地下工程概论- 第三章5

由于曲线隧道内外侧加宽不同，内侧加宽大于外侧加宽， 断面加宽后，隧道中线应向曲线内侧偏移一个d值1 W1 W2 2 Nhomakorabead
⑥双线曲线隧道加宽值的计算
双线曲线隧道,除了外线外侧加宽和内线内侧加宽外，两 线的中间间距也要由规定的直线间距4m加大一个水平距 离。
⑥双线曲线隧道加宽值的计算
原因一：外线车辆中部向两 线中间偏移，内线车辆外侧 向两线之间伸出，导致车辆 可能刮碰
④净空总加宽计算
隧道内侧总加宽W1： 隧道外侧总加宽W2：
W1 d内1 d内2
W2 d外 (cm)
cm
隧道总加宽W由平面内侧加宽d内1，垂直面内侧加宽d内2，平 面外侧加宽d外三部分构成： W=W1+W2
W W1 W2 d内1 d内2 d外
⑤ 隧道中线与线路中线的偏移
铁路隧道横断面设计
（二）、铁路隧道净空 1、概念 隧道净空：铁路隧道衬砌内轮廓所包围的空间。 限 界：是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内 的空间是保障列车安全运行所必需的（主要有机车 车辆限界、基本建筑限界、隧道建筑限界等）。 2、各类限界与隧道净空的关系 机车车辆限界→基本建筑限界→隧道建筑限界→直 线隧道净空
4050 cm R
② d外的计算
DF L2 / 8 R d 外 DF d内1
L2 l 2 4400 d外 8R 8R R
cm
③ d内2的计算
△ABC~△ODF
EH EH cm G 150
d内2
电气化铁路可近似取d内2=2.8E； 非电气化铁路近似取d内2＝2.7E H——限界倾斜时控制点至轨面的高度（360cm）； G——钢轨中心距，（近似取143.5cm≈150cm）； E——曲线外轨超高值，E=0.75v2/R（cm），最大值不超过15cm； v ——远期行车速度（km/h）； R——曲线半径（m）。
分别延长22m和13m的理由是： • 当列车由直线进入曲线，车辆前面的转向架进到缓 和曲线起点后，由于缓和曲线外轨设有超高。故车 辆开始向内侧倾斜，车辆的后端点亦已偏离线路中 心，所以从车辆的前转向架到车辆后端点的范围内 应按圆曲线加宽值的一半(W／2)加宽，此段长度为 两转向架间距离18m加转向架中心到车辆后端点距离 4m共22m。
4
明洞 概 念： 用明挖法修建的隧道称为明洞。
使用条件： • 地质差且洞顶覆盖层较薄，用暗挖法难以进洞时； • 洞口路堑边坡上有落石而危及行车安全时； • 铁路、公路、河渠在铁路上方通过，不宜做立交桥或 涵渠时。 作 用：是隧道洞口或线路上起防护作用的重要建筑。 拱式明洞、棚式明洞。
明洞的结构类型：
直墙式 曲墙式
① 整体式混凝土衬砌 1）当主要承受竖向荷载和不大的水平荷载时：结构轴线上部宜
拱形；边墙做成直线形(即直墙式)； 2）当衬砌承受竖向荷载的同时，又承受较大的水平荷载：衬砌 结构的轴线上部宜采用圆弧形或平拱形；边墙可采用凸向外 方的圆弧形(即曲墙式)；若有底鼓压力，则结构底部还应有 凸向下方的仰拱。
避车洞 防排水设施 电气设备 轨下基础 通风建筑物
1、洞门 1、洞门
洞门的作用
保持洞口边坡的稳定和仰坡的安全； 减少洞口土石方开挖量； 引离地表水流； 装饰洞口；
工程的形式必须与周围环境紧密结合，对山体的破坏最小， 并与周围景观协调。
1、洞门
环框式洞门 洞门形式 端墙式洞门 翼墙式洞门 ……
环框式洞门
直墙式
曲墙式
①
整体式混凝土衬砌 1）直墙式衬砌组成：
– 顶部拱圈； – 两侧竖直边墙； – 下部铺底（底板）；
2）曲墙式衬砌组成：
– 顶部拱圈； – 两侧曲边墙; – 底部仰拱(或铺底);
② 锚喷衬砌 • 特点：采用锚喷支护发挥围岩的自承能力，能较好适 应软弱和膨胀性地层中的隧道开挖，还可用于整治坍 方和隧道衬砌的裂损。
原因二：外线超高值大于内 线超高值，导致外线车辆向 中间的倾斜程度大于内线车 体向内的倾斜程度
d中 d 内1 ＋d
外线
内线 外
H ＋ ( E外线－E内线） 150
8450 H ( E外线－E内线） R 150
⑦ 单线铁路加宽计算示例
例：某非电气化铁路隧道曲线半径为600m，远期行车速 度为90km/h，计算隧道的净空加宽和衬砌中心线相对线 路中心线的偏移值。
作业： 一直线电气化铁路隧道，标准断面净空宽度 B=526cm，一段曲线隧道的半径R=1200m，远期 行车速度V=80km/h。计算曲线隧道的外轨超高值 和加宽后的衬砌断面净空宽度？并用图式表示直 线隧道与曲线隧道的衔接。
4. 缓和曲线段隧道的净空加宽
