隧道工程完整教学课件

隧道工程完整教学课件《隧道工程》张运良第0章

绪论20.3

隧道工程技术发展概况第0章绪论0.1隧道工程的基本概念与分类0.2隧道工程的功能与特点0.4

课程的特点与主要内容3本节主要内容：隧道工程的有关定义隧道工程的分类0.1隧道工程的基本概念与分类4◆是一种修建在地下的工程建筑物。◆修建在地下、两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线等通过的通道(在保留上部地层的前提下开挖出能够提供某种用途的地下空间)。0.1.1有关定义0.1隧道工程的基本概念与分类

1.隧道(tunnel)5

◆从事研究和建造各种隧道及地下工程的规划、勘测、设计、施工和养护的一门应用科学和工程技术，是土木工程的一个分支。

◆也指在岩体或土层中修建的通道和各种类型的地下建筑物。

2.

隧道及地下工程(tunnelandundergroundengineering)0.1.1有关定义60.1.1有关定义7

◆军工与人防工程：各种国防坑道，地下厂房和仓库、地下

核试验场、防空洞、核废料的储存等0.1.2隧道及地下工程的类型1.按用途分:◆交通运输：铁路、公路、地下铁道、水底隧道◆矿山工程：煤炭、有色金属等采矿、储存和生产等用途

的地下矿井和巷道工程◆市政工程：地下人行道、地下商场、给排水设施、

天然气管道、电缆管道◆水利与发电工程：地下发电厂以及其他各种水工隧道等0.1隧道工程的基本概念与分类8铁路隧道公路隧道地下铁道人行通道交通类隧道引水隧道尾水隧道导流隧道泄洪隧道水工隧道给水隧道排水隧道管路隧道市政隧道采矿巷道运输巷道矿山隧道按隧道的用途人防隧道9

山岭隧道

城市隧道

水底隧道

2.按地层分(经过的地层)：岩石(软、硬)隧道

土质隧道3.按所处位置分:0.1.2隧道及地下工程的类型10

圆形隧道

矩形隧道

马蹄形隧道

4.按施工方法分:钻爆法隧道

明挖法隧道

机械法隧道

沉埋法隧道

5.按断面形状分:0.1.2隧道及地下工程的类型11

矩形隧道

马蹄形隧道

圆形隧道

0.1.2隧道及地下工程的类型

5.按断面形状分:12

特大断面（>100m2）

大断面（50～100m2）

中等断面（10～50m2）

小断面（3～10m2）

极小断面（<3m2）

这是按国际隧道协会(ITA——InternationalTunnelAssociation)的定义数值划分的。

6.按开挖断面大小分:0.1.2隧道及地下工程的类型13

公路：特长隧道L＞3000m

长隧道3000＞L＞1000m

中长隧道1000＞L＞500m

短隧道L＜500m

7.按隧道长度分(山岭隧道):

铁路：特长隧道L＞10000m

长隧道10000＞L＞3000m

中长隧道3000＞L＞500m

短隧道L＜500m0.1.2隧道及地下工程的类型140.3

隧道工程技术发展概况0.1隧道工程的基本概念与分类0.2隧道工程的功能与特点第0章绪论0.4

本课程的特点与主要内容15本节主要内容：交通隧道的功能隧道工程的优点隧道工程的缺点0.2隧道工程的功能与特点16

在线路翻越山岭地段，通过修建隧道可减少展线长度，使线路平直。这是山岭交通隧道的最大功能。在设计上一般把这种隧道称为越岭隧道0.2.1交通隧道的功能

交通隧道是指专供铁路或公路运输使用的地下工程结构物。它是铁路或公路的重要组成部分之一。

1.克服高程障碍:0.2隧道工程的功能与特点170.2.1交通隧道的功能18

在线路沿河谷绕行时，为避免不良地质地段，如滑坡等，用隧道来裁弯取直时，可缩短线路长度这种隧道一般称为傍山隧道或河谷隧道

2.裁弯取直(缩短线路):0.2.1交通隧道的功能19例如：（1）大瑶山隧道（铁路）20例如：（2）蕉溪岭隧道群（公路）21

对于容易发生塌方、掉石、泥石流、滑坡等病害地段，修建隧道可大大改善运营条件，保证行车安全，节省养护维修费用。

3.避开不良地质地段:

例如，当一条线路有可能是从滑坡地段上通过时，可把线路往里挪动一些，用隧道通过。0.2.1交通隧道的功能220.2.1交通隧道的功能23

4.避开其他重要建筑或工程等:◆与公路、城市主干道的交叉处◆穿越城区重要建筑物◆穿越城区重要风景、园林区域◆绕避大型水利枢纽工程等

0.2.1交通隧道的功能240.2.1交通隧道的功能250.2.1交通隧道的功能26

长沙市湘江营盘路隧道27

长沙市湘江营盘路隧道28

随着人口的不断增长，土地越来越宝贵，尤其是在城市，地皮价格不断上涨，这便是现在世界上很多城市的建筑向底下发展的原因之一，目前世界上的科技发展正在开拓着两个新的领域：一个是宇宙空间，另一个是地下空间，也就是“上天入地”，因此，隧道工程将会起着越来越重要的作用。0.2.2隧道工程的优点

1.缩短线路长度，减少能耗

2.节约地皮0.2隧道工程的功能与特点29

既有利于国民经济的可持续发展。当今世界面临人口爆炸，土地退化，资源短缺，生态变坏，气候反常，环境恶化，人类赖以生存的地球已不堪重负，各国都把地下发展当成一种新型国土资源来看待。

3.有利于环境保护

4.应用范围广泛0.2.2隧道工程的优点30

由于修建隧道时场地狭小，工作流程环节较多，施工工序多，工程量也比路基等大，往往成为一条线路中的关键工程。0.2.3隧道工程的缺点

1.造价较高

●

一般是普通线路的8～10倍左右

●铁路隧道：单线约2～3万元/m，

双线约3～4万元/m；

●公路隧道大约与双线铁路隧道的相当。

2.施工期限长0.2隧道工程的功能与特点31

因为隧道建筑是地下作业，工作面狭小，光线暗、空气潮湿、劳动条件差，因此，发展机械化施工是改善工人劳动条件、提高劳动生产率的唯一途径。

3.施工作业环境和条件较差0.2.3隧道工程的缺点视频：隧道工程的特点320.3

隧道工程技术发展概况0.1隧道工程的基本概念与分类0.2隧道工程的特点第0章绪论0.4

本课程的特点与主要内容33本节主要内容：历史发展技术发展发展趋势0.3

隧道工程技术发展概况34

◆公元前2180～2160年，在古巴比伦城幼发拉底河下修筑的人行隧道，是迄今已知的最早用于交通的隧道，长190m。

◆古罗马时代(公元前后)，利用棚架支护和卷扬提升方法，开挖了数量较多的军用隧道和水工隧道，开挖方法是火烧开挖面，烧热后急速波冷水使岩石开裂……。0.3.1历史发展

