高铁隧道(隧道结构构造)
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隧道基本构造(第八组)
缩缝则可以采用中埋式塑料或橡胶止水带，或采用背贴塑料止水带止 水。 -
防水层 压浆
一类为粘贴式防水层，另一类为喷涂式防水层
-
向衬砌背后压注水泥砂浆，用以充填衬砌与围岩之间的空隙，以堵住 地下水的通路，并使衬砌与围岩形成整体，改善衬砌受力条件
隧道衬砌结构防排水设计
隧道的防水措施，复合衬砌有内外三层防线： • ①即在隧道爆破开挖后，以喷锚支护为初期支护； • ②经监控量测确认初期支护基本稳定后，则在喷射混凝土 基面上铺设的防水层； • ③立模灌注的二次衬砌混凝土。 复合式衬砌防水层及二次衬砌混凝土两道防线，二者相 辅相成，缺一不可。防水层是不透水、表面光滑的塑料片 材，因而它不仅起到防水作用，而且在初期支护喷射混凝 土与二次衬砌间起到隔离、润滑作用。这对于二次衬砌混 凝土在硬化过程中，其内部发生的温度应力、收缩应力， 在初期支护的粗糙表面上就容易发生变形、拉裂。由于在 初期支护表面铺设了隔离润滑层，二次衬砌混凝土表面附 加应力就很小，就不易产生裂缝，其防水作用就有保证， 所以复合式衬砌防水效果就好。
---附属建筑物
- 避车洞的建筑要求
•
•
避车洞不宜设在衬砌的伸缩缝或沉降缝的断面上。也不宜设在衬砌 断面变化的衔接处。
避车洞的底面应与道床、人行道或侧水沟的盖板面等高齐平，以使 行人员、小车等躲避火车，杜绝不安全事故发生。
•
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（即 避车洞底面）低于内轨顶面的高度分别为h1及h2，如下图所示，其值 为：
面坡度较陡时可不设天沟。仰坡上可种植草皮、喷抹灰浆或加以铺砌。
•对洞顶天然沟槽加以整治，使山洪宣泄畅通。
•对洞顶地表的陷穴、深坑加以回填，对裂缝进行堵塞。处理隧道地
防水层 压浆
一类为粘贴式防水层，另一类为喷涂式防水层
-
向衬砌背后压注水泥砂浆，用以充填衬砌与围岩之间的空隙，以堵住 地下水的通路，并使衬砌与围岩形成整体，改善衬砌受力条件
隧道衬砌结构防排水设计
隧道的防水措施，复合衬砌有内外三层防线： • ①即在隧道爆破开挖后，以喷锚支护为初期支护； • ②经监控量测确认初期支护基本稳定后，则在喷射混凝土 基面上铺设的防水层； • ③立模灌注的二次衬砌混凝土。 复合式衬砌防水层及二次衬砌混凝土两道防线，二者相 辅相成，缺一不可。防水层是不透水、表面光滑的塑料片 材，因而它不仅起到防水作用，而且在初期支护喷射混凝 土与二次衬砌间起到隔离、润滑作用。这对于二次衬砌混 凝土在硬化过程中，其内部发生的温度应力、收缩应力， 在初期支护的粗糙表面上就容易发生变形、拉裂。由于在 初期支护表面铺设了隔离润滑层，二次衬砌混凝土表面附 加应力就很小，就不易产生裂缝，其防水作用就有保证， 所以复合式衬砌防水效果就好。
---附属建筑物
- 避车洞的建筑要求
•
•
避车洞不宜设在衬砌的伸缩缝或沉降缝的断面上。也不宜设在衬砌 断面变化的衔接处。
避车洞的底面应与道床、人行道或侧水沟的盖板面等高齐平，以使 行人员、小车等躲避火车，杜绝不安全事故发生。
•
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（即 避车洞底面）低于内轨顶面的高度分别为h1及h2，如下图所示，其值 为：
面坡度较陡时可不设天沟。仰坡上可种植草皮、喷抹灰浆或加以铺砌。
•对洞顶天然沟槽加以整治，使山洪宣泄畅通。
•对洞顶地表的陷穴、深坑加以回填，对裂缝进行堵塞。处理隧道地
高铁隧道(围岩分级、压力)
按照节理 ( 裂隙 ) 发育程度的不同又分为：节理不
发育、节理较发育、节理发育及节理很发育。 按照岩体风化程度的不同将围岩分为：风化轻微、 较重、严重、极严重四级。
岩体完整程度按下表划分。
1
围岩分级
岩体完整程度的划分
完整 程度
