隧道工程課件

緒論

一、隧道的基本概念及工程概述二、隧道的種類及其作用三、隧道的發(fā)展歷程一、隧道的基本概念及工程概述

為達到各種不同的使用目的，在山體內(nèi)或地面下修建的建築物，統(tǒng)稱之為“地下工程”。在地下工程的廣泛範圍中，用以保持地下空間作為運輸孔道的，稱之為“隧道”。一般來說，隧道的修建總是首先在地下開挖出一個洞穴並延伸成為一個長形的孔道，稱之為“導坑”。

由於地層被挖開後，容易變形、塌落或是有水湧入，所以除了在極為穩(wěn)固地層中而且沒有地下水的地方以外，大都要在坑道的周圍修建支護結(jié)構(gòu)，或稱之為“襯砌”。隧道端部外露面，一般都修築為保護洞口和排放流水的擋土牆式結(jié)構(gòu)，稱為“洞門”。有時，如果洞口容易坍塌或有落石的危險時，還要在洞門與洞身間修築明洞。洞身襯砌、洞門和明洞就組成了隧道的主體支護結(jié)構(gòu)，作用是保持巖體的穩(wěn)定和行車安全。隧道的附屬建築物是為了運營管理、維修養(yǎng)護、給水排水、供蓄發(fā)電、通風、照明、通訊、安全等而修建的建築物，包括有：大小避車洞、邊仰坡、排水天溝、防水設備及排水設備、通風系統(tǒng)等。隧道的主體支護結(jié)構(gòu)和隧道的附屬建築物組成了隧道建築物。梅坎鐵路松南隧道幾種隧道洞門圖：株六複線涼風坳隧道西安南京鐵路磨溝嶺隧道神延鐵路寺則河隧道京珠高速公路洋碰隧道徽杭高速公路三陽隧道北碚隧道廈門仙嶽山市政隧道烏鞘嶺特長隧道洞門烏鞘嶺隧道洞門（1）烏鞘嶺隧道洞門（2）二、隧道的種類及其作用

（一）交通隧道交通線上的隧道（交通隧道）是隧道中為數(shù)最多的一種。它的作用是提供交通運輸和人行的通道，以滿足交通線路暢通的要求，一般包括有以下幾種：鐵路隧道、公路隧道、水底隧道、地下鐵道、航運隧道和人行地道。（二）

水工隧道水工隧道是水利工程和水力發(fā)電樞紐的一個重要組成部分。水工隧道包括以下幾種：飲水隧道、排水隧道、導流隧道或洩洪隧道，排沙隧道。（三）市政隧道城市中，為安置各種不同市政設施的地下孔道。市政隧道有：給水隧道、污水隧道、管路隧道、線路隧道、人防隧道。（四）礦山隧道在礦山開採中，常設一些為採礦服務的隧道，從山體以外通向礦床，並將開採到的礦石運輸出來。其中有：運輸巷道、給水隧道、通風隧道。三、隧道的發(fā)展歷程

（一）隧道工程的歷史隧道的產(chǎn)生和發(fā)展是和人類的文明歷史發(fā)展相呼應的，大致可以分為如下4個時代：

1．原始時代——即人類的出現(xiàn)到紀元前3000年的新石器時代，是人類利用隧道來防禦自然威脅的穴居時代。

2．遠古時代——從紀元前3000年到5世紀，即所謂的文明黎明時代，是為生活和軍事防禦目的而利用隧道的時代。3．中世紀時代——約從5世紀到14世紀的1000年左右。這個時期正是歐洲文明的低潮期，建設技術發(fā)展緩慢，隧道技術沒有顯著的進步，但由於對地下銅、鐵等礦產(chǎn)資源的需要，開始了礦石開採。4．近代和現(xiàn)代——即從16世紀以後的產(chǎn)業(yè)革命開始。這個時期由於炸藥的發(fā)明和應用，加速了隧道技術的發(fā)展。如有益礦物的開採、灌溉、運河、公路和鐵路隧道的修建，以及隨著城市的發(fā)展修建地下鐵道、上下水道等，使得隧道的技術得到極大的發(fā)展，其應用範圍迅速擴大。（二）

我國隧道工程的發(fā)展和成就

我國第一座鐵路隧道修建在臺灣，是基隆到臺南的鐵路線線上一座長僅261m的窄軌淨空隧道。1907年在京包線上修建了八達嶺隧道。這是由我國工程師詹天佑主持施工的。建國之初，在短短的三年之內(nèi)，在成渝線上修復了13座隧道，在寶天線上改建了136座隧道，並完成了天蘭線上的48座隧道，使當時支離破碎，斷斷續(xù)續(xù)的鐵路完全修整好，全國鐵路暢通無阻。

以後，修建隧道的技術又有進步。寶成線上的秦嶺隧道長達2363m；成昆線上的沙木拉達隧道長為6379m；；京廣線上大瑤山隧道長為14295m；秦嶺終南山公路隧道（雙洞、單向、雙車道）長為18100m（是目前我國最長的公路隧道）；蘭武二線上的烏鞘嶺隧道長達20050m。一個比一個長，一個比一個品質(zhì)好。近期，除了以交通為目的的隧道以外，又擴大到其他多方面用途的地下工程。在工業(yè)方面建成了許多地下工廠、地下電站、地下武器庫、地下停車場等。在人民生活方面，建造了形成網(wǎng)路的防空洞、地下影院、地下體育中心、地下街、地下會堂、地下戰(zhàn)備醫(yī)院等。因此，地下工程已經(jīng)發(fā)展到國民經(jīng)濟的各個部門中去，成為人們活動的又一層世界。衡廣複線大瑤山隧道（三）國外隧道的發(fā)展情況

在國外，最早的地下工程是礦山的開採。鐵路事業(yè)興起以後，出現(xiàn)了山區(qū)鐵路隧道、水底隧道及公路隧道。自從城市發(fā)展以來，城區(qū)交通繁忙，車輛擁擠，安全難保。又因新開挖工具——盾構(gòu)的出現(xiàn)，地下鐵道隨之興起。近期以來，隧道工程的科學技術得到了相應的發(fā)展。在原有的技術基礎上，採用鋼拱支撐、噴射混凝土襯砌，錨桿加固圍巖，已是普遍使用。引進新奧法來指導並調(diào)整施工，也已大量推廣。用有限元的方法來分析地下結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，也已為人們所樂於使用。

最後應該指出，儘管近年來隧道工程已經(jīng)取得了一定的成就和相應的發(fā)展，但是還存在著許多問題和缺點。從總體來看，隧道結(jié)構(gòu)還比較粗大厚實，施工環(huán)境還很惡劣，工人勞動強度還很大，工程進度不快和工程造價較高。具體說，截止到目前，我們對圍巖的性質(zhì)還沒有深入地摸清楚，對計算模型的選用和計算的理論還不完全符合實際，施工技術水準和管理方法還比較落後，人力和物力的消耗和浪費都較大，所有這些都有待隧道工作者去研究和解決。總之，認識事物並改造事物使之為人類服務是我們責無旁貸的任務，只要我們不斷地實踐，不停地向前探索，一定會把隧道的建設事業(yè)推向前進的。

隧道工程的地質(zhì)環(huán)境

第一節(jié)概述

地面結(jié)構(gòu)體系一般都是由結(jié)構(gòu)和地基所組成，地基在結(jié)構(gòu)底部起約束作用，除了自重外，荷載都是來自外部，（圖4-1a）。地下結(jié)構(gòu)是由周邊圍巖和支護結(jié)構(gòu)兩者組成共同並相互作用的結(jié)構(gòu)體系，即地下結(jié)構(gòu)＝支護結(jié)構(gòu)＋周邊圍巖；地下結(jié)構(gòu)所承受的荷載又主要來自結(jié)構(gòu)體系的本身—地層，故稱為地層壓力或圍巖壓力。在地下結(jié)構(gòu)體系中，地層既是承載結(jié)構(gòu)的基本組成部分，又是造成荷載的主要來源(圖4-1b)，這種合二為一的作用機理與地面結(jié)構(gòu)是完全不同的。

(a)地面結(jié)構(gòu)(b)地下結(jié)構(gòu)圖4-1結(jié)構(gòu)物與地層關係

地層被挖成隧道後的穩(wěn)定程度稱為隧道圍巖的穩(wěn)定性，這是一個反映地質(zhì)環(huán)境的綜合指標。所以說，研究隧道工程地質(zhì)環(huán)境問題，歸根到底就是研究隧道圍巖的穩(wěn)定性問題，它包括隧道圍巖破壞或穩(wěn)定的規(guī)律、影響圍巖穩(wěn)定的主要因素、標誌圍巖穩(wěn)定性的指標和判斷準則、分析圍巖穩(wěn)定性的方法以及為維護圍巖穩(wěn)定而必須採取的工程措施(如施工程式和方法、支護結(jié)構(gòu)的類型、數(shù)量和架設時間等)。第二節(jié)圍巖的工程性質(zhì)