缓和曲线部分可分两段加宽； •自圆曲线至缓和曲线中点，并向直线方向延长13m，采用 圆曲线加宽断面(按W值加宽)； •其余缓和曲线，并自直缓分界点向直线段延长22m，采用 缓和曲线中点加宽断面，其加宽值取圆曲线之半(即按W ／2加宽) 。
• 当车辆的—半进入缓和曲线中点时，其车辆后端偏 离中线值应根据前面的转向架所在曲线的半径及超 高值决定。此时，前面转向架已接近圆曲线，故车 辆后段(按切线支距法原理推算，近似取车长之半26 ／2＝13m)应按圆曲线加宽值(W)加宽。
三 、铁路隧道的组成和构造
主体建筑物 铁路隧道 附属建筑物
洞门 洞身衬砌
单线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓
机车车辆限界：机车车辆 最外轮廓尺寸；
基本建筑限界：线路上各 种建筑物和设备不得侵 入的限界； 隧道建筑限界：比基本建 筑限界稍大一些，用于 安装通讯、信号、照明、 电力的设备；
直线隧道的净空：比隧道 建筑限界稍大一些，考 虑受力及施工因素，将 隧道建筑限界圆顺成适 当形状。
④ 装配式衬砌
• 工艺：将衬砌分成若干块构件，在现场或工厂预制， 然后运到坑道内用机械将它们拼装成环。 • 特点：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。 • 使用情况：目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道 中采用。在铁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，目前采用TBM施工的少 量隧道使用。
3. 圆曲线段隧道的净空加宽 1）. 曲线隧道净空加宽的原因
原因一：曲线段外 轨超高，行驶车辆 向内倾斜
4m
4m
原因二：刚体车辆 在曲线上，其中部 及两端会分别向内 及向外产生偏移
2）.曲线隧道净空加宽计算
① d内1的计算
l ( R d内1 ) 2 R 2 2
2
d内1
– ③复合式衬砌 • 特点：复合式衬砌不同于单层厚壁的模筑混凝土衬砌， 它把衬砌分成两层或两层以上。 • 外衬（初期支护、一次衬砌）：锚喷支护，柔性支护， 作用是容许围岩产生有 限制的变形。 • 内衬（二次支护、二次衬砌）：一般待初期支护与围 岩变形基本稳定后再施作内衬，通常为就地灌筑混凝 土整体衬砌。 • 防水层：为了防止地下水流入或渗入隧道内，可以在 外衬和内衬之间设防水层，其材料可采用防水卷材或 防水涂料。
特 点：大部分明洞有偏压、甚至单压、结构不对称、截面厚、 有时还需要深基础，不少明洞需采用钢筋混凝土结构。
（1） 拱式明洞 组成：拱式明洞由拱圈、边墙和仰拱(或铺底)组成。
（2） 棚式明洞 傍山线路外侧没有足够场地设置外墙及基础或确保其稳定时 采用。其内墙常为重力式挡墙或锚杆挡墙，外墙可用墙式、钢架 式、柱式。
2、隧道内附属建筑物
3、洞身衬砌 1）、洞身衬砌的作用 ①承受围岩压力； ②保持使用空间； ③封闭围岩，防止围岩风化；
2）、衬砌的基本类型 ①混凝土整体式衬砌 ② 锚喷衬砌 ③复合式衬砌 ④装配式衬砌 ……
① 整体式混凝土衬砌
• 是指就地灌筑混凝土衬砌；也称模筑混凝土衬砌； • 其工艺流程为：立模一灌筑一养生一拆模。 • 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。在我 国铁路隧道工程中广泛采用。
翼墙式洞门
•洞口的岩体较差， 山体纵向推力较大 时，在端墙洞门的 单侧或两侧加设翼 墙，称为翼墙式洞 门。 •翼墙和端墙共同起 着保持路堑边坡稳 定和抵抗山体纵向 推力的作用。
构造包括：端墙、翼墙、洞顶排水系统、洞门检查设备等。
其它洞门型式
柱式洞门
台阶式洞门
2、隧道内附属建筑物
• 避车洞 保证隧道内检查维修人员和必要的行人安全。分 为大、小避车洞 。
2、隧道内附属建筑物 防排水设施 治水原则：“防、截、排、堵结合，因地制宜，综合治 理”。 1、防水：防水材料隔离地下水； 2、截水：地表排水沟拦截地表水； 3、排水：隧道排水沟排离渗漏水 1）泄水洞（有较大地下水且流向明确时） 2）纵、横向盲沟排水； 3）侧向或中心排水沟。 4、堵水：衬砌壁后注浆堵住地下水 • 电缆槽 在不侵入隧道净空限界的位置上条件下，在隧道内沿衬砌 边墙侧水沟的内侧设置全长的电缆槽。
条件：岩层坚硬而稳定、 完整不易风化、地形陡峻 且无排水要求时，这种洞 门一般不承载。
构造包括：洞口环框衬砌。
端墙式洞门
•又称一字式洞门，是 最常用的一种洞门型 式。 •端墙作用在于支护洞 口仰坡稳定，并汇集 排除仰坡地面水流。 •适用于地形开阔，岩 质基本稳定的地区。
构造包括：端墙、洞顶排水系统、 洞门检查设备等。