隧道基础知识

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隧道衬砌构造
（一）整体式混凝土衬砌
拱顶 拱腰
1）直墙式衬砌 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。
拱脚
墙脚
铺底
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隧道衬砌构造
（一）整体式混凝土衬砌
高速铁路隧道
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隧道衬砌构造
（三）锚喷式衬砌 铁路隧道设计规定中规定，锚喷衬砌设计应符合 下列要求： ①锚喷衬砌内轮廓线应适当加大，除考虑施工误 差和位移量外，应再预留10 cm作为必要时补强用。 ②遇到下列情况时不应采用锚喷衬砌：地下水发 育或大面积淋水地段；能造成衬砌腐蚀或特殊膨胀性 围岩地段；最冷月平均气温低于-5℃地区的冻害地段； 有其他要求的隧道。
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隧道衬砌构造
（一）整体式混凝土衬砌
拱顶 拱腰
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。
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隧道横断面
（一）隧道净空
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隧道横断面
（一）隧道净空
高速铁路隧道
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隧道横断面
（二）曲线加宽
（1）车辆通过曲线时， 转向架中心点沿线路运行， 而车辆本身却不能随线路 弯曲，仍保持其矩形形状， 故其两端向曲线外侧偏移 (d外)，中间向曲线内侧偏 移(d内1），如图2-4-8所 示。
第二讲 隧道工程基础知识 （一）
主讲人 张俊儒 讲师
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主要内容
隧道的概念及交通隧道简介 隧道横断面
隧道支护结构
洞门与明洞 附属建筑物
高速铁路隧道
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隧道的概念及交通隧道简介
隧道通常指用作地下通道的工程建筑物。
1970年国际经济合作与发展组织召开的隧道
会议综合了各种因素，对隧道所下的定义为：
况，而且在战时不致暴露交通设施的目标，防护
层厚，是国防上的较好选择。为横跨黄浦江，上
海已修建了全长2793m的水底隧道，广州地铁穿
越珠江，武汉地铁穿越长江都修建了水底隧道。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ高速铁路隧道
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隧道的概念及交通隧道简介
交通隧道 3 水底隧道
武 汉 长 江 隧 道
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隧道的概念及交通隧道简介
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隧道横断面
（一）隧道净空 隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空 间。铁路隧道净空是根据“隧道建筑限界”确定的， 而“隧道建筑限界”是根据“基本建筑限界”制定 的，“基本建筑限界”又是以“机车车辆限界”制 定的。 “限界”是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内 的空间是保证列车安全运行所必需的。 “建筑限界”是建筑物不得侵入的一种限界。
从1829年开始兴建铁路隧道以来到1990年的
160年间，在世界各国已建成超过12000km的铁
路隧道，约占世界铁路总长的1%左右。修建铁路 隧道可大幅度缩短线路长度，降低线路标高，改 善通过不良地质地段的条件，降低铁路造价等。
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隧道的概念及交通隧道简介
交通隧道 1 铁路隧道
乌 鞘 岭 隧 道
拱脚
墙脚
仰拱
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隧道衬砌构造
（一）整体式混凝土衬砌
2）曲墙式衬砌 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，只做铺底；一般均需设仰拱，以 抵御隧道底部的围岩压力和防止衬砌沉降，并使衬 砌形成一个环状的封闭整体结构，以提高衬砌的承 载能力。
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隧道衬砌构造
（一）整体式混凝土衬砌
“以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状
和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。”
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隧道的概念及交通隧道简介
隧道分类比较明确的是按照隧道的用途来划
分，主要有以下四种： （一）交通隧道 介绍此类 ！
（二）水工隧道
（三）市政隧道 （四）矿山隧道
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隧道的概念及交通隧道简介
交通隧道 1 铁路隧道
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隧道横断面
（一）隧道净空
1.机车车辆限界 机车车辆最外轮廓的限界尺寸。 2.基本建筑限界 线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线。 3.隧道建筑限界 包围“基本建筑限界”外邻的轮廓线。要比“基本建筑限界”大， 留出空间用于安装通讯信号、照明、电力(接触网)等设备。 4.直线隧道净空 “直线隧道净空”比“隧道建筑限界”稍大，除了满足限界要求 外，考虑避让、救援通道，还考虑了衬砌结构的合理受力形状(拱部 采用三心圆，边墙采用直墙式或曲墙式)及施工方便等因素。
2）曲墙式衬砌
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隧道衬砌构造
（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。
地 铁 车 站
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隧道的概念及交通隧道简介
交通隧道 5 航运隧道 当运河需要越过分水岭时，克服高程障碍成 为十分困难的问题，一般需要绕行很长的距离。 如果修建航运隧道，把分水岭两边的河道沟通起 来，既可以缩短航程，又可以省掉船闸的费用，
迅速而顺直地驶过，航运条件就大为改善了。
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隧道衬砌构造
（二） 复合式衬砌
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隧道衬砌构造
（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。
交通隧道 4 地下铁道 地下铁道是解决大城市交通拥挤、车辆堵塞 等问题，且能大量快速运送乘客的一种城市交通
设施。它可以使很大一部分地面客流转入地下，
可以高速行车，且可缩短车次间隔时间，节省了
乘车时间，便利了乘客的活动。在战时，还可以
起到人防的功能。
