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!第六篇隧道工程施工质量控制与管理第一章隧道结构构造概论隧道结构构造，由主体构造物和附属构造物两大类组成。主体构造物是为了保持岩体的稳定和行车安全而修建的人工永久建筑物，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。在山体坡面有发生崩坍和落石可能时，往往需要接长洞身或修筑明洞。洞门的构造型式由多方面的因素决定，如岩体的稳定性、通风方式、照明状况、地形地貌、以及环境条件等。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。第一节衬砌材料与构造一、衬砌材料隧道是埋藏在地层深处的工程建筑物，其衬砌通常需要承受较大的围岩压力、地下水压力、有时还要受到化学物质的侵蚀，地处高寒地区的隧道往往还要受到冻害等。所以，要求用于衬砌的材料应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性等。另一方面，隧道是大型工程构造物，每米隧道都需要大量建筑材料，工程量很大。所以，从经济观点看，衬砌材料应当是价格便宜，就地取材，便于机械化施工的。通常采用以下材料：!混凝土。这种材料的优点是整体性好，既可以在现场浇注，也可以在加工场预制，#$!第一章隧道结构构造概论而且可以机械化施工。其本身密实性较好，具有一定的抗渗性。如果在水泥中掺入密实性附加剂，可以提高混凝土的密实度，从而改善混凝土的防水性能。或者使用减水剂，提高混凝土的密实程度，改善混凝土的抗渗性能。混凝土可以根据需要加入其它附加剂，如低温早强剂，常温早强剂，速凝剂，缓凝剂，塑化剂，加气剂等，来满足使用和施工上的需要。配制混凝土还可以根据需要选择合适的水泥，例如具备快硬，高强特性的有快硬硅酸盐水泥，具备快硬早强特性的有硅酸盐膨胀水泥和石膏矾土膨胀水泥，具备抗渗防水特性的有大坝水泥和防水水泥，具备抗硫酸盐侵蚀的抗硫酸盐硅酸盐水泥，以及塑化水泥，加气水泥等。配制有抗冻要求的混凝土时，在寒冷地区水泥标号不小于!号，在严寒地区不宜低于#号。混疑土材料的缺点是灌注后不能立即承受荷载，需要进行养生，需要达到一定强度才能拆模，占用的模板和拱架较多。普遍混凝土的耐侵蚀能力较差。$%钢筋混凝土。隧道施工时，暗挖部分就地绑扎钢筋比较困难，通常不采用现浇钢筋混凝土。在明挖地段可以采用。通过不良地质地段时，往往采用废旧钢轨或焊接钢筋骨架（花拱）灌注钢筋混凝土。所用混凝土标号为$号。&%喷射混凝土。喷射混凝土是将混凝土干拌合料、速凝剂和水，用混凝土喷射机高速喷射到洁净的岩石表面上疑结而成的。其密实性很高，能封闭围岩的裂隙。密贴于岩石表面，早期强度高，能很快起到支护作用，是一种理想的衬砌材料。!%锚杆与喷锚支护。锚杆是用机械方法加固围岩的一种材料。种类很多，通常可分为机械型锚杆和粘结型锚杆。围岩不够稳定时，还可以张挂金属网。设置锚杆再加喷混凝土时，即为喷锚支护。#%石料。在隧道衬砌中不得使用有裂隙和风化的石料，石料标号不应低于&号，用于砌筑的砂浆为 号。石衬砌材料的优点是材料来源广，可以就地取材。砌好后能较早地承受荷载，可以节省水泥和模板。其缺点是砌缝多，容易漏水，施工主要靠手工操作，费工费时，需要大量熟练工人，目前还不能机械化施工。现在已很少采用石料衬砌，但洞门挡墙、挡土墙、路缘石、人行道盖板等仍可使用。超挖部分可以使用片石混疑土回填。(%装配式材料。在软土地区修筑隧道时，常用盾构法施工，其衬砌材料往往采用装配式材料，如钢筋混凝土大型预制块，有加筋肋的铸铁预制块。在修筑棚式明洞（简称棚洞）时，又可用预制板或梁装配板式棚洞或梁式棚洞。用新奥法施工时，为了防水，防落石和美观还可以加设离壁式结构，常用的材料有波纹钢拱式大型装配预制件，有时可以)*$第六篇隧道工程施工质量控制与管理用玻璃钢代替钢材等。二、洞身衬砌类型山岭隧道与软土隧道、水下隧道相比较，由于其受力、施工方法等存在差异，在结构型式上有很大差别。即使山岭隧道，也因人们对围岩压力和衬砌结构所起作用的认识有所发展，而使结构型式发生很大变化。!直墙式衬砌。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。一般适用于!，类围岩，有时也可用于#类围岩。对于道路隧道，宜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（!