第4章隧道结构构造
隧道结构构造
隧道结构构造山岭隧道结构由主体建筑物和附属建筑物两部分组成。
隧道的主体建筑物是为了保持隧道的稳定，保证车辆的安全运行而修建的，由洞身、衬砌和洞门组成。
在洞口容易坍塌或有落石的危险时，还需要加筑明洞隧道的附属建筑物是为了养护、维修工作的需要以及满足排水、供电、通信和通风等方面的要求而修建的。
隧道的附属建筑包括：临时停车带、防排水设施、大小避车洞（普铁）、综合洞室、电缆槽、长大隧道的通风设施等。
隧道附属建筑物，应根据具体情况设置。
3.1 洞门类型及构造3.1.1 隧道洞门作用隧道两端都要修建洞门。
洞门的作用是保持洞口仰坡和路堑边坡的稳定，汇集和排除地面水流，保护洞门附近岩土体的稳定，确保行车安全。
洞门的作用有以下几方面：（1）稳定边坡、仰坡。
洞口开挖施工后，附近边坡、仰坡裸露的岩体不断风化，容易滚落甚至滑塌，导致堵塞路面和洞口，砸坏线路轨道，威胁行车安全。
修建洞门就可以避免或减小这些危害。
（2）引排地表水。
雨季洞口地表水如不引排，可能会淹溺线路，引起边、仰坡滑塌，危及行车安全，修建洞门及截排水沟，可以使隧道洞口免遭降雨影响。
（3）装饰作用。
修建美观的洞门对隧道洞口可以起到装饰作用，城市、景区的隧道尤其需要结合所处环境美化洞门。
3.1.2 隧道洞门形式隧道洞门形式的选择应在保障安全的同时考虑洞门美化和环境美化。
不同地址的隧道洞门构造形式各有特点。
山岭隧道洞门形式主要有：环框式洞门、翼墙式洞门、柱式洞门及台阶式洞门等。
水底隧道的洞门通常与附属建筑物（如通风、供电、发电间、管理所、监控室等）结合在一起修建。
城市道路隧道因其交通量比较大，对洞门建筑的安全要求和艺术要求都比较高。
1.环框式洞门当隧道洞口岩层坚硬、整体性好、节理不发育且不易风化（Ⅰ～Ⅱ级围岩），路堑开挖后仰坡极为稳定，又无较大的排水量要求时，可采用环框式洞门（图3-1），以起到加固洞口、防止落石的作用。
环框与洞口衬砌可用混凝土整体灌筑。
图3-1 环框式洞门2.端墙式洞门当地形开阔，岩土体基本稳定（Ⅱ～Ⅲ级围岩），边坡仰坡不高时，隧道轴线与坡面基本正交，常采用端墙式洞门（图3-2）。
隧道结构构造资料
衬砌变形量测
通过设置沉降观测点，定期测量隧道 衬砌的沉降和位移，判断衬砌结构的 稳定性和安全性。
隧道收敛量测
监测隧道施工过程中的净空变化，判 断隧道施工对围岩稳定性的影响。
监控量测的方法
传感器监测法
利用各种传感器对隧道结构进行实时监测，获取数据。
人工观测法
通过人工定期对隧道结构进行观察和测量，记录数据。
衬砌混凝土施工
在隧道洞壁上浇筑混凝土，要求一次浇筑成 型，确保衬砌层的整体性和稳定性。
04
隧道防排水结构
防排水系统的组成
防水层
衬砌结构
防水层是隧道防排水系统的核心，主 要作用是防止地下水渗入隧道内部。
衬砌结构是隧道的主体结构，包括初 期支护和二次衬砌，起到承载和防水 的双重作用。
排水系统
排水系统负责将隧道周围的地下水排 出，防止水压积聚对隧道结构造成损 害。
排水系统施工
排水系统施工包括安装排水沟、集 水井和排水管等，应确保排水通畅， 防止水压积聚对隧道结构造成损害。
衬砌结构施工
衬砌结构施工时应严格控制混凝土 配合比和浇筑质量，加强混凝土养 护，提高衬砌结构的耐久性和防水 性能。
05
隧道通风结构
通风系统的组成
送风系统
用于向隧道内输送新鲜空气，通 常包括进风口、送风机和送风管
防排水材料的选择
防水材料
防水材料应具备优良的耐久性、 耐腐蚀性和抗裂性，常用的防水 材料包括防水卷材、防水涂料等 。
排水材料
排水材料应具备较好的耐压性能 和耐腐蚀性能，常用的排水材料 包括塑料管、波纹管等。