完整 较完 整 较破 碎 破碎 极破 碎 结构面状态 结构面1~2组，以构造型节理或层面为主，密 闭性 结构面2~3组，以构造型节理、层面为主，裂 隙多呈密闭型，部分为微张型，少有充填物 结构面一般为3组，以节理及风化裂隙为主， 在断层附近受构造作用影响较大，裂隙以微 张型和张开型为主，多有充填物 结构面大于3组，多以风化型裂隙为主，在断 层附近受构造作用影响大，裂隙宽度以张开 型为主，多有充填物 结构面杂乱无序，在断层附近受断层作用影 响大，宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填， 充填物厚度大 结构类型 巨块状整 体结构 块状结构 层状结构、 块石碎石 结构
表中R为RQD指标。
1
围岩分级
●优点是分级指标大体上是半定量的，同 时考虑了多种因素的影响；缺点是分级的 判断还带有一定的主观性，如弹性波速度 低，可能是有岩体完整，但岩质松软；地 质坚硬，但比较破碎；地形上局部高低相 差悬殊等几种原因引起的，就弹性波速度 这一个指标，就很难客观地下出正确的结 论。
严重
很严重
围岩地质构造变动较强烈，位于褶曲轴部或断裂影响 带内；软岩多见扭曲及拖拉现象；节理发育
位于断裂（层）破碎带内；节理很发育；岩体呈碎石、 角砾状，有的呈粉末泥土状
1
等级
节理不 发育
围岩分级
地质构造作用特征
节理（裂隙）1-2组，规则，为原生型或构造型，多数的间 距在1.0m以上，为密闭型。岩体被切割成块状
发育、节理较发育、节理发育及节理很发育。 按照岩体风化程度的不同将围岩分为：风化轻微、 较重、严重、极严重四级。
岩体完整程度按下表划分。
1
围岩分级
岩体完整程度的划分
完整 程度
完整 较完 整 较破 碎 破碎 极破 碎 结构面状态 结构面1~2组，以构造型节理或层面为主，密 闭性 结构面2~3组，以构造型节理、层面为主，裂 隙多呈密闭型，部分为微张型，少有充填物 结构面一般为3组，以节理及风化裂隙为主， 在断层附近受构造作用影响较大，裂隙以微 张型和张开型为主，多有充填物 结构面大于3组，多以风化型裂隙为主，在断 层附近受构造作用影响大，裂隙宽度以张开 型为主，多有充填物 结构面杂乱无序，在断层附近受断层作用影 响大，宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填， 充填物厚度大 结构类型 巨块状整 体结构 块状结构 层状结构、 块石碎石 结构
表中R为RQD指标。
1
围岩分级
●优点是分级指标大体上是半定量的，同 时考虑了多种因素的影响；缺点是分级的 判断还带有一定的主观性，如弹性波速度 低，可能是有岩体完整，但岩质松软；地 质坚硬，但比较破碎；地形上局部高低相 差悬殊等几种原因引起的，就弹性波速度 这一个指标，就很难客观地下出正确的结 论。
严重
很严重
围岩地质构造变动较强烈，位于褶曲轴部或断裂影响 带内；软岩多见扭曲及拖拉现象；节理发育
位于断裂（层）破碎带内；节理很发育；岩体呈碎石、 角砾状，有的呈粉末泥土状
1
等级
节理不 发育
围岩分级
地质构造作用特征
节理（裂隙）1-2组，规则，为原生型或构造型，多数的间 距在1.0m以上，为密闭型。岩体被切割成块状
高铁隧道(结构防排水)
30cm
不允许
30cm
允许
允许
两幅防水板的搭接宽度不应小于150mm，分段铺设的防水板边缘 部位应预留至少60cm搭接余量。搭接缝应采用双焊缝、调温、调 速热楔式功能的自动爬行式热合机热熔焊接，细部处理或修补采 用手持焊枪，热熔双焊缝搭接如图9-18所示，当采用单条焊缝时， 其有效焊接宽度不应小于15mm，焊接要严密，不得焊焦焊穿。搭 接缝焊接质量检查应按充气法检查，发现漏气及时修补。防水板 搭接缝应与施工缝错开1.0～2.0m。
