任务2、公路隧道的组成讲解

二、隧道的组成及构造隧道结构主体建筑物为了保持隧道的稳定和行车安全而修建的人工永久建筑物洞身衬砌洞门明洞附属建筑物主体构造物以外保证隧道正常使用所需的各种辅助设施包括：运营管理、维修养护、给水排水、供蓄发电、通风、照明、通讯、安全等而修建的构造物。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物隧道的主体建筑物是为了保持隧道的稳定，保证行车安全运行而修的，洞身衬砌和洞门型式如图1-2-1a）、b）所示。在洞门容易坍塌或在山体坡面有崩坍和落石地段，则应接长洞身（即早进洞或晚出洞），或加筑明洞洞口，如图1-2-1c）所示。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

隧道洞门洞门的概念洞门的作用洞门的分类洞门的景观效应洞门的形式与特征

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

洞门的概念：洞门是隧道两端的外露部分，是隧道洞口用圬工砌筑用以保护洞口、排放流水并加以建筑装饰的支挡结构物。是整个隧道结构的主要组成部分，也是隧道进出口的标志。洞门的作用:从结构方面讲:保持洞口仰坡和路堑边坡的稳定，汇集和排除地面水流，保护洞门附近岩(土)体的稳定和使车辆不受崩塌、落石等的威胁，确保行车安全。从建筑装饰方面讲，它具有美化隧道以及整条公路的作用.二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

洞门的分类洞门是隧道的咽喉，也是隧道外露部分，在保障安全的同时，还应根据实际情况，选择适合的洞门型式，并应适当进行洞门美化和环境美化。洞门结构型式应实用、经济、美观、醒目。山岭隧道、城市道路隧道与水底公路隧道等的洞门构造型式各有特点。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

洞门的分类

环框式洞门（削竹式）

端墙式洞门

翼墙式洞门

柱式洞门

台阶式洞门

遮光棚式洞门等。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

1．环框式洞门当隧道洞口岩层坚硬、整体性好、节理不发育，且不宜风化，路堑开挖后仰坡极为稳定，又无较大的排水量要求时，可以将洞口段衬砌加厚，形成洞口环框，主要起加固洞口衬砌和减少洞口雨后滴水对洞口段的侵蚀作用，并对洞口做出简单的装饰，不承载。它适用于Ⅰ级围岩。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

1．环框式洞门

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

1．环框式洞门

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

1．环框式洞门

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

1．环框式洞门

注：环框微向后倾，其倾斜程度与顶上的仰坡一致。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

2．端墙式洞门(一字墙式)

当地形开阔，石质基本稳定，边坡仰坡不高时，常采用端墙式洞门，(适用于Ⅱ～Ⅲ级围岩)。其作用在于支护洞口仰坡，保持其稳定，并将仰坡水流汇集，向两侧排出。洞顶水沟用圬工砌筑或砂浆抹平，洞门拱圈与洞身拱圈应连成整体，以加强洞门稳定。墙背空隙应用浆砌片石回填。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

2．端墙式洞门(一字墙式)

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

2．端墙式洞门(一字墙式)

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

3．翼墙式(八字墙式)洞门翼墙式洞门由端墙与翼墙组成，即在端墙式洞门两侧或一侧加设挡墙即构成翼墙式洞门。翼墙起支撑端墙及路堑边坡的作用，达到加强端墙的稳定性。其顶面通常与仰坡坡面一致，顶面上一般均设置水沟，将端墙背面排水沟汇集的地表水排至路堑边沟内。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

3．翼墙式(八字墙式)洞门

翼墙式洞门适用于地质较差的Ⅳ～Ⅵ级围岩，山体纵向推力较大时，以及需要开挖路堑的地段。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

3．翼墙式(八字墙式)洞门

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

3．翼墙式(八字墙式)洞门

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

3．翼墙式(八字墙式)洞门

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

4．柱式洞门当地形开阔，但地质条件较差，仰坡下滑可能性较大或端墙长度较长时，通常在端墙的中部设置尺寸较粗大的柱墩2～4个，以增加端墙的稳定性。这种洞门称为柱式隧道洞门，它尤其适用于城市交通要道、风景区或长大隧道的洞口(适用于Ⅲ～Ⅳ类围岩)。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

