【重庆交通大学】隧道结构构造设计图(ppt-149页).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,隧道工程,第五章 隧道结构构造,学习本章的要求,：,（,1,）掌握公路隧道的洞身结构、洞门结构、明洞结构和防排水设施的构造原理,（,2,）了解公路隧道斜井与竖井、内装修与路面结构,洞身衬砌,洞门,明洞,斜井与竖井,内装、顶棚与路面,隧道的防水与排水,第,5,章 隧道结构构造,隧道结构构造,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、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,明洞,通风,照明,排水、消防、通讯等,5.1,洞身衬砌,（,1,）洞身衬砌的类型,（,2,）支护结构,衬,砌结构形式，主要根据地质地形条件，考虑结构受力的合理性、施工方法等因素来确定,。,5.1.1,衬砌结构的类型,5.1.1,衬砌结构的类型,(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,(8),矩形断面衬砌,（,1,）直墙式衬砌,适用条件,：,垂直围岩压力为大、水平围岩压力小的情况下；一般适用于,、,级围岩，有时也可用于,级围岩,.,割圆拱：,r1=r2,、坦三心圆拱,:r1r2,、尖三心圆拱,:r1r2,（,2,）曲墙式衬砌,适用条件：,通常用在,级以下的围岩水平压力较大 的情况下,（,3,）喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌,(4),偏压衬砌,当山体地面坡陡于,l,：,2.5,，线路外侧山体覆盖较薄，或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,(5),喇叭口隧道衬砌,(6),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,;,盾构法,沉管法施工的隧道,。,(7),矩形断面衬砌,沉管法、明挖法施工时，广泛采用矩形断面衬砌,5.1.1,衬砌结构的类型,(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,(8),矩形断面衬砌,5.1.2,支护结构初期支护结构,永久支护结构,初期支护,(,一次支护,):,木支撑、型钢支撑、格栅支撑、锚喷支护等。,永久支护,(,二次支护、二次衬砌,):,整体衬砌、复合式衬砌、拼装衬砌及锚喷衬砌等,4,种。,初期支护结构,初期支护结构,初期支护结构,永久支护结构,洞身衬砌,洞门,明洞,斜井与竖井,内装、顶棚与路面,隧道的防水与排水,第,5,章 隧道结构构造,洞门,洞门,洞门,洞门,5.2,洞门,5.2.1,洞门的概念及其作用,5.2.2,洞门的形式,5.2.3,隧道洞门构造,5.2.1,洞门的概念及其作用,洞门的概念：,洞门是隧道两端的外露部分，也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构。,洞门的主要作用,保证洞口边坡的安全和仰坡的稳定；,汇集在洞口附近的仰、边坡上的地表水，并引离隧道，减少洞口土石方开挖量；,作为隧道的标志性建筑物，应与隧道的规模、使用特性以及周围建筑物、地形条件等要相协调。