高铁隧道(隧道结构构造)

隧道结构构造洞身衬砌结构洞门与明洞隧道附属构筑物洞身衬砌结构1开挖后的隧道，为了保持围岩的稳定性，一般需要进行支护和衬砌。支护的主要方式有：喷射混凝土、锚杆、钢架、钢筋网及其它的组合。衬砌的主要方式有：整体式混凝土衬砌、拼装式衬砌、喷射混凝土衬砌和复合式衬砌等。锚杆是将破碎或不稳定岩体(块)与牢固稳定的岩体连结在一起以提高整体稳定性的一种支护。（一）锚杆隧道支护洞身衬砌结构1洞身衬砌结构1当围岩软弱、破碎严重且自稳性差时，隧道开挖后，需要及时提供足够强的支护约束围岩变形。在初期支护内设置钢拱架将增大支护结构早期的刚度，阻止围岩的过度变形并承受部分的松弛荷载。钢架分为型钢和格栅钢架两种。（二）钢架洞身衬砌结构1型钢钢架接头(尺寸单位:mm)洞身衬砌结构1（二）钢架（格栅）洞身衬砌结构1洞身衬砌结构1（三）钢筋网钢筋网喷射混凝土是在喷射混凝土之前，在岩面上挂设钢筋网，然后再喷射混凝土。目前，我国在各类隧道工程中应用钢筋网喷射混凝土支护的比较多，主要用于软弱破碎围岩，而更多的是与锚杆或者钢拱架构成联合支护。钢筋网通常作环向和纵向布置。环向筋一般为受力筋，由确定，直径12mm左右；纵向筋一般为构造筋，直径6~10mm；网格尺寸一般为20cmx20cm,20cmx25cm,25cmx25cm,25cmx30cm或30cmx30cm。洞身衬砌结构1洞身衬砌结构1（四）喷混凝土喷射混凝土既是一种新型的支护结构，又是一种新的施工。它是使用混凝土喷射机，按一定的混合程序，将掺有速凝剂的细石混凝土，喷射到岩壁表面上，并迅速固结成一层支护结构，从而对围岩起到支护作用。喷射混凝土可以作为隧道工程的永久性或临时性支护，也可以与各种形式的锚杆、钢拱架、钢筋网等构成组合式支护结构。它的灵活性也很大，可以根据需要分次追加厚度。洞身衬砌结构1洞身衬砌结构1（五）多种措施组合支护洞身衬砌结构1隧道衬砌隧道开挖后，以较大厚度和刚度的整体模筑混凝土作为隧道的结构。整体式衬砌按照工程类比、不同围岩级别采用不同的衬砌厚度。其形式有直墙式和曲墙式两种，而曲墙式又分为有仰拱和无仰拱两种。特点：对地质条件的适应性较强，易于按需要成型，整体性好，抗渗性强，并适用于多种施工条件。（一）整体式混凝土衬砌洞身衬砌结构1洞身衬砌结构11）直墙式衬砌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~Ⅲ级围岩，直墙式衬砌由上部拱圈、两侧竖直边墙和下部铺底三部分组合而成。拱顶拱腰拱脚墙脚铺底洞身衬砌结构12）曲墙式衬砌曲墙式衬砌适用于地质较差，有较大水平围岩压力的情况。主要适用于Ⅳ级及以上的围岩，或Ⅲ级围岩双线隧道；多线隧道也采用曲墙有仰拱的衬砌。曲墙式衬砌由顶部拱圈、侧面曲边墙和仰拱/底板(或铺底)组成。拱顶拱腰拱脚墙脚仰拱洞身衬砌结构1洞身衬砌结构1复合式衬砌是指把衬砌分成两层或两层以上，可以是同一种形式、方法和材料施作的，也可以是不同形式、方法、时间和材料施作的。目前大都采用内外两层衬砌。按内外衬砌的组合情况可分为：初期支护与二次衬砌。根据围岩条件不同，分别采用不同的断面形式和支护、衬砌参数。（二）复合式衬砌洞身衬砌结构1特点：可以满足初期支护施作及时、刚度小易变形的要求，且与围岩密贴，从而能保护和加固围岩，充分发挥围岩的自承作用。二衬后，衬砌内表面光滑平整，可以防止外层风化，装饰内壁，增强安全感。