1.国际上（1）古代0.3

隧道工程技术发展概况35

◆火药的改进和钻眼工具的创制，促使隧道修建技术显著提高，其中比较有影响的是1898年建成了穿越阿尔卑斯山的辛普郎隧道。第一次应用了TNT炸药（硝化甘油）和凿岩机。

1.国际上（2）现代

◆

现代隧道开挖技术是在火药的发明和19世纪产业革命后出现的，尤其铁路的出现对隧道起到了很大的推动作用；

◆

采用现代技术修建的第一座用蒸汽机车牵引的隧道是1826～1830年在英国利物浦至曼彻斯特的铁路线上，长1190m。0.3.1历史发展36

山岭铁路隧道:日本的大清水隧道

22.23Km，

交通(公路与铁路)隧道:日本的青函隧道

53.85Km

英法海峡隧道

50.4Km

公路隧道:挪威的Laerdal隧道

24.51Km。

1.国际上（3）目前世界上最长的交通隧道

瑞士的圣哥达(st.GoHhard)隧道，全长16.3km。0.3.1历史发展37日本青函隧道38英法海峡隧道39圣哥达隧道40辛普朗隧道41

◆春秋时代《左传》就有“隧而相见”的记载

◆三国时期的“官渡之战”，曹操掘地道…

◆封建时期各个朝代的帝王坟墓陵寝均修在地下

◆17世纪初宋应星所著《天工开物》是我国有关地下工程方面的最早书籍，它详细记载了竖井采煤法。

◆最早用于交通的隧道为“石门”隧道，位于今陕西省汉中县褒谷口内，建于东汉明帝永华九年。

2.国内（1）古代

0.3.1历史发展420.3.1历史发展43

◆最早的隧道是：台湾的狮球岭隧道(1887~1891，轨距1067mm，长261.4m)，位于台北——基隆线上

◆完全由中国人自行设计和修建的隧道是詹天佑负责设计的八达岭隧道

2.国内（2）近代0.3.1历史发展4445

八达岭隧道0.3.1历史发展46

◆已建成的最长普通铁路隧道：乌鞘岭隧道20.05km

◆已建成的最长高速铁路隧道：太行山隧道27.84km

◆已建成的最长公路隧道：秦岭终南山隧道18.40km

2.国内(3)现代(截至2010年底止)0.3.1历史发展47

第三代清水隧道：1972年为了修建上越新干线高速铁路而建，长22.222Km；线路更平顺，位置更低。0.3.2技术发展

1.国际上隧道工程的长度标志着一个国家发展的水平如日本的三代清水隧道，穿越海拔2000m的谷川山脉第一代清水隧道：1929.12，9.702Km，东口仍有展线；

第二代清水隧道：1963～1967，13.490Km，东口展线消除，但坡度较陡；0.3

隧道工程技术发展概况48日本三代清水隧道49

1.国际上其他日本——南朝鲜拟建海底隧道西班牙——摩洛哥的直布罗陀海峡隧道意大利——连接西西里岛的海底隧道正在建设之中0.3.2技术发展50

设备：有了钻孔台车和装碴运输机

主要干线：成昆线、贵昆线、湘黔线

代表性的隧道：成昆线沙木拉打隧道，6383m

建造速度：52km/年

2.我国（1）铁路隧道的建造20世纪50年代：

设备：开始使用风钻和小型装碴机

主要铁路干线：宝成线、川黔线

代表性的隧道：川黔线凉风垭隧道，4270m

建造速度：25km/年20世纪60年代：0.3.2技术发展5152

设备：因文化大革命，技术和设备基本保持现状

主要铁路干线：襄渝线、京原线、枝柳线

典型隧道：京原线的驿马岭隧道，7032m

建造速度：110Km/年（1）铁路隧道的建造

2.我国20世纪70年代：0.3.2技术发展5354

设备：出现了大型全液压钻孔台车、大型装碴机、模板台车、混凝土输送泵和运输车、喷锚支护等技术，以及采用信息化施工管理，

主要铁路干线：衡广复线、大同——秦皇岛线，

典型隧道：大瑶山隧道(14295m)

军都山隧道(8460m)（1）铁路隧道的建造

2.我国20世纪80年代：0.3.2技术发展5556575859大秦铁路军都山隧道60

设备：引进隧道掘进机——TunnelBoringmachineTBM

主要铁路干线：京九线、南昆线

典型隧道：秦岭隧道(18456m)

米花岭隧道(9392m)（1）铁路隧道的建造

2.我国20世纪90年代：0.3.2技术发展61秦岭隧道62

米花岭隧道63◆建成了国内工期最短的超长隧道：乌鞘岭隧道，22.050km，

◆正在修建世界最长的高原隧道：

关角隧道，长32.645km，海拔高度3344m以上

◆建成了最长的高速铁路隧道：太行山隧道：27.839km

◆建成了我国首座水下盾构高铁隧道（广深港客运专线）：

狮子洋隧道：10.8km（1）铁路隧道的建造

2.我国21世纪以来：0.3.2技术发展64

乌鞘岭隧道65

关角隧道

太行山隧道66

狮子洋隧道67◆目前我国隧道比重高的几条铁路干线

宜万线：58.0%,为世界最高

襄渝线：34.3%

成昆线：31.6%◆至2010年底：我国运营铁路隧道：8000多座

总延长超过：4500km◆其中10km以上铁路隧道如下表所示

2.我国（1）铁路隧道的建造0.3.2技术发展68

中国铁路10km以上隧道一览表序号隧道名称所在线路隧道长度/m建成年月备

注1太行山石太客专278402000.09

2吕梁山中太银线200702010.12

3乌鞘岭兰新线200502006.08双线4秦岭Ⅰ线西康184562000.05

5大瑶山衡广复线142941980.12双线6野山关Ⅱ线宜万线137982008.05

7霞浦温福专线130992008.01

8长梁山朔黄127822000.03

9东秦岭西安南京126682000.01

10园梁山渝怀线110682004.07

11鸡面山温福线100002009.05

69

◆公路隧道在文革前主要是一些短小隧道，总长不到100km

◆1960年，上海黄浦江打浦路水底公路隧道，以盾构法修建，直径10.2m，长1322m

◆改革开放以后随着高等级公路的修建，隧道才越来越长

◆近十多年来，公路隧道的建造也取得了迅猛发展，每年都有十座以上的隧道建成

2.我国（2）公路隧道的建造0.3.2技术发展70

◆目前我国已建成400余座公路隧道，总长度已超过100km

◆隧道长1000m以上的有40多座

◆较著名的公路隧道有：二郎山隧道，4160m，海拔2200m

华蓥山隧道，4705m、4686m(双洞)