,5.2.2,洞门的形式,（,1,）端墙式洞门,（,2,）翼墙式洞门,（,3,）环框式洞门,（,4,）台阶式洞门,（,5,）遮光棚式洞门,(1),端墙式洞门,(2),翼墙式洞门,(3),环框式洞门削竹式洞门,(4),台阶式洞门,(5),遮光棚式洞门,端墙式洞门,柱式洞门,柱式洞门图式,2,台阶洞门,台阶洞门,翼墙式洞门,翼墙式隧道门造型,遮光棚式洞门图,2,翼墙式隧道门,柱式路堑明洞隧道门,翼墙式路堑明洞隧道门,半路堑偏压明洞隧道门,半路堑单压式明洞隧道门,单压式明洞隧道门,削竹式隧道门,削竹式隧道门图,2,高速公路削竹式隧道门,5.2.2,洞门的形式,（,1,）端墙式洞门,（,2,）翼墙式洞门,（,3,）环框式洞门,（,4,）台阶式洞门,（,5,）遮光棚式洞门,1,仰坡坡脚至洞门端墙顶帽背的水平距离，一般不小于,1.5m,。,2,洞门端墙顶宜高出仰坡坡脚不小于,0.5m,。,3,洞门端墙与仰坡之间水沟沟底至衬砌拱顶外缘的高度，一般不小于,1m,。,4,一般隧道门端墙、翼墙、挡土墙设计为仰斜式墙身时，墙背坡度不宜缓于,1:0.3,。,5.2.3,洞门的构造要求,洞门的构造要求,5.,洞门端墙、翼墙和挡土墙截面厚度应满足规范要求。,6,洞门端墙、翼墙和挡土墙应根据情况设置伸缩缓和沉降缝。,7,洞门翼墙和挡土墙身应设置泄水孔。,洞门的构造要求,(,二,),洞门的基础,1,、,洞门端墙、翼墙、挡土墙基础必须置于稳固地基上,，基底松碴应清除干净，以防止滑动和不均匀沉陷。,2,、在松软地基上设置基础，当地基承载力不足时，可结合具体条件,采取换填。扩大基础、桩基、地基加固等措施,。,3,基础埋置深度,(1),洞门端墙、翼墙、挡土墙基础应埋入路基面以下一定深度。土质地基埋置深度不应小于,1,米。且,应符合基底应力的要求,。,(2),洞门端墙嵌入路堑边坡的深度根据坡度不同取值,30,50,厘米。,(3),在洞门端墙厚度范围内的洞口衬砌基础埋置深度，应与端墙基础相同。,(4),为保证洞门稳固和施工方便，衬砌边墙外侧的洞门端墙基础宽度一般不小于,0.5m,(5),当墙基础砌筑在稳定坚硬的基岩斜坡上时基础可切割成台阶状。,4,当洞门挡,(,翼,),墙受滑动控制时可采用倾斜基底或凸形基底等防滑措施基底倾斜度，土质地基一般不大于,0.2:1,，稳定岩石地基不大于,0.3,：,1,。,5,检算倾斜基底稳定时，除检算沿基底的滑动稳定外，尚应检算沿地基上层的水平剪切应力。,(,三,),洞门建筑材料,（,1,）钢筋混凝土,（,2,）料石砌体,(,四,),洞门施工要求,1,洞门宜尽早修建，并尽可能避免在雨季施工洞门修筑前应作好洞口及仰坡周围的排水、截水设施，以保护边、仰坡的稳定。,2,当洞口边、仰坡土石有剥落可能时，坡面应清理并予以防护,3,洞门端墙厚度范围内的结构，应与洞口环节衬砌采用同一材料整体灌筑。,4,翼墙和洞口挡土墙应与端墙同时砌筑当翼墙需分段修建时，其墙身应留施工缝，并应检算施工状态稳定性。,5.,洞门端墙,翼墙,挡土墙墙身砌出地面后,基坑必须及时回填夯实，顶面作成不小于,4%,的排水坡。,5.2.4,洞门的结构计算,1,隧道洞门计算原理及方法,洞门是支挡洞口正面仰坡和路堑边坡的结构物，洞门视为墙背承受土压力的挡土墙结构，根据挡土墙理论设计。,端墙式洞门可按计算挡土墙的方法分别核算如图所示,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,、,G,各不同墙高截面的稳定性和强度，以此决定端墙的厚度和尺寸。,翼墙式洞门与端墙式洞门一样，也可采用分条方法取条带计算。,在计算端墙时，应考虑翼墙对端墙的支撑作用。,隧道洞门计算原理及方法,2,洞门墙的主要检算规定,墙身截面压应力,容许应力,墙身截面偏心距,e,0.3,倍截面厚度,基底应力,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、倾覆稳定计算,二、滑动稳定性计算,基底偏心距计算,基底压应力计算,洞门设计计算参数,洞身衬砌,洞门,明洞,斜井与竖井,内装、顶棚与路面,隧道的防水与排水,第,5,章 隧道结构构造,5.3,明 洞,什么是明洞？