防排水施工方法
防水层施工
防水层施工前应清理基层，涂刷 基层处理剂，然后铺设防水材料，
《隧道工程》精品课件第四章 隧道的总体设计
隧道工程
2. 越岭隧道标高选择
在选择越岭隧道标高时，考虑运营条件的改善和通过能力的提高，宜 采用低标高方案，但必须进行地形、地质、施工、运营、经济技术等多种 因素综合比较来确定最优隧道标高。
三、傍山隧道选址
1.傍山隧道在埋深较浅的地段，一定要注意洞身覆盖厚度问题。为保持山体 稳定和避免偏压产生，隧道位置宜往山体内侧靠。 2.河岸存在冲刷现象或河道窄，水流急，冲刷力强的地段，要考虑河岸冲刷 对山体和洞身稳定的影响，隧道位置宜往山体内侧靠一些，有可能时最好设 在稳定的岩层中，如图4.1-2 所示。
隧道工程
公路隧道横断面示意图(单位：m)
隧道工程
由于地质条件的关系，隧道宽度过大则不经济，施工上也增加难度， 因此高速公路、一级公路一般应设计为上下行分离的两座独立隧道。两相 邻隧道最小净距视围岩类别、断面尺寸、施土方法、爆破震动影响等因素 确定，一般情况可按下表的规定选用。
围岩级别
I
最小净距 1.0× B （m）
修道宽度不宜小于1.0m。
隧道工程
1. 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。
2. 当设置检修道或人行道时，不设余宽；当不设置检修道或人行道时，应 设不小于25cm的余宽。
3. 隧道路面横坡，当隧道为单向交通时，应取单面坡；当隧道为双向交通 时，可取双面坡。坡度应根据隧道长度，平、纵线形等因素综合分析确定， 一般可采用1.5﹪～2.0﹪。
隧道工程
隧道工程
第二篇 公路隧道的勘察设计
隧道工程
第 四章 隧道总体设计
★知识目标：
了解隧道选址时主要应考虑哪些问题；熟悉隧道平面、纵断面设计时 应注意的问题；熟悉隧道建筑限界、衬砌内轮廓线、实际开挖线的定义。
隧道结构构造详解
(6)不设仰拱的地段，衬砌边墙基底应置于稳固的地基之上，但不要因为 边沟开挖而破坏了地基的整体性，导致边墙失稳。洞口端墙式洞门的基 础深度较大，洞门墙基坑开挖可能对隧道衬砌边墙基底造成损伤，要求 在洞门墙厚度范围内，边墙基础应加深到与洞门墙基础底相同的高程。
好，抗渗性强，并适用于多种施工条件，如可用木、 钢模板或衬砌模板台车等
适用： 技术成熟，适应多种围岩条件。 在隧道洞口段、浅埋段及围岩条件很差的软弱围岩
中采用整体式衬砌较为稳妥可靠。
2、装配式衬砌
装配式衬砌是将衬砌分解为若 干块构件（也称管片），这些 构件在现场或工厂预制，然后 运到现场安装。
按传统松弛荷载理论设计
（一）直墙式衬砌
1、适用条件
（二）曲墙式衬砌
2、结构组成
（三）公路隧道整体式衬砌设计基本要求
（一）直墙式衬砌
1、适用条件
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、Ⅱ、 Ⅲ级围岩，有时也 可用于Ⅳ级围岩。
（一）直墙式衬砌
2、结构组成
上部拱圈
竖直边墙
下部铺底
(4)设置沉降缝、伸缩缝的目的是为了把不同承载能力结构、承受不 同围岩压力的结构完全断开，产生的沉降变形和受力变形各自独立。 隧道结构设变形缝，并在缝内设置一定厚度的隔离层，采用沥青木 板或沥青麻丝是多年的做法，也可采用具有一定耐久性的柔性材料。 沉降缝、伸缩缝缝宽应大于20mm，缝内可夹浸沥青木板或沥青麻 丝。伸缩层衬砌（整体式模筑混凝土衬砌） 2、装配式衬砌 3、锚喷式衬砌 4、复合衬砌
隧道工程图文讲解ppt课件
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
.