中梁山隧道，3560多m

◆已建成的最长公路隧道：秦岭终南山隧道，18.4km

◆湖南省的最长公路隧道：雪峰山隧道，6950m

2.我国（2）公路隧道的建造0.3.2技术发展71

二郎山隧道

华蓥山隧道72

终南山隧道73

雪峰山隧道74

◆向超长发展

◆向大断面、多层发展

◆向水下发展

◆向城市发展

◆向机械化发展

◆向信息化发展0.3.3发展趋势0.3

隧道工程技术发展概况750.3.4技术发展0.3

隧道工程技术发展概况760.3

隧道工程技术发展概况0.1隧道工程的基本概念与分类0.2隧道工程的特点第0章绪论0.4

课程的特点与主要内容77本节主要内容：课程的特点课程的主要内容课程的学习0.4

课程的特点与主要内容78

是一门综合性较广的应用学科，需要用到的基础理论和技术基础理论知识有：

◆数学

◆工程力学(理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学)

◆岩石(土)力学、

工程地质

◆钢筋混凝土结构设计原理

◆建筑材料

◆计算机应用等0.4.1课程特点0.4

课程的特点与主要内容79

围岩分级标准

围岩压力计算0.4.2本门学科（课程）的主要内容1.隧道的规划与设计隧道位置的选择

平纵断面设计等

2.隧道结构构造——衬砌结构的特征

结构的几何形状与尺寸

结构的类型与使用条件

衬砌材料的基本知识3.岩体(或地层)——即围岩的特征0.4

课程的特点与主要内容804.衬砌结构的设计与计算

衬砌结构的荷载计算

衬砌结构的力学分析的基本原理和方法

5.隧道施工方法与施工工艺隧道的施工特点

针对不同地质条件的施工方法

施工过程中的基本作业循环施工组织与施工管理以及辅助施工0.4.2本门学科（课程）的主要内容81

以上的第1～5部分内容将属于本课程的重点重点：第1～12章6.隧道的运营管理与养护维护

隧道通风、照明

病害整治

隧道防灾

7.高速铁路隧道的基本知识

空气动力学效应

0.4.2本门学科（课程）的主要内容820.4.3课程的学习

◆参考书目：

参见教材最后页——主要参考文献◆学时紧，有些内容略讲，以自学为主◆每章有作业、思考题

◆有堂课考核◆上课纪律等0.4

课程的特点与主要内容834.课程的特点与主要内容3.隧道工程技术发展概况1.隧道工程的基本概念与分类2.隧道工程的功能与特点小结第0章绪论84思考题：1.隧道按使用功能分类时有哪些？2.铁路隧道与公路隧道在长度分类上有何异同？3．交通山岭隧道的主要有哪些功能？4.隧道工程的特点主要体现在哪几个方面？5.试列举3座以上我国有代表性的隧道工程实例。6.隧道工程的未来发展可体现在哪些方面？第0章绪论85中南大学隧道与地下工程系《隧道工程》第1章隧道工程勘测设计张运良86第1章隧道工程勘测设计

■隧道工程的勘测设计一般分为两阶段进行：

◆初测阶段：初步设计提供资料，应完成的勘测工作有：隧道所在地区自然条件的调查、隧道工程对周围环境影响的调查、工程地质及水文地质的勘查、地形测量、导线测量等。

◆定测阶段：是根据有关单位批准的初步设计文件及审核意见，在初测基础上进一步核对、落实、深化相关勘测资料，对复杂地质问题给出可靠性结论，为施工图设计提供资料。

◆对于长大隧道或地形、地质条件复杂的隧道，应采用两阶段勘测；对于地形及地质条件较简单的中、短隧道可以考虑采用一阶段勘测。87第1章隧道工程勘测设计1.1隧道工程勘察1.2隧道位置选择1.3隧道洞口位置的选定1.4隧道线路设计88本节主要内容：隧道勘测的基本内容自然地理概况调查地质调查环境调查气象调查1.1隧道工程勘察89

通过多种方案的比选，确定隧道的平面、纵断面线形。1.1.1隧道勘测的基本内容1.隧道工程调查

调查隧道穿越地段的地质、地貌、环境生态等自然条件，它们与隧道工程有着密切的关系。2.隧道线路确定3.隧道洞口位置选择1.1隧道工程勘察901.1.2自然地理概况调查1.地形资料2.地质资料地形图

1/50000～1/25000主要用于线路规划

1/5000～1/1000主要用于隧道方案的比选重要的长大隧道也可以考虑采用航空照片或卫星照片地质图和说明书。1/200000～1/50000比例尺的地质图

长大隧道还应参考航空照片以及遥感资料1.1隧道工程勘察913.工程资料4.气象资料1.1.2自然地理概况调查

在隧道附近的土建工程往往可以提供不少资料，如道路边坡的岩石露头和其它土木工程所记录的工程地质与水文地质资料。这些资料可以由施工记录和工程报告总结等文件中得到。

气温、气压、降水、水温、地温等

从气象台站和各种资料期刊、汇编、年鉴等处获得925.用地及环境资料6.灾害资料1.1.2自然地理概况调查用地：工程用地和施工用地

调查既有建筑：居民住宅、通讯设施、

排水设施、交通设施等

环境资料：自然环境，文物古迹、

自然保护区、居民环境等，

隧道所在地区历史上的暴雨、台风、地震、滑坡等发生的规模、频度931.1.3地质调查(1)工程地质特征(2)水文地质特征(3)不良地质和特殊地质现象(4)地震烈度(5)有害气体和放射性物质1.调查内容1.1隧道工程勘察941.1.3地质调查2.调查步骤(1)地形地质的初步调查

(2)地质详查3.调查手段(1)传统手段：钻探法(2)物探：电阻与弹性波法(3)其他技术：遥感

95数字实时成像地质雷达

地质钻探

9697(3)设计及施工时应注意的问题及对进一步调查的

建议1.1.3地质调查4.地下水调查5.应提供的资料(1)概述

地下水对隧道施工与运营都会产生较大的影响和危害

(2)地形地质说明(4)相关图纸981.1.3地质调查6.应交付的相关图纸⑴线路地形图(比例1/2000～1/5000)；

⑵洞口附近地形图(比例1/500)，沿线路中线每侧各

100米的范围进行；

⑶地质平面图；

⑷地质纵断面图(比例1/500～1/2000)；

⑸洞口附近地质纵断面图(比例1/200)以及洞口附近

地质横断面图若干。

99隧道线路平面图实例100隧道纵断面图实例101隧道洞口位置地形平面图实例1021031.1.4环境调查1.自然环境调查2.地物调查3.生活环境调查

动、植物的生态状况：种类、密度、分布、季节性变化地表水、地下水状况

土地利用状况：用途、面积范围等文物古迹、风景区等已有构建物：通讯设施、民房、地下管网等

废气、噪声、振动、地面下沉等，对居住环境、自然资源和已有地物的影响1.1隧道工程勘察1041.1.5气象调查

◆降雨:

年、月平均、日最大、小时最大降雨量

◆降雪:

最大降雪日、最大积雪量、积雪期、

最大日降雪量、雪密度、雪温

◆气温、地温：年平均气温、绝对最高最低气温、日温差；

冻结期、冻结深度、多年冻土深度、水温

◆风向、风速：频率分布(年间、月间、日间)

◆雾：发生日数(频度、滞留时间及其能见度)

◆洪水：洪水量、水位、时期1.1隧道工程勘察105第1章隧道工程勘测设计1.1隧道工程勘察1.2隧道位置选择1.3隧道洞口位置的选定1.4隧道线路设计106本节主要内容：概述越岭隧道位置的选择傍山(河谷)隧道位置的选择不良地质地段隧道位置的选择1.2隧道位置选择107

在山区修建铁路或高等级公路时，隧道的比重往往是很大的，因此，选择合理的隧道位置不仅是选线的重要组成部分，同时也关系着施工难易、工期长短、造价大小、运营安全和运输效率。1.2.1概述1.隧道位置选择的重要性1.2隧道位置选择108

主导因素：

◆工程地质和水文地质条件，因为它往往控制着线路方案的取舍和隧道位置的选择

◆地形条件也是选定隧道位置的重要条件之一。1.2.1概述2.选择隧道位置时考虑的主要因素（1）社会条件：◆政治、经济、国防对自然环境的影响◆例如:新龙门隧道（2）自然条件：工程地质、水文地质、地形、地貌等109新龙门隧道1.2.1概述110进行全面的政治、经济、技术的综合比较来确定在隧道位置选择时，首先应◆查清：工程地质及水文地质情况

◆根据：不同地形特点◆结合：线路技术标准通车期限工程造价施工及运营条件节省土地等因素1.2.1概述111

越岭隧道地段，一般山峦起伏，地形陡峻，工程地质和水文地质条件均较复杂，交通运输条件也比较困难，施工及弃碴场地狭窄，隧道施工往往控制全线或部分地段的工期。1.2.2越岭隧道位置的选择1.越岭隧道的概念

通过山区的交通干线往往要翻越分水岭，从一个水系进入另一个水系，这段线路称之为越岭线，线路为穿越分水岭而修建的隧道称为越岭隧道。用于缩短线路，克服高程障碍。1.2隧道位置选择1121.2.2越岭隧道位置的选择113

垭口的概念：当线路必须跨越分水岭时，分水岭的山脊线上高程较低处，即称垭口。1.2.2越岭隧道位置的选择2.选择越岭隧道的两大要素平面位置与立面位置的选择(1)平面位置的选择

——选择垭口114115

◆垭口两侧沟谷引线工程大小、展线难易情况、线路顺直与否，也是方案综合比选的一个重要方面。1.2.2越岭隧道位置的选择2.选择越岭隧道的两大要素1)考虑重点◆垭口的地形和地质条件的好坏和隧道的长短。因为二者关系到施工的难易、工期的长短和运营的安全等问题。(1)平面位置的选择116

◆然后进行可能通过的垭口、沟谷的比选。1.2.2越岭隧道位置的选择

2)选择垭口的方法

◆利用小比例尺地形图(如军用地图)、航空照片、

卫星照片等；

◆根据线路的航空线方向和克服越岭高程的不同要求

进行大面积选线，录求可供越岭的几个垭口位置；2.选择越岭隧道的两大要素(1)平面位置的选择1171.2.2越岭隧道位置的选择118

成昆线从大渡河水系的牛日河进入安宁河水系的孙水河，需穿越小凉山分水岭，该岭与两侧高差约900余米，线路需克服越岭的巨大高差，越岭地段计有沙木拉打、瓦吉木、小相岭、阳糯雪山四个垭口。1.2.2越岭隧道位置的选择2.选择越岭隧道的两大要素例如：成昆线沙木拉打隧道的比选线路方案隧道长（km）高程（m）线路长（km）沙木拉打6.42188～2243141.5瓦吉木14.51950～2077109.3小相岭19.51782～1815109.3阳糯雪山25.81760～180083.51191.2.2越岭隧道位置的选择1201.2.2越岭隧道位置的选择121

◆隧道位置高，隧道长度短，施工工期短，但两端展线长，线路拔起高度大，通过能力小，运营条件差；

◆隧道位置低，则与前者相反，但施工难度增加。

◆宜采用低位置方案，但必须进行多种因素综合比选。2.选择越岭隧道的两大要素(2)立面位置的选择——选择高程

越岭隧道立面位置的选择是指隧道越岭标高的选择。

垭口不同，越岭标高，就会出现不同长度的隧道方案。1.2.2越岭隧道位置的选择122

凉风垭方案(采用方案)：在雷神坡方案的基础上，进一步压低越岭位置的较好方案。越岭隧道长4270米，拔起高度小、展线短、线路较顺直。1.2.2越岭隧道位置的选择2.选择越岭隧道的两大要素(2)立面位置的选择——选择高程

例如：川黔线上的凉风垭隧道即为较为典型的例子。为穿越娄山山脉分水岭的越岭隧道，根据地形特点，选择了三个主要方案进行比较：

马鞍山方案：越岭隧道长2810米，位置较高，线路需克服较大高差。

雷神坡方案：越岭隧道长3490米，位置较马鞍山方案较低，线路状况大为改善，但该处为一大断层，地质条件不利；1231.2.2越岭隧道位置的选择1241.2.2越岭隧道位置的选择125

山区铁路（或公路）除越岭地段以外，线路大多是沿河傍山而行，在地势陡峻的峡谷地段，常需修建的隧道即为傍山隧道，也有称之为河谷线隧道。1.2.3傍山(河谷)隧道位置的选择1.傍山隧道的概念1.2隧道位置选择126傍山(河谷)隧道实例1272.傍山隧道的特点(1)依山傍水修建时，施工中容易破坏山体平衡，造成各种病害；

(2)是在山体表层范围内修建隧道，常常遇到崩塌、滑坡、错落、松散堆积及泥石流等不良地质现象，地质情况较为复杂；

(3)一般埋深较浅，属浅埋隧道和短隧道群，洞身覆盖薄、易产生不对称的偏压情况；

(4)河道狭窄，水流湍急冲刷力强，对山坡稳定和隧道安全威胁较大。1.2.3傍山(河谷)隧道位置的选择128

傍山隧道在浅埋地段，要注意洞身覆盖厚度问题。为保持山体稳定和避免冲刷偏压、隧道位置宜往山体内侧靠，一般要求隧道外侧最小覆盖厚度应不小于下表中的数值。3.傍山隧道的位置选择要点(1)保证最小覆盖层厚1.2.3傍山(河谷)隧道位置的选择129偏压隧道外侧拱肩山体最大覆盖厚度t(m)地面坡1：m线别围岩级别示意图ⅢⅣ石Ⅳ土Ⅴ1；0.75双线7.0***1：1单线*5.010.018.0双线7.0***1：1.25双线**18.0*1：1.5单线*4.08.016.0双线7.011.016.030.01：2单线*4.06.012.0双线*10.014.025.01：2.5单线**5.510.0双线**13.020.0注：1.Ⅵ级围岩的t值可通过计算确定；2.

