重庆交通大学隧道结构构造课件（ppt149）

隧道工程第五章隧隧道结构构造造学习本章的要要求：（1）掌握公路隧隧道的洞身结结构、洞门结结构、明洞结结构和防排水水设施的构造造原理（2）了解公路隧隧道斜井与竖竖井、内装修修与路面结构构洞身衬砌洞门明洞斜井与竖井内装、顶棚与与路面隧道的防水与与排水第5章隧道结结构构造隧道结构构造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平、纵、横断断面的形状由由道路隧道的的几何设计确确定衬砌断面的轴轴线形状和厚度由衬砌计计算决定明洞通风照明排水、消防、、通讯等5.1洞身衬砌（1）洞身衬砌的的类型（2）支护结构衬砌结构形式，，主要根据地地质地形条件件，考虑结构构受力的合理理性、施工方方法等因素来来确定。5.1.1衬砌结构的类类型5.1.1衬砌结构的类类型(1)直墙衬砌(2)曲墙式衬砌(3)喷锚衬砌(4)复合衬砌(5)偏压衬砌(6)喇叭口衬砌(7)圆形断面衬砌砌(8)矩形断面衬砌砌（1）直墙式衬砌砌适用条件：垂直围岩压力力为大、水平平围岩压力小小的情况下；；一般适用于于Ⅱ、Ⅲ级围岩，有时时也可用于Ⅳ级围岩.割圆拱：r1=r2、坦三心圆拱拱:r1>r2、尖三心圆拱拱:r1<r2（2）曲墙式衬砌砌适用条件：通常用在Ⅳ级以下的围岩岩水平压力较较大的情况况下（3）喷混凝土衬衬砌、喷锚衬衬砌及复合式式衬砌(4)偏压衬砌当山体地面坡坡陡于l：2.5，线路外侧山山体覆盖较薄薄，或于地质质构造造成的的偏压，衬砌砌为承受这种种不对称围岩岩压力而采用用(5)喇叭口隧道衬衬砌(6)圆形断面隧道道为了抵御膨胀胀性围岩压力力，山岭隧道道也可以采用用圆形或近似圆圆形断面;盾构法沉管法施工的的隧道。(7)矩形断面衬砌砌沉管法、明挖挖法施工时，，广泛采用矩矩形断面衬砌砌5.1.1衬砌结构的类类型(1)直墙衬砌(2)曲墙式衬砌(3)喷锚衬砌(4)复合衬砌(5)偏压衬砌(6)喇叭口衬砌(7)圆形断面衬砌砌(8)矩形断面衬砌砌5.1.2支护结构初期支护结构构永久支护结构构▲初期支护(一次支护):木支撑、型钢钢支撑、格栅栅支撑、锚喷喷支护等。▲永久支护(二次支护、二二次衬砌):整体衬砌、复复合式衬砌、、拼装衬砌及及锚喷衬砌等等4种。初期支护结构构初期支护结构构初期支护结构构永久支护结构构洞身衬砌洞门明洞斜井与竖井内装、顶棚与与路面隧道的防水与与排水第5章隧道结结构构造洞门洞门洞门洞门5.2洞门5.2.1洞门的概念及及其作用5.2.2洞门的形式5.2.3隧道洞门构造造5.2.1洞门的概念及及其作用※洞门的概念：：洞门是隧道两两端的外露部部分，也是联联系洞内衬砌砌与洞口外路路堑的支护结结构。※洞门的主要作作用①保证洞口口边坡的安全全和仰坡的稳稳定；②汇集在洞洞口附近的仰仰、边坡上的的地表水，并并引离隧道，，减少洞口土土石方开挖量量；③作为隧道道的标志性建建筑物，应与与隧道的规模模、使用特性性以及周围建建筑物、地形形条件等要相相协调。5.2.2洞门的形式（1）端墙式洞门门（2）翼墙式洞门门（3）环框式洞洞门（4）台阶式洞洞门（5）遮光棚式式洞门(1)端墙式洞门门(2)翼墙式洞门门(3)环框式洞门门－削竹式式洞门(4)台阶式洞门门(5)遮光棚式洞洞门端墙式洞门门柱式洞门柱式洞门图图式2台阶洞门台阶洞门翼墙式洞门门翼墙式隧道道门造型遮光棚式洞洞门图2翼墙式隧道道门柱式路堑明明洞隧道门门翼墙式路堑堑明洞隧道道门半路堑偏压压明洞隧道道门半路堑单压压式明洞隧隧道门单压式明洞洞隧道门削竹式隧道道门削竹式隧道道门图2高速公路削削竹式隧隧道门5.2.2洞门的形式式（1）端墙式洞洞门（2）翼墙式洞洞门（3）环框式洞洞门（4）台阶式洞洞门（5）遮光棚式式洞门1．