隧道与地铁工程讲义简

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1、隧道与地铁工程讲义隧道：为达到各种不同的使用目的，在山体内或地面下修建的建筑物，统称之为“地下工程”。在地下工程的广泛范围中，用以保持地下空间作为运输孔道的，称之为“隧道”。这是其狭义定义。广义上来讲：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2㎡的洞室。隧道的种类按不同的分类方式：隧道构成分析以交通类隧道为例，一般来说，隧道的修建总是首先在地下开挖出一个洞穴并延伸成为一个长形的孔道，称之为“导坑”。13由于地层被挖开后，容易变形、塌落或是有水涌入，所以除了在极为稳固地层中而且没有地下水的地方以外，大都要在坑道的周围修建支护结构，或称之为“衬砌”。隧道

2、端部外露面，一般都修筑为保护洞口和排放流水的挡土墙式结构，称为“洞门”。有时，如果洞口容易坍塌或有落石的危险时，还要在洞门与洞身间修筑明洞。洞身衬砌、洞门和明洞就组成了隧道的主体支护结构，作用是保持岩体的稳定和行车安全。隧道的附属建筑物是为了运营管理、维修养护、给水排水、供蓄发电、通风、照明、通讯、安全等而修建的建筑物，包括有：大小避车洞、边仰坡、排水天沟、防水设备及排水设备、通风系统等。隧道的主体支护结构和隧道的附属建筑物组成了隧道建筑物。洞身衬砌一、衬砌结构的类型：1、防护衬砌（饰面衬砌）防护衬砌的作用是防止坑道围岩的风化。适用于I级围岩，在围岩极不容易风化及无局部掉

3、块的情况下，亦可不加防护，一般在围岩表面喷射不大于5cm的砼层。2、直墙式衬砌※适用范围：直墙式衬砌型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。一殷适用于I，II级围岩，有时也可用于IV级围岩大拱脚薄边墙衬砌：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。3、曲墙式衬砌※适用范围：适用于IV级以上围岩，水平压力大或除了垂直压力外，还有底鼓压力的情况。①地质条件较差，为抵御底鼓压力，配以仰拱使衬砌形成环状封闭结构；②基础地基较好

4、，可采用无仰拱的曲墙式衬砌。4、喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌①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。适当的时间喷混凝土，即为喷混凝土衬砌；②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；③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。待初次支护的变形基本稳定后，进行现浇混凝土二次衬砌，即为复合式衬砌。5、偏压衬砌※适用情况：当山体地面坡陡于1:2.5，线路外侧山体覆盖较薄，或由于地质构造造成的偏压，衬砌为承受这种不对称围岩压力而采用。6、喇叭口隧道衬砌在山区双线隧道，

5、有时为绕过困难地形或避开复杂地质地段，减少工程量，可将一条双幅公路隧道分建为二个单线隧道或二条单线并建为一条双幅的情况，（或车站隧道中的渡线部分），衬砌产生了一个过渡区段，这部分隧道衬砌的断面及线间距均有变化，相应成了一个喇叭型，称为喇叭口隧道衬砌。二、支护结构131、整体式衬砌※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；②封闭围岩，制止围岩过大的松弛变形，将围岩塑性变形和形变压力控制在允许范围，提高结构的整体承载力；③增加底部和墙部的支护抵抗力，防止内挤而产生剪切破坏。2、复合式衬砌二次支护：是提供结构的安全储备或承受后期围岩压

6、力，二次支护在Ⅲ级及以上围岩时按安全储备设计；在Ⅳ级及以下围岩时按承载(后期围压)结构设计，并均应满足构造要求。※两层衬砌之间宜采用缓冲、隔离的防水夹层，即隔离层。①当初支产生形变及形变压力时，隔离层允许其有少量的变形，可降低形变压力；②当初支支护力不够时，可将少量形变压力均匀的传布到二衬上，依靠二衬制止其继续变形，且不使初衬出现裂缝时，二衬也出现裂缝。③具有防水效果，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。※预留初期支护变形量：在确定开挖尺寸时，应预留必要的初期支护变形量以保证初期支护稳定后，二次衬砌的必要厚度3、喷锚衬砌※不宜采用锚喷支护作为永久衬砌的情况①在某些不良地质、

7、大面积涌水地段和特殊地段不宜采用锚喷衬砌作为永久衬砌；②对衬砌有特殊要求的隧道或地段，如洞口地段，要求衬砌内轮廓很整齐、平整；③有很高的防水要求的隧道；④寒冷和严寒地区有冻害的地方(锚喷衬砌抗冻胀能力较差)⑤围岩及覆盖太薄，且其上已有建筑物，不能沉落或拆除者⑥地下水有侵蚀性，可能造成喷射混凝土和锚杆材料的腐蚀132.3洞门一、概述洞门是隧道两端的外露部分，也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构二、洞门的型式及适用条件(1)端墙式洞门适用于岩质稳定的Ⅲ级以上围岩和地形开阔的地区，是最常使用的洞门型式(2)翼墙式洞门适用于地质较差