隧中线线中线内轨顶面O2O2r3O1r145°8027BO3O3Hh1h1d二次衬砌防水层网喷混凝土锚杆铁路隧道复合式衬砌示意图洞身衬砌结构1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（单层衬砌）的形式。它具有隧道开挖后衬砌及时、施工方便和经济的显著特点。锚喷式衬砌在围岩整体性较好的军事工程、各类用途的使用期较短及重要性较低的隧道中广泛使用。在公路、铁路隧道设计中，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。（三）锚喷式衬砌洞身衬砌结构1装配式衬砌是将衬砌分成若干块构件，这些构件在现场或工厂预制，然后运到坑道内用机械将它们拼装成一环接着一环的衬砌。这种衬砌的特点是：拼装成环后立即受力，便于机械化施工，改善劳动条件，节省劳力。目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道和水底隧道中采用。在铁路、公路隧道中由于装配式衬砌要求有一定的机械化设备，复杂，衬砌的整体性及抗渗性差而未能推广使用。（四）装配式衬砌洞身衬砌结构1洞门与明洞2一、洞门1、洞门的作用减小洞口土石方开挖量稳定边、仰坡引离地表水流装饰洞口1）洞门的形式环框式洞门洞口石质坚硬稳定，地形陡峻无排水要求。洞门与明洞2端墙式（一字式）洞门适用于地形开阔，石质较稳定的地区；由端墙和洞门顶排水沟组成洞门与明洞2翼墙式（八字式）洞门洞口地质较差（Ⅳ级及以上围岩），山体纵向推力较大时，在端墙式洞门的单侧或双侧设置翼墙。洞门与明洞2柱式洞门洞口地形较陡（Ⅳ级围岩），仰坡有下滑的可能性，又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时，可在端墙中部设置2个（或4个）断面较大的柱墩，以增加端墙的稳定性。洞门与明洞2台阶式洞门当洞门位于傍山侧坡地区，洞门一侧边仰坡较高时，为了提高靠山侧仰坡起拔点，减少仰坡高度，将端墙顶部改为逐级升高的台阶形式。洞门与明洞2斜交式洞门当隧道洞口地面等高线斜交时，可采用平行于等高线与线路呈斜交的洞口(洞门与线路中线的交角不应小于45°)。洞门与明洞2喇叭口式洞门高速铁路隧道，为了减缓高速列车的空气动力学效应，对单线隧道，一般设喇叭口缓冲段，同时兼作隧道洞门。洞门与明洞2二、明洞明洞是隧道的一种变化形式，它用明挖法修筑。所谓明挖是指把岩体挖开，在露天修筑衬砌，然后回填土石。这样修筑的构筑物，外形几乎与隧道无异，有拱圈、边墙和底板，净空与隧道相同，和地表相连处，也设有洞门、排水设施等明洞的结构类型常因地形、地质和危害程度的不同，有多种形式，采用最多的为拱式明洞和棚式明洞两种。洞门与明洞21、拱式明洞适用于路堑边坡处于对称或接近对称，边坡岩层基本稳定，仅防止边坡有少量坍塌、落石，或用于隧道洞口岩层破碎，覆盖层较薄而难以用暗挖法修建隧道时。(1)路堑式对称型洞门与明洞2适用于两侧边坡高差较大的不对称路堑。(2)路堑式偏压型洞门与明洞2适用于地形倾斜，低侧处路堑外侧有较宽敞的地面供回填土石，以增加明洞抵抗侧向压力的能力。(3)半路堑式偏压型洞门与明洞2适用于傍山隧道洞口或傍山线路上半路堑地段(4)半路堑式单压型洞门与明洞22、棚式明洞(简称棚洞)有些傍山隧道，地形的自然横坡比较陡，外侧没有足够的场地设置外墙及基础或确保其稳定，这时可考虑采用另一种建筑物——棚式明洞。