高铁隧道(隧道结构构造)

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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洞身衬砌结构
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洞身衬砌结构
（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。
洞门与明洞
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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洞门与明洞
柱式洞门 洞口地形较陡（Ⅳ 级围岩），仰坡有下 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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洞门与明洞
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D Lh
D0
洞口缓冲段纵向断面形式
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隧道附属构筑物
（一）防排水设施 隧道的永久性防排水是通过防排水工程措施 实现的。 经过理论和实践经验的总结，提出了“防、 堵、截、排结合，因地制宜，综合治理”的原则。
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隧道附属构筑物 截：截断地表水和地下水流入隧道的通道，洞口
地表设天沟等截水沟以及地表陷穴等整治； 防：防止地下水从衬砌背后渗入隧道内，充分利 用混凝土自防水能力，以及在衬砌与支护之间设置
• 适用于地形倾 斜，低侧处路 堑外侧有较宽 敞的地面供回 填土石，以增 加明洞抵抗侧 向压力的能力。
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洞门与明洞 (4)半路堑式单压型
• 适用于傍山隧 道洞口或傍山 线路上半路堑 地段
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洞门与明洞
2、棚式明洞(简称棚洞)
• 有些傍山隧道，地形的自然横坡比较陡，外 侧没有足够的场地设置外墙及基础或确保其 稳定，这时可考虑采用另一种建筑物——棚 式明洞。
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洞门与明洞 (3)悬臂式棚洞 • 对稳定而陡峻的山坡，外侧地形难以满足一 般棚洞的地基要求，且落石不太严重的情况， 可修建悬臂式棚洞。由重力式内墙、悬臂横 梁、盖板及内端平衡重组成。
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洞门与明洞
(三)洞口缓冲结构
• 当洞口50m范围内无建筑物、洞口外20m处的微 压波峰值大于50pa时，须设置洞口缓冲结构； 当洞口50m范围内有建筑物时，一般情况下当建 筑物处的微压波大于20pa，须设置洞口缓冲结 构；当对建筑物处的峰值有特殊要求时，洞口 缓冲结构应进行特殊设计。 • 当隧道口无建筑物，无特殊环境要求时，双线 隧道可不设置洞口缓冲结构。单线隧道应设置 长度5.0m的洞口缓冲结构。
隧道结构构造
洞身衬砌结构
洞门与明洞 隧道附属构筑物
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洞身衬砌结构
• 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：喷射混凝土、锚杆、钢 架、钢筋网及其它的组合。 • 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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洞身衬砌结构
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洞身衬砌结构
（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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洞身衬砌结构
特点：可以满足初期支护施作及时、刚度小易变形的要求， 锚杆 网喷混凝土 且与围岩密贴，从而能保护和加固围岩，充分发挥围岩的 防水层 二次衬砌 自承作用。二衬后，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。
45° 1
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O1
O2 O2
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O3
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隧线 中中 线线 内轨顶面
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洞门与明洞
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，减少仰坡高度， 将端墙顶部改为逐级 升高的台阶形式。
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洞门与明洞
斜交式洞门
当隧道洞口地面等高线斜交时，可采用平行 于等高线与线路呈斜交的洞口(洞门与线路中线 的交角不应小于45°) 。
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洞身衬砌结构
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洞身衬砌结构
（五）多种措施组合支护
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洞身衬砌结构
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。
特点：对地质条件的适应性较强，易于按需 要成型，整体性好，抗渗性强，并适用于多种 施工条件。
洞门与明洞
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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洞门与明洞
二、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 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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铁路隧道复合式衬砌示意图
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洞身衬砌结构
（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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洞门与明洞
1、拱式明洞
(1)路堑式对称型 • 适用于路堑边坡 处于对称或接近 对称，边坡岩层 基本稳定，仅防 止边坡有少量坍 塌、落石，或用 于隧道洞口岩层 破碎，覆盖层较 薄而难以用暗挖 法修建隧道时。
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洞门与明洞
(2)路堑式偏压型
• 适用于两侧边坡高差较大的不对称路堑。
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洞门与明洞
(3)半路堑式偏压型
拱脚
墙脚
仰拱
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洞身衬砌结构
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洞身衬砌结构
（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。
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洞身衬砌结构
型钢钢架接头(尺寸单位:mm)
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洞身衬砌结构
（二）钢架（格栅）
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洞身衬砌结构
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洞身衬砌结构
（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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洞门与明洞 隧道口缓冲结构尽量采用与隧道内轮廓形式相 似的断面，也可采用棚式结构断面。 洞口缓冲结构纵向宜做成渐变的喇叭状，开口处 最大净空断面面积为隧道净空断面面积的 1.5倍， 在缓冲结构纵向中心附近沿两侧对称分布开孔， 孔长为1／2缓冲棚长，开孔面积为隧道净空横断 面面积的0.2－0.3倍。 洞口缓冲结构宜采用钢筋混凝土结构。
的防水层；
堵：向支护背后压注水泥砂浆，用以充填支护与
围岩间的空隙，以堵住地下水的通道，并使支护与
围岩形成整体，改善支护受力条件；
排：将地下水排入隧道内，再经由洞内排水沟
（排水沟及盲沟）排走。
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隧道附属构筑物
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隧道附属构筑物
（二）避车洞
当列车通过隧道时，为了保证洞内行人、维修人
员及维修设备(小车、料具)的安全，在隧道两侧边墙上
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洞门与明洞
(1)盖板式棚洞 • 由内墙、外墙及 钢筋混凝土盖板 组成简支结构。 其上回土石，以 保护盖板不受山 体落石的冲击。
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洞门与明洞 (2)刚架式棚洞 • 当地形狭窄，山坡陡峻，基岩埋置较深而上 部地基稳定性差时，为了使基础置于基岩上 且减小基础工程，可采用刚架式外墙，此时 称明洞为刚架式明洞。由外侧刚架、内侧重 力式墩台结构、横顶梁、底横撑和顶部盖板 组成。
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洞身衬砌结构
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洞身衬砌结构
（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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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
1）洞门的形式 环框式洞门 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
端墙式（一字 式）洞门 适用于地形 开阔，石质较稳 定的地区；由端 墙和洞门顶排水 沟组成
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隧道附属构筑物
2）电力及通信设施 电缆槽：电缆槽用混凝 土浇筑，可与水沟同侧 并与水沟并行，或设置 在水沟的异侧。槽内铺 以细砂做垫层，低压电 缆可直接放在垫层面上， 高压电缆则吊在槽边预 埋的托架上。槽顶设有 盖板防护。
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隧道附属构筑物
信号继电器箱和无人增音站洞：隧道内如需设置信号 继电器箱时，则应在电缆槽同侧设置信号继电器箱洞； 根据电讯传输衰耗和通讯设计要求，在隧道内设置无 人增音站时。其位置可根据通讯要求确定。可与大避 车洞结合使用，如不能结合时，则另行修建。
交错均匀修建的人员躲避及放置车辆、料具的洞室叫
避车洞。 避车洞根据其断面尺寸的大小分为大避车洞及小 避车洞两种。
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隧道附(1)大避车洞 在碎石道床的隧道内，每侧 相隔300 m布置一个大避车洞， 在整体道床的隧道内，因人员行 车待避较方便，且线路维修工作 量较小，可相隔420 m布置。 (2)小避车洞 无论在碎石道床或整体道床的 隧道内，每侧边墙上应在大避车 洞之间间隔60m (双线隧道按 30m)布置一个小避车洞。
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洞身衬砌结构
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洞身衬砌结构
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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洞身衬砌结构
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。