（2）隧道应重视喷射混凝土的防渗，可通过掺加纤维材料，提高喷射混 凝土的防裂能力。锚喷支护作为复合衬砌的初期支护时，不得漏泥砂， 有明显漏水点时，可采用集中引排或注浆堵水。锚喷支护单独用作工程 衬砌时，可用于防水等级为三、四级的工程，喷混凝土厚度不宜小于8cm。 （3）施工缝、变形缝防水处理不宜少于一种措施，并优先选用中埋式止 水带。 （4）隧道防水层包括塑料防水板、喷膜防水层、防水涂料等，防水等级 二级以上的隧道应设臵防水层，并应优先选择塑料防水板防水层。对结 构腐蚀较强地段或水压过高地段，必要时可选择两层防水层。 （5）地下水发育的隧道宜采用分区隔离防排水技术，区段长度应根据洞 内渗漏水量的大小确定，富水地段可按模筑混凝土衬砌一次施作段长度 进行分区，采用带注浆管的背贴式止水带与防水板密封焊接进行分区， 背贴式止水带设于施工缝位臵。
四、止水带及止水条
施工缝及变形缝是隧道防排水的薄弱环节，也是隧道工程防 水的重点。施工缝通常采用背贴式止水带、遇水膨胀止水条、 中埋式止水带的单一或复合防水方式，必要时施工缝还应设臵 带注浆孔的遇水膨胀止水条并预埋注浆管。变形缝防水通常采 用中埋式止水带与背贴式止水带、防水密缝材料、遇水膨胀橡 胶止水条等组合的形式。特殊情况下变形缝防水还可设臵带接 水盒的构造形式。
高铁隧道(隧道结构构造)
隧道结构设计应采用先进的技 术和材料，以提高工程质量和 耐久性。
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。
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。
高速铁路隧道隧道结构设计与技术标准
（二）结构设计
1、衬砌类型的选取 根据二次衬砌结构在运营期间是否承受水压力
排水型衬砌型式 复合式衬砌 结构 防水型衬砌型式
不承受水压力
承受水压力
二种类型结构的设计原则与支护参数有所不同。
二.主要设计原则及措施
（二）结构设计
1、衬砌类型的选取
暗挖隧道采用复合式衬砌； 明挖隧道采用整体式衬砌； Ⅲ～Ⅵ级围岩隧道衬砌应采用曲墙有仰拱的形式；
钢支撑
钢支撑 125H
喷混凝土 20cm
喷混凝土 15cm
图 10
日本 Narashinodai 隧道开挖步骤
一.境内外高铁隧道概况
（一）境外高铁隧道概况
5、台湾
台北－高雄高速铁路
台湾南北高速铁路 全线长394km，设计时 速350km/h，运行时速 300km/h，其中暗挖施 工隧道42座，总长 39km。 隧道净空有效面积 为90m2。双线隧道净空 跨度为15.35m，净高 10.5m，线间距4.5m， 实际开挖面积 147~155m2。
一.境内外高铁隧道概况
（二）国内高铁隧道概况
1、武广客运专线
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
乌龙泉 武汉
咸宁
韶关
广州
岳阳
长沙
株洲 衡阳 郴州 衡山
隧道概况如下：
项目 数据 隧道数 （座） 222 隧道总长 度(km) 172 隧线比 19.8％ 特长隧道 数(座-m) 1-10081 3～10km隧道数 (座-m) 12-67163 最长隧道 名称 大瑶山一号 长度 10081 速度目标 值 350km/h
排水型结构支护参数表
初期支护 锚杆 间距（m） （环×纵） 钢架 间距 （m） 二次衬砌 预留变形 量(cm)
1、衬砌类型的选取 根据二次衬砌结构在运营期间是否承受水压力
排水型衬砌型式 复合式衬砌 结构 防水型衬砌型式
不承受水压力
承受水压力
二种类型结构的设计原则与支护参数有所不同。
二.主要设计原则及措施
（二）结构设计
1、衬砌类型的选取
暗挖隧道采用复合式衬砌； 明挖隧道采用整体式衬砌； Ⅲ～Ⅵ级围岩隧道衬砌应采用曲墙有仰拱的形式；
钢支撑
钢支撑 125H
喷混凝土 20cm
喷混凝土 15cm
图 10
日本 Narashinodai 隧道开挖步骤
一.境内外高铁隧道概况
（一）境外高铁隧道概况
5、台湾
台北－高雄高速铁路
台湾南北高速铁路 全线长394km，设计时 速350km/h，运行时速 300km/h，其中暗挖施 工隧道42座，总长 39km。 隧道净空有效面积 为90m2。双线隧道净空 跨度为15.35m，净高 10.5m，线间距4.5m， 实际开挖面积 147~155m2。
