隧道襯砌、洞門及明洞結(jié)構(gòu)構(gòu)造（ppt）

1、隧道襯砌、洞門及明洞結(jié)構(gòu)構(gòu)造隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造隧道襯砌材料與構(gòu)造1隧道洞門構(gòu)造2隧道明洞構(gòu)造3隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造1隧道襯砌材料與構(gòu)造1.1隧道襯砌材料的種類 1.隧道襯砌的作用： 承受圍巖壓力、地下水壓力和支護(hù)結(jié)構(gòu)自身重力，阻止圍巖向隧道內(nèi)變形和防止隧道圍巖的風(fēng)化，有時還要承受化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，地處高寒地區(qū)的隧道還要承受凍害的影響等。2.隧道襯砌材料要求： 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、耐久性、抗?jié)B性、耐腐蝕性和抗風(fēng)化及抗凍性等，此外還要滿足經(jīng)濟(jì)、就地取材、易于機(jī)械化施工等要求。1.1隧道襯砌材料的種類 3.隧道襯砌材料種類（1）混凝土與鋼筋混凝土混凝土的優(yōu)點是：整體性和抗?jié)B性較好，既能在現(xiàn)場澆筑，也可以在加工場預(yù)制，

2、而且能采用機(jī)械化施工。若在水泥中摻入密實性的附加劑，可以提高混凝土的強(qiáng)度，此外還可根據(jù)施工上需要可加入其它外加劑?，F(xiàn)澆混凝土的缺點是：混凝土澆筑后需要養(yǎng)生而不能立即承受荷載，需要達(dá)到一定強(qiáng)度才能拆模，占用和耗用較多的拱架及模板、化學(xué)穩(wěn)定性（耐侵蝕性能）較差。鋼筋混凝土主要在明洞襯砌及地震區(qū)、偏壓、通過斷層破碎帶或淤泥、流砂等不良地質(zhì)地段的隧道襯砌中使用，其強(qiáng)度等級不低于C20。1.1隧道襯砌材料的種類 3.隧道襯砌材料種類（2）噴射混凝土 采用混凝土噴射機(jī)，將摻有速凝劑的混凝土干拌混合料和水高速噴射到清洗干凈的巖石表面上并充填圍巖裂隙而凝結(jié)成的混凝土保護(hù)層，能很快起到支護(hù)圍巖的作用。噴射混凝土

3、早期強(qiáng)度和密實性較高，其施工過程可以全部機(jī)械化，且不需要拱架和模板。在石質(zhì)較軟的圍巖，還可以與錨桿、鋼絲網(wǎng)等配合使用，是一種理想的襯砌材料。1.1隧道襯砌材料的種類 1.1隧道襯砌材料的種類 1.1隧道襯砌材料的種類 3.隧道襯砌材料種類（3）錨桿和鋼架 錨桿是用專門機(jī)械施工加固圍巖的一種材料，通?？煞譃闄C(jī)械型錨桿和粘結(jié)型錨桿，或分為非預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨桿。 鋼架是為了加強(qiáng)支護(hù)剛度而在初期支護(hù)或二次襯砌中放置的型鋼支撐或格柵鋼支撐。1.1隧道襯砌材料的種類 錨桿與鋼架1.1隧道襯砌材料的種類 3.隧道襯砌材料種類（4）片石混凝土 在巖層較好地段的邊墻襯砌，為了節(jié)省水泥，可采用片石混凝土（片石

4、的摻量不應(yīng)超過總體積的20%）。此外，當(dāng)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(jìn)行回填。選用的石料要堅硬，其抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于MU40，嚴(yán)禁使用風(fēng)化和有裂隙的片石，以保證其質(zhì)量。（5）塊石混凝土 塊石強(qiáng)度等級不低于MU60，混凝土塊強(qiáng)度等級不低于MU20。 優(yōu)點：能就地取材，大量節(jié)約水泥和模板，可保證襯砌厚度并能較早地承受荷載。 缺點：整體性和防水性差，施工進(jìn)度慢，要求砌筑技術(shù)高。 1.1隧道襯砌材料的種類 3.隧道襯砌材料種類(6) 裝配式材料 對于軟土地區(qū)的地鐵隧道，常用盾構(gòu)法施工，襯砌可采用裝配式材料，如鋼筋混凝土大型預(yù)制塊、加筋肋鑄鐵預(yù)制塊等。1.2隧道襯砌材料的選用

