隧道結構構造95748ppt課件

.,第三章隧道結構構造,3,隧道工程SUIDAOGONGCHENG,學習本章的要求：（1）掌握公路隧道的洞身結構、洞門結構、明洞結構和防排水設施的構造原理（2）了解公路隧道斜井與豎井、內裝修與路面結構,.,隧道結構構造,結構構造,主體構造物,附屬構造物,襯砌,洞門（明洞）,通風,照明,排水、消防、通訊等,（永久性人工建筑物）,（輔助設施）,.,洞身襯砌洞門明洞斜井與豎井內裝、頂棚與路面隧道的防水與排水,第3章隧道結構構造,.,第一節(jié)洞身襯砌,1、襯砌概念2、襯砌材料3、洞身襯砌類型,.,1、襯砌概念,開挖后的隧道，為了保持圍巖的穩(wěn)定性，隧道必須有足夠強度的支護結構稱為襯砌。,支護的方式,外部支護（混凝土襯砌、砌石襯砌、拼裝式襯砌）,內部支護（錨桿支護、錨噴支護等）,混合支護,.,2）從經(jīng)濟角度考慮，還應滿足就地取材，降低造價，施工方便及易于機械化施工等。,要求：,1）應具有足夠的強度、耐久性、抗?jié)B性、耐腐蝕性和抗凍性等。,2、襯砌材料,隧道是埋藏在地層深處的構筑物，其襯砌一般要承受較大的圍巖壓力、地下水壓力，有時還要受到化學物質的侵蝕，處于高寒地區(qū)的隧道往往還要受到凍害等。,.,1混凝土,3.鋼筋混凝土,4石料和混凝土預制塊,2片石混凝土,5噴射混凝土,7.裝配式材料,6.錨桿和鋼架,2、襯砌材料,.,1混凝土,優(yōu)點,整體性好，既可以在現(xiàn)場澆筑，也可以在加工場預制，而且可以機械化施工?？梢栽谒嘀袚饺胪饧觿?，以提高混凝土的性能。,缺點,灌注后不能立即承受荷載，需要進行養(yǎng)護，達到預定強度才能拆模，占用的模板和拱架較多。普通混凝土的耐侵蝕能力較差。,工藝流程：立模灌筑養(yǎng)護拆模,.,.,.,3.鋼筋混凝土,主要用在洞門、明洞襯砌等明挖地段，或者當隧道通過地震區(qū)、偏壓、通過斷層破碎帶或淤泥、流砂等不良地質地段。,2片石混凝土,鐵路隧道，為了節(jié)省水泥，在巖層較好地段的邊墻襯砌，允許采用片石混凝土（片石的摻量不應超過總體積的20%）。此外，當起拱線以上1m以外部位有超挖時，其超挖部分也可用片石混凝土進行回填。,公路隧道襯砌一般不用，只在仰拱填充或超挖部分可以使用片石混凝土砌筑。片石摻用量不得超過總體積的30。,.,.,.,4石料和混凝土預制塊,可就地取材、降低造價、可保證襯砌厚度并能較早地承受荷載，可以節(jié)省水泥和模板，耐久性和耐侵蝕性能較好。,整體性、防水性能較差，施工進度較慢，而且砌筑技術要求高。,優(yōu)點,缺點,洞門擋墻、擋土墻、明線路緣石等仍可使用。,.,5噴射混凝土,噴射混凝土是將混凝土干拌和料、速凝劑和水用混凝土噴射機高速噴射到潔凈的巖石表面上凝結而成。其密實性強，能快速封閉圍巖裂隙。密貼于巖石表面，早期強度高，能起到封閉巖面和支護作用，是一種較為理想的柔性支護。,.,.,.,.,6.錨桿和鋼架,錨桿是一種插入到圍巖巖體內的桿形構件，可加固圍巖。,可分為機械型錨桿、粘結型錨桿以及預應力錨桿。,鋼架是為了加強支護剛度而在初期支護或二次襯砌中放置的型鋼支撐或格柵鋼支撐。,初期支護采用的鋼架宜用H形、工字形、U形型鋼制成，也可用鋼管或鋼軌制成。,.,.,.,.,.,.,.,適用：盾構隧道、掘進機隧道,缺點：拼縫防水要求高與圍巖接觸不夠密貼，一般應注漿結構整體性不如模筑需要足夠的拼裝空間制備構件尺寸上要求精度高,優(yōu)點：無洞內養(yǎng)護時間，可立即承載；洞外預制質量好；用機械手拼裝，速度快，改善勞動條件不需臨時支撐可節(jié)省大量材料及勞力,7.裝配式材料,.,.,.,.,1整體式混凝土襯砌,3、錨噴式襯砌,4、復合襯砌,2、拼裝式襯砌,3、洞身襯砌類型,5、連拱襯砌,.,1單層襯砌（整體式模筑混凝土襯砌）,技術成熟，適應多種圍巖條件。在隧道洞口段、淺埋段及圍巖條件很差的軟弱圍巖中采用整體式襯砌較為穩(wěn)妥可靠。,采用混凝土或鋼筋混凝土為材料就地灌注而成。