,采用明挖法修筑的隧道结构,明洞特点：,地面建筑,地下建筑,明洞要求：,符合地形、地质、经济、安全、施工难易等条件,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,、路堑对称型,2,、路堑偏压型,3,、半路堑偏压型,4,、半路堑单压型,(1),路堑对称型,适用于洞顶地势平缓,路堑两侧地质条件基本相同,(2),路堑偏压型,适用于两侧山坡高差较大的路堑，高侧边坡有坍塌，落石或泥石流。,(3),半路堑偏压型,适用于半路堑靠山侧边坡较高，有坍塌、落石或泥石流等不良地质现象，而外侧地面较宽敞和稳定。,(4),半路堑单压型,适用于靠山侧边坡或原山坡有坍塌、落石等情况，外侧地形陡峻无法填土地段。,5.3.2,棚式明洞,当山坡坍方，山体侧压力不大，或因受地质、地形条件的限制，难以修建拱形明洞时，可采用棚式明洞。,棚式明洞顶板为梁式结构,。,棚式明洞的类型主要取决于外侧边墙的结构形式。通常有,墙式、刚架式，柱式和悬臂式,等棚式明洞,(1),墙式棚洞,(2),刚架式栅洞,外墙结构为连续框架，对地基承载力要求较高,(3),柱式棚洞,外墙为独立柱和纵梁方式，结构简单，预制吊装方便，但整体性较差。,(,4),悬臂式棚洞,当山坡较陡，坡面有少量落石，且外侧地基不良或不宜设基础时，可采用悬臂式棚洞,5.3.3,明洞基础,明洞边墙基础必须置于稳固的地基上，施工应符合下列要求：,（,1,）偏压和单压明洞外边墙的基底，在垂直路线方向宜向内挖成,0.1:1,的斜坡，提高边墙抗滑力。,（,2,）当地基松软时应采取增加承载力的措施。,5.3.3,明洞基础,（,3,）基础开挖应核对地质条件，当挖至设计高程仍不符合设计要求时应上报有关方面处理。,（,4,）基础混凝土灌注前必须排除坑内积水，并对基底进行固化处理。边墙基础应采用与边墙同级混凝土一次浇筑。,5.3.4,明洞填土,明洞回填施工应符合下列要求：,1,在拆除外模后应立即做好防水层及纵向盲沟，保证排水通畅。,2,墙背回填应两侧对称进行，石质地层中墙背与岩壁空隙不大时，用与墙身同级混凝土回填。,5.3.4,明洞填土,3,墙后排水设施应与回填同时施工，并保证能使渗水顺畅排出。,4,拱圈混凝土达到设计强度且由人工夯实回填至拱顶以上,1m,以前，不得采用机械回填。,5.3.4,明洞填土,5,拱背回填应对称分层夯实，每层厚度不得大于,0.3m,，两侧回填的土面高差不得大于,0.5m,，回填至拱顶齐平后应分层满铺填筑。,抗滑明洞,支撑锚杆明洞,墙式棚洞 基础与填土,柱式棚洞 基础与填土,刚架式棚洞 基础与填土,洞身衬砌,洞门,明洞,斜井与竖井,内装、顶棚与路面,隧道的防水与排水,第,5,章 隧道结构构造,5.4,竖井与斜井,为什么设置竖井或斜井？,作用,1,：增加开挖工作面,作用,2,：通风需要,5.4,竖井与斜井,5.4.1,竖井,5.4.2,斜井,竖井,1,竖井位置的选择,竖井与主坑道的衔接方式,3,竖井断面内部空间布置,竖井示意图,竖井的构成,竖井断面形式,矩形竖井,圆形竖井,斜井,1,斜井位置的选择,斜井坡度选择,3,斜井断面内部空间布置,斜井设置,圆形断面衬砌,矩形断面衬砌,洞身衬砌,洞门,明洞,斜井与竖井,内装、顶棚与路面,隧道的防水与排水,第,5,章 隧道结构构造,5.5,内装、顶棚及路面,1,、内装,2,、顶棚,3,、路面,4,、噪声消减,1,、内装,为确保行车安全，在隧道中必须采取措施，使墙面亮度在长期的运营中保持较好水平，墙面须用适当的材料加以内装处理，其作用如下：,改善隧道内环境，起诱导作用；,提高墙面的反射率，增强照明效果；,吸收噪音,常用的隧道内装材料,块状混凝土材料；,饰面板、镶板等质地致密材料；,瓷砖镶面材料；,油漆材料。