隧道圍巖是指地殼中受隧道開挖影響的那一部分巖體，或是指對隧道穩(wěn)定性有影響的那一部分巖體。這部分巖體在隧道開挖和支護過程中，將產(chǎn)生應力重新分佈，其性質(zhì)也有所變化。一、巖體的變形特性1、壓密階段(OA)

2、彈性階段(AB)

3、塑性階段(BC)

4、破裂和破壞階段(CD)

圖4-2典型巖體全應力—應變曲線二、迴圈荷載作用下巖體的變形特性

對於彈性材料，其加載和卸載曲線相同。巖體屬於非線性材料，如果卸載點超過了其屈服點，則卸載曲線和加載曲線不重合，形成塑性回滯環(huán)。如果經(jīng)過多次反復加載與卸載，且每次施加的最大荷載與第一次加載的最大荷載一樣，則每次加載、卸載曲線都各自形成一個塑性回滯環(huán)，如圖4-3所示。圖4-3巖體加、卸載曲線

三、巖體的強度巖體的強度要比巖石的強度低得多，並具有明顯的各向異性。一般情況下，巖體的抗壓強度只有巖石抗壓強度的70～80％，結(jié)構(gòu)面發(fā)育的巖體，僅有5～10％。和抗壓強度一樣，巖體的抗剪強度主要也是取決於巖體內(nèi)結(jié)構(gòu)面的性態(tài)，包括巖體的力學性質(zhì)、充填狀況、產(chǎn)狀、分佈和規(guī)模等；同時還受剪切破壞方式所制約。四、巖體的構(gòu)造—力學特性巖體是由下述幾部分構(gòu)成的：

a)不同尺寸和類型的巖塊；

b)結(jié)構(gòu)面；

c)巖塊間的充填物。

從巖體構(gòu)造—力學特性上看，大體上可分為無裂隙巖體和裂隙巖體兩大類。地下工程在多數(shù)情況下是修築在裂隙巖體中的。裂隙巖體的地質(zhì)構(gòu)造特徵是結(jié)構(gòu)面的存在。巖石只是巖體構(gòu)成的一部分，它的性質(zhì)不能代表巖體的物性，這一點是必須明確的。由上述條件決定的巖體構(gòu)造－力學特性是它的非連續(xù)性、非均質(zhì)性、各向異性和突變性。五、巖體的破壞準則理論和試驗研究都表明，多數(shù)巖石在初始應力狀態(tài)下處於彈性階段，而在開挖成洞後，洞室周圍巖體將產(chǎn)生鬆弛或進入塑性狀態(tài)。

彈塑性模型的基本概念是認為巖石在屈服極限之前，只有可恢復的彈性變形，達到屈服極限以後，變形由可恢復的彈性變形和不可恢復的永久變形(塑性變形)兩部分組成，彈性變形按彈性理論計算，塑性變形按塑性理論計算。材料隨著外力的增加由彈性狀態(tài)過渡到塑性狀態(tài)。當應力的數(shù)值等於屈服極限時，材料屈服，開始產(chǎn)生塑性變形，而就是單向應力狀態(tài)下的屈服條件，也稱作“塑性條件”，它是判斷是否達到塑性狀態(tài)的準則。目前，在實際設計中，採用最多的是摩爾—庫侖破壞準則。圖4-4表示受到主應力(>)作用時，材料屈服的應力圓。

由圖可知圖4-4材料強度包絡線及應力圓格裏非斯認為，內(nèi)部有裂隙的材料，在裂隙的尖端部位將引起應力集中，從而導致材料強度的降低。當拉應力集中值超過材料的抗拉強度時，裂隙就會擴展，從而導致巖石破壞。為了計算應力集中值，將這些裂隙假定為很小的扁平橢圓裂紋，按平面狀態(tài)破壞理論處理，如圖4-5所示。圖4-5格裏非斯準則除了上述準則外，尚有許多其他的破壞準則，如Mises準則、Drucker-Prager準則等。六、巖體的流變特性

流變包括兩方面：一種是指作用的應力不變，而應變隨時間增長，即所謂蠕變；另一種則是作用的應變不變，而應力隨時間而衰減，即所謂鬆弛，如圖4-6所示。圖4-6巖體的流變七、巖體結(jié)構(gòu)分類及其破壞特徵工程地質(zhì)學中把巖體劃分為四大種結(jié)構(gòu)類型：

Ⅰ.整體結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)

Ⅱ.層狀結(jié)構(gòu)、板狀結(jié)構(gòu)

Ⅲ.碎裂結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)、層狀碎裂結(jié)構(gòu)

Ⅳ.散體結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)巖體的變形主要是結(jié)構(gòu)體的變形，塊狀和層狀結(jié)構(gòu)巖體的變形主要是結(jié)構(gòu)面的變形，碎裂和散體結(jié)構(gòu)巖體的變形，開始是將裂隙或孔隙壓密，隨後是結(jié)構(gòu)體變形，並伴隨有結(jié)構(gòu)面張開。破壞形式主要為剪切破裂和塑性變形。八、隧道圍巖失穩(wěn)破壞性態(tài)隧道圍巖變形、破壞和巖體結(jié)構(gòu)的關係十分密切，根據(jù)工程實踐觀察，大致有以下五種情況：

1、脆性破裂

2、塊狀運動

3、彎曲折斷破壞

4、鬆動解脫

5、塑性變形和剪切破壞第三節(jié)圍巖的初始應力場一、圍巖初始應力場的組成

(一)自重應力場在自重應力場中，地表以下任一深度H處的垂直應力等與其上覆巖體的重量(如圖4-7，a所示)

以壓應力為正，為巖體的容重當上覆巖體為多層時，則為(圖4-7，b)式中—

第i層巖體的容重

—

第i層巖體的厚度圖4-7地表水平時的自重應力場圍巖自重應力場的變化規(guī)律應力是隨深度成線性增加水準應力總是小於垂直應力，最多也只能與其相等(二)構(gòu)造應力場地質(zhì)力學認為：地殼各處發(fā)生的一切構(gòu)造變形與破裂都是地應力作用的結(jié)果。因而地質(zhì)力學就把構(gòu)造體系和構(gòu)造形式在形成過程中的應力狀態(tài)稱為構(gòu)造應力場。我國大陸初始應力場(包括自重應力場和構(gòu)造應力場)的變化規(guī)律大致可以歸納為如下幾點：

①地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)不僅改變了重力應力場，而且除以各種構(gòu)造形態(tài)獲得釋放外，還以各種形式積蓄在巖體內(nèi)，這種殘餘構(gòu)造應力將對地下工程產(chǎn)生重大影響。

②垂直應力的量值隨深度增加而增大，而且水準應力普遍大於垂直應力。

③水準主應力具有明顯的各向異性。二、圍巖初始應力場的影響因素

圍巖的初始應力狀態(tài)，一般受到兩類因素的影響：第一類因素有重力、溫度、巖體的物理力學性質(zhì)及構(gòu)造、地形等經(jīng)常性的因素。第二類因素有地殼運動、地下水活動、人類的長期活動等暫時性的或局部性的因素；此外，在眾多的因素中還要特別研究下麵幾點：

1、地形和地貌。

2、巖體的力學性質(zhì)。

3、地溫。

4、人類活動。第四節(jié)隧道圍巖分級及其應用

根據(jù)坑道開挖實踐，坑道開挖後的穩(wěn)定性可分為以下幾類：

1)充分穩(wěn)定的坑道在長時間內(nèi)有足夠的自穩(wěn)能力，無需任何人為支護而能維持穩(wěn)定，無坍塌、偶爾有掉塊。

2)基本穩(wěn)定的坑道會因爆破、巖塊結(jié)合鬆弛等而產(chǎn)生局部掉塊，但不會引起坑道的坍塌，坑道是穩(wěn)定的。

3)暫時穩(wěn)定的大多數(shù)坑道是屬於這個類型的。坑道開挖後呈現(xiàn)出不同程度的坍塌現(xiàn)象，坍塌後的坑道呈拱形而處於暫時穩(wěn)定狀態(tài)。

4)不穩(wěn)定的

一、以巖石強度或巖石的物性指標為代表的分級方法在這種分級方法中，具有代表性的是前蘇聯(lián)普落托奇雅柯諾夫(M.JipoctonbnMonos)教授提出的“巖石堅固係數(shù)”分級法(或稱“”值分級法，或普氏分級法)。這種分級方法在我國的隧道工程中得到了廣泛的應用。我國工程部門在將值分級法應用到隧道工程的設計、施工時，已注意到必須考慮巖體的地質(zhì)構(gòu)造、風化程度、地下水狀況等多種因素的影響，而將由單一巖石強度決定的值適當降低，即：式中值是由巖石強度決定的，是考慮地質(zhì)條件的折減係數(shù)，一般情況下，＜1.0。二、以巖體構(gòu)造、巖性特徵為代表的分級方法