,其工藝流程為：立模灌筑養(yǎng)護拆模,特點：,對地質條件的適用性較強，易于按需要成型，整體性好，抗?jié)B性強，并適用于多種施工條件，如可用木、鋼模板或襯砌模板臺車等,適用：,.,（一）直墻式襯砌,（二）曲墻式襯砌,整體式模筑混凝土襯砌主要是通過調整斷面形狀和襯砌厚度來適應不同的地質條件，即適應不同的圍巖級別和圍巖壓力分布情況，因而，單層襯砌的形狀和厚度變化較多。,.,（一）直墻式襯砌,適用于地質條件比較好，以垂直圍巖壓力為主而水平圍巖壓力較小的情況，主要適用于、級圍巖，有時也可用于級圍巖。,1、適用條件,.,（一）直墻式襯砌,上部拱圈,豎直邊墻,下部鋪底,2、結構組成,.,曲墻式襯砌適用于地質條件比較差，巖體松散破碎，強度不高，又有地下水，側向水平壓力也相當大的情況。主要適用于級及以上的圍巖或級圍巖雙線。多線隧道也采用曲墻有仰拱的襯砌。,（二）曲墻式襯砌,1、適用條件,.,（二）曲墻式襯砌,2、結構組成,仰拱的作用？,抵御底部圍巖壓力,防止襯砌沉降,使襯砌形成一個環(huán)狀的封閉整體結構以提高襯砌的承載能力。,頂部拱圈,側面曲邊墻,底部仰拱或鋪底,.,.,2、拼裝式襯砌,拼裝式襯砌是將襯砌分解為若干塊構件（也稱管片），這些構件在現(xiàn)場或工廠預制，然后運到現(xiàn)場安裝。,1）地質條件較好，圍巖穩(wěn)定，地下水很少，有場地，施工單位又有制造、運輸和拼裝襯砌的設備，并控制開挖和拼裝工藝有一定的經(jīng)驗時，可采用拼裝襯砌。,2）采用盾構施工，也宜采用拼裝式襯砌，快速形成一次襯砌的強度。,適用條件,.,拼裝式襯砌的優(yōu)缺點,（1）一經(jīng)裝配成環(huán)，不需養(yǎng)生時間，即可承受圍巖壓力；（2）預制的構件可以在工廠成批生產、在洞內可以機械化拼裝，從而改善了勞動條件；（3）拼裝時，不需要臨時支撐如拱架、模板等，從而節(jié)省大量的支撐材料和勞力；（4）拼裝速度因機械化而提高，縮短了工期，還有可能降低造價；（6）拼裝襯砌的整體性較差，受力狀態(tài)不太好，尤其是接縫較多，防水性能較差，必須單獨加設有效的防水層，在富水地層中應用時需要有較多的支持措施。（7）要求一定的機械化設備，施工工藝復雜。,.,拼裝式襯砌的構造要求,（1）強度足夠而且耐久；（2）能立即承受荷載；（3）管片形狀簡單，尺寸統(tǒng)一，便于工廠預制；（4）管片類型少、規(guī)格少、配件少，大小和重量合適，便于機械拼裝；（5）管片的接頭數(shù)目和接頭總長要求盡量減少，以有利于防水、抗?jié)B和防侵蝕等；若采用輕質混凝土裝配式襯砌，則可以減輕砌塊自重，容易同時滿足幾條設計原則要求。（6）必須加設有效的防水層及排水設施。,.,.,3、錨噴式襯砌,錨噴式襯砌是指錨噴結構既作為隧道臨時支護，又作為隧道永久結構的形式。,噴射混凝土是以壓縮空氣為動力，將摻有速凝劑的混凝土拌和料與水混合成為漿狀，噴射到坑道的巖壁上凝結而成的。當巖壁不夠穩(wěn)定時，可加設錨桿、金屬網(wǎng)和鋼架，構成“錨噴式襯砌”，也稱為“噴錨襯砌”。,.,在IV-VI級圍巖中不宜單獨采用噴錨支護作永久襯砌，,隧道洞口段不宜采用。,適用：,特點,與圍巖密貼、支護及時、柔性好；封閉圍巖壁面防止風化；充填裂隙加固圍巖；它能充分調動圍巖本身的自穩(wěn)能力，與圍巖組成共同承載體系；施工方便和經(jīng)濟,一般考慮在、級等圍巖良好、完整、穩(wěn)定的地段中可以采用。在公路、鐵路隧道設計規(guī)范中，都有根據(jù)隧道圍巖地質條件、施工條件和使用要求可采用錨噴襯砌的規(guī)定。,.,組成形式,錨桿支護噴射混凝土支護噴射混凝土+錨桿聯(lián)合支護噴射混凝土+鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護噴射混凝土+錨桿+鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護噴射鋼纖維混凝土支護噴射鋼纖維混凝土+錨桿聯(lián)合支護上述幾種類型加設型鋼支撐（或格柵支撐）的聯(lián)合支護等等,.,.,.,4、復合襯砌,復合式襯砌不同于單層厚壁的模筑混凝土襯砌，它把襯砌分成兩層或兩層以上，可以是同一種型式、方法和材料施作的，也可以是不同型式、方法、時間和材料施作的。