隧道的基本构造
隧道结构构造
隧道结构构造山岭隧道结构由主体建筑物和附属建筑物两部分组成。
隧道的主体建筑物是为了保持隧道的稳定，保证车辆的安全运行而修建的，由洞身、衬砌和洞门组成。
在洞口容易坍塌或有落石的危险时，还需要加筑明洞隧道的附属建筑物是为了养护、维修工作的需要以及满足排水、供电、通信和通风等方面的要求而修建的。
隧道的附属建筑包括：临时停车带、防排水设施、大小避车洞（普铁）、综合洞室、电缆槽、长大隧道的通风设施等。
隧道附属建筑物，应根据具体情况设置。
3.1 洞门类型及构造3.1.1 隧道洞门作用隧道两端都要修建洞门。
洞门的作用是保持洞口仰坡和路堑边坡的稳定，汇集和排除地面水流，保护洞门附近岩土体的稳定，确保行车安全。
洞门的作用有以下几方面：（1）稳定边坡、仰坡。
洞口开挖施工后，附近边坡、仰坡裸露的岩体不断风化，容易滚落甚至滑塌，导致堵塞路面和洞口，砸坏线路轨道，威胁行车安全。
修建洞门就可以避免或减小这些危害。
（2）引排地表水。
雨季洞口地表水如不引排，可能会淹溺线路，引起边、仰坡滑塌，危及行车安全，修建洞门及截排水沟，可以使隧道洞口免遭降雨影响。
（3）装饰作用。
修建美观的洞门对隧道洞口可以起到装饰作用，城市、景区的隧道尤其需要结合所处环境美化洞门。
3.1.2 隧道洞门形式隧道洞门形式的选择应在保障安全的同时考虑洞门美化和环境美化。
不同地址的隧道洞门构造形式各有特点。
山岭隧道洞门形式主要有：环框式洞门、翼墙式洞门、柱式洞门及台阶式洞门等。
水底隧道的洞门通常与附属建筑物（如通风、供电、发电间、管理所、监控室等）结合在一起修建。
城市道路隧道因其交通量比较大，对洞门建筑的安全要求和艺术要求都比较高。
1.环框式洞门当隧道洞口岩层坚硬、整体性好、节理不发育且不易风化（Ⅰ～Ⅱ级围岩），路堑开挖后仰坡极为稳定，又无较大的排水量要求时，可采用环框式洞门（图3-1），以起到加固洞口、防止落石的作用。
环框与洞口衬砌可用混凝土整体灌筑。
图3-1 环框式洞门2.端墙式洞门当地形开阔，岩土体基本稳定（Ⅱ～Ⅲ级围岩），边坡仰坡不高时，隧道轴线与坡面基本正交，常采用端墙式洞门（图3-2）。
隧道基本构造(第八组)
防水层 压浆
一类为粘贴式防水层，另一类为喷涂式防水层
-
向衬砌背后压注水泥砂浆，用以充填衬砌与围岩之间的空隙，以堵住 地下水的通路，并使衬砌与围岩形成整体，改善衬砌受力条件
隧道衬砌结构防排水设计
隧道的防水措施，复合衬砌有内外三层防线： • ①即在隧道爆破开挖后，以喷锚支护为初期支护； • ②经监控量测确认初期支护基本稳定后，则在喷射混凝土 基面上铺设的防水层； • ③立模灌注的二次衬砌混凝土。 复合式衬砌防水层及二次衬砌混凝土两道防线，二者相 辅相成，缺一不可。防水层是不透水、表面光滑的塑料片 材，因而它不仅起到防水作用，而且在初期支护喷射混凝 土与二次衬砌间起到隔离、润滑作用。这对于二次衬砌混 凝土在硬化过程中，其内部发生的温度应力、收缩应力， 在初期支护的粗糙表面上就容易发生变形、拉裂。由于在 初期支护表面铺设了隔离润滑层，二次衬砌混凝土表面附 加应力就很小，就不易产生裂缝，其防水作用就有保证， 所以复合式衬砌防水效果就好。
---附属建筑物
- 避车洞的建筑要求
•
•
避车洞不宜设在衬砌的伸缩缝或沉降缝的断面上。也不宜设在衬砌 断面变化的衔接处。
避车洞的底面应与道床、人行道或侧水沟的盖板面等高齐平，以使 行人员、小车等躲避火车，杜绝不安全事故发生。
•
当避车洞位于曲线上时，因受曲线外轨超高的影响，碎石道床隧道 内，在各种不同的超高值E时，线路内侧和外侧轨枕端头道床面（即 避车洞底面）低于内轨顶面的高度分别为h1及h2，如下图所示，其值 为：
面坡度较陡时可不设天沟。仰坡上可种植草皮、喷抹灰浆或加以铺砌。
•对洞顶天然沟槽加以整治，使山洪宣泄畅通。
•对洞顶地表的陷穴、深坑加以回填，对裂缝进行堵塞。处理隧道地
隧道结构构造详解
6.锚杆和钢架
锚杆是一种插入到围岩岩体内旳杆形构件，可加固围岩。
可分为机械型锚杆、粘结型锚杆以及预应力锚杆。
