文档介绍：第4章隧道结构构造
公路隧道结构构造,由主体构造物和附属构造物两大类组成。主体构造物通常指洞身衬砌和洞门构造物。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。附属构造物是主体构造物以外的其它建筑物,是为了运营管理、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。
洞身衬砌
衬砌结构的类型
出现各种适应不同的地质条件的结构类型,大致有下列几类。
。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V,IV类围岩,有时也可用于III类围岩。对于道路隧道,直墙式衬砌结构的拱部,可以采用割圆拱、坦三心圆拱或尖三心圆拱。三心圆拱指拱轴线由三段圆弧组成,其轴线形状比较平坦(r1> r2)时称为坦三心圆拱,形状较尖(r2< r1)时称为尖三心圆拱,若r1r2r 时即为割圆拱()。
连拱边墙或柱式边墙
如果围岩完整性比较好的V~VI类围岩中,边墙可以采用连拱或柱,称为连拱边墙或柱式边墙,。
为了节省圬工,也可以采用大拱脚薄边墙衬砌,。如果具备喷混凝土条件时,边墙可以用喷混凝土代替。该法是个有局限性的方法,最大的问题是大拱脚支座施工困难,在非均质岩层中很难用钻爆法做出整齐稳定的支座。所以在这种较好围岩中,不如优先考虑喷锚支护。
。通常在III类以下围岩中,水平压力较大,为了抵抗较大的水平压力把边墙也做成曲线形状。当地基条件较差时,为防止衬砌沉陷,抵御底鼓压力。
使衬砌形成环状封闭结构,可以设置仰拱,。
、喷锚衬砌及复合式衬砌。
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。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。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。为使衬砌的防水性能可靠,采用塑料板作复合式衬砌中间防水层是比较适宜的,。
喷锚衬砌与复合衬砌
偏压衬砌示意图
。当山体地面坡陡于1:,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,
嗽叭口隧道衬砌示意图
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,。
为了抵御膨胀性围岩压力,山岭隧道也可以采用圆形或近似圆形断面,因为需要较大的衬砌厚度,所以多半在施工时进行二次衬砌。对于水底隧道,由于水压力较大,采用矿山法施工时,也多半用二次衬砌,或者采用铸铁制的方形节段。水底隧道广泛使用盾构法,施工,其断面为全圆形。水底隧道的另一种施工方法是沉管法,有单管和双管之分,其断面可以是圆形,也可以是矩形。
岩石隧道掘进机是开挖岩石隧道的一种机械化切削机械,其开挖断面常为圆形,开挖后可以用喷混凝土衬砌、喷锚衬砌或拼装预制构件衬砌等多种型式。
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用沉管法施工时,其断面可以用矩形型式。用明挖法施工时,尤其在修筑多车道隧道时,其断面广泛采用矩形。这种情况,回填土厚度一般较小,加之在软土中修筑隧道时,软土不能抵御较大的水平推力,因而不应修筑拱形隧道。另一方面,矩形断面的利用率也较高,。城市中的过街人行地道,通常都在软土中通过,其断面也是以矩形为基础组成的。
图 矩形隧道断面衬砌
支护结构
在隧道及地下工程中,支护结构通常分为初期支护(一次支护)和永久支护(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。常用的永久衬砌形式有整体衬砌、复合式衬砌、拼装衬砌及锚喷衬砌等四种。
隧道衬砌是永久性的重要结构物,应有相当的可靠性和保证率,一旦破坏,运营中很难恢复。因此要求衬砌密实、抗渗、抗侵蚀、不产生病害,衬砌能够长期、安全地使用。
本节主要介绍永久支护的作用原理和适用