洞门与明洞2(1)盖板式棚洞由内墙、外墙及钢筋混凝土盖板组成简支结构。其上回土石，以保护盖板不受山体落石的冲击。洞门与明洞2(2)刚架式棚洞当地形狭窄，山坡陡峻，基岩埋置较深而上部地基稳定性差时，为了使基础置于基岩上且减小基础工程，可采用刚架式外墙，此时称明洞为刚架式明洞。由外侧刚架、内侧重力式墩台结构、横顶梁、底横撑和顶部盖板组成。洞门与明洞2(3)悬臂式棚洞对稳定而陡峻的山坡，外侧地形难以满足一般棚洞的地基要求，且落石不太严重的情况，可修建悬臂式棚洞。由重力式内墙、悬臂横梁、盖板及内端平衡重组成。洞门与明洞2当洞口50m范围内无建筑物、洞口外20m处的微压波峰值大于50pa时，须设置洞口缓冲结构；当洞口50m范围内有建筑物时，一般情况下当建筑物处的微压波大于20pa，须设置洞口缓冲结构；当对建筑物处的峰值有特殊要求时，洞口缓冲结构应进行特殊设计。当隧道口无建筑物，无特殊环境要求时，双线隧道可不设置洞口缓冲结构。单线隧道应设置长度5.0m的洞口缓冲结构。(三)洞口缓冲结构洞门与明洞2隧道口缓冲结构尽量采用与隧道内轮廓形式相似的断面，也可采用棚式结构断面。洞口缓冲结构纵向宜做成渐变的喇叭状，开口处最大净空断面面积为隧道净空断面面积的1.5倍，在缓冲结构纵向中心附近沿两侧对称分布开孔，孔长为1／2缓冲棚长，开孔面积为隧道净空横断面面积的0.2－0.3倍。洞口缓冲结构宜采用钢筋混凝土结构。洞门与明洞2DD0LhDD0Lh洞口缓冲段纵向断面形式洞门与明洞2隧道的永久性防排水是通过防排水工程措施实现的。经过理论和实践经验的总结，提出了“防、堵、截、排结合，因地制宜，综合治理”的原则。（一）防排水设施隧道附属构筑物3截：截断地表水和地下水流入隧道的通道，洞口地表设天沟等截水沟以及地表陷穴等整治；防：防止地下水从衬砌背后渗入隧道内，充分利用混凝土自防水能力，以及在衬砌与支护之间设置的防水层；堵：向支护背后压注水泥砂浆，用以充填支护与围岩间的空隙，以堵住地下水的通道，并使支护与围岩形成整体，改善支护受力条件；排：将地下水排入隧道内，再经由洞内排水沟（排水沟及盲沟）排走。隧道附属构筑物3隧道附属构筑物3当列车通过隧道时，为了保证洞内行人、维修人员及维修设备(小车、料具)的安全，在隧道两侧边墙上交错均匀修建的人员躲避及放置车辆、料具的洞室叫避车洞。避车洞根据其断面尺寸的大小分为大避车洞及小避车洞两种。隧道附属构筑物3（二）避车洞隧道附属构筑物3(1)大避车洞在碎石道床的隧道内，每侧相隔300m布置一个大避车洞，在整体道床的隧道内，因人员行车待避较方便，且线路维修工作量较小，可相隔420m布置。(2)小避车洞无论在碎石道床或整体道床的隧道内，每侧边墙上应在大避车洞之间间隔60m(双线隧道按30m)布置一个小避车洞。隧道附属构筑物32）电力及通信设施电缆槽：电缆槽用混凝土浇筑，可与水沟同侧并与水沟并行，或设置在水沟的异侧。槽内铺以细砂做垫层，低压电缆可直接放在垫层面上，高压电缆则吊在槽边预埋的托架上。槽顶设有盖板防护。隧道附属构筑物3信号继电器箱和无人增音站洞：隧道内如需设置信号继电器箱时，则应在电缆槽同侧设置信号继电器箱洞；根据电讯传输衰耗和通讯设计要求，在隧道内设置无人增音站时。其位置可根据通讯要求确定。可与大避车洞结合使用，如不能结合时，则另行修建。隧道附属构筑物3