一.境内外高铁隧道概况
（二）国内高铁隧道概况
1、武广客运专线
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
乌龙泉 武汉
咸宁
韶关
广州
岳阳
长沙
株洲 衡阳 郴州 衡山
隧道概况如下：
项目 数据 隧道数 （座） 222 隧道总长 度(km) 172 隧线比 19.8％ 特长隧道 数(座-m) 1-10081 3～10km隧道数 (座-m) 12-67163 最长隧道 名称 大瑶山一号 长度 10081 速度目标 值 350km/h
排水型结构支护参数表
初期支护 锚杆 间距（m） （环×纵） 钢架 间距 （m） 二次衬砌 预留变形 量(cm)
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；
铁路隧道构造
(cm)
(3)外轨超高使车体向曲线内侧倾移 d内2
d内2 1LH50—E（取cm1）50cm
式中
H—隧道限界控制点自轨面起的高度，cm；
E—曲线外轨超高值，其最大值不超过15cm，并 取整,且
E
0.76
V2 max
(cm)
R
其中
V—铁路远期行车最高速度,
km。h
则隧道内侧加宽值为:
W1
d内1
d内2
返回 第一节 铁路隧道净空
一、直线隧道净空
隧道净空：隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。
1．机车车辆限界：它是指机车车辆最外轮廓的 限界尺寸。
2．基本建筑限界：它是指全国铁路线上所有的建
筑物和设备都不允许侵入的轮廓线。
3．隧道建筑限界：它是指包围“基本建筑限界”
外部的轮廓线。即要比“基本建筑限界”大一些，留
（二）不同加宽地段衬砌断面的衔接方式 1．直角台阶的错台法 2．自加宽断面终点向不加宽断面延伸1m范围内
逐渐过度的顺坡法（渐变）
图2-1-7 曲线地段隧道断面加宽示意图
返回
第二节 衬砌结构类型
一、洞身衬砌结构类型
临时支护：钢木支撑 支护类型
外部支护：整体式模筑混凝土衬 砌、装配式衬砌、喷射混凝土 永久支护（衬砌） 内部支护：喷锚、挂网、格 栅等 联合支护
内外侧线路中线间的加宽值按下面情况计算:
（1）当外侧线路的外轨超高大于内侧线路的外轨
超高时：
W3
8450 R
360 150
E 2
(cm)
下一张
返回
（a） (b)
图2-1-3 列车在曲线地段运行情况
（2）其它情况时：（内侧线路超高大于外侧线路
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)
5 隧道结构构造
山岭隧道
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。
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。
隧道构造设计衬砌的形式课件
隧道构造设计
---衬砌的一般构造要求
- 隧道衬砌的其它构造要求
• 一般单线隧道洞口应设置不小于5m长的模筑混凝土衬砌，双线和多线
隧道应适当加长；
• 围岩较差段的衬砌应向围岩较好地段延伸5～10m； • 偏压衬砌段应延伸至一般衬砌段内5m以上； • 不设仰拱的隧道应做底板，单线隧道其厚度不得小于20㎝，双线隧道其
厚度不得小于25㎝；
• 对衬砌有不良影响的硬软地层分界处，应设置变形缝； • 电力牵引的隧道，其长度大于2000m及位于隧道群地段和车站两端时，
为了使接触网有良好的工作和维修条件，应根据需要设置接触网补偿下锚 的衬砌段。
• 运营通风洞、联络通道等与主隧道连接处的衬砌设计应做加强处理。
隧道构造设计
---洞身支护结构的构造
---洞身支护适用于地质比较差，岩石松散破碎，强度不高，又有地下水，侧向水
平压力也相当大的Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ级围岩情况