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
衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定
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。
.
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
.
※ 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；
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。
.
※ 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
隧道结构构造
格栅钢架/ 型钢
二次衬砌
拱墙（cm）
仰拱/底板 （cm）
Ⅱ5
－
－
－
—
25
－
Ⅲ 7 局部 2.0
1.2~1.5
—
25
－
Ⅳ 10 拱墙 2.0~2.5 1.0~1.2
－
30
40
Ⅴ 15~22 拱墙 2.5~3.0
0.8~1
格栅拱架 （全环设置）
35
40
Ⅵ
通过试验确定
第四章 隧道结构构造
双线铁路隧道复合式衬砌支护参数表
复习：
隧道限界 隧道曲线段加宽
第四章 隧道结构构造
• 隧道衬砌构造 • 洞门与明洞 • 附属建筑物 • 高速铁路隧道空气动力学问题及工 程措施
第四章 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
平、纵、横断面的形状由道路隧道 的几何设计确定
衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌 计算决定
＆锚喷式衬砌是锚喷结构既作为隧道支护，又作为隧 道永久结构的形式。
＆具有隧道开挖后衬砌及时，施工方便和经济的显著 特点。
第四章 隧道结构构造
第四章 隧道结构构造
＆锚喷支护作为隧道的永久性衬砌，一般考虑是在Ⅲ 级及以下围岩中采用；在Ⅳ级及以上围岩中，采用锚 喷支护经验不足，可靠性差。
＆在层状围岩中，采用喷锚支护效果较好；
第四章 隧道结构构造
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
第四章 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；
隧道工程第四章隧道结构构造
三、装配式衬砌
装配式衬砌是将衬砌 分解为若干块构件（也 称管片），这些构件在 现场或工厂预制，然后 运到现场安装。
适用条件：地质条件较好，围岩稳定，地下水很少，有 场地，施工单位又有制造、运输和拼装衬砌的设备，并控制 开挖和拼装工艺有一定的经验时，可采用拼装衬砌。
装配式衬砌的优点 （1）一经装配成环，不需养护时间，即可承受围岩压力； （2）预制的构件可以在工厂成批生产、在洞内可以机械化拼装，从 而改善了劳动条件； （3）拼装时，不需要临时支撑如拱架、模板等，从而节省大量的支 撑材料和劳力； （4）拼装速度因机械化而提高，缩短了工期，还有可能降低造价；
装配式衬砌的缺点 （1）拼装衬砌的整体性较差，受力状态不太好，尤其是接缝缝多， 防水性能较差，必须单独加设有效的防水层，在富水地层中应用时需 要有较多的支持措施。 （2）要求一定的机械化设备，施工工艺复杂。
四、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 隧道永久结构的形式。
锚喷式衬砌构造
根据岩体的稳定性、通风 方式、照明状况、地形地 貌及环境条件来确定
附属构 造物
通风 照明 排水、消防、通讯等
第一节 衬砌构造
一、隧道衬配式衬砌 四、锚喷式衬砌 五、复合式衬砌
一、隧道衬砌的概述
（一）衬砌概念
一次支护 （初期支护） 衬砌
为了保证施工的安全、加固岩体和阻止围 岩的变形、坍塌而设置的临时支护措施， 常用支护形式有木支撑、型钢支撑、格栅 支撑、锚喷支护等
