《鐵路隧道施工與維護》課件-項目3 隧道構(gòu)造

項目3隧道構(gòu)造任務3.1鐵路隧道凈空的認識任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)的類型任務3.3掌握洞門與明洞的構(gòu)造任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物項目3隧道構(gòu)造鐵路隧道結(jié)構(gòu)由主體建筑物和附屬建筑物兩部分組成。隧道的主體建筑物：由洞身襯砌和洞門組成。在洞口容易坍塌或有落石的危險時，還需要加筑明洞。隧道的附屬建筑物包括：防排水設施；大小避車洞；電纜槽；長大隧道的通風設施。任務3.1鐵路隧道凈空的認知工作任務：（1）能夠根據(jù)規(guī)范對曲線隧道進行加寬。任務3.1鐵路隧道凈空的認知1.直線隧道凈空隧道凈空：隧道襯砌的內(nèi)輪廓線所包圍的空間。任務3.1鐵路隧道凈空的認知隧道開挖以后圍巖表面任務3.1鐵路隧道凈空的認知噴射初期支護混凝土后任務3.1鐵路隧道凈空的認知架設二次襯砌鋼筋網(wǎng)任務3.1鐵路隧道凈空的認知二次襯砌之后，襯砌的內(nèi)表面任務3.1鐵路隧道凈空的認知隧道襯砌結(jié)構(gòu)圖任務3.1鐵路隧道凈空的認知（1）機車車輛限界：它是指機車車輛最外輪廓的限界尺寸。（2）基本建筑限界：它是指全國鐵路線上所有的建筑物和設備都不允許侵入的輪廓線。（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，留出少許空間，用于安裝通訊信號、照明、電力等設備。（4）“直線隧道凈空”要比“隧道建筑限界”稍大一些，除了滿足界限要求外，還考慮了在不同的圍巖壓力作用下，襯砌結(jié)構(gòu)的合理受力形狀以及施工方便等因素。任務3.1鐵路隧道凈空的認知任務3.1鐵路隧道凈空的認知任務3.1鐵路隧道凈空的認知任務3.1鐵路隧道凈空的認知任務3.1鐵路隧道凈空的認知2.曲線隧道的凈空加寬（1）加寬原因：

①車輛通過曲線時，轉(zhuǎn)向架中心點沿線路運行，而車輛本身是一個剛體卻不能隨線路彎曲而發(fā)生變形，仍保持其矩形形狀，故車輛兩端向曲線外側(cè)偏移（d外），中間向曲線內(nèi)側(cè)偏移（d內(nèi)1），如圖3.1.2所示。任務3.1鐵路隧道凈空的認知火車轉(zhuǎn)向架任務3.1鐵路隧道凈空的認知任務3.1鐵路隧道凈空的認知

②由于曲線外軌超高，車輛向曲線內(nèi)側(cè)傾斜，使車輛限界上的控制點在水平方向上向內(nèi)移動了一個距離d內(nèi)2，如圖3.1.3所示。

任務3.1鐵路隧道凈空的認知任務3.1鐵路隧道凈空的認知（2）加寬值的計算

1）單線曲線隧道加寬值的計算

①車輛中間部分向曲線內(nèi)側(cè)的偏移量d內(nèi)1為：如圖3所示簡化此式得：圖3曲線內(nèi)側(cè)的偏移量示意圖任務3.1鐵路隧道凈空的認知所以：式中

—車輛轉(zhuǎn)向架中心距，取18m；

R—曲線半徑，m。則任務3.1鐵路隧道凈空的認知②車輛兩端向曲線外側(cè)的偏移式中L—標準車輛長度，我國為26m。任務3.1鐵路隧道凈空的認知③外軌超高使車體向曲線內(nèi)側(cè)傾移式中