5、 3.隧道襯砌材料的選用（1）隧道襯砌材料的選用 隧道襯砌材料的強(qiáng)度等級除不應(yīng)低于表2-1的規(guī)定值，還應(yīng)符合表2-2的規(guī)定。（2）隧道襯砌材料選用應(yīng)考慮的因素 1) 隧道襯砌部位選用的材料，應(yīng)當(dāng)符合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性的要求，并考慮其抗凍、抗?jié)B性和抗侵蝕性的需要。 2)當(dāng)有侵蝕性的水作用時，襯砌結(jié)構(gòu)物的混凝土或砂漿均應(yīng)選用具有抗侵蝕性能的特種水泥。 3)在寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)，當(dāng)隧道襯砌受凍害影響時，宜采用整體式混凝土襯砌，且混凝土標(biāo)號適當(dāng)提高。1.1隧道襯砌材料的種類 C15水溝蓋板、電纜槽蓋板C25C25水溝溝身、電纜槽身C10C10仰拱填充C25C20底板C20C25C20仰 拱C20C25C20

6、邊 墻C20C25C20拱 圈噴混凝土鋼 筋混凝土片 石混凝土混凝土材料種類工程部位表2-1 隧道襯砌建筑材料1.1隧道襯砌材料的種類 C15C15C20C20C20混凝土M5水泥砂漿砌片石側(cè)溝、截水溝M5水泥砂漿砌片石護(hù)坡等M7.5水泥砂漿砌片石C15C25翼墻和洞口擋土墻M10水泥砂漿砌粗料石C25頂 帽M10水泥砂漿砌片石、塊石鑲面或混凝土預(yù)制塊鑲面C15C25端 墻砌 體片石混凝土鋼筋混凝土工程部位材料種類表2-2 隧道洞門建筑材料注：1. 護(hù)坡材料可采用C20噴射混凝土。 2. 最冷月份平均氣溫低于-15的地區(qū)，表中水泥砂漿強(qiáng)度應(yīng)提高一級。1.2隧道襯砌結(jié)構(gòu)噴錨襯砌整體襯砌復(fù)合襯砌洞

7、身襯砌結(jié)構(gòu)其它段可采用噴錨襯砌。高速公路、一級公路和二及公路的隧道應(yīng)采用復(fù)合式襯砌；三級及其以下公路隧道，在、級圍巖條件下，隧道洞口段應(yīng)采用復(fù)合式襯砌或整體式襯砌。裝配式襯砌連拱式襯砌目前基本限于使用盾構(gòu)法施工的城市地下鐵道中。適用于個別特殊情況。1.2隧道襯砌結(jié)構(gòu) 1.噴錨襯砌噴射混凝土:是利用空壓機(jī)的高壓空氣作動力，把混凝土混合料直接噴射到隧道圍巖表面上的支護(hù)方法。噴射混凝土支護(hù)作用：封閉巖面、防止風(fēng)化松動、填充坑凹及裂隙、維護(hù)和提高圍巖的整體性、發(fā)揮圍巖自身的承載作用和調(diào)整圍巖應(yīng)力分布、防止應(yīng)力集中、控制圍巖變形、防止掉塊、坍塌。錨桿是一種錨固在巖體內(nèi)部的桿狀體鋼筋，與巖體融為一體，實現(xiàn)

8、加固圍巖、維護(hù)圍巖穩(wěn)定的目的。利用錨桿的懸吊作用、組合拱作用、減跨作用、擠壓加固作用，將圍巖中的節(jié)理、裂隙竄成一體，提高圍巖的整體性，改善圍巖的力學(xué)性能，從而發(fā)揮圍巖的自承能力。錨桿支護(hù)不僅對硬質(zhì)圍巖，而且對軟質(zhì)圍巖也能起到良好的支護(hù)效果。1.2隧道襯砌結(jié)構(gòu)。錨桿支護(hù)施工與加固作用1.2隧道襯砌結(jié)構(gòu) 2.整體式襯砌是傳統(tǒng)襯砌結(jié)構(gòu)形式，它不考慮圍巖的承載作用，主要通過襯砌的結(jié)構(gòu)剛度抵御地層的變形，承受圍巖的壓力。 整體式襯砌采用就地整體模筑混凝土襯砌，可設(shè)計為等截面或變截面，其方法是在隧道內(nèi)架立模板、拱架，然后澆灌混凝土而成。它作為一種支護(hù)結(jié)構(gòu)，從外部支撐圍巖，適用于不同的地質(zhì)條件，在我國隧道工