,隧道内装材料应具有如下性质：,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下不变质；,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。,能吸收噪音；,颜色淡，易清洁；,具有阻燃性。,2,、顶棚,色彩的选择：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,美化隧道，并且起视觉诱导作用,顶棚可做成平顶或者拱顶：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,)10MPa,考虑,2,、顶棚,3,、路面,路面材料主要有两种：,砼,和,改性沥青；,路面材料应具备如下性能：,路面材料应具有抵御水冲刷和含有化学物质的水的浸蚀能力,;,应具有较高的抗侧滑的能力；,抗裂性、耐久性；,容易修补。,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,3,、路面,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，要求有良好的排水设施,4,、噪声消减,隧道内噪声水平应保持在,60,分贝以下,隧道内采取的措施,：,内装材料的制作；,墙面材料的制作；,路面材料的制作；,利用原理：,声波的反射原理,4,、噪声消减,洞身衬砌,洞门,明洞,斜井与竖井,内装、顶棚与路面,隧道的防水与排水,第,5,章 隧道结构构造,洞外防排水措施,5.6,隧道防排水,洞内防排水措施,隧道防排水应视水文地质条件因地制宜地采取,“以排为主，防、排、截、堵相结合”,的综合治理原则，达到排水通畅、防水可靠、经济合理、不留后患的目的。,隧道防排水原则,对地表水、地下水应采取妥善的处理，使洞内外形成一个完整的畅通的防排水系统。,隧道防排水要求,一般公路隧道应做到：,1,、拱部不摘水、边墙不滴水。,2,、路面不冒水、不积水、设备箱洞处不渗水。,3,、冻害地区隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。,汽车专用公路隧道则应达到：,拱部、墙部及设备箱洞处均不渗水,(1),、洞外防排水措施,A,、地表处理,B,、洞顶天沟截水,C,、明洞顶防排水,D,、洞门排水,E,、洞内外水沟衔接,(2),、洞内防排水措施,排水措施,a,、洞内排水沟,b,、衬砌背后盲沟,c,、泄水洞或洞外井点降水,d,、中心排水沟或路侧排水沟,(2),、洞内防排水措施,防水措施,a,、防水板,b,、喷膜防水层,c,、混凝土自防水,(2),、洞内防排水措施,堵水措施,a,、喷射混凝土堵水,b,、塑料板堵水,c,、注浆堵水,d,、模注混凝土衬砌堵水,无钉铺设塑料防水板,铺设防水板时锚杆头部的处理,衬砌背后盲沟作法,隧道注浆,工作面预注浆,施工缝防水的构造形式见图,4.1.21,。,高聚物改性沥青防水卷材的主要物理性能,塑料防水板物理力学性能,铺设防水板前应先铺缓冲层,应用暗钉圈固定在基层上,中埋式止水带与外贴防水层复合使用,中埋式金属止水带,结构变形时，穿墙管可采用主管直接埋入混凝土内的固定式防水阀，并应预留凹槽，槽内用嵌缝材料嵌填密实,排水沟槽方法排水,防水层的铺设,防水层的铺设,防水层的铺设,负压检查,铺设好的防水板,洞身衬砌,洞门,明洞,斜井与竖井,内装、顶棚与路面,隧道的防水与排水,第,5,章 隧道结构构造,本章的学习是否达到要求？,（,1,）掌握公路隧道的洞身结构、洞门结构、明洞结构和防排水设施的构造原理,（,2,）了解公路隧道斜井与竖井、内装修与路面结构,