锚杆旳杆体直径宜为20～32mm,杆体材料宜采用 HRB335,HRB400钢；垫板材料宜采用HPB235钢。锚杆 用旳多种水泥砂浆强度不应低于M20。钢筋网材料可采 用HPB235钢，直径宜为6—12mm。 钢架是为了加强支护刚度而在早期支护或二次衬砌中 放置旳型钢支撑或格栅钢支撑。
(4)设置沉降缝、伸缩缝旳目旳是为了把不同承载能力构造、承受不 同围岩压力旳构造完全断开，产生旳沉降变形和受力变形各自独立。 隧道构造设变形缝，并在缝内设置一定厚度旳隔离层，采用沥青木 板或沥青麻丝是数年旳做法，也可采用具有一定耐久性旳柔性材料。 沉降缝、伸缩缝缝宽应不小于20mm，缝内可夹浸沥青木板或沥青 麻丝。伸缩缝、沉降缝应垂直于隧道轴线设置。
支护旳方式 ②内部支护
③混合支护
（一）衬砌概念
广义旳衬砌 一次支护 （早期支护）
人工修筑旳支护构造
二次支护 （二次衬砌） （永久支护）
为了确保施工旳安全、 加固岩体和阻止围岩旳 变形、坍塌而设置旳临 时支护措施，常用支护 形式有木支撑、型钢支 撑、格栅支撑、锚喷支 护等
为了确保隧道使用旳净 空和构造旳安全而设置 旳永久性衬砌构造。
第四章 隧道构造构造
第四章 隧道构造构造
主体建筑物 为了保持隧道旳稳定和行车安全而修建旳人工永久建筑物
隧 道
洞身构造
结
洞门、明洞
构 附属建筑物 主体构造物以外确保隧道正常使用所需旳多种辅助设施
涉及：运营管理、维涵养护、给水排水、供蓄发电、 通风、照明、通讯、安全等而修建旳构造物。
第一节 洞身衬砌 第二节 明洞 第三节 隧道洞门
隧道工程2-3-2 洞门及洞口缓冲结构-洞口缓冲结构
3 洞口缓冲结构
• （1）设计规定 • 缓冲结构当横断面不变时，侧面或顶面应开 减压孔，减压孔面积可根据实际情况确定， 宜为隧道净空有效面积的1/5~1/3。 • 缓冲结构宜采用钢筋混凝土结构；
• 预留设置缓冲结构条件的洞口，当有路基挡 土墙时，其位置应在缓冲结构之外。
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3 洞口缓冲结构
• （2）设计原则及结构形式 • 一般情况下，列车速度越高，隧道阻塞比越 大，所需要的缓冲结构越长，在缓冲结构周 壁上的开孔的设置也越复杂。但是，为建造 方便，通常采用断面积不变，侧面或顶部开 孔的开孔型缓冲结构作为缓冲结构的标准型。 下面以合（肥）福（州）铁路隧道为例，对 缓冲结构的设置原则和结构形式进行阐述。
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3 洞口缓冲结构
• （2）设计原则及结构形式 • 合福铁路隧道缓冲结构采取在隧道顶部开孔 方式，开孔大小为3m（纵向）×3.2m（横 向），根据隧道的具体情况，一般隧道洞口 缓冲结构的设置有以下五种情况：
பைடு நூலகம்第9页
3 洞口缓冲结构
• ① 隧道长度小于500m； • 适用形式：帽檐斜切开孔式（L-19m）； 喇叭口倒切开孔式缓冲结构（L-10m）；
• 开孔个数4个；
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3 洞口缓冲结构
• 因地形、地质条件等因素影响选用标准型存 在困难时，可因地制宜，采用其他型式的缓 冲结构形式。武广客运专线部分隧道采用了 矩形截面顶部开孔型、扩大断面开孔型等。
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谢 谢！
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• 开孔个数1个；洞口有环境敏感点时设置；
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3 洞口缓冲结构
• ② 隧道长度500m~1000m； • 适用形式：帽檐斜切开孔式（L-19m）； 喇叭口倒切开孔式缓冲结构（L-10m）；
高铁隧道(隧道结构构造)
环境保护
隧道结构设计应考虑环境保护 ，尽量减少对周边环境和生态
的影响。
02
隧道衬砌结构
衬砌的类型和材料
衬砌类型
