1、中南大学隧道与地下工程系中南大学隧道与地下工程系隧 道 工 程第 2 章 隧道主体建筑结构（二）（二）1上讲思考题：1. 1.隧道建筑限界的确定依据和横断面设计方法。隧道建筑限界的确定依据和横断面设计方法。2.2.铁路铁路曲线隧道加宽的原因是什么？如何加宽？曲线隧道加宽的原因是什么？如何加宽？3.3.隧道衬砌有哪些类型？各自的适用条件是什么？隧道衬砌有哪些类型？各自的适用条件是什么？4.4.衬砌结构的衬砌结构的仰拱仰拱如何改善其受力条件？如何改善其受力条件？2作业完成情况？有什么问题？第 2 章 隧道主体建筑结构3隧道洞门的含义和作用隧道洞门的结构类型不同类型隧道洞门的结构特征42.4.1 2
2、.4.1 隧道洞门的含义和作用隧道洞门的含义和作用 在隧道洞口用圬工砌筑并加以一定建筑装饰的支挡结构物。5 （1）减少洞口土石方开挖量 洞口段范围内的路堑是依照地形与地质条件以一定的边坡而来开挖的。当隧道埋深较大时，开挖量就很大。设置隧道洞门，起到挡土墙的作用，可以减少土石开挖量。 （2）稳定边坡 隧道洞口周边的边、仰坡上的岩体不断受到风化，坡面松石极易脱落滚下，有时会堵塞洞口，对行车造成威胁。设置洞门可以减少引线路堑的边坡高度，缩小正面仰坡的坡面长度，从而使边坡及仰坡得以稳定。62.4.1 2.4.1 隧道洞门的含义和作用隧道洞门的含义和作用 （3）引离地表流水 地表流水往往汇集在洞口，如不
3、予以排除，将会浸及线路，妨碍行车安全。修建洞门，可以把流水引入侧沟，保证了洞口的正常干燥状态。 （4）装饰洞口 洞口是隧道唯一的外露部分，是隧道正面的外观。修建洞门也可以算是一种装饰。在城市附近的隧道，尤其应当配合城市的美化，予以艺术处理。78环 框 式 洞 门内 轨 面d-剖 面内 轨 面1:0.10.3适用条件：级围岩，地形陡峻而又无排水要求作用：不承载，加固洞口，减少雨后洞口滴水，简单装饰 9环框式洞门实例10环框式洞门实例11环框式洞门实例12适用条件：适于地形开阔，岩质基本稳定的级围岩隧道中线线路中线轨面剖面端墙式洞门内轨顶面立面结构特点：能有效抵抗山体纵向推力2.4.2 2.4.2
4、 隧道洞门的结构类型隧道洞门的结构类型端墙端墙13(1)端墙的作用支护洞口仰坡，并将仰坡水流汇集排出2.4.2 2.4.2 隧道洞门的结构类型隧道洞门的结构类型 端墙端墙14端墙式洞门端墙端墙15端墙式洞门端墙端墙16端墙式洞门端墙端墙17 端墙高度应使洞身衬砌上方应有1m以上 回填层； 洞顶水沟深度应不小于0.4m； 应设置挡碴防护墙，高度从仰坡坡脚算 起应不小于0.5m，水平方向不宜小于1.5m； 端墙基础应设置在稳固的地基上，其深度 一般应在0.61.0m左右； 墙厚按挡土墙计算，宽度与路堑横断面相 适应 (2)构造要求2.4.2 2.4.2 隧道洞门的结构类型隧道洞门的结构类型18（1
5、）适用条件：山体纵向推力较大,洞口地质较差的-级 围岩，增加洞门的抗滑动和抗倾覆能力。翼墙式洞门10:1100隧道中线23993581:1正 面路线设计标高351I2%35123992110:1345752500.04I0.041:110:130I-I视图路线设计标高581:193559200501:150309080401:1150351050502.4.2 2.4.2 隧道洞门的结构类型隧道洞门的结构类型19（2）翼墙的作用与构造 与端墙共同作用，以抵抗山体纵向推力，增加洞门的抗滑动和抗倾覆的能力。 翼墙的正面端墙一般采用等厚的直墙，微向后方倾斜，斜度为1:10。 翼墙前面与端墙垂直，顶面