4．柱式洞门

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

4．柱式洞门

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

4．柱式洞门

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

4．柱式洞门

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

5．台阶式洞门亦称偏压隧道门，当洞口位于地形等高线与线路斜交，地形横坡较陡的傍山地段时，可将端墙式洞门顶部改为台阶式即成为台阶式洞门，这样可达到减少洞门圬工数量的目的，其尺寸视地面横坡而定。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

5．台阶式洞门

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

5．台阶式洞门

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

6．遮光棚式洞门当洞外需要设置遮光棚时，其入口通常外伸很远。遮光构造物有开放式和封闭式之分，前者遮光板之间是透空的，后者则用透光材料将前者透空部分封闭。但由于透光材料上面容易沾染尘垢油污，养护困难，所以很少使用后者。形状上又有喇叭式与棚式之分。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

6．遮光棚式洞门

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

6．遮光棚式洞门

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

6．遮光棚式洞门

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

6．遮光棚式洞门

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

洞门的形式及特征

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

洞门的景观效应隧道洞门将外部自然环境与内部人工环境分开，又将人类杰作与周围景观连接起来。因此洞门设计的原则为：

洞门与周围环境相协调

整体性与特色性相结合

美观与实用相结合

人性与安全相结合

传统与现代相结合

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

洞门的景观效应（洞门与周围环境相协调）

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

洞门的景观效应（洞门与周围环境相协调）

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

洞门的景观效应（整体性与特色性相结合）

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

洞门的景观效应（整体性与特色性相结合）

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

洞门的景观效应（美观与实用相结合）

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

洞门的景观效应（美观与实用相结合）

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

洞门的景观效应（人性与安全相结合）

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（一）隧道洞门

洞门的景观效应（传统与现代相结合）

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（二）明洞

明洞明洞的概念明洞的分类明洞的构造要求修建明洞的场合二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（二）明洞

明洞的概念：以明挖法施工修建的隧道，或在露天修建而有回填土予以遮盖的衬砌结构，称为明洞。修建明洞的场合①地质差且洞顶覆盖层较薄，用暗挖法难以进洞；

②洞口路堑边坡上受落石、泥石流等威胁而危及行车安全；

③铁路、公路、河渠必须在线路上方通过，且不宜做立交桥或暗洞；

④为了减少隧道工程对环境的破坏影响，保护环境和景观，洞口段需延长者，均需要修建明洞。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（二）明洞

明洞的分类:公路隧道中明洞的结构类型，一般分为拱式明洞、箱形明洞和棚式明洞三类。选择明洞的结构类型应根据地形、地质、安全与稳定性、经济实用以及施工条件等因素分析确定

※明洞的作用：在隧道洞口或线路上起防护作用。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（二）明洞

明洞的分类:

1．拱式明洞当边坡坍方数量较大，落石较多，基础条件较好时，宜采用拱形明洞。

作用：承受较大的垂直压力和侧压力结构：拱圈、内外边墙和仰拱（或铺底）组成的混凝土或钢筋混凝土结构

形式：路堑对称型明洞、路堑偏压型明洞、半路堑式偏压明洞及半路堑单压型明洞。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（二）明洞

明洞的分类:

1．拱式明洞

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（二）明洞

明洞的分类:

1．拱式明洞

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（二）明洞

明洞的分类:

2．箱形明洞在明洞净高、建筑高度受到限制，地基软弱的地方，可采用箱形明洞。一般为钢筋混凝土制成的整体明洞，其上回填土石，回填土高度根据两侧岩层滑动力的大小决定。需要分段施工，两侧紧贴岩层，保持原岩层不致因施工开挖而产生滑动。超挖回填片石的强度不低于该处岩石的抗压强度等。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（二）明洞

明洞的分类:

2．箱形明洞

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（二）明洞

明洞的分类:

3．棚式明洞当线路外侧地基承载力不足，且受地形条件限制，难以修建拱式明洞时，可采用棚式明洞。结构：棚式明洞由顶盖和内外边墙组成。顶盖通常为钢筋混凝土梁式结构，内边墙一般采用重力式结构，并应置于基岩或稳固的地基与基础上。当岩层坚实完整，干燥无水或少水时，为减少开挖和节约圬工，采用锚杆式内边墙。外边墙可以采用墙式、刚架式、柱式结构。但耗用钢筋较多。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（二）明洞