仰坡坡脚脚至洞门端端墙顶帽背背的水平距距离，一般般不小于1.5m。2．洞门端墙墙顶宜高出出仰坡坡脚脚不小于0.5m。3．洞门端墙墙与仰坡之之间水沟沟沟底至衬砌砌拱顶外缘缘的高度，，一般不小小于1m。4．一般隧道道门端墙、、翼墙、挡挡土墙设计计为仰斜式式墙身时，，墙背坡度度不宜缓于于1:0.3。5.2.3洞门的构造造要求洞门的构造造要求5.洞门端墙、、翼墙和挡挡土墙截面面厚度应满满足规范要要求。6．洞门端墙墙、翼墙和和挡土墙应应根据情况况设置伸缩缩缓和沉降降缝。7．洞门翼墙墙和挡土墙墙身应设置置泄水孔。。洞门的构造造要求(二)洞门的基础础1、洞门端墙、、翼墙、挡挡土墙基础础必须置于于稳固地基基上，基底松碴碴应清除干干净，以防防止滑动和和不均匀沉沉陷。2、在松软地地基上设置置基础，当当地基承载载力不足时时，可结合合具体条件件采取换填。。扩大基础础、桩基、、地基加固固等措施。3．基础埋置置深度(1)洞门端墙、、翼墙、挡挡土墙基础础应埋入路路基面以下下一定深度度。土质地地基埋置深深度不应小小于1米。且应符合基底底应力的要要求。(2)洞门端墙嵌嵌入路堑边边坡的深度度根据坡度度不同取值值30－50厘米。(3)在洞门端墙墙厚度范围围内的洞口口衬砌基础础埋置深度度，应与端端墙基础相相同。(4)为保证洞门门稳固和施施工方便，，衬砌边墙墙外侧的洞洞门端墙基基础宽度一一般不小于于0.5m．(5)当墙基础砌砌筑在稳定定坚硬的基基岩斜坡上上时．基础础可切割成成台阶状。。4．当洞门挡挡(翼)墙受滑动控控制时．可可采用倾斜斜基底或凸凸形基底等等防滑措施施．基底倾倾斜度，土土质地基一一般不大于于0.2:1，稳定岩石石地基不大大于0.3：1。5．检算倾斜斜基底稳定定时，除检检算沿基底底的滑动稳稳定外，尚尚应检算沿沿地基上层层的水平剪剪切应力。。(三)洞门建筑材材料（1）钢筋混凝凝土（2）料石砌体体(四)洞门施工要要求1．洞门宜尽尽早修建，，并尽可能能避免在雨雨季施工．．洞门修筑筑前应作好好洞口及仰仰坡周围的的排水、截截水设施，，以保护边边、仰坡的的稳定。2．当洞口边边、仰坡土土石有剥落落可能时，，坡面应清清理并予以以防护．3．洞门端墙墙厚度范围围内的结构构，应与洞洞口环节衬衬砌采用同同一材料整整体灌筑。。4．翼墙和洞洞口挡土墙墙应与端墙墙同时砌筑筑．当翼墙墙需分段修修建时，其其墙身应留留施工缝，，并应检算算施工状态态稳定性。。5.洞门端墙,翼墙,挡土墙墙身身砌出地面面后,基坑必须及及时回填夯夯实，顶面面作成不小小于4%的排水坡。。5.2.4洞门的结构构计算1隧道洞门计计算原理及及方法洞门是支挡挡洞口正面面仰坡和路路堑边坡的的结构物，，洞门视为为墙背承受受土压力的的挡土墙结结构，根据据挡土墙理理论设计。。端墙式洞门门可按计算算挡土墙的的方法分别别核算如图图所示A、B、C、D、E、F、G各不同墙高高截面的稳稳定性和强强度，以此此决定端墙墙的厚度和和尺寸。翼墙式洞门门与端墙式式洞门一样样，也可采采用分条方方法取条带带计算。在计算端墙墙时，应考考虑翼墙对对端墙的支支撑作用。。隧道洞门计计算原理及及方法2洞门墙的主主要检算规规定墙身截面压应力σ≤容许应力墙身截面偏心距e≤0.3倍截面厚度基底应力σ≤地基容许承载力基底偏心距e岩石地基≤B/4土质地基≤B/6（B——基底厚度）滑动稳定系数Kc≥1.3倾覆稳定系数Ko≥1.5一、倾覆稳稳定计算二、滑动稳稳定性计算算基底偏心距距计算基底压应力力计算洞门设计计计算参数洞身衬砌洞门明洞斜井与竖井井内装、顶棚棚与路面隧道的防水水与排水第5章隧道道结构构造造5.3明洞什么是明洞洞？