,外襯主要是以噴射混凝土和錨桿為基本組合形式的一系列現(xiàn)代隧道支護,內層襯砌則有多種材料和構造形式，但以就地模筑混凝土為主。,我國鐵路隧道、高等級公路隧道已普遍采用復合式襯砌。,.,復合襯砌按內、外襯的組合情況可分為：噴錨支護與混凝土襯砌；噴錨支護與噴射混凝土襯砌；可縮性鋼拱架（或格柵鋼構拱架）噴射混凝土與混凝土襯砌；裝配式襯砌與混凝土襯砌。,.,.,復合式襯砌的支護機理,外襯（初期支護）：允許大的約束變形，允許出現(xiàn)少量裂縫，吸收變形壓力，穩(wěn)定洞壁，與圍巖共同形成支護體系。,內襯（二次襯砌）：與外襯圍巖共同承受圍巖殘余變形產生的壓力，共同承受外部條件惡化產生的壓力（作為整個結構的安全儲備）。,.,復合襯砌的優(yōu)缺點,復合襯砌是將整個支護結構分解為“初期支護”和“二次襯砌兩大部分，各部分分別起到不同的作用，兩部分分別參與并與圍巖共同工作，各有側重。,復合襯砌結構形式既能充分調動并利用圍巖自我承載自我穩(wěn)定的能力，又可以充分發(fā)揮支護結構的承載能力和支護材料的力學性能，結構穩(wěn)定。,復合襯砌的極限承載能力比同等厚度的單層襯砌的極限承載能力可以提高20%-30%.而且，如果調整好內層襯砌的施作時間，還可以改善結構的受力條件。,復合襯砌初期支護施作及時、剛度小易變形，與圍巖密貼，二次襯砌作為安全貯備，表面光滑平整，增強安全感。,.,.,.,.,.,.,連拱隧道襯砌結構圖,5、連拱襯砌,.,第二節(jié)隧道限界與凈空,1、隧道凈空與限界2、曲線隧道凈空加寬,.,隧道凈空是指隧道襯砌的內輪廓線所包圍的空間。,（一）鐵路隧道建筑限界、凈空,（二）公路隧道凈空和建筑限界,限界是指一種規(guī)定的輪廓線。,1、隧道凈空與限界,“隧道建筑限界”是為了保證隧道內各種交通的正常運行與安全而規(guī)定的在一定寬度和高度范圍內不得有任何障礙物的空間范圍。,.,（一）鐵路隧道建筑限界、凈空,1機車車輛限界2基本建筑限界3隧道建筑限界4直線隧道凈空,.,1鐵路機車車輛限界,它是指機車車輛最外輪廓的限界尺寸。它能滿足各種型號的機車和車輛在橫斷面尺寸上的最大需要。要求全國的列車裝載貨物后都不允許超過車輛限界范圍以外。,A=機車車輛限界機車車輛最大輪廓尺寸機車車輛技術改造預留空間,A,.,2鐵路基本建筑限界（鐵路建筑接近限界）,它是指線路上各種建筑物和設備均不得侵入的輪廓線，它的用途是保證機車車輛的安全運行及建筑物和設備不受損害。,B=基本建筑限界A線路鋪設誤差線路變形和位移列車運行振動、搖動、擺動允許的貨物超限尺寸,A,B,.,隧道支護結構依據(jù)隧道建筑限界設計。,3隧道建筑限界,它是指包圍“基本建筑限界”外部的輪廓線。即要比“基本建筑限界”大一些，留出部分空間，用于安裝通訊信號、照明、通風、電力等設備。,C=隧道建筑限界B設備最大尺寸設備安裝誤差襯砌施工誤差襯砌變形和位移,A,B,C,.,對于新建和改建的蒸汽及內燃牽引的單線和雙線鐵路隧道，分別采用隧道建筑限界“隧限-1A”和“隧限-1B”。,.,對于新建和改建的電力牽引的單線和雙線鐵路隧道，分別采用“隧限-2A”和“隧限-2B”。,.,4直線隧道凈空,“直線隧道凈空”是指軌面（路面）以上襯砌內輪廓線所包圍的空間。,鐵路隧道凈空的大小應以不侵入鐵路隧道建筑限界為準。,D=直線隧道凈空=C十結構受力合理形狀便于施工,A,B,C,D,.,（二）公路隧道凈空斷面和建筑限界,公路隧道凈空包括公路建筑限界、通風及其他所需的斷面積。斷面形狀和尺寸應根據(jù)圍巖壓力求得最經(jīng)濟值。,1、公路隧道的建筑限界,2、公路隧道的凈空,3、其它,.,1、公路隧道的建筑限界,公路隧道的建筑限界是指為保證隧道內各種交通的正常運行與安全，而規(guī)定在一定寬度和高度范圍內不得有任何障礙物的空間限界。