明洞的分类:

3．棚式明洞（形式）二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（二）明洞

明洞的构造要求:

1．明洞基础明洞基础应置于稳固的地基上。当基岩埋深较浅时，基础可设置于基岩上；当基础位于软弱地基上时，基础可采用仰拱，整体式钢筋混凝土底板等结构。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（二）明洞明洞的构造要求:

2．明洞填土明洞顶设计填土厚度，应根据山坡病害的情况，预计明洞顶可能出现的坍塌量及将来明洞所要起的作用来确定。

铁路隧道规范确定为1.50m。

公路隧道规定不小于2.0m。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（二）明洞明洞的构造要求:

3．明洞衬砌

(1)当采用拱形明洞时，可按整体式衬砌设计。

(2)当拱形明洞边墙侧压较大及地层松软时，宜设仰拱。

(3)明洞宜采用钢筋混凝土结构。

(4)棚洞结构主要由盖板，内边墙和外侧支承建筑物三部分组成。

(5)在地质情况变化较大地段应设置沉降缝；气温变化较大地区应根据长度等情况设置伸缩缝。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌洞身衬砌一、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

六、其它衬砌结构的类型二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述：

①衬砌概念；

②衬砌材料；

③衬砌类型；

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述1．衬砌的概念广义地说，可以把人工修筑的支护结构统称为衬砌。为了保证施工的安全、加固岩体和阻止围岩的变形、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人工修筑的支护结构广义的衬砌一次支护二次支护（初期支护）（二次衬砌）（永久支护）二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述1．衬砌的概念

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述2．衬砌材料要求：1）应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性等。

2）从经济角度考虑，还应满足就地取材，降低造价，施工方便及易于机械化施工等。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述2．衬砌材料常见的衬砌材料：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）装配式材料二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述2．衬砌材料（混凝土）

优点：整体性好，既可以在现场浇筑，也可以在加工场预制，而且可以机械化施工。可以在水泥中掺入外加剂，以提高混凝土的性能。

缺点：灌注后不能立即承受荷载，需要进行养生，达到预定强度才能拆模，占用的模板和拱架较多。普通混凝土的耐侵蚀能力较差。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述2．衬砌材料（混凝土）

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述2．衬砌材料（混凝土---公路隧道）

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述2．衬砌材料（混凝土---铁路隧道）

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述

2．衬砌材料（片石混凝土）

铁路隧道，为了节省水泥，在岩层较好地段的边墙衬砌，允许采用片石混凝土（片石的掺量不应超过总体积的20%）。此外，当起拱线以上1m以外部位有超挖时，其超挖部分也可用片石混凝土进行回填。公路隧道，一般不用，只在仰拱填充或超挖部分可以使用片石混凝土砌筑。片石掺用量不得超过总体积的30％。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述2．衬砌材料（钢筋混凝土）主要用在洞门、明洞衬砌等明挖地段，或者当隧道通过地震区、偏压、通过断层破碎带或淤泥、流砂等不良地质地段。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述

2．衬砌材料（石料和混凝土预制块）

优点：可就地取材、降低造价、可保证衬砌厚度并能较早地承受荷载，可以节省水泥和模板，耐久性和耐侵蚀性能较好。缺点：整体性差，砌缝多容易漏水，防水性能较差，施工主要靠手工操作，难于机械化施工，费工、费时，施工进度较慢，而且砌筑技术要求高。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述2．衬砌材料（石料和混凝土预制块）

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述2．衬砌材料（喷射混凝土）喷射混凝土是将混凝土干拌和料、速凝剂和水，用混凝土喷射机高速喷射到洁净的岩石表面上凝结而成。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述

2．衬砌材料（锚杆）

锚杆是一种插入到围岩岩体内的杆形构件，可加固围岩。常见的锚杆有：（1）全长粘结型：（2）端头锚固型：（3）摩擦型：（4）预应力型：

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述2．衬砌材料（钢架）钢架是为了加强支护刚度而在初期支护或二次衬砌中放置的型钢支撑或格栅钢支撑。初期支护采用的钢架宜用H形、工字形、U形型钢制成，也可用钢管或钢轨制成。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述2．衬砌材料（钢架）

