⅱ路 线 中 线
Ⅱ- Ⅱ断面
Ⅰ- Ⅰ断面
（7）圆形断面衬砌ห้องสมุดไป่ตู้
圆形断面衬砌适用 于软弱围岩，为了 抵御较大的围岩压 力，公路隧道可以 采用圆形或近似圆 形断面的支护结构， 因为需要较大的衬 砌厚度，所以多半 在施工时进行二次 衬砌。水底隧道广 泛使用盾构法施工， 其断面为全圆形。
第二章 公路隧道结构构造
2.1衬砌材料与构造
2.2洞门
2.3明洞
2.4内装、顶棚及路面 2.5隧道的附属设施 2.6防排水设施
2.1衬砌材料与构造
公路隧道结构构造由主体构造物和附属构造物组成。 主体构造物是为了保持岩体稳定和行车安全而修建的人工 永久建筑物，一般指洞身和洞门构造物。 附属构造物是为了运营管理、维修养护、给水排水、供电、 通风、照明、通讯、安全等而修建的构造物。
仰拱：
① 可以改善衬砌受力状态，施工麻烦，影响施工运输； ② Ⅴ、Ⅵ类围岩均需修仰拱； ③ Ⅳ类围岩，基础地质较好时可不设，反之要设。 设置仰拱作用：
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
（4）喷锚衬砌及复合衬砌
①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。适当的时间喷混凝土， 即为喷混凝土衬砌；②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；③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。待初次支护 的变形基本稳定后，进行现浇混凝土二次衬砌， 即为复合式衬砌。
锚喷支护是指锚杆支护、喷射混凝土 支护以及它们与其他支护结构的组合。
喷锚支护流程 开挖－喷混凝土－打锚杆 优点： 1.迅速封闭围岩张裂隙、节理，加固围岩； 2.节省大量支护材料； 3.支护及时，可大断面开挖，进度加快； 4.遏制围岩变形，有利于围岩稳定。
（5）石料
优点：材料来源广，可以就地取材，砌筑后 能 较早的承受荷载，可以节省水泥和模板。 缺点：砌缝多，容易漏水，手工操作，费时费工， 需要熟练工人，不能机械化施工。
（8）矩形断面衬砌
水底隧道采用沉管法施工时，其断面常用矩形 型式；用明挖法施工时，尤其在修筑多车道隧 道时，其断面广泛采用矩形
初期支护 防水层 模注二次衬砌
C25素砼 隧 道 中 线
线 路 中 线
2%
路线设计标高 隧底填充C10素砼
C25素砼
复合式衬砌结构图
基本组成：外衬、防水层、内衬 内 衬 外 衬
混凝土衬砌
混凝土衬砌 混凝土衬砌
喷锚支护
格栅钢构拱架喷射混凝土 装配式衬砌
防水层：厚度≥1mm防水材料，如PVC板、复 合土工膜等。
（2）钢筋混凝土 隧道施工时，暗挖部分就地绑扎钢 筋比较困难，通常不得已时才采用钢筋混 凝土，通常情况下采用格栅钢架并连接钢 筋和钢筋网等做临时支护，完成临时支护 则沿用为永久支护，明挖阶段可采用现场 绑扎。
（3）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。密贴与岩石表面，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。
在不同的时间分层先后施作，它可以是两层、三 层或更多的层 ，目前实践的都只外衬和内衬两层，因 此又称之“双层衬砌” 外衬受力： 保护围岩和加固围岩，促进围岩的应力调整，充 分发挥围岩的自承作用 内衬受力： 在较坚硬的围岩地段，由于围岩具有自承能力， 它与初期支护组合在一起能起到永久建筑物的作用，所以二次 衬砌只是用来提高安全度的； 在围岩比较软弱地段，则内、外衬砌是共同承载；而在 一些特殊地质地段中(坍方、大变形)，二次衬砌的承载作用是 主要的，它不仅稳定围岩的变形而且在整个衬砌结构中占有主 导地位。
（4）锚杆与锚喷支护
锚杆是机械加固围岩的一种材料。通常分机械型锚 杆、粘结性锚杆以及预应力锚杆。当围岩不稳定时，还 可以张挂金属网。设置锚杆再加喷射混凝土时，即为锚 喷支护。 （1）锚杆支护 （2）喷射混凝土支护 （3）锚杆喷射混凝土支护 （4）钢筋网喷射混凝土支护 （5）锚杆钢筋网喷射混凝土 （6）以上类型加设型钢支撑（或格栅）而成的联合支护
优点：
① 改善受力条件，相对单层同厚度模筑衬砌，承载能 力提高20％～30％ ② 防止外层衬砌风化，使喷层内钢筋网和锚杆端部免 于锈蚀 ③ 表面光洁平整，利于通风 ④ 防水效果好 缺点：
造价较高，工序多，施工较复杂
（5）偏压衬砌
当山体地面坡较 陡，线路外侧山体 覆盖较薄，或由于 地质构造造成的明 显偏压，隧道衬砌 为承受这种不对称 围岩压力而采用如 图5-5所示的非对称 变厚度结构形式。
直墙式衬砌
（3）曲墙式衬砌
适用范围：适用于IV级 以上围岩，水平压力大 或除了垂直压力外，还 有底鼓压力的情况。① 地质条件较差，为抵御 底鼓压力，配以仰拱使 衬砌形成环状封闭结构； ②基础地基较好，可采 用无仰拱的曲墙式衬砌。 仰拱：为改善隧道上部支护结构受力条件而设置在隧道底部 的反向拱形结构。
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
拱圈
直边墙
轨顶面
铺底
直墙式衬砌
（2）半衬砌（又称大拱脚薄边墙衬砌）
适用于I、II级围岩，边墙可用 喷射砼做成，亦可用砼整体浇 灌。此类衬砌可使拱脚稳固的 直接支承在两侧围岩上，以改 善拱圈的受力条件，减少边墙 的开挖及衬砌圬工数量，降低 造价。
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
2 洞身衬砌类型
（1）直墙式衬砌
适用：直墙式衬砌型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。一殷适用 于I，II级围岩，有时也可用于IV级围岩 拱部形状： ①坦三心圆拱(r1> r2) ②或尖三心圆拱 (r2< r1) ③割圆拱（r1＝r2＝r）