Ⅲ、Ⅳ级围岩的t值应扣除表面风化破碎层和坡积层厚度；3.“*”表示缺少统计资料，设计时可通过工程类比或经验设计取值。130

河岸存在中冲刷现象或河道窄、水流急，冲刷力强的地段，要考虑河岸受冲刷对山体和洞身稳定的影响，隧道位置宜往山体内侧靠一些，有可能时，最好设在稳定的岩层中。3.傍山隧道的位置选择要点(2)尽量内靠1.2.3傍山(河谷)隧道位置的选择131

傍山隧道位置应考虑施工便道设置和既有公路的位置，应注意既有公路边坡可能坍塌和便道施工对洞身稳定的影响。3.傍山隧道的位置选择要点(3)注意周围既有建筑对隧道稳定的影响1.2.3傍山(河谷)隧道位置的选择132

线路沿山嘴绕行应与直穿山嘴的隧道方案进行比较。如山嘴地段地形陡峻、地质复杂，河岸冲刷严重，以路堑或短隧道通过难以长期保证运营安全时，应尽可能用“裁弯取直”，以较长隧道方案通过。3.傍山隧道的位置选择要点

(4)尽可能“裁弯取直”

1.2.3傍山(河谷)隧道位置的选择1331.2.3傍山(河谷)隧道位置的选择1341.2.3傍山(河谷)隧道位置的选择135

◆常见的不良地质条件主要是指：

滑坡、崩坍、松散堆积、泥石流、岩溶及含盐、含煤地层、地下水发育等地质现象。1.2.4不良地质地段隧道位置的选择

◆大量工程实践表明：不论是河谷线还是越岭线。在具体选定隧道位置时都必须详细研究地质条件的影响，力求使隧道在较好的地质条件下通过，尽量减少不良地质条件的影响是极力重要的。1.2隧道位置选择1361.2.4不良地质地段隧道位置的选择1.滑坡地区137（2）层状倾斜岩层沿某个软弱面滑动1.2.4不良地质地段隧道位置的选择1.滑坡地区（1）山体可能沿某软弱面滑动138139

悬崖陡壁地区，日久风化、产生张开节理和裂隙，不要把隧道置于地表不厚的傍山位置。1.2.4不良地质地段隧道位置的选择2.崩塌地区140

岩石经风化作用，分解和剥离成为大小不一的块体，从山坡上方滚下，或冲刷夹持而堆积在山坡坡脚处，形成松散堆积体。隧道通过这类地区，开挖时极易发生坍方，给施工带来困难。这时宜把隧道位置放在岩堆以下的稳定岩体之中。1.2.4不良地质地段隧道位置的选择3.岩堆地区141

应避免把隧道放在冲积扇范围以内，以免堵塞隧道洞口，或建明洞，使泥石流在明洞顶通过。4.泥石流1.2.4不良地质地段隧道位置的选择1421.2.4不良地质地段隧道位置的选择5.溶洞地区尽量避免或要有足够的安全距离。143

（1）地下水不宜从多水地区通过（隧道内建桥）；

（2）高地温1.2.4不良地质地段隧道位置的选择6.瓦斯地区

隧道在通过煤层时会遇到甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)等有害气体，容易引起火灾、爆炸、最好避开，不得已时作好通风。7.其他144第1章隧道工程勘测设计1.1隧道工程勘察1.2隧道位置选择1.3隧道洞口位置的选定1.4隧道线路设计145本节主要内容：洞口位置选定的重要性洞口位置选定的原则和要求1.3隧道洞口位置的选定1461.3.1洞口位置选定的重要性

◆是隧道勘测设计的重要环节之一。洞口位置选择好坏，将直接影响隧道施工、造价工期和运营安全。

◆选择时要结合洞口的地形、地质条件、施工、运营条件以及洞口的相关工程(桥涵、通风设施)综合考虑。1.3隧道洞口位置的选定

◆要避免单纯经济观点(所谓“等价点”)来选定隧道洞口

等价点的概念：每米路堑的造价是随着路堑的挖深增大而显著增大的，当路堑挖深达到某一程度时，其每米造价就会与每米隧道的造价相等，甚至超过。因此认为在二者造价相等的点就是路堑转入隧道最经济合理的地方。147

1.洞口应尽可能设在山体稳定、地质较好处，不应设在排水困难的沟谷低洼中心。1.3.2洞口位置选定的原则和要求总的原则：早进洞、晚出洞目的：确保施工、运营的安全

理由：

(1)沟谷地势狭窄，不利施工；

(2)不利防洪、排水；

(3)洼地一般地质条件较差。1.3隧道洞口位置的选定148

线路与等高线斜交无法避免时：

◆可采用斜交洞门，但围岩类别应不小于Ⅲ级。且斜交角度一般不小于45

◆接长明洞

◆采用台阶式洞门1.3.2洞口位置选定的原则和要求2.洞口应尽可能设在线路与地形等高线正交处149

理由：不使山体受扰动太甚，不使新开出的暴露面太大1.3.2洞口位置选定的原则和要求3.隧道洞口的路肩设计标高，应高于洪水设计标高Ⅰ、Ⅱ级铁路、高速公路为100年一遇Ⅲ级与其他公路为50年一遇设计标高=水位+0.5(壅水+波浪)4.边坡、仰坡不宜开挖过高，以保证洞口安全

教材中表1-3列出了《隧道设计规范》允许的各级围岩洞口最大开挖高度与边仰坡坡率（见下表）150仰坡边坡1511.3.2洞口位置选定的原则和要求隧道

洞口边、仰坡控制高度围岩分级Ⅰ～ⅡⅢⅣⅤ～Ⅵ边、仰坡坡率贴壁1:0.31:0.51:0.51:0.751:0.751:11:1.251:1.251:1.5高度(m)15202520251518201518注：设计开挖高度系从路基边缘算起。1521.3.2洞口位置选定的原则和要求5.当隧道穿过悬崖陡壁时，可贴壁进洞

◆当隧道穿过悬崖陡壁时，岩壁稳定且落石或坍塌不可能时，一般不宜刷动原坡面，破坏地表植被，暴露风化破碎岩层，使洞口处于不利地位。153

◆若洞顶危岩活石难以清除，或支护上有落石掉块危机行车安全时，应延伸洞口接长明洞至能坍落影响范围以外3～5m。1.3.2洞口位置选定的原则和要求5.当隧道穿过悬崖陡壁时，可贴壁进洞1546.当洞口地形平缓时1.3.2洞口位置选定的原则和要求

由于选定洞口位置有较大的伸缩范围此时，此时应结合洞外填方路堑施工难易、路堑排水支农要求、弃碴场地、施工力量及机械设备等情况全面考虑。7.注重环境保护155156第1章隧道工程勘测设计1.1隧道工程勘察1.2隧道位置选择1.3隧道洞口位置的选定1.4隧道线路设计157本节主要内容：隧道线路平面设计隧道线路纵断面设计1.4隧道线路设计158◆隧道长度(起迄点)的计算