根据隧道的使用功能和围岩条件，衬砌类型可分为整体式衬砌、复合式衬砌和分离式衬 砌。整体式衬砌适用于围岩条件较好、对防水要求不高的隧道；复合式衬砌适用于围岩 条件较差、对防水要求较高的隧道；分离式衬砌适用于围岩条件特别差、有特殊要求的
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地下水压力
隧道开挖后，地下水对支护结构产生一定的 压力。
地震力
地震发生时，地层运动对支护结构产生作用 力。
温度应力
隧道内温度变化引起支护结构的热胀冷缩， 对结构产生作用力。
04
隧道排水系统
排水系统的组成和功能
排水系统的组成
主要由排水沟、集水坑、排水管道等组成。
排水系统的功能
主要负责将隧道内的积水排出，保持隧道干燥，防止水患对隧道结构和列车运行造成影响。
隧道。
衬砌材料
常用的衬砌材料有混凝土、钢筋混凝土和喷射混凝土等。混凝土衬砌具有抗压强度高、 耐久性好、成本低等优点，适用于一般隧道；钢筋混凝土衬砌具有更高的抗压和抗剪强 度，适用于有较大压力和剪力的隧道；喷射混凝土衬砌具有快速、简便、耐久性较好等
优点，适用于围岩条件较差、开挖后需要快速支护的隧道。
衬砌的厚度和构造
排水系统的设计原则
01
安全可靠
经济合理
02
03
便于维护
排水系统应具备足够的排水能力， 保证在任何情况下都能及时排除 积水。
在满足功能要求的前提下，应尽 量降低工程成本，选择合适的材 料和施工方法。
隧道的结构简介
隧道的结构构造道路隧道结构构造由主体构造物和附属构造物两大类组成。
主体构造物是为了保持贮存岩体的稳定和行车安全而修建的人工永久建筑物，通常指洞身衬砌和洞门构造物。
洞身衬砌的平纵、横断面的形状由道路隧道的几何设计确定，衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定。
在山体坡面有发生崩坍和落石可能时，往往需要接长洞身或修筑明洞。
洞门的构造型式由多方面的因素决定，如岩体的稳定性、通风方式、照明状况、地形地貌以及环境条件等。
附属构造物是主体构造物以外的其他建筑物，是为了运营管理、维修养所、给水排水、供蓄发电、通风、照明、通讯、安全等而修建的构造物。
1、衬砌结构的类型山岭隧道的衬砌结构形式，主要是根据隧道所处的地质地形条件，考虑其结构受力的合理性、施工方法和施工技术水平等因素来确定的。
随着人们对隧道工程实践经验的积累，对围岩压力和衬砌结构所起作用的认识的发展，结构形式发生了很大变化，出现各种适应不同的地质条件的结构类型，大致有下列几类。
1)直墙式衬砌直墙式衬砌形式通常用于岩石地层垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩压力很小的情况。
对于道路隧道，直墙式衬砌结构的拱部，可以采用割圆拱、坦三心圆拱或尖三心圆拱。
三心圆拱指拱轴线由三段圆弧组成，其轴线形状比较平坦时称为坦三心圆拱，形状较尖时称为尖三心圆拱，平时即为割圆拱。
2)曲墙式衬砌通常在III类以下围岩中，水平压力较大，为了抵抗较大的水平压力把边墙也做成曲线形状。
当地基条件较差时，为防止衬砌沉陷，抵御底鼓压力，使衬砌形成环状封闭结构，可以设置仰拱。
3)喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌这些衬砌与上述传统的衬砌方法有本质上的区别，这里仅介绍其结构形式。
为了使喷混凝土结构的受力状态趋于合理化，要求用光面爆破开挖，使洞室周边平顺光滑，成型准确，减少超欠挖。
然后在适当的时间喷混凝土，即为喷混凝土衬砌。
根据实际情况，需要安装锚杆的则先装设锚杆，再喷混凝土，即为喷锚衬砌。
如果以喷混凝土、锚杆或钢拱支架的一种或几种组合作为初次支护对围岩进行加固，维护围岩稳定防止有害松动。
隧道的构造(表)
3.外边墙类型：墙式、柱式、刚架式
4.结构特点：
（1）顶盖通常为梁式结构
（2）内外边墙一般采用重力式结构，并置于稳固的地基上
（3）当岩层坚实完整，干燥无水或少水，可采用锚杆式内边墙，减少开挖和圬工
洞身
类型
曲墙式、直墙式、连拱式
构造
一次衬砌、二次衬砌、防排水构造、内装饰、顶棚、路面