（1）喷射混凝土 喷射混凝土是以压缩空气为动力，将掺有速凝剂的混凝土
拌和料与水汇合成为浆状，喷射到坑道的岩壁上凝结而成的。 具有不需模板、施作速度快、早期强度高、密实度好、与
围岩紧密粘结、不留空隙的突出优点。
隧道工程复习资料
隧道工程复习思考题第一章绪论1什么是隧道？通常指用作地下通道的工程建筑物。
隧道在我国交通建设中的地位和作用是什么？重要性：隧道是交通线上的重要组成部分，是国家重要的基础设施；必要性：快速畅通的交通网是经济发展的前提，低等级公路已不适应高速经济发展的需要；紧迫性：目前我国高速公路相对较少，与我国人口、经济发展相比，太少。
社会经济发展，交通必先行。
2隧道工程的发展前景和需要解决的难题有哪些方面？发展：今后的隧道技术研究方向为非爆破的机械化施工，合理规划与环境保护，设计可靠合理，使用安全等方面。
问题：数量大，难度大，造价高。
对围岩的性质还只能从定性的角度去衡量，工程应用中偏离较大，计算模型的选用和计算理论不完全符合实际，施工技术水平和管理方法还比较落后。
3隧道按照用途分为哪些类型？(1)交通隧道：提供运输的孔道和通道（铁路隧道、公路隧道、水底隧道、地下铁道、人行地道。
）(2)水工隧道：是水利工程和水利发电枢纽的一个重要组成部分。
（引水隧道，尾水隧道，导流隧道（泄洪隧道），排沙隧道。
）(3)市政隧道：是城市中为安置各种不同市政设施的地下孔道。
（给水隧道、污水隧道、管路隧道、线路隧道、人防隧道。
）(4)矿山隧道：其作用主要是为采矿服务的。
（运输巷道、给水隧道、通风隧道。
）4在我国《隧规》中隧道按照长度分为哪些类型？(1)特长隧道： L>3000 m(2)长隧道：3000 m ≥L>1000 m(3)中长隧道：1000 m ≥L>500 m(4)短隧道： L≤500 m 第二章隧道勘察1隧道勘察的目的和意义是什么？隧道勘察的目的：1. 查明隧道所处位置的工程地质条件和水文地质条件2. 为规划、设计、施工提供资料3. 对存在的岩土工程问题、环境问题进行分析评价提出合理的设计和施工建议4. 隧道施工和运营对环境保护的影响提出意见2初步勘察和详细勘察有何异同？初勘步骤：收集资料，工程地质选定隧道线位，初步勘察资料整理详细勘察：1.目的：为线位布设和编制施工图设计提供完整的工程地质资料2.任务：在初勘基础上，进一步查明隧道沿线地质特征和不良地质规模、大小范围3.步骤：(1)前期的准备工作(2)沿线地质勘察(3)试验(4)资料整理(5)编写详勘报告3隧道勘察方法除了收集资料、调查测绘、勘探外，据你所知还有哪些高科技手段和方法可用于隧道勘察？电法勘探；电磁法勘探（地质雷达）；地震勘探；声波探测；重力勘探；磁力勘探；放射性勘探第三章隧道总体设计1名词解释：垭口：当线路必须跨越分水岭时，分水岭的山脊线上总会有高程较低处。
(完整版)填空题
填空题：1.我国现行公路（铁路）隧道围岩分类的依据：结构特征和完整状态为表征的围岩稳定性2.新奥法运用锚喷作为初期支护的理论依据：充分发挥与加强围岩的自承效能3.洞口地质一般不稳定，选定洞门位置（确定隧道长度）的原则早进晚出4. 拱形明洞的主要形式有：路堑对称型，路堑偏压型，半路堑偏压型，半路堑单压型判断题：1、影响喷射混凝土强度的因素是原材料的质量，而与喷射施工作业质量无关。
（╳）2、为使坑道轮廓平整、减少超欠挖、降低围岩的扰动以及锚喷支护的需要，可采用光面爆破和预裂爆破技术。
（√ ）3、施工准备阶段，应积极抓紧创造隧道开工的条件，临时工程施工可在开工令下达后再着手进行。
（╳）4、汽车专用公路隧道防排水工程质量要求达到拱部、墙部、路面、设备箱洞、车行与人行横道均不渗水（√）5、隧道衬砌外观鉴定要求混凝土表面密实，任一延米面积内蜂窝麻面面积不超过5%，深度不超过20mm（╳）6、无论哪类围岩选择支护方式时，应优先采用构件支撑作为坑道开挖的初期（临时）支护（╳）7、由于锚喷支护具有主动加固围岩、可及时施工和比较经济等特点，故广为应用。
但使用也是有一定条件的，当围岩自持能力差、有涌水及大面积淋水地段及地层特别松软处，就很难成型。
（√ ）8、洞口各项工程相互关联，故应全面考虑、妥善安排、减少干扰，进洞前尽快完成，以便为洞身施工创造条件。
