隧道的组成

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山岭隧道
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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。
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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隧道洞门
2)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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隧道洞门
2)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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隧道洞门
2)洞门的形式 端墙式(一字 式)洞门 贵金高速 公路大关隧道
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
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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。
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隧道横断面
(一)铁路隧道净空
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隧道横断面
(一)隧道净空
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隧道横断面
(二)公路隧道净空 各级公路隧道建筑限界如图所示,在建筑限界 内不得有任何部件侵入。建筑限界高度,高速公路、 一级公路、二级公路取5.0m;三、四级公路取4.5m。
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隧道横断面
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隧道明洞
明洞是隧道的一种变化形式,它用明挖法修筑。 所谓明挖是指把岩体挖开,在露天修筑衬砌,然后回 填土石。这样修筑的构筑物,外形几乎与隧道无异, 有拱圈、边墙和底板,净空与隧道相同,和地表相连 处,也设有洞门、排水设施等。
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隧道明洞
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隧道明洞
明洞一般修筑在隧道的进出口处,当遇到地质差 且洞顶覆盖层较薄,用暗挖法难以进洞时,或洞口路 堑边坡上有落石而危及行车安全时,均需要修建明洞。 它是隧道洞口或线路上起防护作用的重要建筑物,在 铁路线上使用的较多。 明洞的结构类型常因地形、地质和危害程度的不 同,有多种形式,采用最多的为拱式明洞和棚式明洞 两种。
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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。
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。
公路隧道附属建筑物
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隧道结构可分为主体建筑物和附属建
筑物。前者是为了保持隧道的稳定,保证
隧道正常使用而修建的,由洞身支护结构
及洞门组成,在线路洞口附近容易坍塌或
有落石危险时则需要加筑明洞;隧道附属
建筑物指保证隧道正常使用所需要的各种
辅助设施。
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山岭隧道
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隧道洞门
1)洞门的作用
(二)公路隧道净空 公路隧道内轮廓设计除应符合隧道建筑限界的
规定外,还应满足洞内路面、排水设施、装饰的需
要,并为通风、照明、消防、监控、运营管理等设
施提供安装空间,同时考虑围岩变形、施工方法影 响的预留富裕量,使确定的断面形式及尺寸符合安 全、经济、合理的原则。
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隧道横断面
(二)公路隧道净空
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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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拱脚
墙脚
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隧道洞门
2)洞门的形式 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。
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隧道洞门
2)洞门的形式 柱式洞门
地形较陡(Ⅳ级围岩),仰拱有下滑的可能性, 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。
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隧道洞门
2)洞门的形式 喇叭口式洞门 高速铁路隧道, 为了减缓高速列车的 空气动力学效应,对 单线隧道,一般设喇 叭口缓冲段,同时兼 作隧道洞门。
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隧道洞门
其他洞门隧道
雁 门 关 隧 道
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隧道横断面
(一)铁路隧道净空 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。
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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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复合式衬砌构造
宏观构造: 初期支护;
二次衬砌;
防水构造; 其他结构: 水沟、电缆 槽、填充
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复合式衬砌构造
初期支护: 锚杆;
喷射混凝土;
钢架; 钢筋网。
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复合式衬砌构造
初期支护: 锚杆;
喷射混凝土;
钢架; 钢筋网。
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复合式衬砌构造
初期支护: 锚杆;
喷射混凝土;
钢架; 钢筋网。
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复合式衬砌构造
初期支护: 锚杆;
喷射混凝土;
钢架; 钢筋网。
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复合式衬砌构造
初期支护: 锚杆;
喷射混凝土;
钢架; 钢筋网。
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复合式衬砌构造
二次衬砌: 建筑材料;
结构要求。
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复合式衬砌构造
防水及排水体系: 土工布;
防水层;
环向及纵向盲管 边沟;中心水沟 排水管; 集水井
两车道
公路隧
道净空
断面
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隧道横断面
(二)公路隧道净空
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隧道支护结构
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: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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隧道洞门
2)洞门的形式 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,减少仰拱高度, 将端墙顶部改为逐级升高 的台阶形式。
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隧道洞门
2)洞门的形式 斜交式洞门 当隧道洞口地面等高线斜交时,为了缩短隧道度 度、减少挖方数量,可采用平行于等高线与线路呈斜 交的洞口。
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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
(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
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隧道横断面
(一)铁路隧道净空
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。
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s o u t h w e s t j I a o t o n g u n I v e r s I t y
《山岭隧道》课程
第二讲
隧道的组成
张俊儒 副教授
西南交通大学
Southwest Jiaotong University
山岭隧道
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主要内容
隧道洞门
隧道横断面 隧道支护结构 隧道明洞 铁路隧道附属建筑物
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隧道支护
(四)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。
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隧道明洞
地质差 且洞顶 覆盖层 较薄, 用暗挖 法难以 进洞时
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隧道明洞
(1)拱式明洞 拱式明洞由拱圈、 边墙和仰拱(或铺底)组 成,它的内轮廓与隧道 相一致,但结构厚度要 比隧道大。 •路堑式对称型 •路堑式偏压型
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