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隧道的概念及交通隧道简介
交通隧道 4 地下铁道
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隧道支护
（二）钢架（型钢）
型钢钢架接头(尺寸单位:mm)
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隧道支护
（二）钢架（格栅）
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隧道支护
（二）钢架（格栅）
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隧道支护
（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。 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。
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隧道支护
（三）钢筋网
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隧道支护
（四）喷混凝土 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。
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隧道的概念及交通隧道简介
交通隧道 6 人行地道 城市闹市区行人众多，而且与车辆混行，偶 有不慎便会发生交通事故。为了提高交通运送能 力及减少交通事故，除架设街心高架桥外，也可 以修建人行地道和地下立交车道。
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隧道的概念及交通隧道简介
交通隧道 6 人行地道
青岛龙 山地下 商业街
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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。
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隧道支护
（一）锚杆
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隧道支护
（一）锚杆
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隧道支护
（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。
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隧道衬砌构造
（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。
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隧道支护
（四）喷混凝土
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隧道支护
（五）多种措施组合支护
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隧道支护
（五）多种措施组合支护
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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。
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隧道横断面
（二）曲线加宽
（2）由于曲线外轨超高，车 辆向曲线内侧倾斜，使车辆 限界上的控制点在水平方向 上向内移动了一个距离d内2， 如图2-4-9所示。据此，曲线 隧道净空的加宽值为
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隧道衬砌构造
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：锚杆、钢架、钢筋网、喷射混 凝土及其组合； 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。
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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
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洞门与明洞
（一）洞门
1）洞门的形式 洞口环框 洞口石质 坚硬稳定，地形 陡峻无排水要求；
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洞门与明洞
（一）洞门
1）洞门的形式 端墙式（一字 式）洞门 适用于地形 开阔，石质较稳 定的地区；
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隧道的概念及交通隧道简介
交通隧道
1 铁路隧道
大 瑶 山 隧 道
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隧道的概念及交通隧道简介
交通隧道 1 铁路隧道
军 都 山 隧 道
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隧道的概念及交通隧道简介
交通隧道 2 公路隧道 随着社会生产的发展，高速公路的出现，要 求线路顺直、平缓、路面宽敞，于是在穿越山区 时，也常采用隧道方案。此外，在城市附近，为 避免平面交叉，利于高速行车，也常采用隧道方
式通过。
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隧道的概念及交通隧道简介
交通隧道 2 公路隧道
终 南 山 隧 道
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隧道的概念及交通隧道简介
交通隧道 2 公路隧道
雪 峰 山 隧 道
高速铁路隧道
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隧道的概念及交通隧道简介
交通隧道 2 公路隧道
雁 门 关 隧 道
高速铁路隧道
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隧道的概念及交通隧道简介
交通隧道 3 水底隧道 当交通线横跨河道时，采用水底隧道，既不 影响河道通航，也避免了风暴天气轮渡中断的情
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隧道衬砌构造
（二） 复合式衬砌 复合式衬砌是先在开挖好的洞壁表面喷射一层早 强的混凝土(有时也同时施作锚杆)，凝固后形成薄层 柔性支护结构(称初期支护)。它既能容许围岩有一定 的变形，又能限制围岩产生有害变形，其厚度多在 5~20cm 之间。 一般待初期支护与围岩变形基本稳定后再施作内 衬。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，其材料可采用软聚氯乙烯薄膜、 聚异丁烯片、聚乙烯等防水卷材，或用喷涂防水涂料 等。
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隧道衬砌构造
（二） 复合式衬砌 复合式衬砌可以满足初期支护施作及时、刚度小、 易变形的要求，且与围岩密贴，从而能保护和加固围 岩，充分发挥围岩的自承作用。 二次衬砌后，衬砌内表面光滑平整，可以防止外 层风化，装饰内壁，增强安全感，是一种合理的结构 形式，也是目前公路、铁路隧道主要的结构形式。