#!$）时称为坦三心圆拱，形状较尖（!$#!）时称为尖三心圆拱，若!%!$%!时即为割圆拱（见图&!）。图&!直墙式衬砌如果围岩完整性比较好，在!类围岩中，边墙可以采用连拱或柱，称为连拱边墙或柱式边墙，见图&!$。图&!$连拱边墙及柱式边墙()$!第一章隧道结构构造概论为了节省圬工，在!类围岩中，可以采用大拱脚薄边墙衬砌，见图!#$。如果具备喷混凝土条件时，边墙可以用喷混凝土代替。该法是个局限性很大的方法，最大的问题是大拱脚支座施工困难，在非均质岩层中很难用钻爆法做出整齐稳定的支座。所以在这种较好围岩中，莫如优先考虑喷锚支护。图!#$大拱脚薄边墙衬砌%&曲墙式衬砌。通常在类以下围岩中，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，见图!#。图!#曲墙式衬砌$&喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌，这些衬砌与上述传统的衬砌方法有本质上的区别，这里仅介绍其结构型式。为了使喷混凝土结构的受力状态臻于理想化，要求用光面爆破开挖，使洞室周边平()%#第六篇隧道工程施工质量控制与管理顺光滑，成型准确，减少超挖欠挖。然后在适当的时间喷混凝土，即为喷混凝土衬砌。根据实际情况，需要安装锚杆的则先装设锚杆，再喷混凝土，即为喷锚衬砌。如果以喷混凝土，锚杆或钢拱支架的一种或几种组合作为初次支护对围岩进行加固，维护围岩稳定防止有害松动。待初次支护的变形基本稳定后，进行现浇混凝土二次衬砌，即为复合式衬砌。为使衬砌的防水性能可靠，保持无渗漏水，采用塑料板作复合式衬砌中间防水层是比较适宜的，见图!#$。上述岩石隧道衬砌结构构造根据需要与可能，往往需要进行内装。%&圆形断面隧道。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。通常用预制的方形节段在现场拼装。此时，在顶棚以上的空间和路面版以下的空间可以用作通风管道，车行道两侧的空间可以设置人行道或自行车道，有剩余空间时还可以设置电缆管道等。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。图!#$喷锚衬砌与复合衬砌岩石隧道掘进机是开挖岩石隧道的一种机械化切削机械，其开挖断面通常为圆形，开挖后可以用喷混凝土衬砌、喷锚衬砌或拼装预制构件衬砌等多种型式。$&矩形断面衬砌。如上所述，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，见图!#!。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。#(#第一章隧道结构构造概论图!#!矩形断面衬砌三、衬砌基本尺寸拟定隧道衬砌基本尺寸的拟定，包括确定衬砌内轮廓线、轴线、截面厚度以及外轮廓线等尺寸。对于矩形断面、圆形断面、直墙式衬砌的边墙等，在计算上一般不存在困难。但是对于三心圆拱、曲墙等，计算时则比较繁琐。虽然均系几何上的换算，为了计算方便，把常用的换算式记在下面，以便使用。#$衬砌内轮廓道路隧道内轮廓线的尺寸计算，参见图!#%。图!#%内轮廓计算图式!#&!()*#+!*,-#+!#&*,-#+!（!#）式中 公路建筑限界宽度，其值为行车道宽度加上两侧路缘带与人行道宽度的总和，两侧还应分别加上./#0(1 的施工误差；!拱顶至拱脚的矢高，按通风量所需通风道面积确定，并保证拱轴线受力合理；2#第六篇隧道工程施工质量控制与管理!内径!画出的圆曲线的终点截面与竖直面的夹角；#内径!、的圆心!与!之间的水平距离。以上#个参数必须根据限界要求预先给定，代入（$%!%!）式后解出其余&个参数!，及!其中!，第一个内径和第二个内径；!拱脚截面与竖直截面的夹角。曲墙式边墙内径&由参数!及#!确定，见图$%!%。图$%!%边墙内径&的计算图式&(!)#!（!*+,!&)#!-.*!&）!&(/01%!（$%!%）2 轴线与外轮廓线对于拱的轴线和外轮廓线的计算，不存在困难。等截面拱的计算比较简便，变截面拱圈尺寸的计算，则比较繁琐，参见图$%!%/，可按以下公式计算：$!(%)!)&0$(%)&0$&(&3%&0%($&（)&0)024$&）（)&0）（!%-.*!）%$&-.*!5!(%5)!)024&05(%5)024&0%5(024$&（)024&0)024$&）（)024&0）（!