H—隧道限界控制點自軌面起的高度，cm；

h—曲線外軌超高值，mm.任務3.1鐵路隧道凈空的認知則隧道內(nèi)側(cè)加寬值為:隧道外側(cè)加寬值為:隧道總加寬值為:任務3.1鐵路隧道凈空的認知2）雙線曲線隧道加寬值的計算雙線曲線隧道的內(nèi)側(cè)加寬值及外側(cè)加寬值與單線曲線隧道加寬值的計算相同。雙線曲線隧道，除了兩側(cè)需要加寬以外，兩線的中心線間距也要由規(guī)定的直線間距4m加大一個水平距離。加寬原因如圖3.1.4所示。任務3.1鐵路隧道凈空的認知任務3.1鐵路隧道凈空的認知內(nèi)外側(cè)線路中線間的加寬值按下面情況計算:①當外側(cè)線路的外軌超高大于內(nèi)側(cè)線路的外軌超高時：②其它情況時：（內(nèi)側(cè)線路超高大于外側(cè)線路超高和內(nèi)外側(cè)線路超高一致）任務3.1鐵路隧道凈空的認知雙線隧道總加寬值為:高速鐵路隧道一般曲線半徑較大，不用加寬。（3）曲線隧道中線偏移距離的確定由于曲線隧道內(nèi)外側(cè)加寬值不同（內(nèi)側(cè)加寬大于外側(cè)加寬），斷面加寬后，隧道中線應向曲線內(nèi)側(cè)偏移一定距離d:1）單線隧道線路中線偏移如圖3.1.5任務3.1鐵路隧道凈空的認知圖3.1.5單線隧道線路中線偏移量任務3.1鐵路隧道凈空的認知2）雙線隧道線路偏移如圖3.1.6所示內(nèi)側(cè)線路中線至隧道中線的距離外側(cè)線路中線至隧道中線的距離任務3.1鐵路隧道凈空的認知圖3.1.6雙線隧道線路中線偏移量(單位：cm)任務3.1鐵路隧道凈空的認知3.曲線隧道與直線隧道襯砌的銜接方法（1）實施辦法

《鐵路隧道設計規(guī)范》規(guī)定：位于曲線地段的隧道，其斷面加寬除圓曲線部分按上述計算值加寬外，緩和曲線部分可分兩段加寬即:①自圓曲線起點至緩和曲線中點，并向直線方自延伸13m，這一段用圓曲線加寬斷面值加寬；

②緩和曲線的其余半段，并自緩和曲線起點向直線方向延伸22m，這一段采用圓曲線加寬值的一半加寬（如圖3.1.7）。任務3.1鐵路隧道凈空的認知圖3.1.7曲線地段隧道斷面加寬示意圖任務3.1鐵路隧道凈空的認知（2）不同加寬地段襯砌斷面的銜接方式

①直角臺階的錯臺法

②自加寬斷面終點向不加寬斷面延伸1m范圍內(nèi)逐漸過度的順坡法（漸變）任務3.1鐵路隧道凈空的認知復習思考題：

1、什么是隧道凈空？

2、曲線隧道凈空為什么要加寬？如何加寬？加寬后隧道中線與線路中線有什么關(guān)系？曲線地段隧道不同加寬斷面如何過渡和銜接？

任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型工作任務：（1）能夠識讀襯砌結(jié)構(gòu)圖；（2）根據(jù)襯砌類型選擇襯砌材料。任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型1.洞身襯砌結(jié)構(gòu)類型隧道開挖后，為了保持圍巖的穩(wěn)定性，一般需要進行支護（襯砌）。臨時支護：鋼木支撐支護類型外部支護：整體式模筑混凝土襯砌、

裝配式襯砌、噴射混凝土

永久支護（襯砌）內(nèi)部支護：噴錨、掛網(wǎng)、格柵等聯(lián)合支護

混合支護：復合式襯砌任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型南京地鐵臨時支護任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型洞口的格柵鋼架任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型洞內(nèi)的鋼筋網(wǎng)、格柵鋼架任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型（1）整體式混凝土襯砌它是指就地灌筑混凝土（鋼筋混凝土）襯砌，也稱模筑混凝土襯砌。工藝流程:測量定位—立?！嘧ⅰB(yǎng)護—拆模。特點:對地質(zhì)條件適應性強，易于按需要成型，整體性好，抗?jié)B性強，而且可以適合多種施工條件，如可用木模板、鋼模板或襯砌臺車等。任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型永和隧道襯砌臺車組裝任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型襯砌臺車任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型永和隧道襯砌模板臺車任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型襯砌臺車組裝任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型襯砌臺車任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型臺車液壓傳動裝置任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型