铁路：洞门外表面与内轨顶面的交点

公路：洞门外表面与路线中线的交点◆概念：隧道平面是指隧道中心线在水平面的投影隧道纵断面是中心线展直后在垂直面的投影1.4隧道线路设计159(3)当洞外明线出现曲线时，最好要使曲线的缓直点(或直缓点)距洞口一定距离(如公路隧道应保证停车视距)。1.4.1隧道线路平面设计

设计要点(1)在地形地质条件可能的情况下，应尽可能采用直线或大半径曲线，避免小半径曲线(曲线的缺点见教材)。(2)隧道应尽量避免设反向曲线或复曲线，以利于运营施工。1.4隧道线路设计160(4)公路隧道线路平面

◆公路隧道因为行驶的车辆不同。必须设置曲线时，要求曲线半径不能太小，因为小半径曲线会产生视距问题，即司机的通视不好，容易出交通事故。

◆隧道内是禁止超车的，故不考虑超车视距要求；高速公路隧道和一级公路隧道应满足停车视距要求；其他各级公路隧道应满足会车视距要求。同时，从方便施工的角度考虑，也不宜采用设超高的平曲线(见下表)。

1.4.1隧道线路平面设计

设计要点161公路隧道不设超高的圆曲线最小半径(m)

设计速度

(km/h)路拱1201008060403020≤2.0%5500400025001500600350150＞2.0%75005250335019008004502001.4.1隧道线路平面设计

设计要点1621.4.2隧道线路纵断面设计

1.设计要素◆坡道形式◆坡度大小◆坡段长度◆坡段连接1.4隧道线路设计163

单面坡多用于线路的紧坡地段或是展线地区及河谷隧道中，以利争取高程1.4.2隧道线路纵断面设计

2.坡道形式两种：人字坡和单面坡

人字坡常出现在越岭隧道、长大隧道中1641.4.2隧道线路纵断面设计

3.坡度大小(1)隧道内最大限制坡度铁路≥3‰公路不大于3%，不小于0.3%(2)铁路隧道内的坡度折减湿度影响、空气阻力影响：见教材的表1－51651.4.2隧道线路纵断面设计

4.坡段长度

对于铁路隧道，当列车经过变坡点时会产生附加力及附加速度，如果隧道内变坡点过多，就容易使旅客感到不适。同时，过多的变坡点也会给运营维修养护增加困难。因此隧道内的坡度宜设计长些，或不短于列车长度。1661.4.2隧道线路纵断面设计

5.坡段连接

◆为了行车平顺，两个相邻坡段坡度的代数差值不宜太大。

从安全的观点出发，坡段间的代数差值△ip不应大于重车方向的限坡值

，否则就应在两个坡段之间插入一段缓和坡段。

◆当相邻坡度差大于一定限值时，设置缓和坡段已不解决问题，而应在变坡点处设置竖曲线，还要注意竖曲线不应与缓和曲线重叠。这些规定与洞外明线的要求是一样的。

◆具体方法可参见铁路选线知识相关内容。167小结第1章隧道工程勘测设计168思考题：

1.隧道工程勘察的基本内容是什么？2.地质调查后应提供的主要资料有哪些？3.如何考虑地形条件对隧道位置的影响？4.越岭隧道选择时要考虑的主要因素是什么？5.傍山隧道选择是要考虑的主要因素是什么？6.隧道洞口位置选择的总原则与目的。7.解释隧道纵坡的形式、适用条件及限制坡度？

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（一）169交通隧道结构由主体建筑和附属建筑组成第2章隧道主体建筑结构引言◆主体建筑：为保持隧道的稳定，保证行车安全

运行修建的

包括：洞身衬砌+洞门结构◆附属建筑：保证车辆安全运行和正常使用的

附加设施

（第3章介绍）170171第2章隧道主体建筑结构2.1隧道限界与净空2.2隧道衬砌断面设计2.3隧道洞身支护结构2.4隧道洞门结构2.5隧道明洞结构172本节主要内容：隧道净空与限界的概念隧道建筑限界的确定曲线隧道净空加宽2.1隧道限界与净空1731.隧道净空的概念

指衬砌内轮廓线所包括的空间。2.1隧道限界与净空2.隧道净空(内轮廓)应满足的要求◆保证车辆行使安全——满足隧道建筑限界的要求。◆使结构受力的合理状态，即要结合衬砌结构的受力

特点，内轮廓应该是圆顺的。◆经济合理：即不致过分超挖，节省劳动力及费用。

从以上几点可以看出，隧道建筑限界对于决定隧道净空，起着关键作用。2.1.1基本概念174

3.隧道建筑限界的概念

隧道建筑限界是为了保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间范围。

总的来说，隧道建筑限界是指衬砌内缘不能侵入的轮廓线。2.1.1基本概念175

1．铁路隧道建筑限界需要考虑的重要因素（普通铁路）

(1)机车车辆及相应设备(脱轨器、接触电线等)的限界

(2)货物装载限界：

超限货物装载限界高度尺寸

5.3000m

货物上跳振幅

0.0465m

高度=5.50m

安全量

0.1505m

超限货物装载限界半宽尺寸2.2250m

横向振幅

0.1705m

半宽=2.44m

安全量

0.0445m

(3)附属建筑限界（如无人行道、排水管、电缆槽等）。2.1隧道限界与净空2.1.2铁路隧道建筑限界1762.1.2铁路隧道建筑限界机车车辆限界机车车辆限界：满足我国各种型号

的铁路机车所需的最大断面铁路建筑接近限界：全国铁路线上所有

建筑物都不允许侵入的净空范围隧道净空铁路建筑接近限界隧道建筑限界2．普通铁路的限界标准177

2．普通铁路的限界标准

以下两图是我国现行常规铁路“隧道建筑限界”的国家标准[GB146.2—83]，它按牵引类型及线路数目分类为：

蒸汽、内燃隧限1——甲：单线6.00m(高)×4.88m(宽)

乙：双线6.00m(高)×8.88m(宽)

电力

隧限2——甲：双线6.55m(高)×4.88m(宽)

乙：双线6.55m(高)×8.88m(宽)2.1.2铁路隧道建筑限界178隧限1：蒸汽及内燃牵引的单线、双线铁路隧道限界图2.1.2铁路隧道建筑限界179隧限2：电力牵引的单线、双线隧道限界图2.1.2铁路隧道建筑限界180200km/h客货共线电力牵引铁路建筑限界（单位：mm）200km/h及以上客运专线铁路建筑接近限界（单位：mm）3．客运专线铁路隧道的限界标准2.1.2铁路隧道建筑限界1814．高速铁路隧道的限界标准2.1.2铁路隧道建筑限界1821.公路隧道建筑限界组成部分2.1.3公路隧道建筑限界2.1隧道限界与净空◆