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述2．衬砌材料（装配式材料）盾构法施工，其衬砌材料往往采用装配式材料，如钢筋混凝土大型预制块，有加筋肋的铸铁预制块。在修筑棚式明洞（简称棚洞）时，又可用预制板或梁，装配板式棚洞或梁式棚洞。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述2．衬砌材料（装配式材料）

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述3．衬砌类型

1）单层衬砌（整体式模筑混凝土衬砌）

2）装配式衬砌

3）锚喷式衬砌

4）复合衬砌

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

隧道衬砌的概述3．衬砌类型

1）单层衬砌（整体式模筑混凝土衬砌）

2）装配式衬砌

3）锚喷式衬砌

4）复合衬砌

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

整体式模筑混凝土衬砌，是在坑道内树立摸板、拱架，然后浇灌混凝土而成，具有较大的厚度和刚度。适用于不同的地质条件，易于按需成形，整体性强，抗渗性好，且适合多种施工方法，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。二、隧道的组成及构造（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

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。

二、隧道的组成及构造（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

①直墙式衬砌；

②曲墙式衬砌；

③公路隧道整体式衬砌设计基本要求；

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

1．直墙式衬砌

适用条件：适用于地质条件比较好，以垂直围岩压力为主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。

上部拱圈竖直边墙下部铺底二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌

1．直墙式衬砌

结构组成：

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

1．直墙式衬砌几种特殊情况：

半衬砌（省去边墙）大拱脚降低边墙建筑材料等级或采用花边墙二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

1．直墙式衬砌（几种特殊情况--半衬砌）多用于地质条件极好、岩层坚硬完整也没有地下水侵入的情况。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

1．直墙式衬砌（几种特殊情况--半衬砌）对于一些侧压力很大的较软的岩层或土层，为了避免直墙承受较大的压应力，也可采用落地拱形式。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

1．直墙式衬砌（几种特殊情况--大拱脚）产生于先拱后墙法施工，为了节省圬工，采用大拱脚薄边墙衬砌

。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

1．直墙式衬砌（几种特殊情况--花边墙）在地质条件尚好，侧压力不大，如围岩完整性比较好的Ⅰ—Ⅱ类围岩中，但又不宜采用半衬砌时，为了节省边墙圬工，可以简化边墙：

①降低边墙建筑材料的等级，如将混凝土边墙改为石砌边墙；

②采用柱式边墙或连拱式边墙，统称为花边墙。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

1．直墙式衬砌（几种特殊情况--花边墙）

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

1．直墙式衬砌（几种特殊情况--花边墙）

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

2．曲墙式衬砌适用条件：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。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

2．曲墙式衬砌

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

2．曲墙式衬砌结构组成顶部拱圈侧面曲边墙底部仰拱或铺底二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

3．公路隧道整体式衬砌设计基本要求

公路隧道一般跨度较大，为减少拱肩及墙部的拉应力，提高围岩及结构的稳定性，衬砌结构形式宜采用曲墙式衬砌。

1)整体式衬砌截面可设计为等截面或变截面。也可设计为直墙式或曲墙式，对设仰拱的地段，为减少围岩和衬砌的应力集中，仰拱与边墙宜采用小半径曲线连接、仰拱厚度宜与边墙厚度相同。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

3．公路隧道整体式衬砌设计基本要求

2)明洞衬砌与洞内衬砌交界处或不设明洞的洞口段衬砌，在距洞口5-12m的位置应设沉降缝；在洞内，软岩地层明显分界处宜设沉降缝；在连续V,Vl级围岩中每30-80m应设沉降缝一道。

3)严寒与酷热的温差变化大的地区，特别是在最冷月份平均气温低于-15℃的寒冷地区，距洞口100-200m范围的衬砌段应根据情况增设伸缩缝。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

3．公路隧道整体式衬砌设计基本要求

4)设置沉降缝、伸缩缝的目的是为了把不同承载能力结构、承受不同围岩压力的结构完全断开，产生的沉降变形和受力变形各自独立。隧道结构设沉降缝、伸缩缝缝宽应大于20mm，缝内可夹浸沥青木板或沥青麻丝。伸缩缝、沉降缝应垂直于隧道轴线设置。