,.,.,公路隧道的凈空是指隧道襯砌的內輪廓線所包圍的空間，除包括公路建筑限界以外，還包括通風管道、照明設備、防災設備、監(jiān)控設備、運行管理設備等附屬設備所需要的空間以及富余量和施工允許誤差等，見圖2-13。,2、公路隧道的凈空,.,（一）鐵路曲線隧道凈空加寬,（二）公路隧道曲線加寬,2、曲線隧道凈空加寬,.,（一）鐵路曲線隧道凈空加寬,1加寬原因,2加寬值的計算,3、曲線隧道中線與線路中線偏移距離4、加寬平面布置,E=曲線隧道凈空D曲線隧道凈空加寬,.,車輛通過曲線時，轉向架中心點沿線路運行，而車輛本身卻不能隨線路彎曲仍保持其矩形形狀。故其兩端向曲線外側偏移（d外），中間向曲線內側偏移（d內1）。如圖。由于曲線外軌超高，車輛向曲線內側傾斜，使車輛限界上的控制點在水平方向上向內移動了一個距離（d內2）。,1加寬原因,.,據(jù)此，曲線隧道凈空的加寬值為：內側加寬W1=d內1+d內2外側加寬W2=d外總加寬W=W1+W2=d內1+d內2+d外,.,（1）單線曲線隧道加寬值的計算車輛中間部分向曲線內側的偏移d內1=l2/8R=4050/R式中l(wèi)車輛轉向架中心距，可取18m；R曲線半徑（m）；車輛兩端向曲線外側的偏移d外=(L2-l2)/8R=4400/R式中L標準車輛長度，我國為26m；外軌超高使車體向曲線內側傾移d內2=HE/150=2.7E式中H隧道限界控制點自軌面起的高度；E曲線外軌超高值，其最大值不超過15，且E=0.76v2/R（cm）v鐵路遠期行車速度（km/h）?？偧訉扺=d內1+d內2+d外=8450/R+2.7E（）,2加寬值的計算,.,（2）雙線曲線隧道加寬值的計算,內側加寬W1=d內1+d內2=4050/R+2.7E（）,外側加寬W2=d外=4400/R（）,.,內外側線路中線間的加寬值W3按以下兩種情況計算：,當外側線路的外軌超高大于內側線路的外軌超高時,W3=8450/R+HE/300（）。,H車輛外側頂角距內軌面頂面的高度，取360cm；E外側線路的外軌超高值（）。R曲線半徑（m）；,W3=8450/R+360E/300（）=8450/R+1.2E（cm）,其它情況時,W3=8450/R（）,總加寬,W=W1+W2+W3,.,3、曲線隧道中線與線路中線偏移距離,曲線隧道內外側加寬值不同，斷面加寬后，隧道中線向曲線內側偏移一個d值。,單線曲線隧道中線與線路中線偏移距離,d=（W內W外）/2（）；,.,雙線曲線隧道內側線路中線至隧道中線的距離,d1=200（W1W2W3）/2（）,雙線曲線隧道外側線路中線至隧道中線的距離,d2=200+（W1W2+W3）/2（）,.,4、鐵路曲線隧道加寬的平面布置,.,（二）公路隧道曲線加寬,當隧道位于平面曲線半徑250m的地段時，應在曲線內側加寬。,雙車道路面的加寬值如表2-2所示；單車道路面加寬按表列數(shù)值的二分之一采用。,.,第三節(jié)隧道襯砌斷面設計,1、橫斷面設計的基本內容和方法2、鐵路隧道襯砌斷面基本尺寸3、公路隧道襯砌斷面設計,.,1.內輪廓線（橫斷面凈空）,2.結構軸線（橫斷面形狀）,3.截面厚度（截面強度能力）檢算強度,根據(jù)隧道類型選定建筑限界根據(jù)圍巖類別等初步擬定尺寸（優(yōu)化尺寸）計算內力檢算強度（安全量）調整尺寸重復上述計算，直到合適為止。,“大小夠用為度、形狀受力合理，施工簡單方便”,原則：,主要步驟：,襯砌斷面設計：主要解決內輪廓線，軸線和厚度三個問題,1、橫斷面設計的基本內容和方法,.,原則：,1.內輪廓線（橫斷面凈空）,襯砌內輪廓線,緊貼限界，襯砌表面平順圓滑。,襯砌外輪廓線（最小開挖線）,實際開挖線,指為保持凈空斷面的形狀，襯砌必須具有的足夠厚度（或稱最小襯砌厚度）的外緣線。,是開挖后形成的實際輪廓線的平均線,是襯砌的完成線，在內輪廓線之內的空間，即為隧道的凈空斷面。該線應滿足所圍成的斷面積最小，適合圍巖壓力的特點，以既經(jīng)濟又適用為目的。,.,2.結構軸線（橫斷面形狀）,隧道襯砌是一種受壓結構，結構的軸線應盡可能地符合荷載作用下的壓力線。,若是兩線重合，結構的各個截面都只承受的壓力而無拉力，當然最有利于拱形結構的穩(wěn)定和混凝土材料高抗壓性能的發(fā)揮。