（√ ）9、导坑爆破开挖时，炮眼起爆顺序为：掏槽眼—-顶眼—-侧邦眼---底眼---辅助眼。
( ╳ )10、洞内施工的特点是空间有限、工作面狭窄、光线暗、空气污浊、潮湿、噪声大，故要有良好的照明与通风条件，落实安全措施，精心组织各项作业。
同时还必须关注工人的劳动保护。
（√）11.判别深埋与浅埋隧道的分界,可按荷载等效高度值,并结合地质条件、施工方法等因素综合判定（√ ）12.隧道现场监控量测,包括隧道施工阶段与营运阶段控制测量和监控测量。
(√ )13.隧道遇到溶洞处理措施,分别以引、堵、越、绕等措施进行处理。
隧道工程图文讲解
路堑对称型明洞
路堑偏压型明洞
※ 路堑偏压型
适用于两侧山坡高差较大的路堑，高侧边坡有坍塌，落石 或泥石流；低侧边坡明洞墙顶以下部分为挖方，且能满足外侧 边墙嵌入基岩要求的地段
※ 半路堑偏压型
适用于半路堑靠山侧边坡较高，有坍塌、落石或泥石流等 不良地质现象，而外侧地面较为宽敞和稳定，上部填土坡面线 能与地面相交以平衡山侧压力的地段
① 导致实际墙背的侧压力较计算的要大，影响结构安全； ② 较好的围岩与衬砌之间有低摩擦角的回填“软弱夹层”，会 增加土压力和减小弹性抗力，技术、经济效益方面都是不适宜 的
4.4 竖井、斜井
1、竖井 ※ 位置选择：
必须考虑地形、地质， 与主坑道的衔接，完工后的 处理等条件来决定。特别是 设在山谷部分的竖井多数延 长短，要研究防止井口附近 地表水和泥沙的流入措施
※ 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；
※ 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；
止因外墙下沉而引起拱圈开裂。故外墙必须设置于稳固地基 上，如有困难，则可用桩基(或加深基础)及加固地基等方法 进行处理
柱式拱形明洞门路堑式
翼墙式拱形明洞门路堑式
台阶式拱形明洞门（半路堑式）
台阶式拱形明洞门（偏压式）
2、棚式明洞 当山坡坍方，落石数量较少，山体侧压力不大，或因受地 质、地形条件的限制，难以修建拱形明洞时，可采用棚式明洞 棚式明洞的类型主要取决于外侧边墙的结构形式。通常有 墙式、刚架式，柱式和悬臂式(不修建外墙时)等 ※ 墙式棚洞(墙式棚式明洞)
隧道工程复习思考题
填空题：1。
我国现行公路（铁路)隧道围岩分类的依据：结构特征和完整状态为表征的围岩稳定性2.新奥法运用锚喷作为初期支护的理论依据：充分发挥与加强围岩的自承效能3。
洞口地质一般不稳定，选定洞门位置（确定隧道长度）的原则早进晚出4。
拱形明洞的主要形式有：路堑对称型，路堑偏压型,半路堑偏压型,半路堑单压型判断题：1、影响喷射混凝土强度的因素是原材料的质量,而与喷射施工作业质量无关。
(╳）2、为使坑道轮廓平整、减少超欠挖、降低围岩的扰动以及锚喷支护的需要,可采用光面爆破和预裂爆破技术.(√）3、施工准备阶段，应积极抓紧创造隧道开工的条件，临时工程施工可在开工令下达后再着手进行。
（╳）4、汽车专用公路隧道防排水工程质量要求达到拱部、墙部、路面、设备箱洞、车行与人行横道均不渗水（√）5、隧道衬砌外观鉴定要求混凝土表面密实，任一延米面积内蜂窝麻面面积不超过5％，深度不超过20mm（╳）6、无论哪类围岩选择支护方式时，应优先采用构件支撑作为坑道开挖的初期（临时）支护（╳）7、由于锚喷支护具有主动加固围岩、可及时施工和比较经济等特点,故广为应用。
但使用也是有一定条件的,当围岩自持能力差、有涌水及大面积淋水地段及地层特别松软处，就很难成型.（√)8、洞口各项工程相互关联，故应全面考虑、妥善安排、减少干扰，进洞前尽快完成,以便为洞身施工创造条件。
(√)9、导坑爆破开挖时，炮眼起爆顺序为:掏槽眼——顶眼--侧邦眼-——底眼—-—辅助眼。
( ╳)10、洞内施工的特点是空间有限、工作面狭窄、光线暗、空气污浊、潮湿、噪声大，故要有良好的照明与通风条件,落实安全措施，精心组织各项作业。
同时还必须关注工人的劳动保护。
（√）11。
判别深埋与浅埋隧道的分界,可按荷载等效高度值，并结合地质条件、施工方法等因素综合判定（√）12.隧道现场监控量测，包括隧道施工阶段与营运阶段控制测量和监控测量。
