第4章隧道结构构造

嗽叭口隧道衬砌示意图
第4章隧道结构构造
二、支护结构
支护
初期支护 (一次支护)
结构
永久支护 (二次支护， 二次衬砌)
一次支护是为了保证施工的安全、 加固岩体和阻止围岩的变形
整体式衬砌
二次支护是为了保证隧道使用 的净空和结构的安全而设置的
永久性衬砌结构
复合式衬砌 拼装式衬砌
锚喷式衬砌
1、整体式衬砌
※ 该种衬砌类型是传统的衬砌结构形式。不考虑围岩的承载作 用，主要是通过围岩的结构刚度来抵御地层的变形，承受围岩 的压力。
①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；②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；③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。
第4章隧道结构构造
③ 具有防水效果，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。
※ 预留初期支护变形量：在确定开挖尺寸时，应预留必要的初 期支护变形量以保证初期支护稳定后，二次衬砌的必要厚度
3、喷锚衬砌
※ 锚喷支护作为隧道的永久性衬砌，一般考虑是在Ⅲ级及以上 围岩中采用；在Ⅳ级及以下围岩中，采用锚喷支护经验不足， 可靠性差；
第4章隧道结构构造
第四章 隧道结构构造
§4.1 洞身衬砌 §4.2 洞门 §4.3 明洞 §4.4 竖井、斜井 §4.5 内装、顶棚及路面 §4.6 隧道的放水与排水
第4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
洞身衬砌洞身衬砌的平、纵、横断面 的形状由道路隧道的几何设计确定
※ 设计方法：目前以工程类比为主，理论验算为辅。结合施 工，通过测量、监控取得数据，不断修改和完善设计； ※ Ⅳ级及以下围岩或可能出现偏压时，应设置仰拱。
第4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；
② 封闭围岩，制止围岩过大的松弛变形，将围岩塑性变形和形 变压力控制在允许范围，提高结构的整体承载力；
直墙式衬砌
※ 围岩完整性比较好的I、II级围岩，边墙可以采用连拱或柱， 称为连拱边墙或柱式边墙
※ 大拱脚薄边墙衬砌：适用于I、II级围岩，边墙可用喷射砼做 成，亦可用砼整体浇灌。此类衬砌可使拱脚稳固的直接支承在 两侧围岩上，以改善拱圈的受力条件，减少边墙的开挖及衬砌 圬工数量，降低造价。
大拱脚薄边墙衬砌
③ 增加底部和墙部的支护抵抗力，防止内挤而产生剪切破坏。
※ 两层衬砌之间宜采用缓冲、隔离的防水夹层，即隔离层。
① 当初支产生形变及形变压力时，隔离层允许其有少量的变形， 可降低形变压力；
② 当初支支护力不够时，可将少量形变压力均匀的传布到二衬 上，依靠二衬制止其继续变形，且不使初衬出现裂缝时，二衬 也出现裂缝。
※ 采用就地整体模注现浇砼，适用较广，截面可以是等截面或 是变截面。
第4章隧道结构构造
※ IV级以上围岩，地基松软，往往侧压力较大，故宜采用 曲墙带仰拱的衬砌。
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
※ 严寒地区隧道，不管围岩等级如何，只要有地下水存在， 衬砌型式仍应采用曲墙式衬砌，并在施工中根据情况设置伸 缩缝
2、直墙式衬砌
※ 适用场合：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： ①坦三心圆拱(r1> r2) ②或尖三心圆拱 (r2< r1) ③割圆拱（r1＝r2＝r）
连拱边墙或柱式边墙 第4章隧道结构构造
衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定
洞门构 造物
明洞
通风
照明
பைடு நூலகம்
排水、消防、通讯等
4.1 洞身衬砌
一、衬砌结构的类型：
1、防护衬砌（饰面衬砌）
防护衬砌的作用是防止坑道围岩的风化。适用于I级围岩，在 围岩极不容易风化及无局部掉块的情况下，亦可不加防护，一 般在围岩表面喷射不大于5cm的砼层。
第4章隧道结构构造
※ 在层状围岩中，采用喷锚支护效果较好；
※ 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）；
※ 为了使开挖时外轮廓线圆顺，尽可能减少围岩中的应力集中 锚喷衬砌的内轮廓线，宜采用曲墙式的断面形式；
第4章隧道结构构造
※ 锚喷衬砌内表面不太平整顺直，美观性差，影响司机在行车 中视觉感观，应根据需要考虑内装。 ※ 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不宜采用锚 喷衬砌作为永久衬砌； ② 对衬砌有特殊要求的隧道或地段，如洞口地段，要求衬砌 内轮廓很整齐、平整； ③ 有很高的防水要求的隧道； ④ 寒冷和严寒地区有冻害的地方(锚喷衬砌抗冻胀能力较差) ⑤ 围岩及覆盖太薄，且其上已有建筑物，不能沉落或拆除者 ⑥ 地下水有侵蚀性，可能造成喷射混凝土和锚杆材料的腐蚀
※ 为了避免围岩和衬砌的应力集中，造成围岩压力增加和 衬砌的局部破坏，应注意衬砌内外轮廓的圆顺，避免急剧弯 曲和棱角。
第4章隧道结构构造
2、复合式衬砌
复合式衬砌是由初期支护和二次支护组成的，是目前隧道 工程常采用的衬砌形式。 初期支护：是限制围岩在施工期间的变形，达到围岩的暂时稳 定，初期支护应按主要承载结构设计； 二次支护：是提供结构的安全储备或承受后期围岩压力，二次 支护在Ⅲ级及以上围岩时按安全储备设计；在Ⅳ级及以下围岩 时按承载(后期围压)结构设计，并均应满足构造要求。
5、偏压衬砌
※ 适用情况：当山体地面坡 陡于1:2.5，线路外侧山体覆 盖较薄，或由于地质构造造 成的偏压，衬砌为承受这种 不对称围岩压力而采用。
第4章隧道结构构造
偏压衬砌示意图
6、喇叭口隧道衬砌
在山区双线隧道，有时 为绕过困难地形或避开复杂 地质地段，减少工程量，可 将一条双幅公路隧道分建为 二个单线隧道或二条单线并 建为一条双幅的情况，（或 车站隧道中的渡线部分）， 衬砌产生了一个过渡区段， 这部分隧道衬砌的断面及线 间距均有变化，相应成了一 个喇叭型，称为喇叭口隧道 衬砌。
第4章隧道结构构造
曲墙式衬砌
3、曲墙式衬砌 ※ 适用范围：适用于IV级以上围岩，水平压力大或除了垂直 压力外，还有底鼓压力的情况。①地质条件较差，为抵御底鼓 压力，配以仰拱使衬砌形成环状封闭结构；②基础地基较好， 可采用无仰拱的曲墙式衬砌。 4、喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌
喷锚衬砌第与4章复隧合道衬结砌构构造