60年代，我國在積累大量鐵路隧道修建經(jīng)驗的基礎上，提出了以巖體綜合物性指標為基礎的“巖體綜合分級法”，並於1975年經(jīng)修正後被我國“鐵路工程技術規(guī)範(隧道)”所採用。該分級法將隧道圍巖分為6級。這類方法的優(yōu)點是正確地考慮了地質(zhì)構(gòu)造特徵、風化狀況、地下水情況等多種因素對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響，並建議了各類圍巖應採用的支護類型和施工方法。此外，這種分級法最早考慮了埋深對圍巖級別的影響。其缺點是分類指標還缺乏定量描述，沒有提供可靠的預測隧道圍巖級別的方法，在一定程度上要等到隧道開挖後才能確定。三、與地質(zhì)勘探手段相聯(lián)系的分級方法

圍巖彈性波速度是判斷巖性、巖體結(jié)構(gòu)的綜合指標，它既可以反映巖石軟硬，又可以表達巖體結(jié)構(gòu)的破碎程度。因此，在彈性波速度基礎上，綜合考慮與隧道開挖及土壓有關的因素(巖性、風化程度、破碎狀態(tài)、含水及湧水狀態(tài)等)，將圍巖分為7級。我國1986年施行的“鐵路隧道設計規(guī)範”中將彈性波(縱波)速度引入隧道圍巖分級中，將圍巖分為6級(表4-4)。圍巖類別ⅥⅤⅣⅢⅡⅠ彈性波速(km/s)＞4.53.5～4.52.5～4.01.5～3.01.0～2.0＜1.0(飽和土＜1.5)表4-4彈性波(縱波)速度分級四、以多種因素進行組合的分級方法這種分級法認為，評價一種巖體的好壞，既要考慮地質(zhì)構(gòu)造、巖性、巖石強度，還要考慮施工因素，如掘進方向與巖層之間的關係、開挖斷面的大小等，因此就需要建立在多種因素的分析基礎之上。在這類分級法中，比較完善的是1974年挪威地質(zhì)學家巴頓(N.Barton)等人所提出的“巖體質(zhì)量—Q”分級法。Q與六個表明巖體質(zhì)量的地質(zhì)參數(shù)有關，表達如下：

根據(jù)不同的Q值，將巖體質(zhì)量評為九等，詳見表4-5。巖體質(zhì)量特別好極好良好好中等不良壞極壞特別壞Q400～1000100～40040～10010～404～101～40.1～10.01～0.10.001～0.01表4-5巖體質(zhì)量評估五、以工程對象為代表的分級法這類分級法如專門適用於噴錨支護的原國家建委頒佈的圍巖分級法(1979年)、蘇聯(lián)在巴庫修建地下鐵道時所採用的圍巖分級法(1966年)等，優(yōu)點是目的明確，而且和支護尺寸直接掛鉤，因此，使用方便，對指導施工很起作用。六、我國現(xiàn)行鐵路隧道圍巖分級在1975年鐵道部頒佈了以圍巖結(jié)構(gòu)特徵和完整狀態(tài)為分類基礎的新的鐵路隧道圍巖穩(wěn)定性分級法，它總結(jié)了我國建國以來在修建鐵路隧道中使用值分級法所積累的經(jīng)驗，並參考了國內(nèi)外有關圍巖分級成果。㈠圍巖分級的基本因素及圍巖基本分級1、圍巖分級的基本因素圍巖基本分級應由巖石堅硬程度和巖體完整程度兩個基本因素確定。巖石堅硬程度和巖體完整程度應採用定性劃分和定量指標兩種方法確定。巖石類別單軸飽和抗壓極限強度(MPa)代表性巖石硬質(zhì)巖極硬巖＞60花崗巖、閃長巖、玄武巖等巖漿巖；矽巖、鈣質(zhì)膠結(jié)的礫巖及砂巖、石灰?guī)r、白雲(yún)巖等沉積巖；片麻巖、石英巖、大理巖、板巖、片巖等變質(zhì)巖硬巖30～60軟質(zhì)巖較軟巖15～30凝灰?guī)r等噴出巖；砂礫巖、泥質(zhì)砂巖、泥質(zhì)葉巖、炭質(zhì)葉巖、泥灰?guī)r、泥巖、煤等沉積巖；雲(yún)母片石或千枚巖等變質(zhì)巖軟巖5～15極軟巖＜15

巖石堅硬程度劃分為極硬巖、硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖等5類（表4-6）表4-6巖石堅硬程度的劃分巖體完整程度劃分為完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎等5類(表4-7)。完整程度結(jié)構(gòu)面特征結(jié)構(gòu)類型巖體完整性指數(shù)完整結(jié)構(gòu)面1～2組，以構(gòu)造型節(jié)理或?qū)用鏋橹?，密閉型巨塊狀整體結(jié)構(gòu)＞0.75較完整結(jié)構(gòu)面2～3組，以構(gòu)造型節(jié)理、層面為主，裂隙多呈密閉型，部分為微張型，少有充填物塊狀結(jié)構(gòu)0.75≥＞0.55較破碎結(jié)構(gòu)面一般為3組，以節(jié)理及風化裂隙為主，在斷層附近受構(gòu)造影響較大，裂隙以微張型和張開型為主，多有充填物層狀結(jié)構(gòu)、塊石碎石結(jié)構(gòu)0.55≥＞0.35破碎結(jié)構(gòu)面大於3組，多以風化型裂隙為主，在斷層附近受構(gòu)造作用影響大，裂隙以張開型為主，多有充填物碎石角礫狀結(jié)構(gòu)0.35≥＞0.15極破碎結(jié)構(gòu)面雜亂無序，在斷層附近受斷層作用影響大，寬張裂隙全為泥質(zhì)或泥夾巖屑充填，充填物厚度大散體狀結(jié)構(gòu)≤0.15表4-72、圍巖基本分級圍巖級別巖體特征土體特征圍巖彈性縱波速度(km/s)Ⅰ極硬巖，巖體完整-＞4.5Ⅱ極硬巖，巖體較完整；硬巖，巖體完整-3.5～4.5Ⅲ極硬巖，巖體較破碎；硬巖或軟硬巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整-2.5～4.0Ⅳ極硬巖，巖體破碎；硬巖，巖體較破碎或破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整或較破碎；軟巖，巖體完整或較完整具壓密或成巖作用的粘性土、粉土及砂類土，一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的碎(卵)石土、大塊石土，黃土(Q1、Q2)1.5～3.0Ⅴ軟巖，巖體破碎至極破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖(包括受構(gòu)造影響嚴重的破碎帶)一般第四系堅硬、硬塑粘性土，稍密及以上、稍濕、潮濕的碎(卵)石土、圓礫土、角礫土、粉土及黃土(Q3、Q4)1.0～2.0Ⅵ受構(gòu)造影響很嚴重呈碎石、角礫及粉末、泥土狀的斷層帶軟塑狀粘性土、飽和的粉土、砂類土等＜1.0(飽和狀態(tài)的土＜1.5)

根據(jù)巖石堅硬程度和巖體完整程度將圍巖分為6級(見下表)。㈡圍巖分級的影響因素及分級的修正1、地下水在隧道圍巖分級中水的影響是不容忽視的，在同級圍巖中，遇水後則適當降低圍巖級別。降低的幅度主要視：①圍巖的巖性及結(jié)構(gòu)面的狀態(tài)；②地下水的性質(zhì)、大小、流通條件及對圍巖浸潤狀況和危害程度而定。本圍巖分級中關於地下水影響的修正參照表4-9和表4-10。級別狀態(tài)滲水量[L/(min·10m)]Ⅰ乾燥或濕潤＜10Ⅱ偶有滲水10～25Ⅲ經(jīng)常滲水25～125表4-9地下水狀態(tài)的分級

圍巖級別地下水狀態(tài)級別ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅠⅠⅡⅢⅣⅤ-ⅡⅠⅡⅣⅤⅥ-ⅢⅡⅢⅣⅤⅥ-表4-10地下水影響的修正2、初始應力場圍巖的初始應力狀態(tài)對巖體的構(gòu)造一力學特徵是有一定影響的。因此，圍巖分級中考慮了初始應力狀態(tài)的影響，將初始應力場採取修正係數(shù)的方法，對圍巖級別予以降級(表4-11和表4-12)。初始地應力狀態(tài)主要現(xiàn)象評估基準()極高應力硬質(zhì)巖：開挖過程中時有巖爆發(fā)生，有巖塊彈出，洞壁巖體發(fā)生剝離，新生裂縫多，成洞性差＜4軟質(zhì)巖：巖心常有餅化現(xiàn)象，開挖過程中洞壁巖體有剝離，位移極為顯著，甚至發(fā)生大位移，持續(xù)時間長，不易成洞高應力硬質(zhì)巖：開挖過程中可能出現(xiàn)巖爆，洞壁巖體有剝離和掉塊現(xiàn)象，新生裂縫較多，成洞性較差4～7軟質(zhì)巖：巖心時有餅化現(xiàn)象，開挖過程中洞壁巖體位移顯著，持續(xù)時間長，成洞性差

