隧道工程第4章课案.ppt

第四章 隧道结构构造 §4.1 洞身衬砌 §4.2 洞门 §4.3 明洞 §4.4 竖井、斜井 §4.5 内装、顶棚及路面 §4.6 隧道的放水与排水 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计算决定 明洞 通风 照明 排水、消防、通讯等 4.1 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 ※ 适用场合：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 ※ 拱部形状： ①坦三心圆拱(r1 r2) ②或尖三心圆拱 (r2 r1) ③割圆拱（r1＝r2＝r） 直墙式衬砌 连拱边墙或柱式边墙 ※ 围岩完整性比较好的I、II级围岩，边墙可以采用连拱或柱，称为连拱边墙或柱式边墙 ※ 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。 大拱脚薄边墙衬砌 曲墙式衬砌 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，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 喷锚衬砌与复合衬砌 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。 偏压衬砌示意图 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，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。 嗽叭口隧道衬砌示意图 二、支护结构 支护结构 初期支护(一次支护) 永久支护(二次支护，二次衬砌) 一次支护是为了保证施工的安全、加固岩体和阻止围岩的变形 二次支护是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 整体式衬砌 复合式衬砌 拼装式衬砌 锚喷式衬砌 1、整体式衬砌 ※ 该种衬砌类型是传统的衬砌结构形式。不考虑围岩的承载作用，主要是通过围岩的结构刚度来抵御地层的变形，承受围岩的压力。 ※ 采用就地整体模注现浇砼，适用较广，截面可以是等截面或是变截面。 ※ IV级以上围岩，地基松软，往往侧压力较大，故宜采用曲墙带仰拱的衬砌。 设置仰拱 使结构及时封闭，提高整体承载力和侧墙抵抗侧压力的能力 抵御结构下沉变形，调整围岩和衬砌的应力状态 作用 ※ 严寒地区隧道，不管围岩等级如何，只要有地下水存在，衬砌型式仍应采用曲墙式衬砌，并在施工中根据情况设置伸缩缝 ※ 为了避免围岩和衬砌的应力集中，造成围岩压力增加和衬砌的局部破坏，应注意衬砌内外轮廓的圆顺，避免急剧弯曲和棱角。 2、复合式衬砌 复合式衬砌是由初期支护和二次支护组成的，是目前隧道工程常采用的衬砌形式。 初期支护：是限制围岩在施工期间的变形，达到围岩的暂时稳定，初期支护应按主要承载结构设计； 二次支护：是提供结构的安全储备或承受后期围岩压力，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。 ※ 设计方法：目前以工程类比为主，理论验算为辅。结合施工，通过测量、监控取得数据，不断修改和完善设计； ※ Ⅳ级及以下围岩或可能出现偏压时，应设置仰拱。 ※ 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。 ※ 两层衬