%-.*!）%024$&-.*!（$%!%&）式中$!，$外轮廓线半径；5!、5 轴线半径；&!第一章隧道结构构造概论图!#$变截面拱圈尺寸的计算图式及水平线以上部分曲边墙尺寸计算图式!#、!%、#、&#意义同前，均为已知。!为拱顶厚度，!(为拱脚截面厚度，二者都是预先设定的。若预先设定!和!(时，则水平线以上部分曲边墙尺寸计算公式如下：#)*+,&#)&*+,#()（!,!%）-./,$,)$%0#(-./,!&,)!&%0#(&-./,%)#(*+,!1)$,0#!,（!#2）23%#第六篇隧道工程施工质量控制与管理若预先设定!及!时，则需先计算 及!#值：$!%!&()*!+%&,-(!+!#$#+%+()*+!+%+%,-(!+（.%&%/）水平线以下部分曲边墙外缘为斜线时，其斜线与以#0为半径的外轮廓线相切，见图.%&%&!，通常#0、$0及%0为预先设定，有关尺寸按以下公式计算：&$+0%+#0%0%!+00$�&+&$0#0（#0%0）(0$&（$0%0）#0（.%&%.）三心圆平拱衬砌外轮廓线的计算，见图.%&%&。图.%&%&!边墙外缘斜线计算图图.%&%&三心圆平拱外轮廓线计算图/1+&第一章隧道结构构造概论通常!、!，!#和!$为预先设定，此时%!&!$&$%#()(#（!&!）#%!#*!*#$%!$*!&（+&#&(）第二节洞门一、概述洞门构造型式，山岭隧道、城市隧道与水底隧道等有很大区别。从岩（土）体稳定上看，洞门附近通常都比较破碎松软，易于失稳，形成崩塌。为了保护岩（土）体的稳定和使车辆不受崩塌、落石等威胁，确保行车安全，应该根据实际情况，选择恰当的洞门型式，修筑洞门，并对边仰坡进行适宜的护坡。洞门是各类隧道的咽喉，也是外露部分，在保障安全的同时，还应适当进行洞门的美化和环境的美化。山岭隧道惯用的洞门型式主要有端墙式、翼墙式和环框式；水底隧道的洞门通常与附属建筑物，如通风站，供、蓄、发电间，管理所等结合在一起修建。城市隧道既可能是山岭隧道，也可能是水底隧道，不过一般情况下交通量都比较大，对建筑艺术上的要求也较高。道路隧道在照明上有相当高的要求，为了处理好司机在通过隧道时的一系列视觉上的变化向题，有时要求在入口一侧设置减光棚等减光构造物，有时要求对洞外环境作某些减光处理。这样洞门位置上就不再设置洞门建筑，而是用明洞和减光建筑将衬砌接长，直至减光建筑物的端部，构成新的入口。洞门还可以拦截、汇集、排除地表水，使其沿排水渠道排离洞门，防止地表水沿洞门漫流。所以洞门上方女儿墙应有一定的高度，并有排水沟渠。当岩（土）体有滚落碎石可能时，一般应接长明洞，减少对仰、边坡的扰动，使洞门墙离开仰坡底部一段距离，确保落石不会滚落在车行道上。二、洞门型式#端墙式洞门端墙式洞门适用于岩质稳定的!类以上围岩和地形开阔的地区，是最常使用的洞门型式，见图+&#&#$。$翼墙式洞门+,$#第六篇隧道工程施工质量控制与管理翼墙式洞门适用于地质较差的!类以下围岩，以及需要开挖路堑的地方。翼墙式洞门由端墙及翼墙组成。翼墙是为了增加端墙的稳定性而设置的，同时对路堑边坡也起支撑作用。其顶面通常与仰坡坡面一致，顶面上一般均设置水沟，将端墙背面排水沟汇集的地表水排至路堑边沟内，见图!#$。图!#%端墙式洞门图!#$翼墙式洞门&%#第一章隧道结构构造概论!环框式洞门当洞口岩层坚硬、整体性好、节理不发育，且不易风化，路堑开挖后仰坡极为稳定，并且没有较大的排水要求时采用。环框与洞口衬砌用混凝土整体灌筑。见图#$%$%&。图#$%$%&环框式洞门之一当洞口为松软的堆积层时，通常应避免大刷仰、边坡，一般宜采用接长明洞，恢复原地形地貌的办法。此时，仍可采用洞口环框，但环框坡面较平缓，一般与自然地形坡度相一致。环框两翼与翼墙一样能起到保护路堑边坡的作用。环框四周恢复自然植被原状，或重新栽植根系发达的树木等，以使仰、边坡稳定。在引道两侧如果具备条件可以载植高大乔木，形成林荫大道，这样的总体绿化，对洞外减光十分有益，是一个值得推荐的好方法。不过环框上方及两侧仍应设置排水沟渠，以排除地表水，防止漫流。倾斜的环框还有利于向洞内散射自然光，增加入口段的亮度，见图#$%$%。图#$%$%杯框式洞门之二&遮光棚式洞门当洞外需要设置遮光棚时，其入口通常外伸很远。遮光构造物有开放式和封闭式之()%第六篇隧道工程施工质量控制与管理分，前者遮光板之间是透空的，后者则用透光材料将前者透空部分封闭。