隧道构造
主体构造物
洞身衬砌
洞门构造物：
1.应适当美化，注意环保要求
2.洞门可拦截、汇集地下水，并沿排水沟渠排离洞门，进入道路两侧排水沟，防止地表水沿洞门漫流
3.洞门上方女儿墙，应有一定高度
附属构造物
运营管理、维修养护、给排水、供蓄发电、通风、照明、通信、安全
洞门
作用
1.保护岩体稳定，使车辆不受崩塌、落石威胁，确保行车安全
2.洞门墙：
（1）根据实际需要设置伸缩缝、沉降缝、泄水孔，防止洞门变形
（2）洞门墙的厚度＞0.5m，根据计算或结合其他工程类比确定
3.洞门墙基础：
（1）必须置于稳固地基上
（2）根据地形、地质条件，埋置足够的深度，保证洞门稳定性
明洞
设置条件
1.洞顶覆盖层较薄，难以用暗挖法建隧道
2.隧道洞口或路堑地段受塌方、落石、泥石流、雪害等危害
3.道路之间或道路与铁路之间形成立体交叉，但不宜修建立交桥
类型
拱式
路堑对称型、路堑偏压型、半路堑偏压型、半路堑单压型、
棚式
墙式、刚架式、柱式、悬臂式
特殊结构
1.支承锚杆明洞
2.抗滑明洞
3.柱式挑檐明洞
4.全刚架式明洞
5.空腹肋拱式明洞
ห้องสมุดไป่ตู้6.悬臂棚洞
隧道结构构造
格栅钢架/ 型钢
二次衬砌
拱墙（cm）
仰拱/底板 （cm）
Ⅱ5
－
－
－
—
25
－
Ⅲ 7 局部 2.0
1.2~1.5
—
25
－
Ⅳ 10 拱墙 2.0~2.5 1.0~1.2
－
30
40
Ⅴ 15~22 拱墙 2.5~3.0
0.8~1
格栅拱架 （全环设置）
35
40
Ⅵ
通过试验确定
第四章 隧道结构构造
双线铁路隧道复合式衬砌支护参数表
复习：
隧道限界 隧道曲线段加宽
第四章 隧道结构构造
• 隧道衬砌构造 • 洞门与明洞 • 附属建筑物 • 高速铁路隧道空气动力学问题及工 程措施
第四章 隧道结构构造
隧道 结构 构造
主体构 造物
附属构造 物
洞身衬砌
平、纵、横断面的形状由道路隧道 的几何设计确定
衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌 计算决定
＆锚喷式衬砌是锚喷结构既作为隧道支护，又作为隧 道永久结构的形式。
＆具有隧道开挖后衬砌及时，施工方便和经济的显著 特点。
第四章 隧道结构构造
第四章 隧道结构构造
＆锚喷支护作为隧道的永久性衬砌，一般考虑是在Ⅲ 级及以下围岩中采用；在Ⅳ级及以上围岩中，采用锚 喷支护经验不足，可靠性差。
＆在层状围岩中，采用喷锚支护效果较好；
第四章 隧道结构构造
设置 作用 仰拱
使结构及时封闭，提高整体承载力和 侧墙抵抗侧压力的能力
抵御结构下沉变形，调整围岩和衬砌 的应力状态
第四章 隧道结构构造
仰拱的重要性: ① 解决基础承载力不够，减少下沉：防止底鼓的 隆起变形，调整衬砌应力的作用；
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列车活塞风
机械通风
隧道的基本构造
隧 道 的 组 成
围岩
隧道的建筑物
一：围岩
1：围岩是主要的承载单元 2：围岩的分级
二：隧道建筑物
主题建筑物
附属建筑物
一：主体建筑物
洞门
洞门的作用：保护洞口，排放流水，美观。 苏家坪隧道洞门采用：耳翼式 优点：是 排水直接去山体。 洞门的类型：端墙式洞门，柱式大门洞门， 台阶式洞门，翼墙式洞门，耳墙式洞门 （传统式洞门） 削竹式洞门，正切式洞门，直切式洞门， 倒切式洞门，遮光棚式洞门，路堑式洞门， 弧形挡墙式洞门，（新型洞门）。
避车洞的间距和尺寸
避车洞的间距和尺寸
尺寸 名称 一侧间距 宽 碎石道床 大避车洞 混凝土宽枕道床或整体道床 碎石道床 小避车洞 混凝土宽枕道床或整体道床 60 2深 2.5 中心高 2.8
3：电缆槽
信号电缆
电力电缆
4：通风 自然通风
衬砌
整体式衬砌 复合式衬砌 喷锚式衬砌
二：附属建筑物
1：防排水 防 排 堵 截
隧道防水措施 喷射混凝土 防水层 二次衬砌防水混凝土 二次衬砌背后回填注 特殊部位防水
2：避车洞
作用：供维修人员和运料 小车在隧道内避让列车 避车洞有两种：大避车洞 和小避车洞 位置：沿线路方向交错设 置在隧道两侧的边墙上