• 由顶部拱圈，侧面曲边墙和底部仰拱（或铺底）所组成
• 除在Ⅳ级围岩无地下水，且基础不产生沉降的情况下可不设仰拱，只
做平铺底外，一般均设仰拱
隧道构造设计
---洞身支护结构的构造
图为单线非电气化铁路隧道衬砌Ⅴ级围岩直线断面曲墙式衬砌标准图，
其内部轮廓线由五心圆曲线组成。
单线非电气化铁路隧道衬砌
隧道构造设计
---洞身支护结构的构造
双线或三线隧道的洞身衬砌，可以采取单孔式，四线隧道可采取双 孔式。单孔式衬砌应满足双线或三线隧道衬砌净空要求
双孔式 四线隧道衬砌
隧道构造设计
---衬砌的一般构造要求
- 装配式材料
对于衬砌材料，可采用一些装配式材料，如钢筋混凝土大型预制块、加 筋肋铸铁预制块等
高速铁路桥隧基本知识 PPT
（4）CA砂浆层
轨道板与底座板之间铺设CA砂浆层作为调整层，普通型轨 道板下CA砂浆厚度为50mm，减振型轨道板下CA砂浆厚度为 40mm。调整层可以提供部分弹性，必要时也可以对下部结 构的变形进行一定程度的修补。石太客专采用袋装CA砂浆 层，减少了环境暴露面，从而显著提高板式轨道结构的耐 久性。
1.桥面布置
客运专线铁路桥梁桥面结构主要由人行道栏杆（声屏障）、人 行道盖板、电缆槽、防撞墙（挡碴墙）、排水孔、防水层及保 护层、轨道系统等组成。
京津城际铁路桥面栏杆内净宽13.2m，正线线间距5m，线路 两侧设防撞墙（高1m、强度C40）取代护轮轨，防撞墙内净 宽9.1m；在箱梁翼缘板两侧的遮板上安装可拼装式混凝土桥 梁栏杆（高1.2m），穿越居民区时，安装声屏障（高 2.15m），接触网支柱外侧至人行道栏杆内侧净距0.8m，作 为检查车通道；桥面喷涂聚脲弹性涂料防水层（厚度2mm）， 防水层上无保护层，梁缝间用橡胶止水带连接。
梁体
梁体 止水带
梁体
整体道床
梁体
梁体
梁体
梁体
滑动层
有碴轨道的桥面结构在防撞墙外侧与无碴轨道的 桥面结构类似，只是具体尺寸有所区别，有碴轨 道的防撞墙又称挡碴墙，在其挡碴墙内侧填充石 碴并铺设钢轨，有碴轨道桥面无侧向挡块及两布 一膜滑动层，并且两线间无排水孔。
2.梁体结构
目前，我国客运专线桥梁以32m单箱双线预应力混凝土简 支箱梁为主导梁形，利用40m、24m预应力混凝土简支 箱梁进行辅助调跨，跨越道路时多采用连续梁形式。桥梁 施工采取预制架设和桥位制梁两种方法，我国客运专线桥 梁以整孔预制、架桥机线铁路主要采用有碴轨道结构。无碴 轨道线路采用日本板式无碴轨道结构（CRTSⅠ）， 主要由钢轨、SFC扣件、预制轨道板、凸型挡台、 CA砂浆垫层、橡胶垫层（减震轨道板下铺设）、 混凝土底座等组成。
333铁路隧道洞身构造(第5讲)
铁路
混凝土、钢筋混凝土、喷射混凝土、锚杆 和钢架
隧道洞身衬砌构造
衬砌 类型
1 整体式模筑混凝土衬砌 2 装配式衬砌 3 锚喷式衬砌
4 复合衬砌
铁路隧道衬砌类型
隧道洞身衬砌构造
铁路隧道衬砌类型
整体式模筑混凝土衬砌
采用混凝士或钢筋混凝土为材料 就地灌注而成。依照不同的地质 条件，或是按照不同的围岩级别， 又有直墙式和曲墙式两种形式。 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。
铁路桥梁与隧道工程
隧道洞身构造
目录
隧道洞身结构划分 隧道衬砌构造 隧道铺底构造
隧道洞身结构划分
洞身概念
隧道主体工程之一， 范围：洞门之间段落。 其作用是承受围岩压 力、结构自重及其它 荷载，阻止围岩风化、 崩塌和洞内防水、防 潮等
隧道洞身结构划分
铁路隧道常见洞身构造及划分
1 直墙式 2 曲墙式 3 复合式
隧道洞身衬砌构造
初支与内衬共同参与工作、各有侧重
1
复 合
既充分调动围岩自稳能力，又充分发挥支护结构性能 2
式
衬
复合隧道结构体系力学变化、适用各种地质条件 3
砌
提高衬砌承载能力、改善结构受力条件 节省材料、节约投资
4的 特
5点
工艺复杂，需要考虑围岩及支护的变形、预留变形量 6
隧道洞身衬砌构造
仰拱
概念
隧道洞身结构划分
拱顶
拱圈