（√）13。
隧道遇到溶洞处理措施,分别以引、堵、越、绕等措施进行处理。
隧道的基本构造
隧道的基本构造隧道是连接两个地点的地下通道，其基本构造包括隧道固定构件、衬砌结构、排水构造、通风构造、电气照明、安全通道等。
下面我们将详细介绍隧道的基本构造。
一、隧道固定构件隧道固定构件是钢筋混凝土结构，用于承受土壤、岩石等所施加的压力和负荷，保证隧道的稳定性和安全性。
隧道固定构件分为顶板、侧墙和地基三部分。
顶板是隧道的顶部，最重要的地方，一般要进行混凝土支护和锚杆锚固处理。
侧墙是隧道的两侧，经常受到承压和湿度影响，需要进行水泥渗漏防护处理。
地基是隧道的地面，由于地质环境影响，地基稳定性较难保证，需要进行特殊处理。
二、衬砌结构隧道衬砌结构是隧道固定构件的表面材料，由砖、混凝土、钢板等材料构成。
衬砌的主要作用是保护隧道固定构件不受侵蚀和损坏，同时抵抗车流、行人衝撞等外力。
衬砌的厚度一般在8-12厘米之间，具有较高的抗压和耐磨性能。
对于条件较差的地质环境，衬砌的厚度要增加，或者采用高强度混凝土或特种钢板来提高抗压强度和耐腐蚀性能。
三、排水构造隧道中常常会受到地下水流压力的影响，形成水流，导致隧道内部积水、水气浸泡，对地下建设的稳定性以及人员和设备的安全都造成威胁。
为了保证隧道的健康环保，建设人员需要根据地质探测情况和当地气象条件，进行合理设计和建设排水构造，包括排水管、隧道自流水固定构造、隧道排水井等进行排水。
四、通风构造隧道中的排放气体产生时间较长，若不能及时排放，会产生很多不良影响。
因此隧道内部除了需要设计和建设排水构造外，还需要设计和建设通风构造，将车辆排放产生的尾气、油烟、粉尘等不良气体及时排放。
一般隧道通风采用自然通风和机械通风两种方式，一般采用强制通风，通过风机进行排风，通过进气孔进行循环，即可保证隧道内部通风畅通无阻。
五、电气照明隧道的建设需要进行全面的电气照明工作，目的是为了保证隧道内部光线充足，以保证隧道的通行安全。
照明要求应该遵照国家规定，同时安装门灯和路灯的区域，应该合理安排。
隧道工程考点答案
隧道⼯程考点答案第⼀章绪论1.隧道的概念：隧道是埋置于地层中的⼯程建筑物，是⼈类利⽤地下空间的⼀种形式。
是“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2平⽅⽶的洞室。
”2.隧道按位置分类：⼭岭隧道、⽔底隧道和城市隧道。
3.隧道按⽤途分类：交通隧道、⽔⼯隧道和市政隧道和矿⼭隧道。
第⼆章隧道⼯程地质环境及围岩分级1.⼯程地质调查测绘主要内容：隧道通过地段的地质调查测绘是隧道⼯程地质勘测的核⼼⼯作。
①铁路⼯程地质技术规范的总要求②地形地貌调查③地层、岩性调查④地质构造调查⑤⽔⽂地质调查⑥滑坡、落⽯、岩堆、泥⽯流和岩溶地质调查⑦地温测定2.如何引起岩体的初始应⼒：由于岩体的⾃重和地质构造作⽤和地质地温作⽤引起3.RQD法的定义及公式：所谓岩⽯质量指标RQD是指钻探时岩芯复原率，或称岩芯采取率。
岩芯复原率即单位长度钻孔中10cm以上的岩芯占有的⽐例,可写为4.围岩分级的基本因素：①岩⽯坚硬程度②岩体的完整程度5.围岩的基本分级：P25表格6.隧道级别的修正：①地下⽔影响的修正②围岩初始地应⼒状态修正③风化作⽤的影响第三章隧道线路及断⾯设计1.越岭线上隧道位置选择考虑因素：主要以选择垭⼝和确定隧道⾼程两⼤因素为依据。
2.隧道洞⼝位置选择（“早进晚出”+9原则）：①“早进晚出”的原则②洞⼝不宜设在垭⼝沟⾕的中⼼或沟底低洼处③洞⼝应避开不良地质地段④当隧道线路通过岩壁陡⽴，基岩裸露处时，最好不刷动或少刷动原⽣地表，以保持⼭体的天然平衡。
⑤减少洞⼝路埑段长度，延长隧道，提前进洞。
⑥洞⼝线路宜与等⾼线正交。
⑦当线路位于有可能被⽔淹没的河滩或⽔库回⽔影响范围以内时，隧道洞⼝标⾼应⾼出洪⽔位加波浪⾼度，以防洪⽔灌⼊隧道。
⑧为了确保洞⼝的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过⾼。
⑨当洞⼝附近遇有⽔沟或⽔渠横跨线路时，可设置拉槽开沟的桥梁或涵洞，以排泄⽔流。
