第二章 隧道结构构造

曲墙式衬砌
圆形断面隧道
为了抵御膨胀性围岩压力，山岭隧道 也可以采用圆形或近似圆形断面;
盾构法 沉管法施工的隧道。
矩形断面衬砌 沉管法、明挖法施工时，广泛采用矩形断
面衬砌。
矩形隧道断面衬砌
偏压衬砌 当山体地面坡陡于l：2.5，线路外侧山
体覆盖较薄，或于地质构造造成的偏压，衬 砌为承受这种不对称围岩压力而采用
隧道两端洞口处的结构部分称为“洞门”
隧道洞门的作用 ： 1．减少洞口土石方开挖量 2．稳定边坡、仰坡 3．引离地表流水 4．装饰洞口
端墙式洞门
隧
道
翼墙式洞门
洞 门
台阶式洞门
的
类
削柱式洞门
型
遮光棚式洞门
（1）端墙式洞门
（1）端墙式洞门
端墙式洞门
(2)翼墙式洞门
(3)环框式洞门
隧道工程
（4）削竹式洞门
喷混凝土衬砌：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。 喷锚衬砌：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。 复合式衬砌：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。
①坦三心圆拱(r1> r2) ②或尖三心圆拱 (r2< r1) ③割圆拱（r1＝r2＝r）
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
3
为了节省圬工，也可以采用大拱脚薄边墙衬砌。
大拱脚薄边墙衬砌
为适用于地质条件比较差，岩体较松散破碎， 侧向水平诶眼压力也相当大的情况。一般适用于Ⅳ 级以下围岩中。
（5）台阶式洞门
隧道工程
（6）遮光棚式洞门
（7）柱式洞门
三、 洞门的构造要求
1．仰坡坡脚至洞门端墙顶帽背的 水平距离，一般不小于1.5m。
2．洞门端墙顶宜高出仰坡坡脚不 小于0.5m。
3．洞门端墙与仰坡之间水沟沟底 至衬砌拱顶外缘的高度，一般 不小于1m。
4．一般隧道门端墙、翼墙、挡土 墙设计为仰斜式墙身时，墙背 坡度不宜缓于1: 0.3。
超前支护 注浆加固
Fra Baidu bibliotek
喷射混凝土 锚杆 钢桁架
超前锚杆 超前管棚 超前小导管 超前深孔帷幕
钢桁架
喷射混凝土
锚杆
超前锚杆
超前管棚
超前小导管的处理范围一般也就6米左右，小导管 为壁厚5mm的钢管，直径一般为42mm。是通过小导管浆 将掌子面前方的较为破碎的围岩进行固结的一种方法， 使围岩形成一个整体后再进行下一步工序。
但也存在一些缺点，在坑道内需要足够的拼装空间 ，制备构件的尺寸要求有一定的精度，接缝多，防水较 困难等，由于以上原因，在我国铁路上未能推广使用。
(3) 喷锚衬砌
指的是借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚 杆的联合作用(根据地质情况也可分别单独采用)加固岩层 ，分为临时性支护结构和永久性支护结构。
整体式衬砌与复合式衬砌的区别
复合式衬砌是初期支护、二次衬砌加中间的 防水板组成，是新奥法的主要支护形式。
整体式衬砌是单独的混凝土衬砌，以前矿山 法多用此支护形式，现在多用于明洞等衬砌。
可以理解成复合式衬砌形式上比整体式的多 初期支护和防水板。但是初期支护是新奥法的主 要体现，
支护结构
锚喷支护
支护
超前管棚
管棚是在进洞口的地质条件非常差（如：沙土、破碎严重的岩石、 黄土等）的情况下使用，一般长度就20-30米左右，管棚为壁厚3.5mm的钢 管，直径一般为108mm。当然洞内地质条件非常差的时候也可以用管棚 （如：洞内遇到冒顶现象造成的沿洞轴线长度较大，放 量较大）。
超前深孔帷幕:指对隧道前方一定范围的土体进行全 面加固，在开挖区域周边形成隔水帷幕，以防止地 下水渗流给隧道施工带来较大风险。
喷混凝土是利用喷浆设备向地下洞室开挖面喷一定厚 度的混凝土层，借以支护围岩。由于混凝土喷层密贴围岩 ，并具柔软性等特点，所以能承受较大荷载，并能控制围 岩变形，充填胶结岩体表层裂隙，保护和发挥岩体的潜力 。喷混凝土可以作为洞室围岩的初期支护，也可以作为永 久性支护。
喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌
这种衬砌具备下列优点：
⑴一经装配成环，不需养生时间，即可承受围岩压 力；
⑵大量构件可以在工厂成批生产，在洞内进行机械 化拼装，从而改善了劳动条件，节省了劳动力；
⑶拼装时，不需要临时支护如拱架、模板等，从而 节省了大量的支撑材料及劳动力；
⑷拼装速度因采用了机械化而提高，缩短了工期， 还可能降低造价。
第二章 隧道结构构造
★知识目标： 认识隧道的洞身衬砌结构的类型和洞门的构造；明洞的类
型和适用范围，认识隧道建筑物的构造特征（包括隧道平 面、纵断面、横断面，初期支护、二次衬砌，）；掌握隧 道运营的防排水措施和通风、照明系统。 ★能力目标：
能准确判断隧道洞门构造的类型、洞身衬砌，掌握防排 水措施，通风、照明系统的设置。
第一节 洞身衬砌与洞门构造
隧道工程中常将这种人工修筑的隧道支护结构称为“衬砌”。
直墙式衬砌
洞 身
曲墙式衬砌
衬
砌
圆形断面衬砌
的
类
型
矩形断面衬砌
偏压衬砌 喇叭口隧道衬砌
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：
（2）装配式衬砌
这种衬砌是将若干在工厂或现场预制的构件运入坑 道内，用机械拼装而成，一经装配，即可承受围岩压力 。
整体式混凝土衬砌虽然在我国被广泛地采用，但是 ，它在灌注以后不能立即承受荷载，必须经过一个养护 的过程，因而施工进度受到一定的限制。随着社会不断 地向工业化和机械化发展，隧道施工也提出向工业化和 机械化改进，于是随着隧道施工机械化的发展，出现了 装配式隧道衬砌。
偏压衬砌示意图
喇叭口隧道衬砌示意图
2 衬砌结构的类型
衬砌按施工工艺（支护结构类型）分
(1) 整体式衬砌 (2) 装配式衬砌 (3) 喷锚衬砌 (4) 复合式衬砌
（1）整体式衬砌
整体式衬砌采用就地整体模筑混凝土。 其方法是在隧道内树立模板、拱架，然后浇
灌混凝土而成。它作为一种支护结构，从外部支 撑隧道围岩，适用于不同的地质条件，易于按需 成型，且适合多种施工方法，因此在我国隧道工 程中广泛使用。