9、程中廣泛使用。1.2隧道襯砌結(jié)構(gòu) 3.復(fù)合式襯砌復(fù)合式襯砌初期支護(hù)二次襯砌中間防水層適合多種地質(zhì)條件，技術(shù)較為成熟，是目前公路隧道最好的襯砌結(jié)構(gòu)形式。圖2-1為目前在公路隧道級圍巖中比較常見的復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。 1)復(fù)合式襯砌初期支護(hù)多采用噴錨支護(hù)，具有支護(hù)及時、柔性的特點，并在一定程度上能夠隨著圍巖的變形而變形，能很好地發(fā)揮圍巖的自承能力。 2)二次襯砌應(yīng)采用剛度較大、整體性好和外觀平順的模筑（鋼筋）混凝土襯砌，襯砌截面宜采用連接圓順、等厚的襯砌截面，仰拱厚度宜與拱墻厚度相同。1.2隧道襯砌結(jié)構(gòu)22錨桿，長3.0m9066520405252%路線設(shè)計標(biāo)高20154520C25號素混凝土隧底填充

10、C10號素混凝土307021085154R =465328140隧道中線線路中線R=1270200R=50581C25素混凝土初期支護(hù)噴射C20號混凝土，厚20cm防水層 預(yù)留沉降量5cmC25號素混凝土，模注二次襯砌圖2-1 復(fù)合式襯砌1.2隧道襯砌結(jié)構(gòu)1.2隧道襯砌結(jié)構(gòu)1.2隧道襯砌結(jié)構(gòu)1.2隧道襯砌結(jié)構(gòu) 3）為了使襯砌所承受的變形壓力最小，允許圍巖產(chǎn)生一定的變形，釋放一定的能量。預(yù)留變形量的大小應(yīng)根據(jù)圍巖地質(zhì)條件，采用工程類比法確定。無類比資料時預(yù)留變形量可參照表2-3，并應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整?，F(xiàn)場量測確定50802050100120801201050801205080三車道隧道兩

11、車道隧道圍巖級別三車道隧道兩車道隧道圍巖級別（單位：mm） 表2-3 預(yù)留變形量1.2隧道襯砌結(jié)構(gòu) 4.裝配式襯砌 裝配式襯砌：由工廠或現(xiàn)場預(yù)先成批生產(chǎn)好的襯砌運入坑道內(nèi)，用機(jī)械手將它們拼裝成一環(huán)接著一環(huán)的襯砌。這種預(yù)制襯砌不需養(yǎng)生時間，一經(jīng)裝配即可承受圍巖壓力，縮短工期，克服了整體式混凝土襯砌在灌注以后不能立即承受荷載，必須經(jīng)過一個養(yǎng)生的時期，施工進(jìn)度受影響的缺點。 缺點：需要坑道內(nèi)有足夠的拼裝空間，制備構(gòu)件尺寸上要求一定的精度，它的接縫多，防水較困難等。目前基本限于使用盾構(gòu)法施工的城市地下鐵道中應(yīng)用。1.2隧道襯砌結(jié)構(gòu)1234滿足足夠強(qiáng)度耐久性立即承受荷載有防水設(shè)施裝配式襯砌要求1.2隧道

12、襯砌結(jié)構(gòu) 5.連拱式襯砌將兩隧道之間的巖體用混凝土取代，或者說是將兩隧道相鄰的邊墻連接成一個整體，形成雙洞拱墻相連的一種結(jié)構(gòu)形式,如圖2-2所示。圖2-2 連拱隧道襯砌結(jié)構(gòu)830440183507045107310202201655505204564640535501303345401362%左洞中線左線中線L=3.5m25 錨桿459958553502005050C25素混凝土201655初期支護(hù)噴射C20混凝土，厚20cm防水層，預(yù)留沉落量5cm模注二次襯砌，C25鋼筋混凝土45163路線設(shè)計標(biāo)高縱向塑料盲溝825535C252755025隧底填充C15混凝土40502%1545右線中線右

