隧道工程隧道结构构造

隧道结构构造山岭隧道结构由主体建筑物和附属建筑物两部分组成。

隧道的主体建筑物是为了保持隧道的稳定，保证车辆的安全运行而修建的，由洞身、衬砌和洞门组成。

在洞口容易坍塌或有落石的危险时，还需要加筑明洞隧道的附属建筑物是为了养护、维修工作的需要以及满足排水、供电、通信和通风等方面的要求而修建的。

隧道的附属建筑包括：临时停车带、防排水设施、大小避车洞（普铁）、综合洞室、电缆槽、长大隧道的通风设施等。

隧道附属建筑物，应根据具体情况设置。

3.1 洞门类型及构造3.1.1 隧道洞门作用隧道两端都要修建洞门。

洞门的作用是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，确保行车安全。

洞门的作用有以下几方面：（1）稳定边坡、仰坡。

洞口开挖施工后，附近边坡、仰坡裸露的岩体不断风化，容易滚落甚至滑塌，导致堵塞路面和洞口，砸坏线路轨道，威胁行车安全。

修建洞门就可以避免或减小这些危害。

（2）引排地表水。

雨季洞口地表水如不引排，可能会淹溺线路，引起边、仰坡滑塌，危及行车安全，修建洞门及截排水沟，可以使隧道洞口免遭降雨影响。

（3）装饰作用。

修建美观的洞门对隧道洞口可以起到装饰作用，城市、景区的隧道尤其需要结合所处环境美化洞门。

3.1.2 隧道洞门形式隧道洞门形式的选择应在保障安全的同时考虑洞门美化和环境美化。

不同地址的隧道洞门构造形式各有特点。

山岭隧道洞门形式主要有：环框式洞门、翼墙式洞门、柱式洞门及台阶式洞门等。

水底隧道的洞门通常与附属建筑物（如通风、供电、发电间、管理所、监控室等）结合在一起修建。

城市道路隧道因其交通量比较大，对洞门建筑的安全要求和艺术要求都比较高。

1.环框式洞门当隧道洞口岩层坚硬、整体性好、节理不发育且不易风化（Ⅰ～Ⅱ级围岩），路堑开挖后仰坡极为稳定，又无较大的排水量要求时，可采用环框式洞门（图3-1），以起到加固洞口、防止落石的作用。

环框与洞口衬砌可用混凝土整体灌筑。

图3-1 环框式洞门2.端墙式洞门当地形开阔，岩土体基本稳定（Ⅱ～Ⅲ级围岩），边坡仰坡不高时，隧道轴线与坡面基本正交，常采用端墙式洞门（图3-2）。

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。

4.1 洞身衬砌4.1.1 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。

1．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r1＝r2＝r 时即为割圆拱(见图4.1.1)。

图4.1.1直墙式衬砌图4.1.2 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，见图4.1.2。

为了节省圬工，也可以采用大拱脚薄边墙衬砌，见图 4.1.3。

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。

2．曲墙式衬砌。

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，见图4.1.4。

3．喷混凝土衬砌、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。

一、种类隧道通常指用作地下通道的工程建筑物，一般可分为两大类，一类是修建在岩层中的，称为岩石隧道;一类是修建在土层中的，称为软土隧道。

岩石隧道修建在山体中的较多，故又称山岭隧道;软上隧道常常修建在水底和城市，故称为水底隧道和城市道路隧道。

(—)洞门类型及构造1.洞门类型：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，选择适当的洞门形式，修筑洞门，并对边、仰坡进行适宜的护坡。

洞门类型有：端墙式洞门、翼墙式洞门、环框式洞门、遮光式洞门等。

2.洞门构造：(1)洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不应小于1.5m.洞门端墙与仰坡之间的水沟的沟底至衬砌拱顶外围的高度不应小于1.0m，洞门墙顶应高出仰坡坡脚0.5m以上。

(2)洞门墙应根据实际需要设置伸缩缝、沉降缝和泻水孔。

洞门墙的厚度可按计算或结合其他工程类比确定。

(3)洞门墙基础必须置于稳固的地基上，应视地形及地质条件，埋置足够的深度，保证洞门的稳定性。

(二)明洞类型及构造1.明洞类型：洞顶覆盖层较薄，难以用暗挖法建隧道时，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、施工难易以及条件等进行具体分析，比较，确定明洞形式。