襯砌形式①直墻式襯砌適用于地質(zhì)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Ⅱ、III級圍巖，個別情況也適用于Ⅳ級圍巖。它由上部拱圈、兩側(cè)豎直邊墻和下部鋪底組成。任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型圖3.2.1III級圍巖單線電氣化鐵路隧道襯砌斷面標準圖（單位：cm）任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型直墻式襯砌斷面圖（單位：cm）任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型Ⅱ級圍巖大拱腳噴混凝土(或砂漿)襯砌斷面（單位：cm）任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型Ⅰ、Ⅱ級圍巖連拱墻襯砌（單位：cm）任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型②曲墻式襯砌適用于地質(zhì)條件比較差，有較大水平圍巖壓力的Ⅳ級及以下圍巖。它由頂部拱圈、側(cè)面曲邊墻和底部仰拱（或鋪底）組成。任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型V級圍巖單線電氣化鐵路隧道襯砌斷面標準圖（單位：cm）任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型曲墻式襯砌斷面圖任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型（2）管片襯砌這種襯砌是把若干工廠或現(xiàn)場預制的鋼筋混凝土板形管片運入坑道內(nèi)，再用機械把他們拼裝成一環(huán)接著一環(huán)的襯砌。這種襯砌主要適用于盾構(gòu)法施工的地鐵隧道。任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型管片襯砌管片任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型管片吊裝任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型管片安裝任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型管片安裝完后任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型（3）噴錨支護以噴射混凝土為主體，根據(jù)需要與錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架等構(gòu)件組合而成的襯砌，成為噴錨支護。任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型混凝土噴射任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型（4）復合式襯砌容許圍巖產(chǎn)生一定的變形，而又充分發(fā)揮圍巖自承能力的一種襯砌，稱為復合式襯砌。一般由初期支護、防水層和二次襯砌組合而成。復合式襯砌是與噴錨支護和新奧法施工結(jié)合起來應用的。任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型高速鐵路設計規(guī)范（2009）試行8.3隧道襯砌8.3.1暗挖法隧道應采用復合式襯砌，明挖法隧道應采用整體式襯砌。8.3.3I、II級圍巖隧道襯砌宜采用曲墻帶底板的結(jié)構(gòu)形式。III-VI級圍巖隧道襯砌應采用曲墻帶仰拱的結(jié)構(gòu)形式.8.3.3隧道襯砌內(nèi)輪廓采用圓形斷面，單線隧道可采用三心圓斷面，邊墻與仰拱應圓順連接。8.3.6隧道IV-VI襯砌地段宜采用鋼筋混凝土，I-III級圍巖地段采用混凝土，并可摻加一定比例的纖維。任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型2.襯砌材料常用的鐵路隧道襯砌材料有：（1）混凝土和鋼筋混凝土（2）噴射混凝土（3）片石混凝土（4）料石或混凝土塊任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型哈大客專小山屯隧道明洞段鋼筋綁扎任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型明洞段鋼筋綁扎任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型隧道洞口段任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型3.隧道襯砌斷面設計的一般原則設計襯砌斷面，主要是確定襯砌內(nèi)輪廓線、軸線和厚度。（1）襯砌內(nèi)輪廓線：內(nèi)軌頂面以上應滿足限界要求，不得侵入限界，以確保行車安全。任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型（2）襯砌斷面的軸線：應盡量與壓力曲線相重合，使襯砌斷面承受壓應力，以充分發(fā)揮襯砌材料的抗壓能力。（3）襯砌各截面的厚度：隨工程及水文地質(zhì)條件不同而變化。任務3.2掌握襯砌結(jié)構(gòu)類型復習思考題：

1、鐵路隧道的洞身襯砌類型有哪些？各適用于什么情況？

2、鐵路隧道常用的襯砌材料有哪些？

任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物工作任務：（1）根據(jù)規(guī)范合理布置避車洞；（2）設置合理的防排水設施。任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物1.避車洞重載鐵路隧道設計速度小于或等于160km/h的客貨共線鐵路隧道應設置大避車洞和小避車洞。小避車洞是為了保證隧道內(nèi)行人和維修人員的安全而設置的。大避車洞是為了存放一些必要的維修材料、工具及軌道小車避讓列車而設置的。