行车道宽度（W）◆

侧向宽度（L）◆

人行道（R）或检修道（J）

当设置人行道时，含余宽（C）◆

车道数1832.1.3公路隧道建筑限界1.公路隧道建筑限界组成部分1842.1.3公路隧道建筑限界2.公路隧道建筑限界标准1851862.1.4铁路隧道曲线加宽2.1隧道限界与净空

(1)车辆通过曲线，转向架中心点沿线路运行，车辆由于不能弯曲而保持矩形形状。

两端向曲线外侧偏移，中间向曲线内侧偏移。1.加宽原因1872.1.4铁路隧道曲线加宽

(2)曲线外轨超高，车辆向曲线内侧倾斜，车辆限界控制点在水平方向向内移动一个距离

曲线隧道净空的加宽值：

内侧加宽：

外侧加宽：

总加宽：1.加宽原因2.总加宽值1882.1.4铁路隧道曲线加宽3.单线铁路曲线隧道加宽值：—车辆转向架中心距离，18mR—曲线半径H—隧道限界控制点自轨面起的高度,cmE—外轨超高值,cmL—车辆长度，26m1892.1.4单线铁路隧道曲线加宽

式中：v——铁路远期行车速度，km/hR——曲线半径，m3.单线铁路曲线隧道加宽值：1902.1.4曲线隧道净空加宽4.单线曲线隧道中线与线路中线偏离距离

断面加宽后，隧道中线向曲线内侧偏移了一个距离，单线隧道偏移值为：

1912.1.4铁路隧道曲线加宽5.双线铁路曲线隧道加宽及

计算与单线加宽值相同，另外，内外侧线中线间需加宽当外侧线路外轨超高大于内侧线路外轨超高时H—车辆外侧顶角距内轨顶面的高度，取360cmE—外侧线路的外轨超高值，cm◆加宽值1922.1.4铁路隧道曲线加宽◆双线铁路中线偏移5.双线铁路曲线隧道加宽1932.1隧道限界与净空2.1.5曲线铁路隧道加宽平面布置

1.圆曲线:按计算值W予以加宽。

2.缓和曲线:

(1)自圆曲线终点至缓和曲线中点，并向直线方向方向延长13m，采用圆曲线加宽断面。

(2)其余缓和曲线段，并自缓和曲线起点向直线段延长22m，采用加宽值的一半。

(3)不同加宽值衬砌断面的衔接，可以采用错台或在1米范围内逐渐过渡的形式进行。1942.1.5曲线铁路隧道加宽平面布置195类别半径(m)

加宽值(m)汽车轴距加前悬(m)250~200200~150150~100100~7070~5050~3030~2525~2020~15150.40.60.81.01.21.41.82.22.5280.60.70.91.21.52.0——35.3+8.80.81.01.52.02.5——注：四级公路和山岭重丘的三级公路采用第1类加宽值；其余各级公路采用第3类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第2类加宽值。2.1隧道限界与净空2.1.6公路隧道平曲线加宽取值196第2章隧道主体建筑结构2.1隧道限界与净空2.2隧道衬砌断面设计2.3隧道洞身支护结构2.4隧道洞门结构2.5隧道明洞结构197本节主要内容：隧道衬砌断面设计内容和步骤铁路隧道衬砌断面设计公路隧道衬砌断面设计隧道衬砌断面厚度2.2隧道衬砌断面设计1982.2隧道衬砌断面设计2.2.1隧道衬砌断面设计内容和步骤1.衬砌断面设计内容隧道衬砌为超静定结构，不能通过计算直接得到断面形状和截面尺寸，需依据经验和相关规范推荐方案初步拟定，再通过强度检算进行调整。初步拟定衬砌形状和尺寸需考虑的因素：（1）衬砌内轮廓线（2）结构轴线（3）衬砌厚度1992.2.1隧道衬砌断面设计内容和步骤（1）隧道内轮廓必须符合隧道建筑净空限界（基本要求）（2）内轮廓线应尽量减小洞室的体积（经济）（3）结构轴线应尽可能地符合压力线（受力合理）（4）采用的施工方法能确保断面形状及尺寸有利于隧道的稳定

（围岩稳定）2.设计目标2003.衬砌断面设计步骤（1）根据隧道类型确定相应建筑限界（2）根据围岩初步拟定截面形状和厚度（3）断面优化、强度检算并评价内轮廓线2.2.2铁路隧道衬砌断面设计1.衬砌断面相关参数h:轨顶面至拱顶高度f:拱顶至拱脚矢高b:衬砌拱部净宽之半a:内径r2的圆心o2至o1

的水平和垂直距离

r1:拱圈第一个内径r2:第二个内径Φ1:第一段圆曲线的终

点截面与竖直面的夹角φ2:拱脚截面与竖直面

的夹角2.2隧道衬砌断面设计2012.2.2铁路隧道衬砌断面设计2.衬砌断面几何关系上式含b、f、φ1、a、r1、r2、φ2共7个参数先给定b、f、φ1及a值后，再解出r1、r2及φ2。曲线地段需要加宽时，保持r2及φ2不变，φ1仍取45º，b值根据加宽要求也是已知，故未知参数f、a、r1仍可求解。（1）拱圈部分2022.2.2铁路隧道衬砌断面设计2.衬砌断面几何关系（2）曲墙部分2032.2.2铁路隧道衬砌断面设计小结(1)衬砌内轮廓线(标准化)(2)衬砌外轮廓线(可变化)(3)衬砌截面厚度(可变化)(4)内轮廓线与厚度影响结构轴线(5)外轮廓线决定是否变截面衬砌，亦影响结构轴线2.2隧道衬砌断面设计2042.2.3公路隧道衬砌断面设计(1)铁路隧道建筑限界是固定统一的，而公路隧道的建筑限

界则不定1.公路隧道与铁路隧道的主要区别(2)公路隧道的附属设施比铁路隧道多且要求高，且每一

座隧道均会因交通流量和长度不同而要求不同(3)断面设计的优化就具有必要性(4)规范推荐断面形式（标准化趋势）2.2隧道衬砌断面设计2052.2.3公路隧道衬砌断面设计2.公路隧道断面设计过程2062.2.3公路隧道衬砌断面设计目前公路隧道以单心圆、坦三心圆两种断面应用最为普遍。3.公路隧道常见断面形式2074.单心圆衬砌断面设计2.2.3公路隧道衬砌断面设计（1）单心圆衬砌内轮廓线208（2）内轮廓线几何关系2.2.3公路隧道衬砌断面设计4.单心圆衬砌断面设计209其它参数见限界要求迭代求解面积最小为最优(3)独立变量：(4)约束条件：2.2.3公路隧道衬砌断面设计4.单心圆衬砌断面设计2102.2.3公路隧道衬砌断面设计（1）坦三心圆内轮廓线5.坦三心圆衬砌断面设计211