圍巖級別初始地應力狀態(tài)ⅠⅡⅢⅣⅤ極高應力ⅠⅡⅢ或ⅣⅤⅥ高應力ⅠⅡⅢⅣ或ⅤⅥ表4-11初始地應力狀態(tài)評估表4-12初始地應力影響的修正隧道構(gòu)造設計

---襯砌的形式

整體式模築混凝土襯砌

—就地灌築混凝土襯砌

裝配式襯砌—將襯砌分成若干塊構(gòu)件，這些構(gòu)件在現(xiàn)場或工廠預製，然後運到坑道內(nèi)用機械將它們拼裝成一環(huán)接著一環(huán)的襯砌。

噴錨支護—噴射混凝土和加設錨桿、金屬網(wǎng)和鋼架共同支護複合式襯砌—外襯和內(nèi)襯兩層，所以也叫它為“雙層襯砌”

噴錨支護隧道構(gòu)造設計

---襯砌的適用條件

整體式模築混凝土襯砌

—對地質(zhì)條件的適用性較強，易於按需要成型，整體性好，抗?jié)B性強，並適用於多種施工條件，如可用木範本、鋼範本或襯砌範本臺車等裝配式襯砌—拼裝成環(huán)後立即受力，便於機械化施工，改善勞動條件，節(jié)省勞力。目前多在使用盾構(gòu)法施工的城市地下鐵道中採用。噴錨支護—噴錨支護是目前常用的一種圍巖支護手段，適用於各種圍巖地質(zhì)條件，但是若作為永久襯砌，一般考慮在Ⅰ、Ⅱ級等圍巖良好、完整、穩(wěn)定的地段中採用。複合式襯砌—是一種較為合理的結(jié)構(gòu)形式，適用於多種圍巖地質(zhì)條件，有其廣闊的發(fā)展前途。隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求-隧道襯砌的建築材料及要求

-混凝土與鋼筋混凝土隧道工程所用的混凝土強度等級不應低於C15

洞門用混凝土整體灌築，其強度不應低於C20

強度等級對於襯砌段不應低於C20，對於洞門不應低於C15-片石混凝土在巖層較好地段的邊牆襯砌，可採用片石混凝土（片石的摻量不應超過總體積的20%）。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。選用的石料要堅硬，其強度等級不應低於MU40，有裂隙和易風化的石料不應採用。隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求-石料和混凝土預製塊石料或混凝土預製塊用強度等級不低於M10的水泥砂漿砌築襯砌。石料的強度等級不應低於MU60，並且有裂隙和易風化的石料不應採用?；炷令A製塊強度等級不應低於MU20。-噴射混凝土噴射混凝土的強度等級採用C20，所用的水泥應優(yōu)先採用矽酸鹽水泥或普通矽酸鹽水泥噴射鋼纖維混凝土中的鋼纖維宜採用普通碳素鋼製成，等效直徑為0.3～0.5㎜的方形或圓形斷面，長度宜為20～25㎜-錨桿

錨桿的桿體宜用20MnSi鋼筋，也可採用Q235鋼筋；縫管式錨桿宜採用16MnSi鋼管，亦可採用Q235鋼管；錨桿直徑宜為18～22㎜，墊板可採用Q235鋼板。隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求-裝配式材料對於襯砌材料，可採用一些裝配式材料，如鋼筋混凝土大型預製塊、加筋肋鑄鐵預製塊等-鐵路隧道淨空及要求

-直線隧道淨空機車車輛限界

—它是指機車車輛最外輪廓的限界尺寸基本建築限界

—它是指線路上各種建築物和設備均不得侵入的輪廓線隧道建築限界

—它是指包圍“基本建築限界”外部的輪廓線直線隧道淨空—要比“隧道建築限界”稍大一些，還考慮了在不同的圍巖壓力作用下，襯砌結(jié)構(gòu)的合理受力形狀（拱部採用三心圓，邊牆採用直牆式或曲牆式）以及施工方便等因素。隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求基本建築限界隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求最大級超限貨物裝載限界隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求隧限-1A和隧限-1B隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求隧限-2A和隧限-2B隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求單線電力牽引鐵路隧道襯砌內(nèi)輪廓隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求雙線電力牽引鐵路隧道襯砌內(nèi)輪廓

隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求-曲線隧道淨空加寬

加寬原因車輛通過曲線時，轉(zhuǎn)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(cè)偏移（d外），中間向曲線內(nèi)側(cè)偏移（d內(nèi)1）。車輛通過曲線時的平面圖

由於曲線外軌超高，車輛向曲線內(nèi)側(cè)傾斜，使車輛限界上的控制點在水準方向上向內(nèi)移動了一個距離（d內(nèi)2）。隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求車輛通過曲線時的橫斷面圖加寬值的計算-單線曲線隧道加寬值的計算車輛中間部分向曲線內(nèi)側(cè)的偏移d內(nèi)1

d內(nèi)1=

式中l(wèi)—車輛轉(zhuǎn)向架中心距，取18m；

R—曲線半徑（m）d內(nèi)1=隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求

車輛兩端向曲線外側(cè)的偏移d外d外=式中L—標準車輛長度，我國為26m。d外=

外軌超高使車體向曲線內(nèi)側(cè)傾移d內(nèi)2d內(nèi)2=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

隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求其中v—鐵路遠期行車速度，km/h。在我國鐵路標準設計中，d內(nèi)2系將相應的隧道建築限界繞內(nèi)側(cè)軌頂中心轉(zhuǎn)動arctg角求得，可近似取d內(nèi)2=2.7E

（㎝）。對於單線曲線隧道淨空的加寬值為：內(nèi)側(cè)加寬W1=d內(nèi)1+d內(nèi)2=+2.7E

（㎝）外側(cè)加寬W2=d外=（㎝）總加寬W=W1+W2=d內(nèi)1+d內(nèi)2+d外=+2.7E（㎝）-雙線曲線隧道加寬值的計算雙線曲線隧道的內(nèi)側(cè)加寬值W1及外側(cè)加寬值W2與單線曲線隧道加寬值的計算相同。即內(nèi)側(cè)加寬W1=d內(nèi)1+d內(nèi)2=+2.7E

（㎝）外側(cè)加寬W2=d外=（㎝）隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求當外側(cè)線路的外軌超高大於內(nèi)側(cè)線路的外軌超高時式中H——車輛外側(cè)頂角距內(nèi)軌頂面的高度，取360㎝；

E——外側(cè)線路的外軌超高值（㎝）；

R——曲線半徑（m）。其他情況時總加寬W=W1+W2+W3隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求-曲線隧道中線與線路中線偏移距離單線曲線隧道如圖3-10所示，隧道中線與線路中線偏移距離d為：

d=（W1－W2）（㎝）雙線曲線隧道如圖3-11所示，內(nèi)側(cè)線路中線至隧道中線的距離為

d1=200－（W1－W2－W3）（㎝）雙線曲線隧道外側(cè)線路中線至隧道中線的距離為

d2=200+（W1－W2+W3）（㎝）單線曲線隧道中線偏移隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求-曲線隧道與直線隧道襯砌的銜接方法《鐵路隧道設計規(guī)範》規(guī)定：位於曲線地段的隧道，其緩和曲線部分可分兩段加寬，即自圓曲線至緩和曲線中點，並向直線方向延長13m，採用圓曲線加寬斷面（按W值加寬）；其餘緩和曲線，並自直緩分界點向直線段延長22m，採用緩和曲線中點加寬斷面，其加寬值取圓曲線之半（按W/2值加寬）雙線曲線隧道中線偏移曲線隧道與直線隧道襯砌的銜接隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求-公路隧道淨空公路隧道建築限界一般規(guī)定如圖所示。圖中各符號的含義如下：W—行車道寬度；S—行車道兩側(cè)路緣帶寬度；C—餘寬，當計算行車速度≥100km/h時為0.5m，小於100km/h時為0.25m；公路隧道建築限界H—淨高，一條公路應用一個淨高，高速公路和一級、二級公路為5.0m；三、四級公路為4.5m；E—建築限界頂角寬度，當L≤1m時，E=L；當L＞1m時，E=1m；L—側(cè)向?qū)挾?，高速公路、一級公路的?cè)向?qū)挾葹橛猜芳鐚挾龋↙1或L2），其他各級公路的側(cè)向?qū)挾葹槁芳鐚挾葴p去0.25m；隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求L1—左側(cè)硬路肩寬度；L2—右側(cè)硬路肩或應急停車帶寬度；J—檢修道（一側(cè)）寬度，一般為0.75m；隧道淨空除應在符合隧道建築限界的規(guī)定外，還應考慮洞內(nèi)排水、通風、照明、放火、監(jiān)控、運營管理等附屬設施所需要的空間，並考慮圍巖壓力影響、施工等必要的富裕量，使確定的斷面形式及尺寸，達到安全、經(jīng)濟、合理。公路隧道橫斷面示意圖