拱脚 边墙 墙脚
直边墙
轨顶面
铺底
直墙式
•普速铁路，单线 •围岩地质较好（Ⅰ、Ⅱ级(Ⅴ、Ⅵ 类)），围岩压力以竖向为主，几乎 没有或仅有很小的水平侧向压力。
A2-2认识：隧道的结构组成及型式(洞身、洞门、明洞、附属设施)
A2-2认识：隧道的结构组成及 型式（洞身、洞门、明洞、附
属设施）
知识目标
认识：隧道建筑物的空间形态、结构类型、结构组成和构造特征（包括隧道 平面、纵断面、横断面，初期支护、内层衬砌）
认读：隧道设计图
学习任务
回答下列问题（口头回答50%，书面回答）：
1、单层衬砌——，2、复合衬砌——，3、拼装衬砌——； 4、初期支护（内层衬砌）——，5、后期支护（内层衬砌）——； 6、锚喷支护——，7、超前支护——，8、地层改良——； 9、锚杆——，10、喷射混凝土——，11、钢拱架——。 12、隧道支护结构有哪几种类型？其力学意义有何区别？ 13、隧道洞门有哪几种结构类型？ 14、隧道附属设施有哪几种？隧道附属设施的标高设计要求？
图2-8 削竹式洞门、喇叭口洞门（珠海板障山隧道）
图2-9 柱式洞门
寺铺尖隧道
川藏公路上二郎山隧道
图2-8 翼墙式洞门、青海九里隧道、重庆歌乐山隧道
图2-11 图2-10 台阶式洞门、内昆铁路岩角1号隧道
图2-12 厦门 仙岳山市政隧道
深圳罗沙公路 梧桐山隧道
图2-6 洞口环框、世界第一最高海拔隧道-风火山隧道
PPT课件002，本学习资料
教学资源 隧道设计图：01马尾井隧道、03谭家坝隧道、07梅子潭隧道
09土地坡隧Байду номын сангаас、13斑竹林隧道、15双连拱隧道
方法建议
处理本学习资料，或阅读、听取PPT讲解 旋转木马、搭档拼图、扩展小组、关键词标注、
传话筒、引导文、三明治、交换答案等
学时建议
4
青藏公路二郎山隧道
图2-7 端墙式洞门、雁列山隧道、福建鼓山隧道
图2-15 紧急停车带及方向转换场设置示意图
隧道结构型式及支护参数(谷风建筑)
1.复合式衬砌的特点。
建筑相关
54
建筑相关
20
(二)洞门的形式
1.洞口环框
适用于洞口石质坚硬稳定(Ⅰ~II级围岩)，且地形陡 峻地段，起到减少洞口雨后滴水的作用。
建筑相关
21
1
d
内轨面 1
环框式洞门
建筑相关
内轨面 1-1剖面
22
2.端墙式(一字式)洞门
适用于地形开阔、石质较稳定(Ⅱ~Ⅲ级围岩)的地区，
由端墙和洞门顶排水沟组成。
＆具有隧道开挖后衬砌及时，施工方便和经济的显著 特点。
建筑相关
13
建筑相关
14
＆喷锚支护作为柔性支护，变形量较大，其外轮廓线 宜预留稍大的空间（20cm）； ＆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； ② 寒冷和严寒地区有冻害的地方； ③ 地下水有侵蚀性。
格栅组合示意 格栅钢架断面
钢拱架构造
•衬砌的主要方式有：整体式混凝土衬砌、拼装式 衬砌、喷射混凝土衬砌和复合式衬砌等。
建筑相关
5
一、整体式混凝土衬砌
＆特点：对地质条件的适应性较强，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。
＆隧道衬砌按照不同的围岩类别，有直墙式衬砌和曲 墙式衬砌两种形式，而曲墙式又分为有仰拱和无仰拱 两种。
4000 8880 8900
5
R=2 500
300
4
3 12500000
3000
曲墙2衬砌内轮廓
内轨顶面
-1210 --
1
2250
直墙衬砌内轮廓 190
建筑相关
52
第四节
• 200km/h单线 • 200km/h双线 • 250km/h双线 • 350km/h双线
建筑相关
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建筑相关
20
(二)洞门的形式
1.洞口环框
适用于洞口石质坚硬稳定(Ⅰ~II级围岩)，且地形陡 峻地段，起到减少洞口雨后滴水的作用。
建筑相关
21
1
d
内轨面 1
环框式洞门
建筑相关
内轨面 1-1剖面
22