6、斜度与仰坡坡度一致。 墙顶上设流水凹槽，将洞顶上的水从凹槽引至路堑边沟内。2.4.2 2.4.2 隧道洞门的结构类型隧道洞门的结构类型20翼墙式洞门(实例)检查梯检查梯翼墙翼墙21翼墙式洞门(实例)翼墙翼墙检查梯检查梯22翼墙式洞门(实例)23 (1)适用条件： 地形较陡，地质条件 较差，仰坡可能下滑， 而又受地形或地质、 条件限制，不能设置 翼墙时。柱式洞门(2)特点： 可以在端墙中部设置两个断面较大的柱墩，以增加端墙 的稳定性。 美观。适宜城市风景区隧道或长大隧道洞门。24柱式洞门25柱式洞门26柱式洞门27柱式洞门28适用条件：适于傍山侧坡地区，洞门一侧边坡较高时作用：减小仰坡高度及外露
7、坡长，减少开挖量。2.4.2 2.4.2 隧道洞门的结构类型隧道洞门的结构类型29台阶式洞门效果图30台阶式洞门实例31台阶式洞门实例32台阶式洞门实例33适用条件：线路方向与地形等高线斜交时；要求：洞门与线路中线的交角不应小于45。此种洞门目前实际工程中已很少常用。斜交洞门-正面80hh1350h21:0.5b3b1-d450H1:0.5d平面内轨顶面Bb3503501ta3a4a3da4i=2%b1+d50450a1a22.4.2 2.4.2 隧道洞门的结构类型隧道洞门的结构类型2.0%11:0.751:0.751:0.751%1:0.75粘土隔水层5651:0.7570洞口结构段5651
8、-1断面路线设计标高100100472.51501:0.7550185回填土石明洞衬砌10351:1.251平 面931:1.25削竹式洞门2.4.2 2.4.2 隧道洞门的结构类型隧道洞门的结构类型35削竹式洞门效果图36削竹式洞门在公路隧道中被普遍使用(1)适用条件：洞口段有较长的明洞衬砌，由于洞门背后一 定范围内是以回填土为主，山体的推滑力不 大；地形相对比较对称和不太陡峻。(2)特点： 洞口边仰坡开挖量少 减少对植被的破坏和有利于保护环境 适用各种围岩级别37削竹式洞门实例 削竹式洞门削竹式洞门38削竹式洞门实例39削竹式洞门施工现场40喇叭式洞门在高速铁路隧道中采用较多公路隧道也在开
9、始应用 其适用条件与特点与削竹式洞门类似2.4.2 2.4.2 隧道洞门的结构类型隧道洞门的结构类型41喇叭式洞门42喇叭式洞门43喇叭式洞门44第 2 章 隧道主体建筑结构45隧道明洞的含义与分类拱式明洞棚式明洞462.5.1 2.5.1 隧道明洞的含义与分类隧道明洞的含义与分类 明洞即明挖法修建的隧道。 所谓明挖，就是把岩体挖开，再露天修筑衬砌，然后回填土石472.5.1 2.5.1 隧道明洞的含义与分类隧道明洞的含义与分类义48 隧道的进出口处；有利于体现隧道“早进晚出” 的精神； 地质条件差且覆盖层薄，暗挖法难进洞； 洞口路堑边坡有落石而危及行车安全时； 铁路、公路、河渠必须在铁路上方
10、通过且不宜做 立交桥或涵渠。 因此，明洞的适用范围很广泛。4950路堑对称式棚式明洞盖板式刚架式明洞拱式明洞半路堑偏压斜墙式路堑偏压式半路堑单压耳墙式512.5.1 2.5.1 隧道明洞的含义与分类隧道明洞的含义与分类悬臂式2.5.2 2.5.2 拱式明洞拱式明洞R665隧道中线路线设计标高R745进口段明洞衬砌断面图(1:100)设计填土坡线实际填土坡线粘土隔水层50cm三油二毡防水层粗砂层碎石层片石层纵向盲沟2064674672222362137651214160R1093301852431:31:12锚杆60回填土60 1.结构特点 拱形结构，与暗洞衬砌 结构具有相同的内轮廓 整体性好，
11、承载能力强； 除对称型外，外墙承载 强度大于内墙52 2.衬砌结构型式 一般为整体式钢筋混凝土结构，比暗洞二次衬砌厚路堑对称式拱形明洞路堑对称式拱形明洞532.5.2 2.5.2 拱式明洞拱式明洞适用条件：路堑边坡对称或接近对称，边坡岩层基本稳定，边坡 有少量坍塌、落石隧道洞口破碎，覆盖层较 薄而难以用暗挖法修建的 隧道路堑偏压式拱形明洞路堑偏压式拱形明洞542.5.2 2.5.2 拱式明洞拱式明洞适用条件： 两侧边坡高差较大的不对称路堑。承受不对称荷载， 拱圈为等截面，而边墙的外侧厚度视所处位置的地质和地形情况而定，亦可以和内侧边墙厚度相同，也可以大于内侧边墙厚度。 特点：承受偏压荷载，拱圈