但事實上很難做到。應使結構的軸線盡可能接近壓力線。,.,、當襯砌受徑向分布的水壓時，軸線以圓形最好；、主要承受豎向壓力或同時承受不大的水平側壓力時，可采用三心圓拱和直墻式襯砌；,.,、當承受豎向壓力和較大側壓力時，宜采用五心圓曲墻式襯砌；、當有沉陷可能和受底壓力時，宜采用加設仰拱的曲墻式襯砌。,.,隨所處地質條件和水文地質條件不同而有較大變化，并且與隧道的跨徑，荷載大小，襯砌材料以及施工條件等有關。根據(jù)以往經(jīng)驗，拱圈可以采取等截面，也可采取在拱腳部分加厚2050的變截面。仰拱厚度一般略小于拱頂厚度。截面最小厚度（cm）,3.截面厚度（截面強度能力）檢算強度,.,1、襯砌內輪廓線,我國鐵路隧道的建筑限界是統(tǒng)一固定的，襯砌結構均有通用的設計標準圖，不需做專門的設計，但當有較大偏壓、凍脹力、傾斜的滑動推力或施工中出現(xiàn)大量坍方以及七度以上地震區(qū)等情況時，則應根據(jù)荷載特點進行個別設計。,2、鐵路隧道襯砌斷面基本尺寸,.,2、襯砌外輪廊線和軸線,等截面,變截面,.,公路隧道與鐵路隧道的主要區(qū)別,鐵路隧道建筑限界是固定統(tǒng)一的，而公路隧道的建筑限界則取決于公路等級、地形、車道數(shù)等條件；,公路隧道的附屬設施如通風、照明、消防、報警等也均比鐵路隧道多且要求高，且每一座隧道均會因交通流量和長度不同而要求不同。,*公路隧道的襯砌斷面不能像鐵路隧道那樣編出標準設計圖，需根據(jù)其具體的要求對每一座隧道進行單獨設計。,*目前，公路隧道大多采用單心圓或三心圓的拱形斷面，進一步分析，又可將其分為：單心圓、坦三心圓、尖三心圓三種拱形斷面形狀。其中以單心圓、坦三心圓兩種斷面應用最為普遍。,3、公路隧道襯砌斷面設計,.,.,主要設計步驟,（1）確定隧道類型，選定相應建筑限界；,（2）根據(jù)圍巖類別初步擬定截面形狀和厚度；,（3）編制計算機程序，對擬定的各種襯砌斷面方案分別進行優(yōu)化計算比較，得出它們最優(yōu)解時所對應的斷面幾何參數(shù)；,（4）應用結構分析程序，對得出的襯砌結構斷面最優(yōu)解進行力學檢算（內層襯砌按承受后期圍巖壓力來設計；單層襯砌按承受全部圍巖壓力來設計），并對有關結果作出評價。,.,第四節(jié)隧道洞門結構,1、洞門的作用2、洞門的類型,.,洞門（隧道門的簡稱，通常也泛指隧道門及明洞門），是隧道兩端的外露部分，是隧道洞口用圬工砌筑用以保護洞口、排放流水并加以建筑裝飾的支擋結構物。它聯(lián)系襯砌和路塹，是整個隧道結構的主要組成部分，也是隧道進出口的標志。,洞門的作用,1）減少洞口土石方開挖量，起到擋土墻的作用。,2）穩(wěn)定邊仰坡，減小引線路塹的邊坡高度，縮小正面仰坡的坡面長度，從而使邊仰坡得以穩(wěn)定。,3）引離地面流水，把流水引入側溝排走，保證了洞口的正常干燥狀態(tài)。,4）裝飾洞口，修建洞門也可以算是一種裝飾。,1、洞門的作用,.,2、洞門的類型,（一）洞口環(huán)框,（二）端墻式洞門,（三）翼墻式洞門,（四）柱式洞門,（五）臺階式洞門,（六）斜交洞門,（七）削竹式洞門,（八）其它形式洞門,.,（一）洞口環(huán)框,.,.,當隧道洞口仰坡極為穩(wěn)固，巖層堅硬，節(jié)理不發(fā)育，不易風化（級圍巖），且地形陡峻無排水要求時，可以將洞口段襯砌加厚，形成洞口環(huán)框，主要起加固洞口襯砌和減少洞口雨后滴水對洞口段的侵蝕作用，并對洞口做出簡單的裝飾，不承載。,環(huán)框微向后傾，其傾斜程度與頂上的仰坡一致。環(huán)框的寬度與洞口外觀相匹配，一般不小于70cm，突出仰坡坡面不少于30cm，使仰坡上流下的水不致從洞口正面淌下。,.,（二）端墻式洞門,.,端墻式洞門具有結構簡單、工程量小、施工簡便的優(yōu)點，在巖層較好時使用最為經(jīng)濟，也是最常見的一種洞門。唯洞門頂排水條件稍差，若橫向山坡一側較低時，宜開挖溝槽橫向引排。