隧道構(gòu)造設計

---襯砌的一般構(gòu)造要求-隧道襯砌的其他構(gòu)造要求一般單線隧道洞口應設置不小於5m長的模築混凝土襯砌，雙線和多線隧道應適當加長；圍巖較差段的襯砌應向圍巖較好地段延伸5～10m；偏壓襯砌段應延伸至一般襯砌段內(nèi)5m以上；不設仰拱的隧道應做底板，單線隧道其厚度不得小於20㎝，雙線隧道其厚度不得小於25㎝；對襯砌有不良影響的硬軟地層分界處，應設置變形縫；電力牽引的隧道，其長度大於2000m及位於隧道群地段和車站兩端時，為了使接觸網(wǎng)有良好的工作和維修條件，應根據(jù)需要設置接觸網(wǎng)補償下錨的襯砌段。運營通風洞、聯(lián)絡通道等與主隧道連接處的襯砌設計應做加強處理。隧道構(gòu)造設計

---洞身支護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-整體式模築混凝土襯砌

-直牆式襯砌適用於地質(zhì)條件比較好，屬於我國鐵路隧道圍巖分類中的Ⅱ、Ⅲ級圍巖，有時也可用於Ⅳ級圍巖圍巖壓力以豎向為主，幾乎沒有或僅有很小的水準側(cè)向壓力襯砌由上部拱圈.兩側(cè)豎直邊牆和下部鋪底三部分組合而成單線直牆式襯砌隧道構(gòu)造設計

---洞身支護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造

在地質(zhì)條件較好時，為了節(jié)省圬工，直牆式襯砌在構(gòu)造上採取若干改進措施。例如在整體巖層堅固的情況下，幾乎沒有什麼水準側(cè)壓力，也沒有地下水侵入，則可採用大拱腳噴混凝土（或噴砂漿）邊牆襯砌在地質(zhì)條件尚好，側(cè)壓力不大，但又不宜採用大拱腳噴混凝土（或噴砂漿）邊牆襯砌時，為了節(jié)省邊牆圬工，可以簡化邊牆大拱腳噴混凝土邊牆襯砌

隧道構(gòu)造設計

---洞身支護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-曲牆式襯砌適用於地質(zhì)比較差，巖石鬆散破碎，強度不高，又有地下水，側(cè)向水準壓力也相當大的Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ級圍巖情況由頂部拱圈，側(cè)面曲邊牆和底部仰拱（或鋪底）所組成除在Ⅳ級圍巖無地下水，且基礎不產(chǎn)生沉降的情況下可不設仰拱，只做平鋪底外，一般均設仰拱連拱式邊牆襯砌隧道構(gòu)造設計

---洞身支護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造圖為單線非電氣化鐵路隧道襯砌Ⅴ級圍巖直線斷面曲牆式襯砌標準圖，其內(nèi)部輪廓線由五心圓曲線組成。單線非電氣化鐵路隧道襯砌隧道構(gòu)造設計

---洞身支護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造雙線或三線隧道的洞身襯砌，可以採取單孔式，四線隧道可採取雙孔式。單孔式襯砌應滿足雙線或三線隧道襯砌淨空要求

雙孔式四線隧道襯砌隧道構(gòu)造設計

---洞身支護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造

裝配式襯砌

-優(yōu)點一經(jīng)裝配成環(huán)，不需養(yǎng)生時間，即可承受圍巖壓力；預製的構(gòu)件可以在工廠成批生產(chǎn)、在洞內(nèi)可以機械化拼裝，從而改善了勞動條件；拼裝時，不需要臨時支撐如拱架、範本等，從而節(jié)省大量的支撐材料和勞力；拼裝速度因機械化而提高，縮短了工期，還有可能降低造價。

-應滿足的條件強度足夠而且耐久；能立即承受荷載；隧道構(gòu)造設計

---洞身支護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造

裝配簡便，構(gòu)件類型少，形式簡單，尺寸統(tǒng)一，便於工業(yè)化制做和機械化拼裝；構(gòu)件尺寸大小和重量適合拼裝機械的能力；有防水的設施-噴錨支護

-噴射混凝土支護層噴射混凝土的拌和材料是：標號不低於325號的普通矽酸鹽水泥和粒經(jīng)不應大於16mm的堅硬耐久的卵石或碎石，以及不含土質(zhì)或雜物的河沙，再加上少量的速凝劑噴層的厚度一般最薄不應小於5cm,最厚應不大於25cm，在比較鬆散軟弱的巖層中，可以加金屬網(wǎng)或鋼支撐，使之結(jié)合成一體，變?yōu)殇摻罨炷翆铀淼罉?gòu)造設計

---洞身支護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-錨桿錨桿是一種插入到圍巖巖體內(nèi)的桿形構(gòu)件利用錨桿桿體或桿端錨頭的膨脹作用，或利用灌漿粘結(jié)，把錨桿固定在巖體內(nèi)增加了巖體的緊密程度，補強了抗剪能力，起到了組合、懸吊及擠壓加固的作用，提高了圍巖的自穩(wěn)能力

-複合式襯砌外襯（亦稱初次襯砌）—使用能達到早強的噴射混凝土和錨桿，使柔性的外襯既能容許圍巖有所變形，而又約束它不讓它變形發(fā)展太大太快內(nèi)襯（亦稱二次襯砌）—內(nèi)襯可以用噴射混凝土層柔性結(jié)構(gòu)，也可以用較厚的模築混凝土防水層—內(nèi)外層襯砌之間的防水層可以用軟聚氯乙烯薄膜、聚異丁烯片、聚乙烯片等防水卷材，或用噴塗乳化瀝青等防水劑隧道構(gòu)造設計

---洞身支護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造複合式襯砌最適宜在Ⅱ～Ⅵ級圍巖中使用，但遇到下列情況時，應慎重對待。必要時應輔以相應的加固措施。

-拱頂以上覆蓋厚度小於隧道直徑時；

-有明顯偏壓力時；

-在無自穩(wěn)能力的未膠結(jié)砂礫石地層中時；

-在大膨脹性的地層中時；

-在大湧水的地層中時；

-在嚴重凍害的地區(qū)中時。隧道構(gòu)造設計

---明洞的構(gòu)造明洞是用明挖法修建的隧道，是在露天的路塹地面上，或是在敞口的基坑內(nèi)，先修築結(jié)構(gòu)物，然後再回填覆蓋土石。如圖所示。明洞位置示意圖路塹式拱形明洞

-拱式明洞

-路塹式拱形明洞隧道構(gòu)造設計

---明洞的構(gòu)造

路塹式拱形明洞位於兩側(cè)都有高邊坡的路塹中路塹式拱形明洞適用於路塹邊坡處於對稱或接近對稱，邊坡巖層基本穩(wěn)定，僅防邊坡有少量坍塌、落石，或用於隧道洞口巖層破碎，覆蓋層較薄而難以用暗挖法修建隧道時承受對稱荷載，拱、牆均為等截面，邊牆為直牆式。偏壓直牆式拱形明洞適用於兩側(cè)邊坡高差較大的不對稱路塹。承受不對稱荷載，拱圈為等截面，邊牆為直牆式，外側(cè)邊牆厚度大於內(nèi)側(cè)邊牆的厚度。隧道構(gòu)造設計

---明洞的構(gòu)造-偏壓斜牆式拱形明洞適用於地形傾斜，低側(cè)處路塹外側(cè)有較寬敞的地面供回填土石，以增加明洞抵抗側(cè)向壓力的能力。承受偏壓荷載，拱圈為等截面，內(nèi)側(cè)邊牆為等厚直牆式，外側(cè)邊牆不等厚斜牆式。-半路塹單壓式拱形明洞受單側(cè)的壓力，結(jié)構(gòu)內(nèi)輪廓與隧道一致，左右對稱，結(jié)構(gòu)截面左右不同，內(nèi)側(cè)邊牆為等厚直牆，外牆需要相對地加大，而且必須把基礎放在穩(wěn)固的基巖上拱圈也可能採用變截面，以抵抗單側(cè)的壓力。隧道構(gòu)造設計

---明洞的構(gòu)造

當外側(cè)地形低下，不能保持回填土的天然穩(wěn)定坡度，或是按天然穩(wěn)定坡度則邊坡將延伸很遠時，可以在結(jié)構(gòu)的外牆頂上，接高一段擋牆，用以攔截土石的流走，稱之為耳牆式拱形明洞當外側(cè)邊牆基底地質(zhì)不好，不足以承受外牆傳來的壓力而必須把基礎放到下方較深的基巖上時，外牆可以延伸直達基巖，成為內(nèi)、外牆不同，內(nèi)短外長的形式，稱為長腿式拱形明洞

