学习资料二认识隧道构造PPT课件

围岩，直墙式衬砌由上部
拱圈、两侧竖直边墙和下
部铺底三部分组合而成。 墙脚
拱顶
拱腰
铺底
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隧道衬砌构造
（一）单层衬砌
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半衬砌（又称大拱脚薄边墙衬砌）
适用于I、II级围岩，边墙可用 喷射砼做成，亦可用砼整体浇 灌。此类衬砌可使拱脚稳固的 直接支承在两侧围岩上，以改 善拱圈的受力条件，减少边墙 的开挖及衬砌圬工数量，降低 造价。
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隧道支护
（一）锚杆
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隧道支护
（一）锚杆
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隧道支护
（二）钢拱架 当围岩软弱、破碎严重且自稳性差时，隧道开挖
后，需要及时提供足够强的支护约束围岩变形。在初 期支护内设置钢拱架将增大支护结构早期的刚度，阻 止围岩的过度变形并承受部分的松弛荷载。钢架分为 型钢拱架和格栅钢架两种。
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隧道衬砌构造
（二） 复合式衬砌
复合式衬砌可以满足初期支护施作及时、刚度小、 易变形的要求，且与围岩密贴，从而能保护和加固围 岩，充分发挥围岩的自承作用。
二次衬砌后，衬砌内表面光滑平整，可以防止外 层风化，装饰内壁，增强安全感，是一种合理的结构 形式，也是目前公路、铁路隧道主要的结构形式。
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隧道衬砌构造
复合式衬砌是指把衬砌分成 两层或两层以上，可以是同一种 形式、方法和材料施作的，也可 以是不同形式、方法、时间和材 料施作的。
目前大都采用内外两层衬砌。 按内外衬砌的组合情况可分为： 初期支护与二次衬砌。根据围岩 条件不同，分别采用不同的断面 形式和支护、衬砌参数。
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隧道衬砌构造
（二） 复合式衬砌
（二） 复合式衬砌
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隧道衬砌构造
（三）锚喷式衬砌
锚喷式衬砌是指锚喷结构既作为隧道临时支护， 又作为隧道永久结构（单层衬砌）的形式。它具有隧 道开挖后衬砌及时、施工方便和经济的显著特点。
锚喷式衬砌在围岩整体性较好的军事工程、各类 用途的使用期较短及重要性较低的隧道中广泛使用。 在公路、铁路隧道设计规范中，都有根据隧道围岩地 质条件、施工条件和使用要求可采用锚喷衬砌的规定。
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隧道衬砌构造
（三）锚喷式衬砌
隧道设计规定中规定，锚喷衬砌设计应符合下列 要求：
①锚喷衬砌内轮廓线应适当加大，除考虑施工误 差和位移量外，应再预留10 cm作为必要时补强用。
②遇到下列情况时不应采用锚喷衬砌：地下水发 育或大面积淋水地段；能造成衬砌腐蚀或特殊膨胀性 围岩地段；最冷月平均气温低于-5℃地区的冻害地段； 有其他要求的隧道。
直 墙 式 衬 砌 7
隧道衬砌构造
（一）单层衬砌
2）曲墙式衬砌 曲墙式衬砌适用于地
质较差，有较大水平围岩压 力的情况。主要适用于Ⅳ级 及以上的围岩，或Ⅲ级围岩 双线隧道；多线隧道也采用 曲墙有仰拱的衬砌。
曲墙式衬砌由顶部拱 圈、侧面曲边墙和仰拱/底 板(或铺底)组成。
拱顶
拱腰
拱脚
仰拱
墙脚
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隧道衬砌构造
入门任务二 认识隧道构造
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一、支护的构造
围岩是天然结构部分，也是主体部分； 支护是人工结构部分，也是辅助部分。隧道 支护结构的构造与围岩的地质条件、隧道结 构条件和隧道施工条件密切相关。