13、洞中線580隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造2隧道洞門構(gòu)造2.1概述 1.概述 洞門附近的巖土體通常都比較破碎松散，易于失穩(wěn)，產(chǎn)生滑坡或崩塌現(xiàn)象。為了保護(hù)巖土體的穩(wěn)定性和行車安全，應(yīng)根據(jù)實際情況，選擇恰當(dāng)合理的洞門型式，同時還應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行洞門的美化和注意環(huán)保要求。 洞門可以攔截、匯集地表水并沿排水渠道排離洞門進(jìn)入道路兩側(cè)的排水溝，防止地表水沿洞門漫流。洞門上方女兒墻應(yīng)有一定高度。 洞門上方巖土體若有可能滑落或崩塌時，一般采用接長明洞，盡量減少對邊、仰坡的擾動。2.2洞門的類型（1）環(huán)框式洞門 當(dāng)洞口巖層堅硬而穩(wěn)定(級)圍巖，地形陡峻而又無排水要求時，可以設(shè)置一種不承載的簡單洞口環(huán)框。它能起到加固洞口和減少雨后洞口滴

14、水的作用。 環(huán)框微向后傾，傾斜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，使仰坡上流下的水從洞口正面淌下，如圖2-3所示。2.2洞門的類型（1）環(huán)框式洞門圖2-3 環(huán)框式洞門 設(shè)計標(biāo)高設(shè)計標(biāo)高剖面-1:0.1 0.32.2洞門的類型2.2洞門的類型（2）端墻式洞門 適用于地形開闊、巖層穩(wěn)定的級圍巖地區(qū)，其作用在于支護(hù)洞口仰坡，保持其穩(wěn)定，并將仰坡水流匯集排出。端墻的構(gòu)造一般是采用等厚的直墻，直墻圬工體積比其它型式都小，而且施工方便。墻身微向后傾斜，斜度約為1:10，如圖2-4所示。2.2洞門的類型圖2-4 端墻式洞門 設(shè)計標(biāo)高設(shè)計標(biāo)高剖面-i

15、=3%1:0.11:0.52.2洞門的類型2.2洞門的類型(3) 翼墻式洞門 當(dāng)洞口地質(zhì)較差，山體水平推力較大時，可在端墻式洞門以外，增加單側(cè)或雙側(cè)的翼墻，稱為翼墻式洞門，如圖2-5所示。翼墻與端墻共同作用，以抵抗山體水平向推力，增加抗滑動抗傾覆的能力，適用于級及以下的圍巖。翼墻正面端墻一般采用等厚的直墻，微向后方傾斜，斜度為1:0.1。翼墻前面與端墻垂直，頂面斜度與仰坡坡度一致。2.2洞門的類型1:0.10.040.041:0.1設(shè)計標(biāo)高1:0.75I-I剖面1: 0.1圖2-5 翼墻式洞門 2.2洞門的類型2.2洞門的類型(4) 柱式洞門 當(dāng)?shù)匦屋^陡，地質(zhì)條件較差，仰坡有下滑的可能性，而又

16、受地形地質(zhì)條件限制，不能設(shè)置翼墻時，可以在端墻中部設(shè)置兩個斷面較大的柱墩，以增加端墻的穩(wěn)定性，如圖2-6所示。這種洞門墻面有凸出線條，較為美觀，適宜在城市附近或風(fēng)景區(qū)內(nèi)采用。對于較長大的隧道，采用柱式洞門比較壯觀。2.2洞門的類型圖2-6 柱式洞門 2.2洞門的類型2.2洞門的類型(5) 臺階式洞門 當(dāng)洞門處于傍山側(cè)坡地區(qū)，洞門一側(cè)邊坡較高時，為減小仰坡高度及外露坡長，可以將端墻一側(cè)頂部改為逐步升級的臺階形式，以適應(yīng)地形特點，減少仰坡土石方開挖量，同時也有一定的美化作用，如圖2-7所示。2.2洞門的類型圖2-7 臺階式洞門 0.11:0.2設(shè)計標(biāo)高0.21:1.51:0.21:0.752.2洞

17、門的類型2.2洞門的類型(6) 削竹式洞門 當(dāng)隧道洞口段有一節(jié)較長的明洞襯砌時，由于洞門背后一定范圍內(nèi)是以回填土為主，山體的推滑力不大時，可采用削竹式洞門，其名稱是由于結(jié)構(gòu)型式類似竹筒被斜向削砍斷的樣子，故得其名，如圖2-8所示。 特點是，洞口邊仰坡開挖量少，有利于山體的穩(wěn)定，減少對植被的破壞和有利于保護(hù)環(huán)境，各種圍巖類別均能適用。其使用條件是：地形相對比較對稱和不太陡峻。2.2洞門的類型1:0.751:0.75設(shè)計標(biāo)高2.0%I-I剖面1:0.751%圖2-8 削竹式洞門 2.2洞門的類型2.2洞門的類型2.2洞門的類型(7) 遮光棚式洞門 當(dāng)洞外需要設(shè)置遮光棚時，其入口通常外伸很遠(yuǎn)。遮光構(gòu)