,地形開闊,石質較穩(wěn)定（級圍巖）,適用,端墻,洞門頂排水溝,組成,起擋土墻的作用，主要抵抗山體縱向推力及支持洞口正面上的仰坡，保持其穩(wěn)定。,用來將仰坡流下來的地表水匯集后排走,.,（三）翼墻式洞門,.,翼墻式洞門由端墻及翼墻組成。翼墻是為了增加端墻的穩(wěn)定性而設置的，正面起到抵抗山體縱向推力，增加洞門的抗滑及抗傾覆能力的作用。兩側面保護路塹邊坡，起擋土墻作用。翼墻頂面通常與仰坡坡面一致，其上設置水溝，將洞門頂水溝匯集的地表水引至路塹側溝內排走。,翼墻式洞門俗稱八字式洞門。適用于地質較差的IV級以下圍巖，山體縱向推力較大時，以及需要開挖較深路塹的地方。,.,（四）柱式洞門,.,地形較陡（級圍巖），仰坡有下滑的可能性，又受地形或地質條件限制，不能設置翼墻時，可在端墻中部設置2個（或4個）斷面較大的柱墩，以增加端墻的穩(wěn)定性。,.,（五）臺階式洞門,.,當洞門位于傍山側坡地區(qū)，洞門一側邊仰坡較高時，為了減少仰拱高度及外露坡長，將端墻頂部改為逐級升高的臺階形式。減少仰坡土石方開挖量,亦稱偏壓隧道門,.,（六）斜交式洞門,將洞門做成與地形等高線一致，使洞門左右可以仍保持近似對稱，但襯砌洞口段和洞門相對于線路呈斜交形式。,.,（七）削竹式洞門,.,.,削竹式在公路隧道中被普遍使用適用于洞口段有較長的明洞襯砌，由于洞門背后一定范圍內是以回填土為主，山體的推滑力不大；地形相對比較對稱和不太陡峻。,.,（八）其它形式洞門,.,喇叭口式高速鐵路隧道洞口,.,遮光式洞門,.,第五節(jié)明洞結構,1、拱式明洞2、棚式明洞,.,明洞是用明挖法修建的山嶺隧道部分。,修建明洞的場合,地質差且洞頂覆蓋層較薄，用暗挖法難以進洞；,洞口路塹邊坡上受坍方、落石、泥石流等威脅而危及行車安全；,鐵路、公路、河渠必須在鐵路上方通過，且不宜做立交橋或暗洞；,為了減少隧道工程對環(huán)境的破壞影響，保護環(huán)境和景觀，洞口段需延長者，均需要修建明洞。,作用,在隧道洞口或線路上起防護作用。,.,.,明洞施工,.,立模,.,拱式明洞,棚式明洞,路塹對稱型,路塹偏壓型,半路塹偏壓斜墻式,半路塹單壓耳墻式,蓋板式,剛架式,懸臂式,墻式,柱式,特殊結構明洞（如：箱型明洞）,類型,.,拱式明洞是由拱圈、內外邊墻和仰拱（或鋪底）組成的混凝土或鋼筋混凝土結構，它的內輪廓與隧道相一致，但結構截面的厚度要比隧道大一些，整體性較好，能承受較大的垂直壓力和側壓力。,1、拱式明洞,.,適用于路塹邊坡對稱或接近對稱，邊坡巖層基本穩(wěn)定，僅防邊坡有少量坍塌、落石，或用于隧道洞口破碎，覆蓋層較薄而難以用暗挖法修建的隧道。,（一）路塹式拱形明洞（路塹式對稱型）,.,.,（二）偏壓直墻式拱形明洞（路塹式偏壓型）,路塹偏壓式拱形明洞,特點：承受不對稱荷載，拱圈為等截面，邊墻外側厚度視所處位置的地質和地形情況而定。適用于兩側邊坡高差較大的不對稱路塹。,.,（三）偏壓斜墻式拱形明洞（半路塹式偏壓型）,適用于：外側地面較寬敞，能回填土以形成反壓邊坡的條件。,.,.,（四）半路塹單壓式拱形明洞（耳墻式）,.,適用于靠山側邊坡或原山坡有坍塌、落石等情況，外側地形陡峻無法填土地段,.,適用：山坡的坍方、落石數(shù)量較少，山體側向壓力不大，或因受地質、地形限制，難以修建拱形明洞時，可以修建棚式明洞，簡稱棚洞。,頂蓋，通常為梁式結構。,內邊墻，一般采用重力式擋墻結構，并應置于基巖或穩(wěn)固的地基上。,外邊墻，可以采用墻式、剛架式、柱式結構或省去。,結構,2、棚式明洞,.,（一）蓋板式棚洞（墻式棚洞）,適用于邊坡存在坍塌、落石的地段，橫向斷面類似橋跨結構，內墻除起擋墻作用外，還承受頂板下傳垂直荷載；外墻只承受頂板下傳垂直荷載,.,（二）剛架式棚洞,適用于邊坡小量落石，或在連接兩座隧道間需建明洞時，為改善隧道通風條件下而被采用，外墻結構為連續(xù)框架；因此對地基承載力要求較高,.,.,（三）懸臂式棚洞,當山坡較陡，坡面有少量落石，且外側地基不良或不宜設基礎時，可采用懸臂式棚洞,.,（四）柱式棚洞,適用于少量落石，地基承載力高或基巖埋藏淺的地段。