隧道工程隧道结构构造

1、混凝土 2、片石混凝土 3、钢筋混凝土 4、石料和混凝土预制块 5、喷射混凝土 6、锚杆和钢架 7、装配式材料
二、整体式模筑混凝土衬砌（单层传统衬砌）
整体式模筑混凝土衬砌，是在坑道内树立模板、拱架，然后 浇灌混凝土而成，其工艺流程为：立模—灌筑—养护—拆模。
整体式模筑混凝土衬砌是传统衬砌结构形式，采用传统矿山 法施工的隧道，广泛使用整体式衬砌，不考虑围岩的承载作用， 主要通过衬砌的结构刚度抵御地层的变形，承受围岩的压力，应 用传统松弛荷载理论设计。
衬砌构造 洞门与明洞 隧道附属建筑物
学习本章的要求： ➢了解公路隧道的洞身结构、洞门结构、明洞结构 ➢掌握防排水设施的构造原理；
隧道 结构 构造
洞身衬砌的平、纵、横断面的形 洞身衬砌 状由道路隧道的几何设计确定
主体构 造物
衬砌断面的轴线形状和厚度由衬 砌内力计算决定
洞门构造物
根据岩体的稳定性、通风 方式、照明状况、地形地 貌及环境条件来确定
喷层厚度一般5～30cm ，施工时一般要求分几次喷射。
（2）锚杆 锚杆是一种锚固在岩体内部的杆状体，是喷锚支护的主要
组成部分。它通过锚入岩体内部的钢筋，与岩体融为一体， 达到提高围岩的力学性能，改善围岩的受力状态，实现加固 围岩、维护围岩稳定的目的。
锚杆支护不仅对硬质围岩，而且对软质围岩也能起到良好 的支护效果。
（二）曲墙式衬砌
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，强度不高，又有地 下水，侧向水平压力也相 当大的情况。主要适用于 Ⅳ级及以上的围岩或Ⅲ级 围岩双线。多线隧道也采 用曲墙有仰拱的衬砌。
➢ 特点：对地质条件的适用性较强， 易于按需要成型，整体性好，抗渗性强， 并适用于多种施工条件，如可用木、钢 模板或衬砌模板台车等； ➢ 适用：技术成熟，适应多种围岩条 件。在隧道洞口段、浅埋段及围岩条件 很差的软弱围岩中采用整体式衬砌较为 稳妥可靠。
附属构 造物
通风 照明 排水、消防、通讯等
第一节 衬砌构造
一、隧道衬砌的概述 二、整体模筑混凝土衬砌（单层衬砌） 三、装配式衬砌 四、锚喷式衬砌 五、复合式衬砌
一、隧道衬砌的概述
（一）衬砌概念
一次支护 （初期支护） 衬砌
为了保证施工的安全、加固岩体和阻止围 岩的变形、坍塌而设置的临时支护措施， 常用支护形式有木支撑、型钢支撑、格栅 支撑、锚喷支护等
（1）喷射混凝土 喷射混凝土是以压缩空气为动力，将掺有速凝剂的混凝土
拌和料与水汇合成为浆状，喷射到坑道的岩壁上凝结而成的。 具有不需模板、施作速度快、早期强度高、密实度好、与
围岩紧密粘结、不留空隙的突出优点。
➢ 作用：封闭岩面、防止风化松动、填充坑凹及裂隙、维护和 提高围岩的整体性、帮助围岩发挥自身的结构作用、调整围岩应 力分布、防止应力集中、控制围岩变形、防止掉块、防止坍塌。
三、装配式衬砌
装配式衬砌是将衬砌 分解为若干块构件（也 称管片），这些构件在 现场或工厂预制，然后 运到现场安装。
适用条件：地质条件较好，围岩稳定，地下水很少，有 场地，施工单位又有制造、运输和拼装衬砌的设备，并控制 开挖和拼装工艺有一定的经验时，可采用拼装衬砌。
装配式衬砌的优点 （1）一经装配成环，不需养护时间，即可承受围岩压力； （2）预制的构件可以在工厂成批生产、在洞内可以机械化拼装，从 而改善了劳动条件； （3）拼装时，不需要临时支撑如拱架、模板等，从而节省大量的支 撑材料和劳力； （4）拼装速度因机械化而提高，缩短了工期，还有可能降低造价；
锚杆的布置
局部布置 它主要用在裂隙围岩。重点加固不稳定块体， 隧道拱顶受拉破坏区为重点加固区域。
系统布置 在破碎和软弱围岩中， 一般采用系统布置的锚 杆，对围岩起到整个加 固作用。
以下这个实验给著名岩石力学专家E.Hoek以很深的印象，看 似简单的东西却能起到很好的效果，值得我们去学习和借鉴！
a-岩石平均粒径；s-锚杆间距；L-锚杆长度；下面标示的与两个区域分别是被锚 固力压缩的区域和没有被锚杆垫片支护到的区域；
锚杆类型 ➢机械型：通过锚杆杆体或杆端锚头的膨胀将锚杆嵌固在围岩中 ➢粘结型：利用灌浆将锚杆杆体或杆端端部固定在岩体内。
锚杆加固的作用原理？
利用锚杆的悬吊作用、组合 拱作用、减跨作用、挤压加固 作用，将围岩中的节理、裂隙 串成一体，提高围岩的整体性， 改善围岩的力学性能，从而发 挥围岩的自承能力。
二次支护 （二次衬砌）
（永久支护）
为了保证隧道使用的净空和结构的安全而 设置的永久性衬砌结构。
在实际中，衬砌主要指能作为永久支护的结构。 （衬砌指的是为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋 混凝土等材料修建的永久性支护结构。）
（二）衬砌材料
➢应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性等。 ➢从经济角度考虑，还应满足就地取材，降低造价，施工方便 及易于机械化施工等。
①悬吊作用： 将不稳定岩层悬吊在坚固岩层上，阻止围岩移动滑落。
② 减跨作用： 在隧道顶板岩层中打入锚杆，相当于在顶板上增加了支点，使 隧道跨度减小，从而使顶板岩体应力减小。
③ 组合梁作用： 在岩层中打入锚杆，将若干薄弱岩层锚固在一起，类似将叠合 的板梁变成组合梁，提高岩层的承载力。
④ 整体加固作用： 锚杆群锚入围岩后，其两端附近岩体形成圆锥形压缩区，按照 一定间距排列的锚杆在锚固力作用下构成承载环。
整体式模筑混凝土衬砌主要是通过调整断面形状和衬砌厚度 来适应不同的地质条件，即适应不同的围岩级别和围岩压力分布 情况，因而，单层衬砌的形状和厚度变化较多。
（一）直墙式衬砌
适用条件
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、 Ⅱ、Ⅲ级围岩，有时也 可用于Ⅳ级围岩。
装配式衬砌的缺点 （1）拼装衬砌的整体性较差，受力状态不太好，尤其是接缝缝多， 防水性能较差，必须单独加设有效的防水层，在富水地层中应用时需 要有较多的支持措施。 （2）要求一定的机械化设备，施工工艺复杂。
四、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 隧道永久结构的形式。
锚喷式衬砌构造