采用明挖法法修筑的隧隧道结构明洞特点：：地面建筑》》》地下建筑明洞要求：：符合地形、、地质、经经济、安全全、施工难难易等条件件5.3明洞5.3.1拱形明洞（常用）5.3.2棚式明洞（常用）5.3.3明洞基础5.3.4明洞填土5.3.1拱形明洞1、路堑对称称型2、路堑偏压压型3、半路堑偏偏压型4、半路堑单单压型(1)路堑对称型型适用于洞顶顶地势平缓缓,路堑两侧地地质条件基基本相同(2)路堑偏压型型适用于两侧侧山坡高差差较大的路路堑，高侧侧边坡有坍坍塌，落石石或泥石流流。(3)半路堑偏压压型适用于半路路堑靠山侧侧边坡较高高，有坍塌塌、落石或或泥石流等等不良地质质现象，而而外侧地面面较宽敞和和稳定。(4)半路堑单压压型适用于靠山山侧边坡或或原山坡有有坍塌、落落石等情况况，外侧地地形陡峻无无法填土地地段。5.3.2棚式明洞当山坡坍方方，山体侧侧压力不大大，或因受受地质、地地形条件的的限制，难难以修建拱拱形明洞时时，可采用用棚式明洞洞。棚式明洞顶顶板为梁式式结构。棚式明洞的的类型主要要取决于外外侧边墙的的结构形式式。通常有有墙式、刚架架式，柱式式和悬臂式式等棚式明洞洞(1)墙式棚洞(2)刚架式栅洞洞外墙结构为为连续框架架，对地基基承载力要要求较高(3)柱式棚洞外墙为独立立柱和纵梁梁方式，结结构简单，，预制吊装装方便，但但整体性较较差。(4)悬臂式棚洞洞当山坡较陡陡，坡面有有少量落石石，且外侧侧地基不良良或不宜设设基础时，，可采用悬悬臂式棚洞洞5.3.3明洞基础明洞边墙基基础必须置置于稳固的的地基上，，施工应符符合下列要要求：（1）偏压和单单压明洞外外边墙的基基底，在垂垂直路线方方向宜向内内挖成0.1:1的斜坡，提提高边墙抗抗滑力。（2）当地基松松软时应采采取增加承承载力的措措施。5.3.3明洞基础（3）基础开挖挖应核对地地质条件，，当挖至设设计高程仍仍不符合设设计要求时时应上报有有关方面处处理。（4）基基础础混混凝凝土土灌灌注注前前必必须须排排除除坑坑内内积积水水，，并并对对基基底底进进行行固固化化处处理理。。边边墙墙基基础础应应采采用用与与边边墙墙同同级级混混凝凝土土一一次次浇浇筑筑。。5.3.4明洞洞填填土土明洞洞回回填填施施工工应应符符合合下下列列要要求求：：1在拆拆除除外外模模后后应应立立即即做做好好防防水水层层及及纵纵向向盲盲沟沟，，保保证证排排水水通通畅畅。。2墙背背回回填填应应两两侧侧对对称称进进行行，，石石质质地地层层中中墙墙背背与与岩岩壁壁空空隙隙不不大大时时，，用用与与墙墙身身同同级级混混凝凝土土回回填填。。5.3.4明洞洞填填土土3墙后后排排水水设设施施应应与与回回填填同同时时施施工工，，并并保保证证能能使使渗渗水水顺顺畅畅排排出出。。4拱圈圈混混凝凝土土达达到到设设计计强强度度且且由由人人工工夯夯实实回回填填至至拱拱顶顶以以上上1m以前前，，不不得得采采用用机机械械回回填填。。5.3.4明洞洞填填土土5拱背背回回填填应应对对称称分分层层夯夯实实，，每每层层厚厚度度不不得得大大于于0.3m，两两侧侧回回填填的的土土面面高高差差不不得得大大于于0.5m，回回填填至至拱拱顶顶齐齐平平后后应应分分层层满满铺铺填填筑筑。。抗滑滑明明洞洞支撑撑锚锚杆杆明明洞洞墙式式棚棚洞洞基基础础与与填填土土柱式式棚棚洞洞基基础础与与填填土土刚架架式式棚棚洞洞基基础础与与填填土土洞身身衬衬砌砌洞门门明洞洞斜井井与与竖竖井井内装装、、顶顶棚棚与与路路面面隧道道的的防防水水与与排排水水第5章隧隧道道结结构构构构造造5.4竖井井与与斜斜井井为什什么么设设置置竖竖井井或或斜斜井井？？