但由于透光材料上面容易沾染尘垢油污，养护困难，所以很少使用后者。形状上又有喇叭式与棚式之分。见图!#!（$）（%）。图!#!遮光棚构造型式除上述基本型式外，还有一些变化型式，如端墙式用于傍山隧道时，端墙可为台阶式，根据需要还可以用柱式、直立式等。又如翼墙式的翼墙开度可随地形变化，也可因地制宜设置一侧翼墙等。道路隧道一般应少设或不设斜洞门，不得已必须设置时，对视见性诱导标志应有较高的要求，以便保证行车安全。&结合建筑物修建洞门，形式则更加多样化，一般应根据地形条件，与周围环境相协调地设计洞门型式。见图!#(。)*+#第一章隧道结构构造概论图!#$有通风站的洞门第三节明洞洞顶覆盖层较薄，难以用暗挖法修建隧道时；隧道洞口或路堑地段受坍方、落石、泥石流、雪害等危害时；道路之间或道路与铁路之间形成立体交叉，但又不宜做立交桥时，通常应设置明洞。明洞一般用明挖法施工。通常根据明洞的用途、地形、地质条件、荷载分布情况、运营安全、施工难易以及经济条件等进行具体分析、比较，确定明洞型式。明洞主要分为两大类，即拱式明洞和棚式明洞。按荷载分布拱式明洞又可分为路堑对称型、路堑偏压型半路堑偏压型和半路堑单压型；按构造棚式明洞又可分为墙式、刚架式、柱式等。此外还有特殊结构明洞，如支墙明洞、支撑锚杆明洞、抗滑明洞、柱式挑檐棚洞、全刚架式棚洞、空腹肋拱式棚洞、悬臂棚洞、斜交托梁式棚洞、双曲拱明洞等，以适应特殊场合。明洞所在位置，通常地形、地质条件比较复杂，明洞基础条件差，所以设置时，为确保结构的安全与稳定，应当慎重处理地基。下面简要介绍拱式明洞及棚式明洞。一、拱式明洞拱式明洞主要由顶拱和内外边墙组或混凝土成钢筋混凝土结构，整体性较好，能承受较大的垂直压力和侧压力。内外墙基础相对位移对内力影响较大，所以对地基要求较高，尤其外墙基础必须稳固。必要时还可加设仰拱。通常用作洞口接长衬砌的明洞，以及用明洞抵抗较大的坍方推力、范围有限的滑坡下滑力和支撑边坡稳定等。见图!#%。&(#第六篇隧道工程施工质量控制与管理图!#$拱式明洞（半路堑式单压型）二、棚式明洞受地形、地质条件限制，难以修建拱式明洞时；边坡有小量坍落掉块，侧压力较小时；可以采用棚式明洞，见图!#%。棚式明洞由顶盖和内外边墙组成。顶盖通常为梁式结构。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，可采用锚杆式内边墙。外边墙可以采用墙式、刚架式、柱式结构。图!#%棚式明洞#%&#第一章隧道结构构造概论第四节内装、顶棚及路面一、内装为了确保行车安全，在道路隧道中必须采取措施使墙面亮度在长期的运营中保持在必要的水平以上，墙面须用适当的材料加以内装处理。内装可以改善隧道内的环境，主要是提高能见度，其次是吸收噪声。提高墙面的反射率，可以增加照明效果。因此内装材料表面应当是光洁的，颜色应当是明亮的。在隧道照明部分将要叙述到：人眼对波长!#的黄绿光最为敏感，所以内装材料应当是淡黄和浅绿色。作为背景的墙面，能衬托出障碍物的轮廓，这就需要使墙面具有良好的反射率。为了减少眩光，希望这种反射是漫反射。未经内装的混凝土衬砌表面，特别容易吸附引擎排出的瓦斯中的粘稠油分，可与烟雾、尘埃一起沽在表面上。在隧道内潮湿、漏水的情况下，这种污染的过程出人意料的快，能使墙面的反光率降到极低的水平。经过内装的墙面，污染仍然是不可避免的。但要求它具有不易污染、容易清洗、耐冲刷、耐酸碱、耐腐蚀、耐高温等特点。表面应该光滑、平整、明亮。内装可以起到美观作用。使隧道漏水不露出墙面；各种管线都能隐藏在内装材料的后面。但是管线的维修应该方便，受到损坏的内装部分，也应当便于更换或修复。内装材料应该具有吸收噪声的作用。消除隧道内的噪声是极其困难的课题之一。隧道内噪声源主要来自两方面；通风机产生的噪声和汽车行驶时引擎发出的噪声。声波是在三维空间中波动，它与光波一样可以屏蔽，聚焦和定向。在均匀截面的管道中行进的波，常常是平面波，这种波从波源出发，在无阻碍地进行很长一段距离后，仍近似地为平面波，平面波的衰减很慢。由于管径与铺贴吸声材料的吸声效果成倒数关系，在大管道中铺贴吸声材料几乎无效，所以内装材料的消声效果很不理想。通常用于隧道的张贴内装材料有：块状混凝土材料。其表面粗糙，容易污染而且不好清洗，但衬砌表面不需特殊处理即可设置。饰面板、镶板等质地致密材料，不容易污染，清洗效果好，洗净率高。板背后的渗漏水很隐蔽，既使外露也容易洗净。各种管线容易在板背后隐蔽设置。