⑩当洞⼝地势开阔，有利于施⼯场地地布置时，可利⽤弃渣有计划、有⽬的地改造洞⼝场地，以便布置运输便道、材料堆放场、⽣产设施⽤地及⽣产、⽣活⽤房等。
《隧道工程》复习思考题
（教材：覃仁辉、王成主编《隧道工程》重庆大学出版社2001）隧道工程是一门专业性很强的课程，学习过程中注意理论联系实际，建议学习过程中抽时间到已建或在建隧道现场观看，了解隧道结构构造、施工环节和建造过程。
本提纲是以思考题的形式进行复习，同学们只要回答出这些思考题即可达到复习的目的。
学生在学习完各章后，对下列每章的思考题进行解答或思考。
第一章绪论1.什么是隧道？2.隧道在我国交通建设中的地位和作用是什么？3.隧道工程的发展前景和需要解决的难题有哪些方面？ P34.隧道按照用途分为哪些类型？ P55.在我国《隧规》中隧道按照长度分为哪些类型？ P5第二章隧道勘察 (不考？)1.隧道勘察的目的和意义是什么？ P92.初步勘察和详细勘察有何异同？ P153.隧道勘察方法除了收集资料、调查测绘、勘探外，据你所知还有哪些高科技手段和方法可用于隧道勘察？ P94.地下涌水和枯水调查的意义是什么？ P195.隧道建筑环境评价的目的是什么？对生态环境有何意义？ P21第三章隧道总体设计1.名词解释：分水岭(p27)、鸡爪地形、越岭隧道(p27)、傍山隧道(p28)、隧道净空(p34)、隧道建筑限界(p34)、隧道行车限界、墙效应、仰拱、隧道衬砌p39、隧道内轮廓线p39、隧道外轮廓线p39、隧道实际开挖线 p392.越岭隧道选址要考虑哪些原则p28？傍山隧道选址要考虑哪些原则？ P283.隧道主体建筑物和附属建筑物各包括哪些项目？ P324.隧道平面设计的原则是什么？ P325.曲线隧道有哪些不利因素？p326.隧道纵坡有哪些类型？p33控制隧道纵坡大小的主要因素是什么？ P337.隧道接线要注意什么问题？ P388.如何拟定圆形p40、直墙式、曲墙式隧道衬砌内轮廓线？9.在什么情况下需要设置仰拱？p4010.圆形衬砌、直墙式衬砌、曲墙式衬砌各适用于何种围岩类型？p41第四章隧道结构构造1.隧道洞身衬砌有哪些类型？p78各适用于何种场合围岩？p782.初期支护和二次支护的作用是什么？p80在其间设置隔离层有何作用？ (隔水层)3.不宜采用锚喷衬砌的情况有哪些？p804.隧道洞门有哪些类型、适用条件？ P825.在什么情况下设置明洞？ P876.拱式明洞和棚式明洞各有哪些类型？ P877.你设计施工明洞基础p89和填土p90需重视哪些问题？8.在什么情况下需设置竖井或斜井？ P859.设置竖井或斜井需要考虑哪些问题？ P8410.隧道内装要努力考虑哪些问题？ P9511.隧道内装材料需具备哪些性能？ P9512.隧道路面应具备哪些功能？p96路面材料如何选择和改进？P9613.水对隧道结构有哪些危害？ P9014.隧道综合治水的原则是什么？ P9115.截水、排水和堵水的措施有哪些？ P91第五章隧道围岩分类与围岩压力1.隧道围岩分类的意义是什么？ P532.围岩单一性指标有哪些？P543.围岩综合性指标有哪些？ P554.围岩分类岩性指标选择的原则是什么？ P575.我国公路隧道围岩分类特点是什么？ P596.我国公路隧道围岩分类主要考虑哪些指标因素？7.施工围岩分类有何特点？其分类的评定指标有哪些？8.什么是围岩？什么是围岩压力？9.什么是初始应力场、构造应力场和重力应力场？10.隧道开挖后初始应力场将如何变化？11.确定围岩压力有哪些方法？12.深埋隧道围岩压力如何确定？13.《隧规》深埋围岩压力计算公式的适用条件是什么？14.深埋隧道和浅埋隧道的分界如何确定？15.围岩应力现场量测有哪些方法？16.影响隧道围岩稳定性的自然因素和人为因素有哪些？17.在隧道工程中，如何综合考虑人为因素使功能造价最优？第六章隧道结构计算1.名词解释：共同变形理论、局部变形理论、围岩弹性抗力2.隧道结构计算模型有哪些？3.隧道结构上的主要荷载有哪些？附加荷载有哪些？4.对半衬砌的隧道结构计算作了哪些简化假定？5.写出隧道半衬砌计算的力法正则方程式。
隧道结构构造
第4章隧道结构构造公路隧道结构构造，由主体构造物和附属构造物两大类组成。