作用用1：增增加加开开挖挖工工作作面面作用用2：通通风风需需要要5.4竖井井与与斜斜井井5.4.1竖井井5.4.2斜井井竖井井1竖井井位位置置的的选选择择竖井与主主坑道的的衔接方方式3竖井断面面内部空空间布置置竖井示意意图竖井的构构成竖井断面面形式矩形竖井井圆形竖井井斜井1斜井位置置的选择择斜井坡度度选择3斜井断面面内部空空间布置置斜井设置置圆形断面面衬砌矩形断面面衬砌洞身衬砌砌洞门明洞斜井与竖竖井内装、顶顶棚与路路面隧道的防防水与排排水第5章隧隧道结构构构造5.5内装、顶顶棚及路路面1、内装2、顶棚3、路面4、噪声消消减1、内装为确保行行车安全全，在隧隧道中必必须采取取措施，，使墙面面亮度在在长期的的运营中中保持较较好水平平，墙面面须用适适当的材材料加以以内装处处理，其其作用如如下：①改善善隧道内内环境，，起诱导导作用；；②提高高墙面的的反射率率，增强强照明效效果；③吸收收噪音常用的隧隧道内装装材料①块块状混凝凝土材料料；②饰饰面板、、镶板等等质地致致密材料料；③瓷瓷砖镶面面材料；；④油油漆材料料。隧道内装装材料应应具有如如下性质质：①耐火火性，在在高温条条件下仍仍能维持持原状，，不燃烧烧、不分分解有害害成分等等；②耐蚀性性，长期期在油垢垢及有害害气体下下不变质质；③不怕水水，大多多数隧道道都存在在漏水问问题，在在水的浸浸泡下，，在潮湿湿环境中中不变质质、不霉霉烂；④材料料来源广广泛，价价格相对对便宜。。⑤能吸收噪噪音；⑥颜色色淡，易易清洁；；⑦具有有阻燃性性。2、顶棚※色彩的选选择：顶顶棚用漫漫反射材材料可以以避免产产生眩光光，其颜颜色的明明亮程度度直接影影响到路路面亮度度※美化隧道道，并且且起视觉觉诱导作作用※顶棚可做做成平顶顶或者拱拱顶：①①在自然然通风或或诱导通通风时，，可以用用拱顶；；②在半半横向或或横向通通风时可可以用平平顶。※顶棚以上上可以作作为通风风道和供供管理人人员使用用的通道道，因此此设计荷荷载可按按(据国外资资料)10MPa考虑2、顶棚3、路面⑴路面材料料主要有有两种：：砼和改性沥青青；⑵路面材料料应具备备如下性性能：①路面面材料应应具有抵抵御水冲冲刷和含含有化学学物质的的水的浸浸蚀能力力;②应具有较较高的抗抗侧滑的的能力；；③抗裂裂性、耐耐久性；；④容易易修补。。⑶路面与车车道分隔隔线等交通标标志之间间应保证证有明显显的亮度度对比和和鲜明的的颜色对对比3、路面⑷路基应具具有足够够的承载载力，尤其要要求在有有丰富地地下水的的条件下下也能满满足要求求，要求求有良好好的排水水设施4、噪声消消减※隧道内噪噪声水平平应保持持在60分贝以下下※隧道内采采取的措措施：①内装装材料的的制作；；②墙面面材料的的制作；；③路面面材料的的制作；；※利用原理理：声波的反反射原理理4、噪声消消减洞身衬砌砌洞门明洞斜井与竖竖井内装、顶顶棚与路路面隧道的防防水与排排水第5章隧隧道结构构构造※洞外防排排水措施施5.6隧道防排排水※洞内防排排水措施施隧道防排排水应视视水文地地质条件件因地制制宜地采采取“以排为为主，防防、排、、截、堵堵相结合合”的综合治治理原则则，达到到排水通通畅、防防水可靠靠、经济济合理、、不留后后患的目目的。隧道防排排水原则则对地表水水、地下下水应采采取妥善善的处理理，使洞洞内外形形成一个个完整的的畅通的的防排水水系统。。隧道防排排水要求求一般公路路隧道应应做到：：1、拱部不不摘水、、边墙不不滴水。。2、路面不不冒水、、不积水水、设备备箱洞处处不渗水水。3、冻害地地区隧道道衬砌背背后不积积水，排排水沟不不冻结。。汽车专用用公路隧隧道则应应达到：：拱部、墙墙部及设设备箱洞洞处均不不渗水(1)、洞外防防排水措措施A、地表处