隧道工程第3章主体及附属建筑结构精品PPT课件

石衬砌材料的优点：来源广，就地取材，砌 好后能较早地承受荷载，可节省水泥和模板。目 前很少使用石料直接作为衬砌材料。缺点：砌缝 多，容易漏水，施工主要靠手工操作，费工费时， 需要大量熟练工人，目前还不能机械化施工。但 洞门挡墙、挡土墙、明线路缘石等仍可使用。超 挖部分可以使用片石混凝土砌筑。
❖ 6、装配式材料
❖ 衬砌材料的要求：（1）应具有足够的强度、耐久性、 抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性等。（2）隧道是大型工 程构造物，每延米隧道都需要大量建筑材料，工程 量很大。所以，从经济观点看，衬砌材料应价格便 宜、就地取材、便于机械化施工。
❖ 通常采用以下材料： ❖ 1、混凝土
优点：整体性好，可在现场浇筑，也可在加工场预制， 而且可机械化施工。其本身密实性较好，具有一定的抗 渗性。若在水泥中掺入附加剂，可提高混凝土的密实度， 改善混凝土的防水性能。或使用减水剂，提高混凝土的 密实程度，改善抗渗性能。混凝土可根据需要加入其它 附加剂，如低温早强剂、常温早强剂、速凝剂、缓凝剂、 塑化剂、加气剂等，来满足使用和施工上的需要。
第三章 隧道主体及附属建筑结构
教学基本要求： 掌握隧道衬砌常用材料和洞身衬砌主要类型； 了解衬砌基本尺寸拟定的方法； 了解山岭隧道主要洞门形式； 了解明洞主要形式； 了解附属设施的组成；
❖ 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岩体的稳定和行车安全而修建 的人工永久建筑物，指洞身衬砌和洞门构造物。洞身 衬砌的平、纵、横断面的形状由公路隧道的几何设计 确定，衬砌断面的形状和厚度由衬砌计算决定。
在软土地区修筑隧道时，常用盾构法施工，衬砌 材料多用装配式材料，如钢筋混凝土大型预制块，有加 筋肋的铸铁预制块。在修筑棚式明洞（简称棚洞）时， 可用预制板或梁、装配板式棚洞或梁式棚洞。用新奥法 施工时，为了防水、防落石和美观要求，还可以加设离 壁式结构，常用的材料有波纹钢拱式大型装配预制件， 有时可以用玻璃钢代替钢材等。
❖ 混凝土材料的缺点是灌注后不能立即承受荷载，需 要进行养生，达到一定强度才能拆模，占用的模板 和拱架较多。普通混凝土的耐侵蚀能力较差。
❖ 2、钢筋混凝土
❖ 施工时，暗挖部分就地绑扎钢筋比较困难，通常不 得已时才采用现浇钢筋混凝土。而在很多情况下采 用格栅钢架并加上连接钢筋和钢筋网等作为临时支 护，在完成临时支护之后，延用为永久支护。这样 就取代了钢筋绑扎过程，起到“一举两得”的效果。 在明挖地段可以采用现场绑扎方式，也有采用废旧 钢轨等就便材料的。
❖ 衬砌材料的选用见P39。
❖ 离壁式结构：与岩壁隔离且其间隙内不做回填的隧道衬砌。 与贴壁式衬砌比较,离壁式衬砌能通过它与岩壁间的空隙, 顺利排除围岩中的渗水，保持洞内干燥，因而在粮库等防 潮要求较高的地下仓库中，广泛采用。 离壁式衬砌的主要作用不是承受围岩压力，而是防水 和隔潮，并可防范个别落石的危险。因此，离壁式衬砌一 般适用于围岩完整性好、节理裂隙较少，石质坚硬稳定或 基本稳定的情况。岩壁表面一般应喷射水泥砂浆，以免风 化剥落。对石质较差或跨度较大的地下洞室，如用喷锚支 护加固后，围岩能维持稳定，也可采用离壁式衬砌。
❖ 依照不同的地质条件，又有直墙式和曲墙式两种形式。
❖ （1）直墙式衬砌
❖ 通常用于以垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩 压力很小的情况。对于公路隧道，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（R1＞ R2）时称为坦三心圆拱。形状较尖 （ R2> Rl ）时称为尖三心圆拱，若 R1= R2 =R 时即 为割圆拱（见图3-1 )

❖ （2）曲墙式衬砌
❖ 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，可设置仰拱， 使衬砌形成环状封闭结构，见图 。
❖ 适用条件：曲墙式衬砌适用于地质条件比较差， 岩体松散破碎，强度不大，又有地下水，侧向水 平压力也相当大的情况。
❖ 组成：它由顶部拱圈、侧面曲边墙和底部仰拱组 成。
种类很多，可分为机械型锚杆、粘结型锚杆以及 预应力锚杆。围岩不够稳定时，还可张挂金属网。设置 锚杆再加喷混凝土时，即为锚喷支护。 钢架是为了加 强支护刚度在初期支护或二次衬砌中放置的型钢支撑或 格栅钢支撑，也可用钢管和钢轨制成。
❖ 5、石料 衬砌中不使用裂隙和风化的石料、块石砌体、
片石砌体、砂浆等。强度等级及抗压强度设计值 应符合设计规范 的要求。
❖ 2、喷（混凝土）锚（杆）衬砌
❖ 为了使喷混凝土结构的受力状态理想，要求用光面爆破 开挖，使洞室周边平顺光滑，成型准确，减少超挖欠挖。 然后尽决地喷混凝土，即为喷混凝土衬砌。需要安装锚 杆的则先装设锚杆，再喷混凝土，即为锚喷衬砌。如果 以喷混凝土、锚杆或构件支撑的一种或几种组合作为初 期支护，对围岩进行加固，维护围岩稳定，防止有害松 动，待初期支护的变形基本稳定后，进行现浇混凝土二 次衬砌，二者合称复合式衬砌（P41）。
❖ 3、喷射混凝土
❖ 喷射混凝土是将混凝土干拌和料、速凝剂和水， 用混凝土喷射机高速喷射到洁净的岩石表面上凝 结而成。其密实性较高，能快速封闭围岩的裂隙。 密贴于岩石表面，早期强度高，能很快起到封闭 岩面和支护作用，是一种理想的衬砌材料。
❖ 4、锚杆与锚喷支护锚杆、钢架是用机械方法加 固围岩的一种材料。
❖ 离壁式衬砌如图。拱圈一般为等截面混凝 土结构，其最小厚度按抗冲切要求确定。 拱脚处需设置与岩壁抵紧的水平支撑。边 墙一般采用与拱圈同标号的混凝土砌块 （或料石）砌筑。
二、洞身衬砌类型
1、模板砌筑混凝土整体式衬砌
❖ 模板砌筑混凝土整体式衬砌，是在坑道内借助模板 （钢模板或钢模台车）浇灌混凝土而成的衬砌。它作 为一个支护结构，支撑着坑道围岩。这种衬砌对地质 条件适应性强，易于按需要成形，而且可以适合多种 施工方法。因而，在我国隧道工程中广泛采用。
❖ 洞门的构造形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、建筑 造型以及环境条件等。
❖ 附属构造物是主体构造物以外的其它建筑物，是 为了营运管理、维修养护、给水排水、供蓄发变 电、通风、照明、通讯、安全等而修建的构造物。
第一节 衬砌材料与构造
一、衬砌材料
❖ 衬砌需要承受较大的围岩压力、地下水压力，有时 还要受到化学物质的侵蚀，高寒地区的隧道往往还 要受到冻害等。