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。

2，明洞构造：(1)拱式明洞拱式明洞主要由顶拱和内外边墙组成混凝土或钢筋混凝土结构，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。

隧道分类及主要构造
一、隧道分类
隧道可根据不同的分类标准进行分类，常见的分类方式如下：
1.根据隧道所在地的不同，可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道。

山岭隧道一般位于山区，用于连接山岭间的交通；水下隧道位于江河湖泊底部，使交通线路得以在江河湖泊下穿行；城市隧道通常位于城市地下，使交通线路在城市地下穿越。

2.根据隧道长度，可分为短隧道、中隧道、长隧道和特长隧道。

短隧道长度在200米以下，中隧道长度在200米至1000米之间，长隧道长度在1000米至3000米之间，特长隧道长度在3000米以上。

3.根据隧道的使用功能，可分为交通隧道、输水隧道、排水隧道等。

交通隧道主要用于交通通行，输水隧道用于输送水资源，排水隧道用于排放城市污水或雨水。

4.根据隧道的建筑材料，可分为砖拱隧道、石拱隧道、钢筋混凝土拱隧道等。

二、主要构造
隧道的构造主要包括以下几个方面：
1.洞身：隧道的主体部分，用于容纳交通线路或输水、排水管道等。

洞身的结构根据不同的使用功能和地质条件而有所不同。

2.洞门：隧道的进出口部分，一般采用钢筋混凝土结构或石材结构。

洞门的作用是防止山体滑坡、落石等自然灾害对隧道的破坏，同时也便于隧道的维护和管理。

3.衬砌：为了防止围岩变形或坍塌，在洞身周围设置的保护结构。

衬砌可以是钢筋混凝土结构或砖石结构，根据不同的地质条件和施工方法选择不同的衬砌形式。

4.排水系统：为了防止水患对隧道的影响，隧道内需要设置完善的排水系统。

排水系统包括排水沟、集水坑、水泵等设施，根据具体情况设计排水方案。

隧道的基本构造隧道是连接两个地点的地下通道，其基本构造包括隧道固定构件、衬砌结构、排水构造、通风构造、电气照明、安全通道等。

下面我们将详细介绍隧道的基本构造。

一、隧道固定构件隧道固定构件是钢筋混凝土结构，用于承受土壤、岩石等所施加的压力和负荷，保证隧道的稳定性和安全性。

隧道固定构件分为顶板、侧墙和地基三部分。

顶板是隧道的顶部，最重要的地方，一般要进行混凝土支护和锚杆锚固处理。

侧墙是隧道的两侧，经常受到承压和湿度影响，需要进行水泥渗漏防护处理。

地基是隧道的地面，由于地质环境影响，地基稳定性较难保证，需要进行特殊处理。

二、衬砌结构隧道衬砌结构是隧道固定构件的表面材料，由砖、混凝土、钢板等材料构成。

衬砌的主要作用是保护隧道固定构件不受侵蚀和损坏，同时抵抗车流、行人衝撞等外力。

衬砌的厚度一般在8-12厘米之间，具有较高的抗压和耐磨性能。

对于条件较差的地质环境，衬砌的厚度要增加，或者采用高强度混凝土或特种钢板来提高抗压强度和耐腐蚀性能。

三、排水构造隧道中常常会受到地下水流压力的影响，形成水流，导致隧道内部积水、水气浸泡，对地下建设的稳定性以及人员和设备的安全都造成威胁。

为了保证隧道的健康环保，建设人员需要根据地质探测情况和当地气象条件，进行合理设计和建设排水构造，包括排水管、隧道自流水固定构造、隧道排水井等进行排水。

四、通风构造隧道中的排放气体产生时间较长，若不能及时排放，会产生很多不良影响。

因此隧道内部除了需要设计和建设排水构造外，还需要设计和建设通风构造，将车辆排放产生的尾气、油烟、粉尘等不良气体及时排放。

一般隧道通风采用自然通风和机械通风两种方式，一般采用强制通风，通过风机进行排风，通过进气孔进行循环，即可保证隧道内部通风畅通无阻。

五、电气照明隧道的建设需要进行全面的电气照明工作，目的是为了保证隧道内部光线充足，以保证隧道的通行安全。

照明要求应该遵照国家规定，同时安装门灯和路灯的区域，应该合理安排。