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隧道工程基础知识(一)第二讲隧道工程基础知识（一）主讲人张俊儒讲师洞门与明洞（二）明洞明洞一般修筑在隧道的进出口处，当遇到地质差且洞顶覆盖层较薄，用暗挖法难以进洞时，或洞口路堑边坡上有落石而危及行车安全时，均需要修建明洞。它是隧道洞口或线路上起防护作用的重要建筑物，在铁路线上使用的较多。明洞的结构类型常因地形、地质和危害程度的不同，有多种形式，采用最多的为拱式明洞和棚式明洞两种。洞门与明洞（二）明洞地质差且洞顶覆盖层较薄，用暗挖法难以进洞时洞门与明洞（二）明洞（1）拱式明洞拱式明洞由拱圈、边墙和仰拱或铺底组成，它的内轮廓与隧道相一致，但结构厚度要比隧道大。路堑式对称型路堑式偏压型洞门与明洞（二）明洞（1）拱式明洞半路堑式偏压型半路堑式单压型洞门与明洞（二）明洞（2）棚式明洞有些傍山隧道，地形的自然横坡比较陡，外侧没有足够的场地设置外墙及基础或确保其稳定，这时采用另一种建筑物―棚式明洞。棚式明洞常见的结构形式：盖板式刚架式悬臂式洞门与明洞（二）明洞（2）棚式明洞钢架式明洞盖板式明洞附属建筑物为了使隧道正常使用，保证列车安全运营，除主体建筑物外，还必须修筑一些附属建筑物。其中包括：防排水设施，电力及通信信号的安放设施等。附属建筑物隧道的永久性防排水是通过防排水工程措施实现的。经过理论和实践经验的总结，提出了“截、防、堵、排结合，因地制宜，综合治理”的原则。（一）防排水设施 附属建筑物截：截断地表水和地下水流入隧道的通道，洞口地表设天沟等截水沟以及地表陷穴等整治；防：防止地下水从衬砌背后渗入隧道内，充分利用混凝土自防水能力，以及在衬砌与支护之间设置的防水层；（一）防排水设施附属建筑物堵：向支护背后压注水泥砂浆，用以充填支护与围岩间的空隙，以堵住地下水的通道，并使支护与围岩形成整体，改善支护受力条件；排：将地下水排入隧道内，再经由洞内排水沟（排水沟及盲沟）排走。（一）防排水设施附属建筑物（一）防排水设施附属建筑物1）避车洞当列车通过隧道时，为了保证洞内行人、维修人员及维修设备小车、料具的安全，在隧道两侧边墙上交错均匀修建的人员躲避及放置车辆、料具的洞室叫避车洞。避车洞根据其断面尺寸的大小分为大避车洞及小避车洞两种。（二）铁路隧道附属建筑物附属建筑物（二）铁路隧道附属建筑物附属建筑物（二）铁路隧道附属建筑物附属建筑物1大避车洞在碎石道床的隧道内，每侧相隔300m布置一个大避车洞，在整体道床的隧道内，因人员行车待避较方便，且线路维修工作量较小，可相隔420m布置。2小避车洞无论在碎石道床或整体道床的隧道内，每侧边墙上应在大避车洞之间间隔60m双线隧道按30m布置一个小避车洞。（二）铁路隧道附属建筑物附属建筑物（二）铁路隧道附属建筑物2）电力及通信设施电缆槽：电缆槽用混凝土浇筑，可与水沟同侧并与水沟并行，或设置在水沟的异侧。槽内铺以细砂做垫层，低压电缆可直接放在垫层面上，高压电缆则吊在槽边预埋的托架上。槽顶设有盖板防护。附属建筑物（二）铁路隧道附属建筑物2）电力及通信设施 信号继电器箱和无人增音站洞：隧道内如需设置信号继电器箱时，则应在电缆槽同侧设置信号继电器箱洞；根据电讯传输衰耗和通讯设计要求，在隧道内设置无人增音站时。其位置可根据通讯要求确定。可与大避车洞结合使用，如不能结合时，则另行修建。隧道支护（二）钢架（型钢）型钢钢架接头尺寸单位:mm隧道支护（二）钢架（格栅）隧道支护（二）钢架（格栅）隧道支护（三）钢筋网钢筋网喷射混凝土是在喷射混凝土之前，在岩面上挂设钢筋网，然后再喷射混凝土。目前，我国在各类隧道工程中应用钢筋网喷射混凝土支护的比较多，主要用于软弱破碎围岩，而更多的是与锚杆或者钢拱架构成联合支护。钢筋网通常作环向和纵向布置。环向筋一般为受力筋，由设计确定，直径12mm左右；纵向筋一般为构造筋，直径6~10mm；网格尺寸一般为20cmx20cm,20cmx25cm,25cmx25cm,25cmx30cm或30cmx30cm。隧道支护（三）钢筋网隧道支护（四）喷混凝土喷射混凝土既是一种新型的支护结构，又是一种新的施工工艺。它是使用混凝土喷射机，按一定的混合程序，将掺有速凝剂的细石混凝土，喷射到岩壁表面上，并迅速固结成一层支护结构，从而对围岩起到支护作用。喷射混凝土可以作为隧道工程的永久性或临时性支护，也可以与各种形式的锚杆、钢拱架、钢筋网等构成组合式支护结构。它的灵活性也很大，可以根据需要分次追加厚度。隧道支护（四）喷混凝土隧道支护（五）多种措施组合支护隧道支护（五）多种措施组合支护隧道衬砌隧道开挖后，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。（一）整体式混凝土衬砌隧道衬砌构造1）直墙式衬砌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。（一）整体式混凝土衬砌拱顶拱腰 拱脚墙脚铺底隧道衬砌构造（一）整体式混凝土衬砌隧道衬砌构造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。（一）整体式混凝土衬砌拱顶拱腰拱脚墙脚仰拱隧道衬砌构造2）曲墙式衬砌（一）整体式混凝土衬砌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。隧道衬砌构造2）曲墙式衬砌（一）整体式混凝土衬砌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。（二）复合式衬砌隧道衬砌构造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、聚异丁烯片、聚乙烯等防水卷材，或用喷涂防水涂料等。（二）复合式衬砌隧道衬砌构造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。（二）复合式衬砌隧道衬砌构造（二）复合式衬砌隧道衬砌构造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。（三）锚喷式衬砌隧道衬砌构造铁路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10cm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。（三）锚喷式衬砌隧道衬砌构造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。（四）装配式衬砌洞门与明洞（一）洞门1）洞门的作用减小洞口土石方开挖量稳定边、仰坡引离地表水流装饰洞口洞门与明洞（一）洞门1）洞门的形式洞口环框洞口石质坚硬稳定，地形陡峻无排水要求；洞门与明洞（一）洞门1）洞门的形式端墙式（一字式）洞门 适用于地形开阔，石质较稳定的地区；洞门与明洞（一）洞门1）洞门的形式