（2）独立变量（3）基本几何方程（4）约束条件其余参数约束条件见限界要求参数求解需假定A1及A2，其余同单心圆优化。2.2.3公路隧道衬砌断面设计5.坦三心圆衬砌断面设计2122.2隧道衬砌断面设计2.2.4隧道衬砌断面厚度(1)单线铁路隧道拱顶厚度一般为30～60㎝(2)双线铁路隧道衬砌拱顶厚度为40～80㎝(3)仰拱厚度一般稍小于拱顶的厚度(4)衬砌可以等厚，也可将拱脚和边墙较拱顶加厚20%～50%衬砌截面最小厚度(㎝)建筑材料种类隧道和明洞衬砌洞门端墙、翼墙和洞口挡土墙拱圈边墙仰拱混凝土20202030片石混凝土5050浆砌粗料石或混凝土块303030浆砌块石3030浆砌片石5050213问题（思考题）：1、确定隧道建筑限界需要考虑哪些因素？2、比较铁路隧道与公路隧道衬砌断面，影响断面形状

有哪些因素？3、如何运用数学优化知识使断面满足各方面要求？小结214第2章隧道主体建筑结构2.1隧道限界与净空2.2隧道衬砌断面设计2.3隧道洞身支护结构2.4隧道洞门结构2.5隧道明洞结构215本节主要内容：洞身支护结构主要类型整体式衬砌结构装配式衬砌结构喷锚支护结构复合式衬砌结构连拱隧道与小间距隧道衬砌洞身支护结构要求2.3隧道洞身支护结构2162.3.1隧道洞身支护结构主要类型

隧道洞室开挖，围岩被扰动，为保持围岩的稳定，确保施工与运营安全，隧道必须施作支护结构，即隧道衬砌。支护结构的型式分为：

1.外部支护：

从外部支撑坑道围岩的支护方式，如：(1)整体式混凝土衬砌

(2)拼装式衬砌(3)喷射混凝土支护2.3隧道洞身支护结构2172.3.1隧道洞身支护结构主要类型2.内部支护：

对围岩进行加固以提高其稳定性，如：(1)锚杆支护(2)喷射混凝土支护(3)注浆加固

3.混合支护：

将内部和外部支护混合一起的衬砌，如：(1)喷锚支护(2)复合式衬砌2182.3.2整体式衬砌结构指就地灌注的混凝土衬砌，也称模筑混凝土衬砌。1.工艺流程立模——灌筑——养生——拆模3.缺点2.优点(1)对地质条件和施工条件的适应性较强(2)易于按需要成型

(3)整体性好(4)抗渗性强(1)需要养护时间(2)受力较慢2.3隧道洞身支护结构219模筑混凝土衬砌2202.3.2整体式衬砌结构1.直墙式衬砌适用条件：(1)地质条件较好的Ⅰ、Ⅱ

级围岩(2)围岩压力以竖向为主，几乎没有或仅有很小的水平侧向压力2212.3.2整体式衬砌结构半衬砌2.半衬砌(1)地质条件极好，整体岩层坚固(2)几乎无水平侧压力，也无地下

水侵入适用条件：注：可不设边墙，但应把两侧岩

壁表面喷浆敷面2222.3.2整体式衬砌结构3.曲墙式衬砌适用条件：(1)地质较差，岩体松散

破碎，强度不高(2)侧向水平压力较大(3)有地下水仰拱的概念与作用：2232.3.3拼装式衬砌结构

因隧道施工工业化和机械化发展而出现的，这种衬砌先是在工厂(或现场)预制成若干构件，然后运入隧道内，用机械将这些构件拼装成一环接一环的衬砌。目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道中应用。1.优点◆

可立即承受围岩压力◆

工厂化、机械化，改善劳动条件◆

不需临时支撑可节省大量材料及劳力◆速度快，工期短，造价低2.3隧道洞身支护结构2242252262.3.3拼装式衬砌结构2.缺点◆

接缝多，整体性差◆抗渗性差，防水困难◆需要足够的拼装空间◆

制备构件尺寸上要求精度高随着隧道工程技术的发展，在克服以上缺点后，拼装式衬砌将是一个很有前途的衬砌形式。例如，已通车的广深港客运专线狮子洋隧道，就是采用的这种衬砌结构。2272.3.4锚喷支护结构1.作用原理

喷射混凝土加设锚杆和金属网构成的一种支护形式，简称‘喷锚支护’，是目前常用的一种围岩支护手段。喷射混凝土充填裂隙、封闭围岩壁面，靠喷层与围岩的

粘结力及自身的抗剪能力组成一个新的承载结构体系；通过锚杆的悬吊效应、组合梁效应、加固效应以发挥

围岩自承能力形成一种柔性衬砌结构，与围岩合成一体，共同作用，

充分调动或发挥围岩的自稳能力2.3隧道洞身支护结构2282.3.4锚喷支护结构2.锚喷支护类型3.锚喷支护优点

◆锚杆支护

◆喷射混凝土支护

◆喷射混凝土+锚杆联合支护

◆喷射混凝土+锚杆+钢筋网联合支护

◆以上类型加设型钢支撑或格栅拱架而成的联合支护

◆充分发挥围岩的自承能力，因而有效地利用洞内净空

◆施工简便，提高作业安全性和作业效率，

◆使坑道断面缩小，从而减少了开挖量，也节省圬工229锚杆结构图示2302312322.3.5复合式衬砌结构

1.结构组成：

复合式衬砌是将衬砌分为多层施作，目前大多采用内外两层衬砌。

即：外衬+防水层+内衬内衬（二次衬砌）外衬（初期支护）模注混凝土衬砌喷射混凝土支护模注混凝土衬砌喷射混凝土+锚杆支护模注混凝土衬砌格栅钢构拱架+喷锚支护2.3隧道洞身支护结构2332.3.5复合式衬砌结构2.复合式衬砌结构图2342.3.5复合式衬砌结构2.复合式衬砌结构图2352.3.5复合式衬砌结构3.复合式衬砌受力状态保护围岩和加固围岩，促进围岩的应力调整，充分发挥围岩的自承作用

（1）初期支护受力状态（2）二次衬砌受力状态

◆地质情况较好时，初期支护与围岩承载比例大，二次衬砌用来提高安全度；

◆在围岩比较软弱地段，则内、外衬砌是共同承载；

◆在一些特殊地质地段中(坍方、大变形)，二次衬砌的承载作用是主要的。2362.3.5复合式衬砌结构4.优缺点缺点优点(1)改善受力条件，相对单层同厚度模筑衬砌，承载能力提高20％～30％(2)

防止外层衬砌风化，使喷层内钢筋网和锚杆端部

免于锈蚀(3)表面光洁平整，利于通风(4)

防水效果好造价较高，施工较复杂237

1.连拱隧道的含义

连拱隧道，就是将两隧道之间的岩体用混凝土取代，或者说是将两隧道相邻的边墙连接成一个整体，形成双洞拱墙相连的一种结构形式。中间的连接部分通常称为