外墻采用獨立柱和縱梁方式，結構簡單，預制吊裝方便，但整體穩(wěn)定性較差。,.,特殊結構明洞（如：箱型明洞）,在明洞凈高或建筑高度受到限制、地基軟弱的地方，可采用箱型明洞，一般為鋼筋混凝土制成的整體明洞，其上回填土石。,成昆鐵路上最大的勒古洛奪泥石流導槽,.,復習重點,1.隧道襯砌的類型以及各自的適用條件。2.隧道凈空及限界。3.曲線隧道凈空加寬的原因。4.隧道襯砌的設計。5.隧道洞門以及明洞的類型。,.,第五節(jié)內裝、頂棚及路面,1、內裝,2、頂棚,3、路面,4、噪聲消減,.,1、內裝為確保行車安全，在隧道中必須采取措施，使墻面亮度在長期的運營中保持較好水平，墻面須用適當?shù)牟牧霞右詢妊b處理，其作用如下：改善隧道內環(huán)境，起誘導作用；提高墻面的反射率，增強照明效果；吸收噪音,.,常用的隧道內裝材料塊狀混凝土材料；飾面板、鑲板等質地致密材料；瓷磚鑲面材料；油漆材料。,.,.,.,.,隧道內裝材料應具有如下性質：耐火性，在高溫條件下仍能維持原狀，不燃燒、不分解有害成分等；耐蝕性，長期在油垢及有害氣體下不變質；不怕水，大多數(shù)隧道都存在漏水問題，在水的浸泡下，在潮濕環(huán)境中不變質、不霉爛；材料來源廣泛，價格相對便宜。,能吸收噪音；顏色淡，易清潔；具有阻燃性。,.,2、頂棚,色彩的選擇：頂棚用漫反射材料可以避免產生眩光，其顏色的明亮程度直接影響到路面亮度美化隧道，并且起視覺誘導作用,.,頂棚可做成平頂或者拱頂：在自然通風或誘導通風時，可以用拱頂；在半橫向或橫向通風時可以用平頂。頂棚以上可以作為通風道和供管理人員使用的通道，因此設計荷載可按(據(jù)國外資料)10MPa考慮,.,.,.,.,俄羅斯地鐵站,.,.,.,.,.,.,.,.,朝鮮平壤地鐵,.,.,.,3、路面,路面材料主要有兩種：砼和改性瀝青；,路面材料應具備如下性能：路面材料應具有抵御水沖刷和含有化學物質的水的浸蝕能力;應具有較高的抗側滑的能力；抗裂性、耐久性；容易修補。,.,路面與車道分隔線等交通標志之間應保證有明顯的亮度對比和鮮明的顏色對比,3、路面,路基應具有足夠的承載力，尤其要求在有豐富地下水的條件下也能滿足要求，要求有良好的排水設施,.,4、噪聲消減,隧道內噪聲水平應保持在60分貝以下隧道內采取的措施：內裝材料的制作；墻面材料的制作；路面材料的制作；,.,第六節(jié)公路、鐵路隧道附屬設施,3.3隧道防排水設施,3.1鐵路隧道附屬建筑物,3.2公路隧道附屬建筑物,.,（一）鐵路隧道安全避讓設施避車洞,當列車通過隧道時，為了保證洞內行人、維修人員及維修設備（小車、料具）的安全，在隧道兩側邊墻上交錯均勻修建的洞室叫避車洞。,避車洞,小避車洞,大避車洞,專供洞內作業(yè)人員待避,既供洞內作業(yè)人員待避，又供停放堆放一些必要的材料和線路維修小型機具,3.1鐵路隧道附屬建筑物,.,.,1避車洞的布置（建筑要求）,（1）大避車洞,碎石道床,每側相隔300m布置一個避車洞,整體道床,每側相隔420m布置一個大避車洞。,隧道長度300400m時,在隧道中間布置一個大避車洞。,隧道長度在300m以下時,可不布置大避車洞。,如果兩端洞口接橋或路塹，當橋上無避車臺或路塹兩邊側溝外無平臺時，應與隧道一并考慮布置大避車洞。,（2）小避車洞,每側邊墻上應在大避車洞之間間隔60m（雙線隧道按30m）布置一個小避車洞。,.,（a)碎石道床,（b)整體道床,.,（3）避車洞底部標高,隧道內采用整體道床時，應與道床面齊平。,A、當避車洞位于直線上,隧道內有人行道時，避車洞底面應與人行道頂面齊平,無人行道時，避車洞的底面應與道碴頂面（或側溝蓋板頂面）齊平；,.,B、當避車洞位于曲線上時,碎石道床隧道,.,整體道床時，應根據(jù)鋼軌、扣件的類型，道床結構形式、尺寸等另行確定。,（4）避車洞標示,.,大避車洞,2.避車洞的凈空尺寸及襯砌類型,4.0m（寬）x2.5m（深）x2.8m（中心高）,.,小避車洞,2.0m（寬）x1.0m（深）x2.2m（中心高）,2.避車洞的凈空尺寸及襯砌類型,.,1電纜槽等電力設施,電纜槽是用混凝土澆筑而成的，附設在側水溝的同側（內側）或異側而不侵入隧道凈空限界的位置上。