主体构造物通常指洞身衬砌和洞门构造物。
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，衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定。
附属构造物是主体构造物以外的其它建筑物，是为了运营管理、维修养护、给水排水、供蓄发电、通风、照明、通讯、安全等而修建的构造物。
4.1 洞身衬砌4.1.1 衬砌结构的类型出现各种适应不同的地质条件的结构类型，大致有下列几类。
1．直墙式衬砌。
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V，IV类围岩，有时也可用于III类围岩。
对于道路隧道，直墙式衬砌结构的拱部，可以采用割圆拱、坦三心圆拱或尖三心圆拱。
三心圆拱指拱轴线由三段圆弧组成，其轴线形状比较平坦(r1> r2)时称为坦三心圆拱，形状较尖(r2< r1)时称为尖三心圆拱，若r1＝r2＝r 时即为割圆拱(见图4.1.1)。
图4.1.1直墙式衬砌图4.1.2 连拱边墙或柱式边墙如果围岩完整性比较好的V～VI类围岩中，边墙可以采用连拱或柱，称为连拱边墙或柱式边墙，见图4.1.2。
为了节省圬工，也可以采用大拱脚薄边墙衬砌，见图 4.1.3。
如果具备喷混凝土条件时，边墙可以用喷混凝土代替。
该法是个有局限性的方法，最大的问题是大拱脚支座施工困难，在非均质岩层中很难用钻爆法做出整齐稳定的支座。
所以在这种较好围岩中，不如优先考虑喷锚支护。
2．曲墙式衬砌。
通常在III类以下围岩中，水平压力较大，为了抵抗较大的水平压力把边墙也做成曲线形状。
当地基条件较差时，为防止衬砌沉陷，抵御底鼓压力。
使衬砌形成环状封闭结构，可以设置仰拱，见图4.1.4。
3．喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌。
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。
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。
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※ 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
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
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
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
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
※ 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。
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；
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
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。
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
照明排水、消防、通讯等来自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
※ 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；
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。
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。