板背后的空间有利$%$&第六篇隧道工程施工质量控制与管理于吸收噪声。瓷砖镶面材料。表面光滑，最容易洗净，且效果良好；要求衬砌平整，以便镶砌整齐；隧道漏水部位可以考虑用排水管道疏导；镶面后面可以埋设小管线；但这种材料没有任何吸声作用。油漆材料。比块状混凝土材料容易清洗，但不及其它两种材料，对衬砌表面要求很高，需要压光、平整；隧道不能有漏水现象，浸湿的油漆损坏很快；这种材料也没有吸声作用。随着建筑材料工业技术的发展，新材料相继出现，许多新型材料都可以使用。但用于内装的新材料应该具有：耐火性，在高温条件下仍能维持原状，不燃烧；不分解有害成分等；耐蚀性，长期在油垢及有害气体作用下不变质，在洗涤剂等化学物质作用下不被侵蚀；不怕水，大多数隧道都存在漏水问题，在水的浸泡下，在潮湿环境中不变质，不霉烂；材料来源广泛，价格相对便宜，隧道是大型构造物，用材量很大，价格高昂的材料不适于作隧道内装。二、顶棚顶棚的反射率对提高照明效果有利，经过顶棚的反射光使路面产生二次反射，能明显的增加路面亮度。顶棚用漫反射材料可以避免产生眩光，其颜色的明亮程度直接影响到路面亮度，所以应该是浅色的，但是又应有别于墙面，在色调和饱和度上可以有所不同。顶棚是背景的一部分，特别是在有坡度处和变坡点附近对识别障碍物和察觉隧道内异常现象颇有帮助。美国在改造早期修建的旧隧道时，为了提高隧道内的亮度水平，曾在顶棚上用瓷砖镶面。其结果是一方面产生严重的闪烁现象，另一方面顶棚很快变脏，清洗工作又很不方便。由于脏的过程很快，所以不能获得稳定的反射亮度，这是需要今后进一步探索的问题。顶棚可以美化隧道，特别是与整齐排列的灯具相互衬托，更可以起到美化的效果，并有明显的诱导作用。根据实际需要可以把顶棚做成平顶或者拱顶。在自然通风或诱导通风时，可以用拱顶。在半横向或横向通风时可以用平顶。顶棚以上可以作为通风道和供管理人员使用的通道，因此设计荷载可按（据国外资料）!#$%考虑。三、路面对隧道内路面的讨论是在其具有足够强度和耐久性的前提下进行的。作为特殊要求，有以下各点：!&路面材料应具有抵御水的冲刷和含有化学物质的水的浸蚀能力。尤其地下水可()!第一章隧道结构构造概论能为承压水时，更为突出。路面的坡度应能迅速排除清洗用水。!因为车辆在隧道内的减速及制动次数较高，横向抗滑要求更高，以确保车体横向稳定。#容易修补。$路面漫反射率高，颜色明亮，才能获得良好的照明效果。路面作为发现障碍物的背景，比墙面和顶棚有更大的、关键性的作用。路面材料主要有两种，即混凝土和沥青混凝土。由于混疑土的反射率较沥青混凝土路面高，横向抗滑性好，是过去广泛使用的材料。其最大缺点是产生裂缝时不容易修补，更换时要停止交通。在高寒地区还要受到防滑链的损害，必需考虑设置磨耗层。沥青路面的反射率较低，为了改善路面亮度，需要在面层加入石英和铝的混合物。有的加入浅色石子和氧化钛做填充料。路面与车道分隔线等交通标志之间应保证有明显的亮度对比和鲜明的颜色对比。隧道内的路基应具有足够的承载力，尤其要求在有丰富地下水的条件下也能满足要求，这就要求有良好的排水设施。衬砌背后应设置盲沟和导水管，在车道版下面铺设透水性好的路基材料，必要时设置仰拱。在确定隧道纵坡时保证排水沟排水顺畅，保证路面有%&%(的横坡等。四、噪声的消减隧道内的混响时间（噪声源发音瞬间的声能衰减到%)%*+时所需时间，即衰减+*分贝所需时间）为洞外的数千倍，竟达到,&%-，在噪声级相当高的隧道内，震耳欲聋，乱作一团，难以忍受。而洞外仅为数百分之一秒。对子交通量大的重要隧道，往往需要设置应急电话等安全设备，这种隧道，噪声至少应当控制在可以用电话与管理所通话的程度。从表+.%.%中可以知道，噪声超过+分贝（/0）时，已经很难利用电话，从使用电话的角度看，噪声水平应保持在+*/0 以下。噪声水平（!）与汽车交通量（#）之间的关系可按下式计算：!1%2345 6%#（/0）（+.%.2）式中#小时交通量（辆)7）。其关系曲线用图+.%.!*表示。噪声水平也可以从下列表中查得。噪声水平除了受车速与车流组成影响外，交通量，坡度和车辆技术状态的好坏等，都有影响。各种类别车辆可以达到的噪声级/0（8），见表+.%.!。车速与车流组成不同时，其噪场级/0（8）可参考表+.%.#。交通量修正值/0（8）见表+.%.$。交通条件修理天上值/0（8）如下：$9!%第六篇隧道工程施工质量控制与管理车行道纵坡每增加!#$柴油机卡车每增加$%#$路面种类：沥青混凝土%混凝土#!碎石#&图 ($(!