如果明洞外側(cè)覆蓋土不厚，還可以掏成側(cè)洞，使露天的光線可以射進來，外界的新鮮空氣可以流進來，改善了明洞內(nèi)的環(huán)境條件隧道構(gòu)造設計

---明洞的構(gòu)造耳牆式拱形明洞

長腿式拱形明洞

連拱形外牆明洞隧道構(gòu)造設計

---明洞的構(gòu)造-棚洞棚式明洞常見的結(jié)構(gòu)形式有蓋板式、剛架式和懸臂式三種。

-蓋板式棚洞蓋板式棚洞是由內(nèi)牆、外牆及鋼筋混凝土蓋板組成的簡支結(jié)構(gòu)外牆不受側(cè)向壓力，僅承受梁和蓋板的豎向荷載時，它要求的地基承載力較小當外側(cè)基巖較淺，地基基礎承載力較大時，可採用立柱式蓋板式棚洞隧道構(gòu)造設計

---明洞的構(gòu)造-剛架式棚洞當?shù)匦为M窄，山坡陡峻，基巖埋置較深而上部地基穩(wěn)定性差時，可採用剛架式外牆，此時稱明洞為剛架式明洞（有時也可採用長腿式明洞）側(cè)剛架、內(nèi)側(cè)重力式墩臺結(jié)構(gòu)、橫頂梁、底橫撐及鋼筋混凝土蓋板組成。並做防水層及回填土石處理。隧道構(gòu)造設計

---明洞的構(gòu)造-懸臂式棚洞適用於穩(wěn)固而陡峻的山坡，外側(cè)地形難以滿足一般棚洞的地基要求，落石不太嚴重的情況內(nèi)牆為重力式，上端接築懸臂式橫樑，其上鋪以蓋板，在蓋板的內(nèi)端設平衡重來維持結(jié)構(gòu)受外荷載作用下的穩(wěn)定性懸臂式棚洞隧道構(gòu)造設計

---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-概述洞門（隧道門的簡稱，通常也泛指隧道門及明洞門）是隧道洞口用圬工砌築用以保護洞口、排放流水並加以建築裝飾的支擋結(jié)構(gòu)物。對於鐵路隧道，隧道的長度就是其進出口洞門牆外表面與線路內(nèi)軌頂面標高線交點之間的距離；對於公路隧道，隧道的長度就是其進出口洞門牆外表面與路面的交線同路線中線交點間的距離。-洞門的作用減少洞口土石方開挖量穩(wěn)定邊仰坡引離地面流水裝飾洞口隧道構(gòu)造設計

---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-洞門結(jié)構(gòu)的類型-隧道門隧道門指修建在不設明洞的隧道洞口的支擋結(jié)構(gòu)物，包括環(huán)框式洞門、端牆式洞門、翼牆式洞門、柱式洞門、臺階式洞門、斜洞門和耳牆式洞門等-明洞門明洞門主要配合明洞結(jié)構(gòu)類型設計，明洞有拱形明洞和棚洞之分，相應明洞門也分拱形明洞門和棚式明洞門兩大類棚式明洞門隧道構(gòu)造設計

---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-環(huán)框式洞門環(huán)框式洞門，即只鑲飾隧道襯砌兩端部分適用於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，地形陡峻而又無排水要求的地段-端牆式洞適用於自然山坡陡峻，洞門地形開闊，巖層較為堅硬完整，山體壓力很小，開挖坡度1：0.3～1：0.5的洞口地段起禦土牆的作用，而且能支持洞口正面上的仰坡，並將從仰坡溜下來的地面水，彙集到排水溝中去隧道構(gòu)造設計

---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-端牆的構(gòu)造要求

-端牆的高度約在11.0m上下

-端牆厚度應按擋土牆的方法計算，但不應小於：漿砌片石—0.5m；片石混凝土—0.5m；混凝土、塊石—0.3m；鋼筋混凝土—0.2m。

-端牆寬度與路塹橫斷面相適應-柱式洞門適用於洞口地形較陡，地質(zhì)條件較差，巖層有較大側(cè)壓力，仰坡有下滑的可能性的地段柱式洞門工程量較翼牆式洞門大，造價較高，施工也較為複雜隧道構(gòu)造設計

---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-翼牆式洞門當洞口地質(zhì)較差，山體縱向推力較大時，可以在端牆式洞門以外，增加單側(cè)或雙側(cè)的翼牆（擋牆），成為翼牆式洞門翼牆式洞門的正面端牆一般採用等厚的直牆，微向後方傾斜，斜度為1：10翼牆式洞門

隧道構(gòu)造設計

---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-耳牆式洞門耳牆式洞門即帶耳牆的翼牆式洞門,將翼牆式洞門端牆兩側(cè)各接出一個耳牆至邊坡內(nèi)，呈帶耳牆的結(jié)構(gòu)，形成耳牆式洞門對於排泄仰、邊坡地表匯水，阻擋洞頂風化剝落體，效果良好，並可大大減少對坡面的沖刷洞口顯得寬敞，結(jié)構(gòu)式樣比較美觀，而且對於邊、仰坡坡度不一致的洞口，設計時亦便於處理隧道構(gòu)造設計

---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-臺階式洞門當洞門處於傍山側(cè)坡地區(qū)，地面橫坡較陡，洞門一側(cè)邊坡較高時，為了減小仰坡高度及外露坡長，可以將端牆一側(cè)頂部改為逐步升級的臺階形式，以適應地形的特點，減少仰坡土石開挖量。這種洞門也有一定的美化作用隧道構(gòu)造設計

---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-斜交式洞門當線路方向與地形等高線斜交時，為了避免出現(xiàn)此種現(xiàn)象，通常應將隧道洞門做成近於平行地形等高線方向設置，使洞門左右可以仍保持近似對稱，修建成斜交隧道門，簡稱斜洞門。這樣將使襯砌洞口段和洞門相對於線路呈斜交形式。在鬆軟地層中，不宜採用斜洞門隧道構(gòu)造設計

---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-拱形明洞門-拱形明洞門可分為路塹式和半路塹式兩類。路塹式明洞門有端牆式（常用柱式）和翼牆式兩種，與一般隧道門形式相類似柱式拱形明洞門路塹式翼牆式拱形明洞門路塹式隧道構(gòu)造設計

---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-半路塹式明洞門多用於傍山線路，其山側(cè)與原地層相接，為了適應傍山、橫向地面坡陡的地形，一般也多以臺階形式加高端牆，並在山側(cè)設置擋牆支擋邊坡，降低開挖高度，臺階式拱形明洞門（半路塹式）臺階式拱形明洞門（偏壓式）隧道構(gòu)造設計

---洞門結(jié)構(gòu)的構(gòu)造-遮光棚式洞門對於公路隧道，當洞外需要設置遮光棚時，其入口通常外伸很遠。遮光構(gòu)造物有開放式和封閉式之分，前者遮光板之間是透空的，後者則用透光材料將前者透空部分封閉。但由於透光材料上面容易沾染油污，養(yǎng)護困難，因此很少使用後者。遮光構(gòu)造物形狀上有喇叭式與棚式之分。因為洞口的地形是各種各樣的，地質(zhì)條件也是千差萬別的，所以，隧道門和明洞門的型式，只能在上述基本型式上，按照具體情況適當?shù)赜枰詠阎?。隧道?gòu)造設計

---附屬建築物-通風建築物

-縱向式通風—風流沿著隧道軸線方向流動的稱為縱向式通風

-洞口風道式通風

把通風機設置在隧道洞口處，將通風道聯(lián)通至洞內(nèi)當列車車尾一出洞口，立即開動通風機，把已被活塞風擠到出洞口一段內(nèi)的污濁空氣排出洞外的露天中去，同時低洞口外的新鮮空氣隨著風流帶進隧道中來，這樣就完成了一次通風作業(yè)。隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物-噴咀式通風在隧道洞口處的襯砌上方建造一個彙集新鮮空氣的空氣室，室內(nèi)盡端在襯砌周邊上做成環(huán)形噴咀通向洞內(nèi)-豎井、斜井式通風 在隧道施工中，為增加開挖工作面而設置豎井或斜井作為輔助坑道時，利用這些輔助坑道作為通風道，把通風機置於豎井或斜井處，借助於通風機和豎井的換氣作用，可以把污濁空氣吸出，或把新鮮空氣引入噴咀式通風豎井、斜井式通風隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物-射流式通風射流式通風是在隧道內(nèi)安設射流式通風機，用以升壓，進行通風的方式全橫向式通風—在通風機的作用下，風流的方向與隧道軸線方向成正交橫向式通風系統(tǒng)能將新鮮空氣沿隧道全長範圍內(nèi)均勻吹入，而污濁氣體無需沿隧道全長範圍流過，就地直接被進風口吸出佔用了隧道的淨空面積，結(jié)構(gòu)上也較費事。適宜在公路隧道中使用。隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物-半橫向式通風在隧道的頂部設置進風管，並在進風管的下部，沿隧道的長度方向每隔一定距離開一通風口，氣流則沿通風口流向隧道內(nèi)，然後隧道內(nèi)的空氣在新鮮氣流的推動下，沿隧道的縱向排出洞外半橫向式通風效果比縱向好，但沒有全橫向式通風能力強隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物-進行通風設計需要考慮的問題空氣中有害物質(zhì)的容許濃度；需風量的計算方法；判斷自然通風的能力；機械通風方式的討論；通風設備的選擇以及經(jīng)濟性等。-避車洞