18、造物有開放式和封閉式之分，前者遮光板之間是透空的，后者則用透光材料將前者透空部分封閉。但由于透光材料上面容易沾染塵垢油污，養(yǎng)護(hù)困難，因此很少使用后者。形狀上又有喇叭式與棚式之分。 2.3洞門構(gòu)造 洞口仰坡坡腳至洞門墻背應(yīng)有不小于1.5m的水平距離，以防仰坡土石掉落到路面上，危及安全。洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底與襯砌拱頂外緣的高度不應(yīng)小于1.5m，以免落石破壞拱圈。洞門墻頂應(yīng)高出仰坡腳0.5m以上，以防水流溢出墻頂，也可防止掉落土石彈出。水溝底下填土應(yīng)夯實，否則會使水溝變形，產(chǎn)生漏水，影響襯砌強(qiáng)度。 洞門墻應(yīng)根據(jù)情況設(shè)置伸縮縫、沉降縫和泄水孔，以防止洞門變形。洞門墻的厚度可按計算或結(jié)合其他工程

19、類比確定，但墻身厚度最小不得小于0.5m。 洞門墻基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固地基上，為了保證建筑物穩(wěn)固，應(yīng)視地形及地質(zhì)條件，洞門墻基礎(chǔ)埋置足夠的深度?；茁袢胪临|(zhì)地基的深度不應(yīng)小于1m，嵌入巖石地基的深度不應(yīng)小于0.5m。2.3洞門構(gòu)造 當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)置在巖石上時，應(yīng)清除表面強(qiáng)風(fēng)化層。當(dāng)風(fēng)化層較厚，難于全部清除時，可根據(jù)地基的風(fēng)化程度及其相應(yīng)的容許承載力，將基底埋在風(fēng)化層中。斜坡巖基應(yīng)挖臺階，以防墻體滑動，巖基的廢渣均應(yīng)清除干凈，這樣才能確保洞門穩(wěn)定。在松軟地基上，地基強(qiáng)度偏小時，可根據(jù)情況采用擴(kuò)大基礎(chǔ)、換土、樁基、壓漿加固地基等措施。 地基為凍脹土層時，凍結(jié)時土壤隆起膨脹力大，解凍時由于水融作用，土壤變軟沉

20、陷，建筑物相應(yīng)下沉，產(chǎn)生襯砌變形。根據(jù)公路工程一般設(shè)置基礎(chǔ)的經(jīng)驗，要求基底設(shè)在凍結(jié)線以下不小于0.25m。如果凍結(jié)線較深，施工有困難，可采取非凍結(jié)性的砂石材料換填，也可設(shè)置樁基等辦法。隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造3隧道明洞構(gòu)造3隧道明洞構(gòu)造1.隧道明洞 當(dāng)隧道頂部覆蓋層較薄難以用暗挖法修建時，或隧道洞口、路塹地段受塌方、落石、泥石流、雪害等危害時，或道路之間、公路與鐵路之間形成立體交叉，但又不宜修建立交橋時，通常修建明洞。3.隧道明洞構(gòu)造明洞的結(jié)構(gòu)類型拱式明洞棚式明洞箱式明洞路塹式拱式明洞半路塹式拱式明洞對稱式偏壓式偏壓斜墻式單壓耳墻式墻式鋼架式柱式懸臂式3.隧道明洞構(gòu)造2.明洞結(jié)構(gòu)類型（1） 拱式明洞 拱式明洞的內(nèi)外墻身用混凝土結(jié)構(gòu)、拱頂用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，整體性較好，能承受較大的垂直壓力和單向側(cè)壓力。必要時加設(shè)仰拱。按所在位置分為：a.路塹拱形明洞 它位于兩側(cè)都有高邊坡的路塹中。在挖出路塹的基面上，先修建與隧道襯砌相似的結(jié)構(gòu)，兩側(cè)墻外填以漿砌片石，使其密實。上面填以土石，夯緊并覆蓋防水粘土層，層上留有排水的溝槽，以防止地面水的滲入。它又可分為對稱式（如圖2-9）和偏壓式（如圖2-10）兩種。3.隧道明洞構(gòu)造圖2-9 對稱式明洞 圖2-10 偏式明洞 回填片石回填土ii回填土回填片石i = 1:31:53隧道明洞構(gòu)造b.半