任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物隧道內(nèi)避車洞任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物隧道內(nèi)的避車洞避車洞附近的箭頭任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物（1）設置規(guī)定及要求：單線隧道碎石道床避車洞布置如圖3.3.1（a）單線隧道整體道床避車洞布置如圖3.3.1（b）大避車洞尺寸如圖3.3.2；小避車洞尺寸如圖3.3.3；任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物圖3.3.1避車洞布置（單位：m）任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物圖3-4-2大避車洞斷面圖任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物圖3.3.3小避車洞斷面圖任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物避車洞布置應符合的規(guī)定：①隧道長度小于300m時,可不設置大避車洞；長度為300～400m時，可在隧道中部設一個大避車洞。②洞口接橋或路塹，當橋上無避車平臺或路塹側(cè)溝無平臺時，應與隧道一并考慮設置大避車洞。③旅客列車行車速度為160km/h的隧道內(nèi),避車洞內(nèi)應沿洞壁設置高1.2m的鋼制扶手。任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物橋梁避車平臺任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物（2）避車洞的底部標高①當避車洞位于直線上且隧道內(nèi)有人行道時，避車洞底面應與人行道頂面齊平；②無人行道時，避車洞的頂面應與道碴頂面（或側(cè)溝蓋板頂面）齊平；③隧道內(nèi)采用整體道床時，應與道床面齊平；④當避車洞位于曲線上時，因受曲線外軌超高的影響，曲線內(nèi)側(cè)及外側(cè)的避車洞底面分別降低及抬高一定距離。任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物（3）避車洞的襯砌類型避車洞襯砌類型一般與隧道襯砌類型相一致。避車洞周圍的標志見下圖（圖3.3.5）任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物2.防排水設施隧道防排水一般應采取“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理，保護環(huán)境”的原則。任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物（1）排水排水是將地下水引入隧道內(nèi)，再經(jīng)由洞內(nèi)水溝排出洞外。主要排水設施有：襯砌內(nèi)的縱橫向排水溝，襯砌上的引水管(暗槽)或泄水孔，襯砌背后的縱橫向盲溝和集水鉆孔等。

①排水溝排水溝的形式有側(cè)式水溝和中心式水溝。任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物正在施工的隧道側(cè)式水溝任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物正在施工的隧道內(nèi)側(cè)式水溝任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物施工中的隧道內(nèi)側(cè)式水溝任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物圖3.3.6排水溝任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物②盲溝盲溝是修建在襯砌背后的一種排水設施，沿出水點開溝，溝中用干砌片石、卵石等回填作為導水層，使地下水在襯砌背后能集中到溝內(nèi)排入洞內(nèi)水溝。盲溝適用于Ⅳ級及以下的圍巖，地下水發(fā)育地段。為保證盲溝排水效果，可根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，在盲溝處向周圍地層鉆孔，將附近圍巖中地下水引向盲溝(如圖3.3.7及圖3.3.8所示)。任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物圖3.3.7拱部盲溝任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物圖3.3.8豎向盲溝任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物邊墻泄水管滲水任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物（2）防水（堵）防水即堵水，是指堵住地下水，不讓其從襯砌背后滲入隧道內(nèi)。隧道施工中采用的防水設施主要有，在初期支護與二次襯砌之間鋪設土工布、防水板，對變形縫、施工縫采用中埋式橡膠止水帶等措施。任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物噴射初期支護混凝土后任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物復合式襯砌中間防水層任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物復合式襯砌二次襯砌內(nèi)表面任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物（3）截水截水是指截斷地表水和地下水流入隧道的通路。

①洞頂天溝

②泄水洞任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物圖3.3.9泄水洞（單位：m）任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物復習思考題：

1、怎樣在隧道中安全的躲避？

2、隧道防排水的原則是什么？常見的防排水設施有哪些？任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物3.電力及通訊設施（1）電纜槽

①電纜槽的作用當鐵路通信、信號、電力電纜通過隧道時，必須有一定的保護措施，即設置電纜槽來防止潮濕，腐爛以及人為的破壞。任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物②電纜槽設置要求通信、信號電纜可設在同一電纜槽內(nèi)，也可以分設，但通信、信號電纜必須和電力電纜分槽鋪設。③電纜槽的類型根據(jù)隧道襯砌類型、電纜槽位置與洞內(nèi)水溝異側(cè)或同側(cè)等情況，分為甲、乙、丙三種類型。任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物類型甲式乙式丙式適用條件電纜槽與水溝異側(cè)電纜槽位于水溝側(cè)墻上電纜槽緊靠邊墻與水溝同側(cè)配合襯砌類型直墻式及擴大基礎的襯砌，曲墻式襯砌同甲式直墻式有擴大基礎的襯砌表3.3.1電纜槽類型任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物3.3.10甲式電纜槽（單位：m）任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物3.3.12丙式電纜槽（單位：m）任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物④余長電纜槽當隧道長度大于500m時，為便于電纜維修，電纜應留余長，并需要在設電纜槽同側(cè)的大避車洞內(nèi)設余長弧形電纜槽。隧道長500～1000m，可在中部設一處；大于1000m，每500m增設一處。任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物3.3.13余長電纜槽任務3.3了解鐵路隧道附屬建筑物4.鐵路隧道運營通風（1）通風的目的把隧道內(nèi)積聚的有害氣體和熱量等排除出去，把洞外的新鮮空氣引進洞來，使洞內(nèi)空氣達到無害的程度，使列車司機、乘客和洞內(nèi)維修人員