-大避車洞

大避車洞主要目的是為停放線路工作小車或堆放一些必要的材料和工具。大避車洞的淨空尺寸為：寬4m，凹入邊牆深2.5m，中心高2.8m隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物

當隧道長度在300～400m時，可在隧道中間佈置一個大避車洞隧道長度在300m以下時，可不佈置大避車洞；如果兩端洞口接橋或路塹當橋上無避車臺或路塹兩邊側(cè)溝外無平臺時，應與隧道一併考慮佈置避車洞-小避車洞小避車洞主要目的是為人員待避。小避車洞的淨空尺寸為：寬2m，凹入邊牆深1m，中心高2.2m

無論在碎石道床或整體道床的隧道內(nèi)，每側(cè)邊牆上應在大避車洞之間間隔60m（雙線隧道按30m）佈置一個小避車洞隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物大避車洞小避車洞隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物《鐵路隧道設計規(guī)範》規(guī)定大小避車洞應在隧道全長範圍內(nèi)，在兩側(cè)邊牆上交錯設置。大小避車洞平面佈置的方法如右圖所示，其中（a）適用於碎石道床，（b）適用於整體道床。隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物-避車洞的建築要求避車洞不宜設在襯砌的伸縮縫或沉降縫的斷面上。也不宜設在襯砌斷面變化的銜接處。避車洞的底面應與道床、人行道或側(cè)水溝的蓋板面等高齊平，以使行人員、小車等躲避火車，杜絕不安全事故發(fā)生。當避車洞位於曲線上時，因受曲線外軌超高的影響，碎石道床隧道內(nèi)，在各種不同的超高值E時，線路內(nèi)側(cè)和外側(cè)軌枕端頭道床面（即避車洞底面）低於內(nèi)軌頂面的高度分別為h1及h2，如下圖所示，其值為：內(nèi)側(cè)：（㎝）外側(cè)：（㎝）式中E——曲線外軌超高值，單位為㎝隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物曲線隧道（碎石道床）避車洞底面相對標高避車洞的指示標誌隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物-防排水建築物

-隧道防排水設計標準襯砌不滴水，安裝設備的孔眼不滲水；道床不積水；電力牽引的隧道拱部基本不滲水；在有凍害地段的隧道，除拱部和邊牆不滲水外，襯砌背後也不積水。隧道防排水應根據(jù)“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，採取切實可靠的設計、施工措施，達到防水可靠、排水暢通、經(jīng)濟合理的目的。隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物“防”

即要求隧道襯砌結(jié)構(gòu)具有一定的防水能力，能防止地下水滲入防止地表水的下滲隧道附近水庫、池沼、溪流、井泉的水，當有可能滲入隧道，影響農(nóng)田灌溉及生活用水時，應採取措施處理混凝土襯砌抗?jié)B等級不得低於P6，若必要可採用防水混凝土（不小於P8）。施工縫、變形縫應採用可靠的堵水措施。圍巖破碎、含水、易坍塌地段，宜採用注漿加固圍巖和防水措施。在初期支護與二次襯砌之間，宜設置防水板或設系統(tǒng)盲（管）溝。當隧道底部有湧水時，應採用封閉式防水板。有侵蝕性地下水時，應針對侵蝕類型，採用抗侵蝕性混凝土以及壓注抗侵蝕漿液，敷設防水、防蝕層等措施。最冷月平均氣溫低於-15℃地區(qū)和高海拔地區(qū)，對地下水的處理應以堵為主。隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物“排”即隧道應有排水設施並充分利用，以減少滲水壓力和滲水量利用盲溝、泄水管、渡槽等將襯砌背後的地下水排入隧道內(nèi)，再經(jīng)由洞內(nèi)水溝排走，以免造成隧道病害隧道內(nèi)縱向應設排水溝，橫向應設排水坡。遇圍巖地下水出露處所，宜在襯砌背後設豎向盲溝或排水管（槽）、集水鑽孔等予以引排，對於顆粒易流失的圍巖，不宜採用集中疏導排水。根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，應在襯砌外設環(huán)向盲溝、縱向盲溝和隧底排水盲溝、組成完整的排水系統(tǒng)，保證道床不積水。當?shù)叵滤l(fā)育，含水層明顯，又有長期補給來源，洞內(nèi)水量較大時，可利用輔助坑道或設置泄水洞等作為截、排水設施。隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物“截”是指截斷地表水和地下水流入隧道的通路在洞口仰坡外緣5m以外，設置天溝，並加以鋪砌。當巖石外露，地面坡度較陡時可不設天溝。仰坡上可種植草皮、噴抹灰漿或加以鋪砌。對洞頂天然溝槽加以整治，使山洪宣洩暢通。對洞頂?shù)乇淼南菅?、深坑加以回填，對裂縫進行堵塞。處理隧道地表水時，要有全局觀點，不應妨害當?shù)剞r(nóng)田水利規(guī)劃，做到因地制宜，一改多利，各方滿意。在地表水上游設截水導流溝，地下水上游設泄水洞，洞外井點降水或洞內(nèi)井點降水。隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物“堵”即堵住地下水從襯砌背後滲入隧道內(nèi)

-噴射混凝土和模築混凝土襯砌堵水防水混凝土的抗?jié)B等級不得小於P8，抗壓強度應滿足設計要求，水泥用量不得少於320㎏/m3，當摻用活性粉細料時，不得少於280㎏/m3。防水模築混凝土襯砌施工必須採用機械振搗。施工縫、沉降縫及伸縮縫則可以採用中埋式塑膠或橡膠止水帶，或採用背貼塑膠止水帶止水。

-防水層一類為粘貼式防水層，另一類為噴塗式防水層

-壓漿

向襯砌背後壓注水泥砂漿，用以充填襯砌與圍巖之間的空隙，以堵住地下水的通路，並使襯砌與圍巖形成整體，改善襯砌受力條件隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物-排水溝除了長度在100m以下，且常年乾燥無水的隧道以外，一般的隧道均應設置排水溝排水溝的斷面大小按排水量而定，一般底寬不應小於40cm，深度不小於35cm

溝底縱向坡度宜與線路坡度一致為好，如此溝深可以保持不變。不得已時，溝底縱坡也不應小於1‰

排水溝有兩種方式。一種是側(cè)式水溝，它設在線路的兩側(cè)或一側(cè)，視流量大小而定。另一種是中心式水溝。隧道採用整體道床時，水溝設在線路中線的下方；或雙線隧道時，水溝設在兩線之間隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物側(cè)式水溝中心式水溝隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物

在嚴寒地區(qū)般可修築淺埋保溫水溝，即將水溝溝身加深，用輕質(zhì)混凝土做成上、下兩層，各自設有鋼筋混凝土蓋板。上層用保溫材料密實填充，厚度不小於70cm，可保流水不凍當淺埋保溫水溝不足以防止凍害時，可設置中心深埋滲水溝側(cè)式淺埋保溫水溝中心深埋滲水溝

隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物-盲溝在襯砌背後，用片石、卵石或埋管修成一道環(huán)向或豎向可供流水的盲溝，以彙集襯砌周圍的地下水彈簧軟管盲溝化學纖維滲濾布盲溝彈簧軟管盲溝化學纖維滲濾布盲溝隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物-渡槽在隧道襯砌的內(nèi)表面，每隔一定的距離，開鑿一道豎向的環(huán)行凹槽。槽的大小依水量而定。槽內(nèi)填以卵石，槽的外表面仍以混凝土封蓋。環(huán)槽下端聯(lián)到預留的水管，通到側(cè)排水溝。地下水從外方流到隧道襯砌的周邊，便進入到渡槽，自頂上沿兩側(cè)流到槽底，然後經(jīng)水管排到邊溝去-防水層注漿，即壓注水泥漿及化學漿液，系指將一定組合成分配製而成的漿液壓入襯砌背後圍巖或襯砌與圍巖間的空隙中，經(jīng)凝結(jié)，硬化後起到防水和加固的作用。襯砌採用防水混凝土灌注。防水混凝土是指以調(diào)整配合比或摻用外加劑的方法增加混凝土的密實性，以提高混凝土自身抗?jié)B性能的一種混凝土。隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物襯砌各類縫隙防水外貼式防水層—在襯砌的外側(cè)粘貼瀝青、油氈，或塗刷焦油聚氨酯等塗料，形成隔水層內(nèi)貼式防水層—在襯砌的內(nèi)側(cè)施做防水層複合式襯砌中間防水層—在複合式襯砌的內(nèi)外層襯砌之間設防水層