%噪声与交通量的关系表 ($($噪 声 水 平)*（+）状况&%极安静&,安静，$%-距离可以对话,%电话无困难，&-距离可以对话,电话有时困难，!-可以对话，&-大声讲话。%电话少许困难，!-大声对话,电话很困难表 ($(!车辆类别噪声级)*（+）大载重量柴油机卡车.!/$%汽油机卡车0!/0柴油机公共汽车.%/.汽油机公共汽车0%/0摩托车00/.0无轨电车1/.%轻型汽车1,/0,轻便摩托车0&/$%!,.!$第一章隧道结构构造概论表!#$平均车速（%&(）车流组成中卡车及公共汽车数量)#*+*,*-*!*.*/*$*0*$*,*1.-+1.-,1.-1.-!1.-.1.-/1.-$1.-01./*,01*,#1*,*1*-+1*-,1*-1*-!1*-.1*-/1*.*,$1.,01.,#1.,*1.-+1.-,1.-1.-!1.-.1.!*,.1*,/1*,$1*,01*,#1*,*1*-+1*-,1*-1*-*,!1.,.1.,/1.,$1.,01.,#1.,*1.-+1.-,1.,*,1*,-1*,!1*,.1*,/1*,$1*,01*,#1*,*1*+*,+1.,1.,-1.,!1.,.1.,/1.,$1.,01.,#1.#*+#1*+*1*,+1*,1*,-1*,!1*,.1*,/1*,$1*#*+01.+#1.+*1.,+1.,1.,-1.,!1.,.1.,/1.表!#/交通量（辆2(）#*0*$*.*-*#*0*$*/*修正值#*-1.1.$1*#1.3*4#1.4 01*4 01.从以上图表中的曲线和数据上看，在隧道内可以使用电话的标准是很高的。由于隧道是封闭结构，声能在横向无法扩散，只能沿纵轴经进出洞口向外扩散。在隧道内设置吸声材料时，在横向只能有限度地吸收一小部分，减少反射的次数。所以，把噪声级减至!*56（7）左右，是相当困难的。目前吸声材料较多，吸声材料应兼有内装作用。可以使用的材料有：多孔吸声材料，是应用最广的基本吸声材料，种类很多，如玻璃棉、矿棉、无机纤维材料及其成型板材等。利用吸声结构吸声的有膜共振吸声结构、板共振吸声结构、腔共振吸声结构，如穿孔板式共振吸声结构等。吸声材料应当具有内装材料特性，吸声结构应当与内装相结合。任何吸声材料和结构型式对沿隧道轴线传播的平面声波作用都不大，这也是在隧道中吸声效果差的原因之一。设置吸声板的隧道所起的作用，可以从图!#0#中的两例中得到一些印象，其价格是比较贵的。!+0#第六篇隧道工程施工质量控制与管理图!#$#设置吸声板前后隧道内混响时间的比较第五节隧道的附属设施道路隧道的附属设施是指为确保交通安全和顺适而设置的通风设施、照明设施、安全设施，应急设施以及公用设施等。一、紧急停车带与方向转换场紧急停车带是为故障车辆离开干道进行避让，以免发生交通事故，引起混乱，影响通行能力的专供紧急停车使用的停车位置。尤其在长大隧道中，故障车必须尽快离开干道，否则必然引起阻塞，甚至导致交通事故。为使车辆能在发生火灾时避难和退避还应设置方向转换场。紧急停车带的间隔，主要根据故障车的可能滑行距离和人力可能推动距离确定。一般很难断言其距离的大小，如小轿车较卡车滑行距离长，人力推动也较省力，下坡较上坡时滑行距离长，推动时也省力。在隧道内一般可取%&(&)。汽车专用隧道可取%&)，隧道长度大于!&)时即应在中间设置一处。混合交通隧道可取(&)，隧道长度大于*&)时即应在中间设置一处。紧急停车带的有效长度，应满足停放车辆进入所需长度，一般考虑全挂车可以进入+*$#第一章隧道结构构造概论需!#，最低值为$%#。宽度一般为&#。隧道内的缓和路段施工复杂，所以通常是将停车带两端各延长%#左右即可。参见图()$)!（以上数据为国外资料，仅供参考）。图()$)!紧急停车带及方向转换场的设置实例二、公用隧管公用隧管（亦称公用沟、管线廊）是在城市道路隧道和水底隧道中为敷设各种管线而设置的专用隧管。其中有隧道本身所需要的各种设备，也有公用事业要求通过的各种管线。公用隧管所需断面，应根据所需通过管线的数量和种类，维修通道和操作空间确定。沿纵向在适当间隔处应设置检修口，供检修人员进出、搬运材料、通风等使用。第六节防排水设施在道路隧道中，防排水是保持正常运营的极为重要因素之一。隧道漏水，将损坏顶棚、内装、通风、照明、安全以及其它各种附属设施，使之霉烂、锈蚀、变质、失效。路面积水后将改变路面反光条件，引起眩光。使车辆打滑，影响正常行驶。在严寒地区，隧道渗水将产生浸入限界的“挂冰”。