5)不设仰拱的地段，衬砌边墙基底应置于稳固的地基之上二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

3．公路隧道整体式衬砌设计基本要求

6)沉降缝、伸缩缝可兼作施工缝。在设有沉降缝、伸缩缝的位置，施工缝宜调整到同一位置。同时，沉降缝、伸缩缝与临近施工缝的距离一般不小于5m，是为保证一次浇注衬砌的长度。

7)因地形、地质构造造成围岩松动、滑移而引起有明显偏压的地段，有时由于施工工序而引起的短暂偏压地段，为了承受不对称围岩压力，设计中应采用抗偏压衬砌。根据国内工程实例调查，偏压状态一般出现在洞口，容易出现开裂，所以抗偏压衬砌宜采用钢筋混凝土结构。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

3．公路隧道整体式衬砌设计基本要求

8)隧道横洞指汽车横向通道、通风道等与主洞连接处形成交叉口。在交叉口段，由于暴露空间大，结构受力复杂，为保证结构强度，防止开裂，要求交叉口衬砌段采用钢筋混凝土结构。

9)当采用钢筋混凝土衬砌结构时，混凝土强度等级不应小于C25，受力主筋的净保护层厚度不小于40mm。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）

3．公路隧道整体式衬砌设计基本要求

10)根据一些已发生地震地区的调查资料看，地下结构具有很好的抗震能力。一般地震对地下结构影响不大，但不能保证地震发生时隧道衬砌不开裂、破坏。所以，在洞口段及软弱围岩段的衬砌宜采用钢筋混凝土结构。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌

装配式衬砌装配式衬砌是将衬砌分解为若干块构件（也称管片），这些构件在现场或工厂预制，然后运到现场安装。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌装配式衬砌

1、装配式衬砌的适用条件

1）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。

2）采用盾构施工，又考虑二次衬砌时，也宜采用拼装式衬砌，快速形成一次衬砌的强度。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌装配式衬砌2、装配式衬砌的优缺点

1）一经装配成环，不需养生时间，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；二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌装配式衬砌2、装配式衬砌的优缺点

5）拼装衬砌既可以按传统隧道工程理论作为单层衬砌设计和使用，也可以按现代隧道工程理论作为内层衬砌设计和使用；

6）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，必须单独加设有效的防水层，在富水地层中应用时需要有较多的支持措施。

7）要求一定的机械化设备，施工工艺复杂。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌装配式衬砌3、装配式衬砌的构造要求

1）强度足够而且耐久；

2）能立即承受荷载；

3）管片形状简单，尺寸统一，便于工厂预制；

4）管片类型少、规格少、配件少，大小和重量合适，便于机械拼装；二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌装配式衬砌3、装配式衬砌的构造要求

5）管片的接头数目和接头总长要求尽量减少，以有利于防水、抗渗和防侵蚀等；若采用轻质混凝土装配式衬砌，则可以减轻砌块自重，容易同时满足几条设计原则要求。

6）必须加设有效的防水层及排水设施。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌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。喷射混凝土是以压缩空气为动力，将掺有速凝剂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。当岩壁不够稳定时，可加设锚杆、金属网和钢架，构成“锚喷式衬砌”，也称为“喷锚衬砌”。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌锚喷式衬砌

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌锚喷式衬砌特点：

①与围岩密贴、支护及时、柔性好；

②封闭围岩壁面防止风化；

③充填裂隙加固围岩；

④它能充分调动围岩本身的自稳能力，与围岩组成共同承载体系；

⑤施工方便和经济

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌锚喷式衬砌适用：

①一般考虑在Ⅰ、Ⅱ级等围岩良好、完整、稳定的地段中可以采用。在公路、铁路隧道设计规范中，都有根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求可采用锚喷衬砌的规定；

②在IV-VI级围岩中不宜单独采用喷锚支护作永久衬砌；

③隧道洞口段不宜采用。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌锚喷式衬砌

1、锚喷式衬砌构造；

2、铁路隧道设计规范中规定；

3、公路隧道规定；

①锚杆②喷射混凝土③组成形式

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌锚喷式衬砌

1、锚喷式衬砌构造（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。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌锚喷式衬砌

1、锚喷式衬砌构造（锚杆）锚杆的布置局部布置系统布置二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌锚喷式衬砌