-洞頂防排水在洞口邊仰坡上方設置天溝，以便引流地表水。如果隧道設有明洞，要做好明洞頂?shù)姆琅潘撮T排水洞門的端牆、翼牆和邊仰坡上均應設有相應的排水設施，以便引流地表水。在洞口處還應設有洞內(nèi)外水溝的銜接過渡設施。隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物-電纜槽及高低壓供電

-電纜槽沿著襯砌邊牆下方，設置全長的電纜槽保護穿過隧道的各種電纜，防止潮濕、腐爛以及人為的創(chuàng)傷電纜槽是用混凝土澆築圍成的，附設在側(cè)水溝的同側(cè)（內(nèi)側(cè)）或異側(cè)而不侵入隧道淨空限界的位置上

-信號繼電器箱和無人增音站洞隧道內(nèi)如需要設置信號繼電器時，則應在電纜槽同側(cè)設置信號繼電器箱洞，其寬度為2m，深度為2m，中心高度為2.2m。在隧道內(nèi)設置無人增音站時，其位置可根據(jù)通信要求確定，亦可與大避車洞結(jié)合使用，但應將大避車洞加深2.5m隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物-伸縮縫、沉降縫與施工縫伸縮縫和沉降縫統(tǒng)稱為變形縫伸縮縫是為了防止結(jié)構(gòu)因熱脹冷縮，或濕脹幹縮產(chǎn)生裂縫而設置的，它保證結(jié)構(gòu)有伸縮的餘地。伸縮縫是滿足結(jié)構(gòu)在軸線方向上的變形要求設置的。沉降縫是為了防止結(jié)構(gòu)因局部不均勻下沉引起變形斷裂而設置的，它保證結(jié)構(gòu)有上下左右變形的餘地。沉降縫是滿足結(jié)構(gòu)在垂直與水準方向上的變形要求設置的。伸縮縫的設置，應考慮襯砌材料收縮情況，生產(chǎn)工藝等引起洞內(nèi)溫度變化情況，襯砌所處部位（口部或內(nèi)部），施工方法，襯砌類型等因素。隧道襯砌一般不設伸縮縫。但嚴寒地區(qū)的整體式襯砌、噴錨襯砌或複合式襯砌應在洞口和易受凍害地段設置伸縮縫。隧道構(gòu)造設計

---附屬建築物-設置沉降縫的場合對襯砌有不良影響的軟硬地層分界處；8度及8度以上地震區(qū)的斷層處；同一洞室高低相差懸殊處；按動荷載（原子衝擊波作用）與靜荷載設計的襯砌交界處；襯砌形狀或截面厚度顯著改變的部位。-伸縮縫和沉降縫的設置要求混凝土襯砌：縫寬1cm，中間夾以瀝青油毛氈等材料，在襯砌施工的同時施做。石砌襯砌：縫寬3cm，用瀝青麻筋或其他材料填塞，在襯砌施工的同時施做。隧道構(gòu)造設計

---內(nèi)部裝飾-概述在公路隧道及城市中的地下鐵道或其他地下洞室中，為了增加美觀、提高能見度、吸收雜訊和改善隧道內(nèi)的環(huán)境，內(nèi)部裝飾有時是必不可少的內(nèi)裝的作用，包括美化洞室，使襯砌漏水不露出牆面，防塵蝕與煙蝕，隱藏各種管線，提高照明和通風效果，吸收噪音等內(nèi)裝的材料應具有：耐火性，不怕水，不易污染、易清洗、耐刷；便於更換或修復；表面應該光滑、平整和明亮；吸收雜訊等性能。-粉刷洞室內(nèi)粉刷應根據(jù)使用要求，綜合考慮防潮、防腐、吸聲、保溫以及照明、防火等問題。供一般使用的乾燥洞室，可不做粉刷；在承受動荷載的洞室頂棚，不應抹灰，以防振塌。對於公路隧道，為增加洞內(nèi)光線，可用大白漿噴白處理。隧道構(gòu)造設計

---內(nèi)部裝飾-塗料塗料的作用是對被塗刷物體的表面起到防潮、防腐作用，並使表面易於清洗，色彩豐富、光潔美觀常用的塗料有：白石灰漿、白水泥漿、乳膠漆、苯乙烯塗料、過氯乙烯塗料使用上述這些塗料時，應加入一定量的防黴劑，以確保裝飾工程的品質(zhì)

-塑膠裝飾塑膠壁紙和壁布，聚氯乙烯薄膜，軟墊狀聚氯乙烯薄膜或聚苯乙烯泡沫襯裏等隧道構(gòu)造設計

---內(nèi)部裝飾-粘貼各種裝飾材料裝飾材料主要有以下幾種：天然石及人造石：花崗石、大理石、水磨石和仿石等。金屬：鋼材、鋁合金、不銹鋼和彩色鋼板等。玻璃及陶瓷：普通玻璃、有機玻璃、鋼化玻璃、夾膠玻璃和夾絲玻璃等。磚類：地磚、缸磚、釉面磚、無釉磚和玻璃磚等。磚類鑲面材料表面光滑，容易洗淨且效果良好。要求襯砌平整，以便鑲砌整齊；隧道漏水部位可以考慮用排水管道疏導；鑲面後面可以埋設小管線。板材：水泥壓力板、礦棉板、石膏板、纖維板、鋁合金板、木夾板、塑膠貼面板、木材和超細玻璃棉板等隧道構(gòu)造設計

---洞內(nèi)雜訊的降低措施-引言強烈的雜訊震耳欲聾，混響聲音亂做一團，難以忍受，對人們的身體健康和工作產(chǎn)生不利的影響根據(jù)洞室的使用要求，當洞室內(nèi)的雜訊級超過允許值時，就應該採取適當?shù)拇胧┘右蕴幚怼ｋs訊水準/dB狀況40極安靜45安靜，10m距離可以對話50電話無困難，4m距離可以對話55電話有時困難，2m可以對話，4m大聲對話60電話少許困難，2m大聲對話66電話很困難隧道構(gòu)造設計

---洞內(nèi)雜訊的降低措施-降低聲源雜訊

-選擇低雜訊設備儘量使低轉(zhuǎn)速設備代替高轉(zhuǎn)速設備；使液壓設備代替風動設備；臥式機械代替立式機械；封閉式設備代替開敞式設備等。採用風機時，也要優(yōu)先考慮使用壓頭低、轉(zhuǎn)速慢、效率高的通風機，並使風機大都時間在高效點附近工作。

-注意在通風管道中所產(chǎn)生的雜訊嚴格控制風管內(nèi)及風口的氣流速度，以避免風管及風口雜訊儘量避免風管彎頭、三通和各種死角引起的渦流所產(chǎn)生的雜訊。隧道構(gòu)造設計

---洞內(nèi)雜訊的降低措施-隔聲措施

-防止空氣傳聲措施將產(chǎn)生雜訊的設備用罩子把它封閉起來地下建築設計可以採用把雜訊源控制在一個局部範圍內(nèi)對於洞室內(nèi)由於通風等原因不能對空間進行隔斷時，還可以在雜訊源周圍設立屏障，以取得一定的效果。一般屏障的衰減量可以從右圖中查得，圖中x=H2/λbs，λ為聲波長。風機的封閉隔聲屏障與雜訊衰減量關係曲線隧道構(gòu)造設計

---洞內(nèi)雜訊的降低措施-防止固體傳聲的隔聲措施地下建築中常遇到風機等設備的噪音，一般可將設備基礎的周圍作必要的隔振措施，以防止雜訊通過地基和地面向外傳播-洞室內(nèi)部減噪措施在洞室表面採取一定的吸聲處理措施，即在頂拱、頂棚或邊牆上佈置一定數(shù)量的吸聲材料，或在洞頂聚焦點上設置空間吸聲體，減少聲波的反射能量與次數(shù)，降低雜訊的混響聲級，縮短混響時間，使總的聲壓級有所減小各種吸聲材料的設置應適宜，應用過多的吸聲材料並不能起到更顯著的減噪作用-洞室內(nèi)吸聲處理措施優(yōu)先採用對中、高頻聲吸收有效的材料，如纖維板、微孔磚、膨脹珍珠巖製品、礦棉、玻璃棉等多孔材料將吸聲材料佈置在最容易接觸聲波和反射次數(shù)最多的表面目前地下建築中最常採用於牆、頂面上的吸聲處理措施有兩種：一種是在牆面鋪貼或塗刷多孔吸聲材料，另外也可採用薄板共振吸聲或穿孔板空腔吸聲處理

-高速鐵路隧道內(nèi)的雜訊治理軌道下鋪設橡膠隔振墊隧道內(nèi)的雜訊治理接觸網(wǎng)的低雜訊設計隧道構(gòu)造設計

---洞內(nèi)雜訊的降低措施隧道