隧道工程第四章隧道结构构造

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1、2017年03月14日第四章隧道结构构造隧道工程学习本章的要求：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；衬砌构造洞门与明洞隧道附属建筑物隧道结构构造主体构造物附属构造物洞身衬砌洞门构造物洞身衬砌的平、纵、横断面的形状由道路隧道的几何设计确定衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌内力计算决定根据岩体的稳定性、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、整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）三、装配式衬砌四、锚喷式衬砌五、复合式衬砌（一）衬砌概念为了保证施工的安全、加固岩体和阻止围岩的变

2、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。）衬砌一次支护二次支护（初期支护）（二次衬砌）（永久支护）一、隧道衬砌的概述（二）衬砌材料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

3、方便及易于机械化施工等。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。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）直墙式衬砌适用于地质条件比较好，以垂直围岩压力为主

4、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。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。（二）曲墙式衬砌适用条件特点：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。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

5、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。三、装配式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；（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

6、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。装配式衬砌的缺点四、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。（1）喷射混凝土作用：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。喷层厚度一般5～30cm，施工时一般要求分几次喷射。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。锚喷式衬砌构造喷射混凝土是以压缩空气为动力，将掺有速凝剂

7、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。（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。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

8、性能，从而发挥围岩的自承能力。①悬吊作用：将不稳定岩