隧道工程中，常将人工修筑的隧道支护 结构称为“衬砌”。不同条件下，衬砌的构 造也不尽相同。一般将人工支护结构分为单 层衬砌、复合衬砌和拼装衬砌三种结构类型。
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隧道支护
开挖后的隧道，为了保持围岩的稳定性，一般需 要进行支护和衬砌。
衬砌的主要方式有：整体式混凝土衬砌、拼装式 衬砌、喷射混凝土衬砌和复合式衬砌等。
支护的主要方式有：锚杆、钢架、Biblioteka Baidu筋网、喷射 混凝土及其组合；
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隧道支护
（一）锚杆 锚杆是将破碎或
不稳定岩体(块)与牢 固稳定的岩体连结在 一起以提高整体稳定 性的一种支护措施。
隧道开挖后，以较大厚度和刚度的整体模筑混凝 土作为隧道的结构。
整体式衬砌按照工程类比、不同围岩级别采用不 同的衬砌厚度。其形式有直墙式和曲墙式两种，而曲 墙式又分为有仰拱和无仰拱两种。
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隧道衬砌构造
（一）单层衬砌
1）直墙式衬砌
拱脚
适用于地质条件比较
好，以垂直围岩压力为主
而水平围岩压力较小的情
况。主要适用于Ⅰ~Ⅲ级
复合式衬砌是先在开挖好的洞壁表面喷射一层早 强的混凝土(有时也同时施作锚杆)，凝固后形成薄层 柔性支护结构(称初期支护)。它既能容许围岩有一定 的变形，又能限制围岩产生有害变形，其厚度多在 5~20cm 之间。
一般待初期支护与围岩变形基本稳定后再施作内 衬。为了防止地下水流入或渗入隧道内，可以在外衬 和内衬之间设防水层，其材料可采用软聚氯乙烯薄膜、 聚乙丁烯片、聚乙烯等防水卷材，或用喷涂防水涂料 等。
（一）单层衬砌 2）曲墙式衬砌
在Ⅳ级围岩无地下水，且基础不产生沉降的情 况下可不设仰拱，只做铺底；一般均需设仰拱，以 抵御隧道底部的围岩压力和防止衬砌沉降，并使衬 砌形成一个环状的封闭整体结构，以提高衬砌的承 载能力。
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隧道衬砌构造
（一）单层衬砌 2）曲墙式衬砌
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隧道衬砌构造
（二） 复合式衬砌
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隧道支护 结构类型
单层衬砌 复合衬砌 拼装衬砌
❖ 主要是采用混凝土或钢筋混凝土就地模筑 ❖ 按传统松弛荷载理论设计，并按矿山法施工 ❖ 因其比较厚实，也称之为“整体式衬砌” ❖ 结构层次单一，形状比较复杂 ❖ 受力不太合理，已经很少使用
❖ 由初期支护和内层衬砌两大部分组成 ❖ 初期支护以喷射砼和锚杆作为最基本的组合 ❖ 按现代围岩承载理论设计，并按新奥法施工 ❖ 层次较多，对地层条件的适应性强 ❖ 工艺较复杂，内层衬砌以就地模筑砼为主 ❖ 形状简单，结构受力合理，使用广泛
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隧道衬砌构造
（四）装配式衬砌
装配式衬砌是将衬砌分成若干块构件，这些构件 在现场或工厂预制，然后运到坑道内用机械将它们拼 装成一环接着一环的衬砌。
这种衬砌的特点是：拼装成环后立即受力，便于 机械化施工，改善劳动条件，节省劳力。
目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道和水底 隧道中采用。在铁路、公路隧道中由于装配式衬砌要 求有一定的机械化设备，施工工艺复杂，衬砌的整体 性及抗渗性差而未能推广使用。
❖ 将衬砌分解为管片，工厂预制，现场拼装
❖ 可以按松弛荷载理论设计为单层衬砌
❖ 也可以按现代围岩承载理论设计为内层衬砌
❖ 配合盾构施工，速度快，能立即承受荷载
❖ 受力状态较好，整体性较差，防水性能较差
❖ 在富水、软弱地层中，应用和发展前途好
❖ 但需要有较多的特殊技术支持
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隧道衬砌构造
（一）单层衬砌