1、锚喷式衬砌构造（锚杆）

局部布置:它主要用在裂隙围岩。重点加固不稳定块体，隧道拱顶受拉破坏区为重点加固区域。系统布置:在破碎和软弱围岩中，一般采用系统布置的锚杆，对围岩起到整个加固作用。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌锚喷式衬砌

1、锚喷式衬砌构造（喷射混凝土）

喷射混凝土是在隧道开挖后立即施工，利用泵或高压风作动力，把混凝土混合料通过喷射机、输料管及喷头直接喷射到隧道围岩壁上，以覆盖围岩壁面，维护隧道围岩稳定的结构物。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌锚喷式衬砌

1、锚喷式衬砌构造（喷射混凝土）特点：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。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。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌锚喷式衬砌

1、锚喷式衬砌构造（组成形式）

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+钢筋网联合支护喷射混凝土+锚杆+钢筋网联合支护喷射钢纤维混凝土支护喷射钢纤维混凝土+锚杆联合支护等

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌锚喷式衬砌

2、铁路隧道设计规范中规定

1）锚喷衬砌内轮廓线应比整体式衬砌适当加大，除考虑施工误差和位移量外，应再预留10cm作为必要时补强用。

2）遇到下列情况时不应采用锚喷衬砌：地下水发育或大面积淋水堤段；能造成衬砌腐蚀或特殊膨胀性围岩地段；最冷月平均气温低于-5度地区的冻害地段；有其他要求的隧道。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌锚喷式衬砌

2、公路隧道规定：

1）锚喷衬砌的内轮廓线，宜采用曲墙式的断面形式

2）锚喷衬砌外轮廓线除考虑锚喷变形量外宜再预留20cm。

3）锚喷支护作为隧道的永久衬砌，一般考虑是在Ⅲ级及以上围岩中采用。在Ⅳ级及以下围岩中，采用锚喷支护经验不足，可靠性差。按目前的施工水平，可将锚喷支护作为初期支护配合第二次模注混凝土衬砌，形成复合衬砌。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌锚喷式衬砌

2、公路隧道规定：

4）、在某些不良地质、大面积涌水地段和特殊地段，不宜采用锚喷衬砌作为永久衬砌。

5）、不宜采用锚喷支护作为永久衬砌的情况还包括：对衬砌有特殊要求的隧道或地段，如洞口地段，要求衬砌内轮廓很整齐、平整；辅助坑道或其他隧道与主隧道的连接处及附近地段；有很高的防水要求的隧道；还有围岩及覆盖太薄，且其上已有建筑物，不能沉落或拆除者等；地下水有侵蚀性，可能造成喷射混凝凝土和锚杆材料的腐蚀；寒冷和严寒地区有冻害的地方等。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌复合式衬砌是由初期支护和二次支护组成的。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；二次支护则是提供结构的安全储备或承受后期围岩压力。复合式衬砌的初期支护采用喷锚支护，二次衬砌采用模筑混凝土衬砌。

其施工步骤为：断面开挖好以后及时喷射混凝土，锚杆或钢拱架一种或几种作为初期支护对围岩进行加固，防止有害松动，维护围岩稳定，待围岩和初期支护的变形基本稳定以后，再模筑混凝土作为二次衬砌二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌复合式衬砌

1、复合式衬砌的受力特点：初期支护是主要的受力结构二次衬砌的作用视围岩特性而异：

1）、在坚固的地层中，二次衬砌仅仅作为安全储备

2）、在软弱的围岩中，二次衬砌不再是一种单纯的安全储备，也是受力结构的组成部分

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌复合式衬砌2、复合衬砌的构造

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌复合式衬砌2、复合衬砌的构造

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌复合式衬砌

3、复合式衬砌的支护机理

①外衬（初期支护）：允许大的约束变形，允许出现少量裂缝，吸收变形压力，稳定洞壁，与围岩共同形成支护体系。

②内衬（二次衬砌）：与外衬围岩共同承受围岩残余变形产生的压力，共同承受外部条件恶化产生的压力（作为整个结构的安全储备）。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌复合式衬砌