,槽內鋪以細砂或自熄性泡沫塑料為墊層，低壓電纜可以直接放在墊層面上，高壓電纜則在槽邊預埋的托架上吊起。,槽頂有蓋板用作防護。蓋板頂面應與避車洞底面或道床頂面齊平。當電纜槽與水溝同側并行時，應與水溝蓋板齊平。,通訊和信號的電纜可以放在同一個電纜槽內，但纜間距離不應小于100mm。,2信號繼電器箱和無人增音站洞,（二）電力及通信設施,電纜槽同側設置信號繼電器箱洞，2mX2mX2.2m,.,.,運營隧道的通風,自然通風自然風流和列車運行引起的活塞風,機械通風縱向式通風,隧道通風的一般規(guī)定：單線隧道，當用內燃機車牽引時，2km以上和用電力機車牽引時，8km以上的隧道，都應設置機械通風。雙線隧道應根據(jù)行車密度、自然條件等具體情況而定對于內燃機車牽引的雙線隧道，當隧道長度L(km)行車密度N(對/d)100時應設置機械通風。,（三）運營通風設施,.,縱向式通風,它是在通風機的作用下，使風流沿著隧道軸線方向流動的通風方式。,1.洞口風道式通風,2.噴咀式通風,3.豎井、斜井式通風,4.射流式通風,.,1.洞口風道式通風,把通風機設置在隧道高洞口處，通風道與隧道相通。當列車尾一出洞，立即開動通風機，把已被活塞風擠到出洞口段內污濁空氣排出洞外。與此同時，洞外新鮮空氣由低洞口端進入隧道，完成一次通風作業(yè)。,.,2.噴嘴式通風,洞門襯砌上方，設計一個匯集新鮮空氣的氣室，開動通風機，氣室內形成一定氣壓，新鮮空氣從噴嘴噴進隧道，形成穩(wěn)定風流。,.,3.豎井、斜井式通風,長大隧道或縱坡為人字坡時，設置通風豎井。,.,.,4.射流式通風,射流式通風是在隧道內安設射流式通風機，用以升壓，進行通風的方式。射流風機的安設可采用洞口堆放式，洞內壁龕式和拱部吊裝式。通常根據(jù)需要，在隧道洞口或沿隧道縱向以適當?shù)拈g隔安設數(shù)組，每組為1至數(shù)個射流式通風機。射流式通風機具有體積小，風量大的特點，其噴射風速能達到2530m/s。,.,.,3.2公路隧道附屬建筑物,（一）公路安全避讓及消防救援設施,（二）運營通風建筑物,（三）運營照明設施,.,（一）公路安全避讓及消防救援設施,1、緊急停車帶（加寬帶）與方向轉換場,3、消防設施,2、人行橫通道和車行橫通道,.,*超過2km的長、特長隧道應設置車道加寬帶或緊急停車帶。,1、緊急停車帶（加寬帶）與方向轉換場,*長大隧道中，還應設置橫通道（單向交通時）和方向轉換（即掉頭）場（或稱回車道設施）（對向交通時）。,.,2、人行橫通道和車行橫通道,相鄰雙孔隧道之間，宜按規(guī)定設置供巡查、維修、救援及車輛轉換方向用的行人橫洞及行車橫洞。,注：隧道長度為400-600m，時，可在隧道中間設一行人橫洞，長度小于400m時，可不設行人橫洞。隧道長度為800-1000m時，可在隧道中間設一行車橫洞，長度小于800m時，可不設行車橫洞。,.,車行橫通道與正洞應該形成一個小于90的夾角，單向交通的隧道采用4560夾角。,.,3、消防設施,高速公路、一級公路的隧道，根據(jù)隧道等級，可參照下表設置緊急救災設施。,.,（二）運營通風建筑物,.,（一）自然通風,自然通風的適用條件,我國規(guī)范規(guī)定：雙向交通隧道：當隧道長度L(m)設計交通量N(輛/h)6105時應設置機械通風單向交通隧道：當隧道長度L(m)設計交通量N(輛/h)2105時應設置機械通風.否則可采用自然通風。,.,（二）機械通風,1、縱向式通風,2、半橫向式通風,3、全橫向式通風,4、混合式通風,.,通風方式選擇,.,.,公路隧道要求長度超過100m的高速公路、一、二級公路隧道設置晝夜不斷的照明，而對于能通視、交通量較小、行人密度不大的短隧道可不設白天照明。司機在開車接近、進入和開出隧道過程中會遇到的幾種視覺問題必須解決。,（二）運營照明設施,.,汽車進出隧道時，特殊的視覺問題主要有四種：1)、進入隧道前：黑洞現(xiàn)象(長隧道)、黑框現(xiàn)象(短隧道)2)、進入隧道：暗適應(要經(jīng)