2.端墙式(一字式)洞门
适用于地形开阔、石质较稳定(Ⅱ~Ⅲ级围岩)的地区，
由端墙和洞门顶排水沟组成。
＆具有隧道开挖后衬砌及时，施工方便和经济的显著 特点。
建筑相关
13
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14
＆喷锚支护作为柔性支护，变形量较大，其外轮廓线 宜预留稍大的空间（20cm）； ＆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； ② 寒冷和严寒地区有冻害的地方； ③ 地下水有侵蚀性。
格栅组合示意 格栅钢架断面
钢拱架构造
•衬砌的主要方式有：整体式混凝土衬砌、拼装式 衬砌、喷射混凝土衬砌和复合式衬砌等。
建筑相关
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一、整体式混凝土衬砌
＆特点：对地质条件的适应性较强，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。
＆隧道衬砌按照不同的围岩类别，有直墙式衬砌和曲 墙式衬砌两种形式，而曲墙式又分为有仰拱和无仰拱 两种。
4000 8880 8900
5
R=2 500
300
4
3 12500000
3000
曲墙2衬砌内轮廓
内轨顶面
-1210 --
1
2250
直墙衬砌内轮廓 190
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52
第四节
• 200km/h单线 • 200km/h双线 • 250km/h双线 • 350km/h双线
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精选课件
22
1
洞身衬砌结构
（四）装配式衬砌
装配式衬砌是将衬砌分成若干块构件，这些构件 在现场或工厂预制，然后运到坑道内用机械将它们拼 装成一环接着一环的衬砌。
这种衬砌的特点是：拼装成环后立即受力，便于 机械化施工，改善劳动条件，节省劳力。
目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道和水底 隧道中采用。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。
精选课件
3
1
洞身衬砌结构
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。
精选课件
4
1
洞身衬砌结构
精选课件
5
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。
精选课件
26
2
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。
精选课件
27
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。
精选课件
6
1
洞身衬砌结构
型钢钢架接头(尺寸单位:mm)
精选课件Biblioteka 71洞身衬砌结构
（二）钢架（格栅）
精选课件
8
1
洞身衬砌结构
精选课件
9
1
洞身衬砌结构
（三）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。
精选课件
23
2
洞门与明洞
一、洞门
1、洞门的作用 ➢减小洞口土石方开挖量 ➢稳定边、仰坡 ➢引离地表水流 ➢装饰洞口
精选课件
24
2
洞门与明洞
1）洞门的形式
➢环框式洞门 洞口石质坚
硬稳定，地形陡 峻无排水要求。
精选课件
25
2
洞门与明洞
➢端墙式（一字 式）洞门
适用于地形 开阔，石质较稳 定的地区；由端 墙和洞门顶排水 沟组成
特点：对地质条件的适应性较强，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。
精选课件
15
1