4、复合衬砌的优缺点

①复合衬砌是将整个人工支护结构分解为“初期支护”和“内层衬砌’两大部分，各部分分别起到不同的作用，两部分分别参与并与围岩共同工作，各有侧重。

②复合衬砌结构形式既能充分调动并利用围岩自我承载自我稳定的能力，又可以充分发挥支护结构的承载能力和支护材料的力学性能，结构稳定。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌复合式衬砌

4、复合衬砌的优缺点

③复合衬砌比较符合隧道——地下工程结构体系的力学变化过程，尤其是能按受力和变形的规律，调整各项参数，适合多种地质条件。

④复合衬砌的极限承载能力比同等厚度的单层衬砌的极限承载能力可以提高20%-30%.而且，如果调整好内层衬砌的施作时间，还可以改善结构的受力条件。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌复合式衬砌

4、复合衬砌的优缺点

⑤与传统的模筑混凝土单层衬砌相比，能节约工程投资约5％—10%⑥但是，复合衬砌尤其是初期支护的施工工艺特别复杂，要从概念上理解其作用比较困难，从技术上掌握其设置准则也比较困难，不像单层衬砌那样简单直观，容易理解。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌复合式衬砌

5、隧道复合式衬砌设计要求复合衬砌的设计，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。

1)初期支护宜采用锚喷支护，即由喷射棍凝土、锚杆、钢筋网和钢架等支护形式单独或组合使用。

2)二次衬砌宜采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，内层衬砌的构造形式、材料和施作方法与单层衬砌基本相同。二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌复合式衬砌

5、隧道复合式衬砌设计要求

3)Ⅲ类及以下围岩或可能出现偏压时，应设置仰拱。

4)两层衬砌之间宜采用缓冲、隔离的防水夹层

5)在确定开挖断面时，除应满足隧道净空和结构尺寸外，还应考虑围岩及初期支护的变形，并预留适当的变形量，以保证初期支护稳定后，二次衬砌的必要厚度。

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌其它衬砌结构的类型

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌其它衬砌结构的类型

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌其它衬砌结构的类型

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌其它衬砌结构的类型

二、隧道的组成及构造--隧道的主体建筑物（三）洞身衬砌其它衬砌结构的类型

二、隧道的组成及构造--隧道的附属建筑物

2、公路安全避让及消防救援设施5、其公用设施等他附属设施4、内装、顶棚、路面3、电力及通讯设施隧道的附属建筑物1、防排水建筑物二、隧道的组成及构造--隧道的附属建筑物（一）防排水建筑物隧道防排水设计标准：

①衬砌不滴水，安装设备的孔眼不渗水；

②隧道拱部基本不渗水；

③在有冻害地段的隧道，除拱部和边墙不渗水外，衬砌背后也不积水。防排水原则：

—“截、防、堵、排结合，因地制宜，综合治理”二、隧道的组成及构造--隧道的附属建筑物（二）公路安全避让及消防救援设施固定设施：隧道的建筑结构所提供的固定结构空间；移动设施：消防设施、救援设施等

1、紧急停车带与方向转换场2、人行横通道和车行横通道3、消防设施二、隧道的组成及构造--隧道的附属建筑物（二）公路安全避让及消防救援设施紧急停车带与方向转换场

超过2km的长、特长隧道应设置车道加宽带或紧急停车带。

长大隧道中，还应设置横通道（单向交通时）和方向转换（即掉头）场

不设检修道、人行道的隧道，可不设紧急停车带，但应按500m间距交错设置行人避车洞。二、隧道的组成及构造--隧道的附属建筑物（二）公路安全避让及消防救援设施紧急停车带与方向转换场

在我国，双向行车隧道的紧急停车带应双侧交错设置。紧急停车带的设置间距不宜大于750m，一般不小于150m。紧急停车带的宽度，应取3．5m，长度应取40m，其中有效长度不得小于30m。

二、隧道的组成及构造--隧道的附属建筑物（二）公路安全避让及消防救援设施紧急停车带与方向转换场

二、隧道的组成及构造--隧道的附属建筑物（二）公路安全避让及消防救援设施紧急停车带与方向转换场

二、隧道的组成及构造--隧道的附属建筑物（二）公路安全避让及消防救援设施人行横通道和车行横通道相邻双孔隧道之间，宜按规定设置供巡查、维修、救援及车辆转换方向用的行人横洞及行车横洞。注：①隧道长度为400-600m