路面结冰会导致路面凸起和车辆打滑。结冰冻胀还会破坏衬砌。隧道的防排水是从地质调查时开始的。为了保证在有丰富地下水地区的施工，可以使用导水法，注浆法，冻结法以及混合法等。例如用钻孔抽水，导坑排水，井点降水等方法导水，用水泥、粘土、水玻璃系、铬木素丙烯系树脂等注浆法。施工中的防排水是临时性措施。隧道的永久性防排水，是用防排水工程措施实现的。可以概括为用“截、堵、排”综合治理的办法。*+!$第六篇隧道工程施工质量控制与管理“截”是切断涌向隧道的水流。即把可能流入隧道的地表水和地下水的通道截断。在隧道未开挖前，地表水和地下水各自经过原有渠道和孔隙流动，隧道一旦开挖之后，便形成了新的地下通路，地下水会大量汇集并涌入隧道，地表水也会大量渗入。在地表水和地下水都很丰富的地区，应把地表水引开。例如在洞外设置截水沟，使地表水不会涌向洞口和洞身上方地面。必须流经隧道上方时，也应砌筑排水沟，或喷抹灰浆，使地表水不易渗入。地下水有明显流向并有稳定的补给来源时，可在适当位置设置截水导坑。“堵”即在隧道内设置防水层，使地下水不能涌入隧道，有可能时，应在衬砌表面设置外贴式防水层。早期多用钢壳防水（水下沉管隧道）。五十年代开始，逐渐改为柔性防水层，用沥青油毡、玻璃纤维油毡、异丁橡胶卷材及防水涂料等材料。外贴防水层多用于沉管隧道和明挖隧道，暗挖隧道很难应用。内敷式防水层（刚性防水层）可用于暗挖隧道。它是在衬砌内表面上高速喷射水泥砂浆或混凝土，形成刚性防水层。把沥青油毡等贴在衬砌内表面时，称为内贴式防水层，但需要有衬套拱托住。当地下水压力较大或有侵蚀性时，不宜设置内贴式和内敷式防水层。六十年代以后，开始改用以防水混凝土为主的防水措施，逐渐取代外贴式防水层。向衬砌背后压浆，能填充衬砌背后的回填物空隙，并能填充围岩的裂隙和孔洞，能起到一定的防水作用。在围岩破碎和不稳定地段，还能起到加固作用。在新奥法施工中，采用复合式衬砌结构时，在喷混凝土衬砌内表面上，张挂聚乙稀或聚氯乙烯板做防水层，再灌注整体式混凝土衬砌作为支撑衬套，效果良好。有的只在隧道内张挂聚氯乙烯板作防水伞。在地下水较丰富的地区，衬砌接缝处常用止水带防水。其类型很多，如金属（铜片）止水带，聚氯乙烯止水带，以及橡胶止水带等。金属止水带已经很少使用了，聚氯乙烯止水带的弹性较差，只能用于相对变形较小的场所，橡胶止水带则可用于变形幅度较大的场合。在水底隧道中，五十年代以后广泛使用钢边止水带，它是在两侧镶有!#$!%&厚的钢片翼缘的一种橡胶止水带，刚度较高，便于安装。“排”水是利用盲沟、泄水管、渡槽、中心排水沟或排水侧沟等，将水排出洞外。盲沟是在衬砌背后用片石或卵石干砌而成的厚!$(!)&，宽*!$*+!)&的排水通道，见图#,*,-。盲沟可以根据需要砌至拱脚或砌至边墙底部，然后用泄水管将水引入隧道的排水沟内。盲沟间距应因地制宜的设置。渡槽是在衬砌内表面设置的环向槽，其尺寸按水量大小确定，其间距一般应与筑拱环节长度配合，施工缝往往是漏水最多的位置。.-*第一章隧道结构构造概论图!#$%排水盲沟，泄水管，渡槽，路侧排水沟隧道内的排水一般均采用排水沟方式，类型主要有中心排水沟和路侧排水沟，在严寒地区应设置防冻水沟，见图!#$&。排水沟断面可为矩形或圆形，通常为矩形，并便于清理和检查。过水面积应根据水量大小确定。沿纵向在适当间隔处应设置检查坑和汇水坑，但不应设在车道中心。图!#$&中心排水沟，防冻水沟%#第六篇隧道工程施工质量控制与管理第二章浅埋隧道施工质量控制浅埋隧道是一种特定条件下的隧道工程，其施工不仅受覆盖层地质因素的制约，而且还受地面环境的影响。浅埋隧道有整座隧道浅埋和隧道部分地段浅埋两种情况。常用的施工方法有明挖法、地下连续墙法、盖挖法、浅埋暗挖法及盾构法等。明挖法是指挖开地面，由上向下开挖土石方至设计标高后，自基底由下向上顺作施工，完成隧道主体结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法。盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部的工程在封闭的顶盖下进行施工，主体结构可以顺作，也可逆作。浅埋暗挖法则是在特定条件下，不挖开地面，全部在地下进行开挖和修筑衬砌结构的隧道施工方法。隧道工程采用盾构法在软弱地质条件下进行暗挖法施工已很普遍，当然也可适用于浅埋隧道的施工。本章重点介绍明挖法、盖挖法与浅埋暗挖法施工的要点。