洞身衬砌结构
精选课件
16
1
洞身衬砌结构
1）直墙式衬砌
拱脚
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~Ⅲ级
围岩，直墙式衬砌由上部
拱圈、两侧竖直边墙和下
部铺底三部分组合而成。 墙脚
d
O3 h1
80
27
B
铁路隧道复合式衬砌示意图
精选课件
21
1
洞身衬砌结构
（三）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（单层衬砌）的形式。它具有隧 道开挖后衬砌及时、施工方便和经济的显著特点。
锚喷式衬砌在围岩整体性较好的军事工程、各类 用途的使用期较短及重要性较低的隧道中广泛使用。 在公路、铁路隧道设计规范中，都有根据隧道围岩地 质条件、施工条件和使用要求可采用锚喷衬砌的规定。
精选课件
1
隧道结构构造
洞身衬砌结构 洞门与明洞 隧道附属构筑物
精选课件
2
1
洞身衬砌结构
• 开挖后的隧道，为了保持围岩的稳定性，一 般需要进行支护和衬砌。
• 支护的主要方式有：喷射混凝土、锚杆、钢 架、钢筋网及其它的组合。
• 衬砌的主要方式有：整体式混凝土衬砌、拼 装式衬砌、喷射混凝土衬砌和复合式衬砌等。
喷射混凝土既是一种新型的支护结构，又是一种 新的施工工艺。它是使用混凝土喷射机，按一定的混 合程序，将掺有速凝剂的细石混凝土，喷射到岩壁表 面上，并迅速固结成一层支护结构，从而对围岩起到 支护作用。
喷射混凝土可以作为隧道工程的永久性或临时性 支护，也可以与各种形式的锚杆、钢拱架、钢筋网等 构成组合式支护结构。它的灵活性也很大，可以根据 需要分次追加厚度。
精选课件
12
1
洞身衬砌结构
精选课件
13
1
洞身衬砌结构
（五）多种措施组合支护
精选课件
14
1
洞身衬砌结构
隧道衬砌
（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同
的衬砌厚度。其形式有直墙式和曲墙式两种，而曲墙
式又分为有仰拱和无仰拱两种。
精选课件
拱顶
拱腰
铺底
17
1
洞身衬砌结构
2）曲墙式衬砌 曲墙式衬砌适用于地质
较差，有较大水平围岩压力 的情况。主要适用于Ⅳ级及 以上的围岩，或Ⅲ级围岩双 线隧道；多线隧道也采用曲 墙有仰拱的衬砌。
曲墙式衬砌由顶部拱圈、 侧面曲边墙和仰拱/底板(或 铺底)组成。
精选课件
拱顶
拱腰
拱脚
仰拱
墙脚
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1
洞身衬砌结构
精选课件
28
2
洞门与明洞
➢台阶式洞门 当洞门位于傍山
侧坡地区，洞门一侧 边仰坡较高时，为了 提高靠山侧仰坡起拔 点，减少仰坡高度， 将端墙顶部改为逐级 升高的台阶形式。
精选课件
29
2
洞门与明洞
➢斜交式洞门
精选课件
20
1
洞身衬砌结构
特点：可以满足初期支护施作及时、刚度小易变锚形杆 的要求， 且与围岩密贴，从而能保护和加固围岩，充网分防喷发水混层挥凝土围岩的 自承作用。二衬后，衬砌内表面光滑平整，二可次以衬防砌止外层
风化，装饰内壁，增强安全感。
45° r1
H O3
h1
O1
O2
O2
r3
隧线 中中 线线 内轨顶面
精选课件
19
1
洞身衬砌结构
（二） 复合式衬砌
复合式衬砌是指把衬砌分成 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。
目前大都采用内外两层衬砌。 按内外衬砌的组合情况可分为： 初期支护与二次衬砌。根据围岩 条件不同，分别采用不同的断面 形式和支护、衬砌参数。
钢筋网通常作环向和纵向布置。环向筋一般为受 力筋，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。
精选课件
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1
洞身衬砌结构
精选课件
11
1
洞身衬砌结构
（四）喷混凝土