12、和内侧边墙等厚，外侧边墙为不等厚的斜墙式半路堑偏压斜墙式明洞半路堑偏压斜墙式明洞 适用条件：外侧地面较宽敞，能回填土以形成反压边坡的条件552.5.2 2.5.2 拱式明洞拱式明洞(3)半路堑偏压斜墙式明洞半路堑单压耳墙式拱形明洞半路堑单压耳墙式拱形明洞562.5.2 2.5.2 拱式明洞拱式明洞耳墙外侧地形低下，不能保持回填土的天然稳定坡度，或是按天然稳定坡度则边坡将延伸很远时，可以在结构的外墙顶上，接高一段挡墙，用以拦截土石的流走。572.5.2 2.5.2 拱式明洞拱式明洞因是在露天施工的，可以采用钢筋混凝土作拱圈。外边墙体积大时，可以用素混凝土或石料。 (2)明洞顶上回填土是为了缓冲落
13、石对衬砌的冲击而设的，一般不应小于1.5m。在填土面上应留有不小于1:1.5的流水坡。 (3)填土的上面及拱顶上方都要做一层粘土隔水层，以防水渗入。582.5.2 2.5.2 拱式明洞拱式明洞由于外墙尺寸较大，圬工数量较多。如果基底地质较好，外墙可以做成连拱形，以节省圬工。如果明洞外侧覆盖土不厚，还可以掏成侧洞，可使露天的光线射进来，外界的新鲜空气也可流进来，改善了明洞内的环境条件。 (5)在有滑坡的地方，而路线又必须通过时，也可以配合挡墙、抗滑桩等，修建抗滑明洞，作为综合治理滑坡的措施之一。 (6)应设置横向贯穿的伸缩缝，其间距约为620cm，视情况而定。如有侧洞，伸缩缝应避开侧洞位置。59
14、2.5.2 2.5.2 拱式明洞拱式明洞拱式明洞实例（施工中）60拱式明洞实例61拱式明洞实例62新颖的拱式明洞实例63 1.适用条件 (1)当山坡的塌方，落石数量较少； (2)山体侧压力不大； (3)因受地质地形条件的限制，难以修建拱式明洞时。 2.结构特征 (1)顶部多为盖板式的形状，内侧一般为重力式挡墙，外侧可分为墙式、钢架式、柱式(沿纵向看)钢筋混凝土构件。 (2)承载能力比拱式明洞弱;内墙承载强度大于外墙642.5.3 2.5.3 棚式明洞棚式明洞2.5.3 2.5.3 棚式明洞棚式明洞653.棚室明洞的类型外墙只承受由盖板传来的垂直压力，厚度较薄，要求的地基承载力较小。外墙也可做成
15、梁式(即中间留有侧洞)以适应地形和节省圬工。回填土石，以保护盖板受山体落石的冲击内侧应置于基岩或稳定的地基上，一般为重力式墩台结构，厚度较大，以抵抗山体的侧向压力。当基岩层完整，坡面较陡，地下水不大，采用重力式内墙开挖量较大时，可采用钢筋混凝土锚杆式内墙。盖板式棚洞示意图盖板式棚洞示意图 (2)刚架式 适用条件：当地形狭窄，山坡较陡，基岩埋置较深而上部地基稳定性差时，为了使基础置于基岩上且减小基础工程，可采用刚架架式外墙，有时也可采用长腿式明洞。663.棚室明洞的类型 刚架式棚洞67 刚架式棚洞68 适用条件：陡峻的稳定山坡，外侧地形难以满足一般棚洞的地基要求，且落石不太严重的情况。 结构特点：内墙为重力式，上端接悬臂式横梁，其上铺以盖板，在盖板的内端设平衡重来维持结构受外荷载作用下的稳定性。悬臂式棚洞示意图悬臂式棚洞示意图(3)悬臂式棚洞692.5.3 2.5.3 棚式明洞棚式明洞3.棚室明洞的类型棚式明洞实例70拱式与棚式明洞结合实例71本讲思考题： 1. 1. 隧道洞门结构类型，适用范围及特点？隧道洞门结构类型，适用范围及特点？ 2. 2. 明洞与暗洞的施工方式及结构型式的有哪些明洞与暗洞的施工方式及结构型式的有哪些主要差异？主要差异？ 3. 3. 拱式明洞与棚式明洞在结构型式的有什么显拱式明洞与棚式明洞在结构型式的有什么显著区别？著区别？72