第一节明挖法施工明挖法施工的隧道（有时称为明洞），其主体结构施工与地面上工程相似，故不再叙述。本节仅对常见的基坑开挖与支护方法作一介绍。一、放坡开挖隧道埋深较浅，施工对周围环境影响较小，基坑开挖仅仅依靠适当坡率的边坡即可!#!第二章浅埋隧道施工质量控制保持土体稳定，可采用放坡开挖。此法虽然开挖方量大，但机械化程度高，施工速度快，质量也易得到保证。受地下水影响的工程，可采用井点降水法提高边坡的稳定性及改善基坑内施工环境。放坡开挖是明挖法施工的首选方案。二、悬臂支护开挖法（图!#$）基坑的悬臂支护开挖法是将基坑围护结构插入基坑底部以下，然后直接开挖基坑内土体。结构处于悬臂状态，靠本身刚度和插入开挖面下的深度来平衡外侧土压力，开挖到设计标高后，再进行主体结构施工。由于基坑内无支撑，便于基础开挖和主体结构施工的机械化，也易保证工程质量。缺点是围护结构较复杂，增加了造价及施工难度。此法有时也用在有支撑开挖基坑的上部。图!#$悬臂支护开挖法简图围护结构常用木桩、钢桩、挖孔桩、灌注桩、钢筋混凝土预制桩或连续墙等组成。为加强围护结构的强度与刚度，减少其变形与位移，常采用下列工程措施：（$）围护结构设计成刚度较大的截面形式。（#）围护结构顶部设圈梁等，改善其整体受力状况，提高整体刚度。（%）基坑外一定范围内挖去表层覆盖土，减少侧压力。（&）基坑外进行井点降水，采用压密注浆、旋喷桩、搅拌桩或粉喷桩等方法加固土体，以减少侧压力。（）基坑内用井点降水和加固土体方法，使坑低土体固结，增加土体抗力。（!）基坑内设置护脚，即预留一定高度和宽度的原状土台，以减少开挖时围护结构暴露高度。待基坑中间部分土体挖至设计标高，将中间底板灌完后，用跳槽开挖护脚土台，逐块浇灌这部分底板。以上各种措施也可联合采用。#(%$第六篇隧道工程施工质量控制与管理三、围护结构有支撑的明挖法当基坑深度较大，开挖时除采用围护结构外，还常采用支撑加强围护结构以抵抗较大的侧压力。支撑分为水平支撑、斜支撑。也可采用锚杆加固围护结构。支撑的设置应考虑施工工艺的要求，支撑的强度、刚度、间距、层数及层位等应根据力学分析计算确定。施工中应经常检查支撑状态。必要时对其应力进行监控。（一）水平支撑（图!#）水平支撑常用的形式有横撑和角撑，基坑拐角或断面变化处用角撑，其它一般用横撑。除环形围护结构采用环梁支撑外，其余是受轴向压力的直线型支撑。支撑可用木材、钢筋混凝土构件、钢管、型钢及型钢组合构件等。使用钢管、型钢及型钢组合构件作为支撑，拆装方便，占据空间较小，回收率高，还可以做成工具式支撑，故在实际工程中应用较多。图!#水平支撑开挖支护简图$）立面图；%）平面图&(第二章浅埋隧道施工质量控制围护结构施工完毕，一般情况下可开挖至第一道支撑所需的标高，及时安装支撑并施加预应力。再采用挖槽法，先开挖支撑设计位置处土体，（保留其两侧土体），挖至第二道支撑标高时，安装第二道支撑，并施加预应力，然后由上向下开挖土体至适当高度，继续用挖槽法安装下道支撑。重复以上方法，最后开挖至基底标高，再依次浇筑底板下层侧墙中板上层侧墙顶板。按要求的时序拆除支撑，完成结构体系转换。采用水平支撑的优点是：墙体水平位移小；安全可靠，开挖深度不受限制；但要求围护结构的平面形状比较规则，以矩形为最佳。开挖基坑宽度较大时，支撑应加设中间支柱来保持其稳定性。中间支柱应在开挖前按设计位置作好。（二）斜支撑（图!#$）当基坑横向宽度较大或形状不规则，不便使用水平支撑时，可采用斜支撑。斜支撑的施工常采用中心挖槽法开挖基坑内土体至斜支撑基础底标高，浇筑基础，及时安装斜支撑，使支撑一端支承在围护结构上，另一端支承在已浇筑的基础上，并施加预应力，然后开挖其余土体。设有两道或多道斜支撑时，先安装外侧的长支撑，后安装内侧的支撑，并把所有斜支撑基础连为整体，形成结构底板。最后依次浇筑下层侧墙中板上层侧墙顶板，并按要求的时序拆除支撑，完成结构体系转换。采用斜支撑时，围护结构上部水平位移比较大，易引起基坑外地面及附近建筑下沉，对沉降要求严格的地段应十分慎重，因此基坑开挖深度也受到一定限制。并且斜支撑基础及结构底板需分批施工，工序交错复杂，施工难度大。（三）锚杆（图!#%）图!#$斜支撑立面图图!#%锚杆立面图锚杆是一种设在基坑外的支撑。一般由锚头、拉杆和锚固体三个基本部分组成。锚头锚固在围护结构上。锚固体在岩石中的为岩石锚杆，在土层中的为土层锚杆。基坑开挖时，作用在围护结构上的侧应力可由锚杆与岩土之间产生的作用力来平衡。锚杆是受%&$第六篇隧道工程施工质量控制与管理拉杆件，可采用