隧道的结构简介
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隧道的结构简介
隧道的结构构造
公路隧道结构的定义和组成由主体结构和辅助结构组成。主体结构是一座人工永久性建筑，用于维持储存岩体的稳定性和交通安全。通常指隧道衬砌和隧道洞口结构。隧道衬砌的水平、垂直和横截面形状由公路隧道的几何设计确定，衬砌截面的轴线形状和厚度由衬砌计算确定。当山坡上有可能发生坍塌和落石时，通常需要延长洞身或修建开放式隧道。洞门的结构型式由岩体稳定性、通风方式、采光条件、地形和环境条件等多种因素决定。附属构筑物是指除主体构筑物外，为运营管理、养老院维护、给排水、供储电、通风、照明、通信、安全等目的而建造的建筑物。
洞身衬砌1、衬砌结构的类型山岭隧道的衬砌结构形式，主要是根据隧道所处的地质地形条件，考虑其结构受力的合理性、施工方法和施工技术水平等因素来确定的。随着人们对隧道工程实践经验的积累，对围岩压力和衬砌结构所起作用的认识的发展，结构形式发生了很大变化，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） 当岩层的垂直围岩压力是主要计算荷载，而水平围岩压力很小时，通常使用直墙衬砌。对于公路隧道，直壁式
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，平时即为割圆拱。
2） 曲线墙衬砌通常位于Ⅲ类以下围岩中，水平压力较大。为了抵抗巨大的水平压力，侧墙也被做成了曲线形状。在基础条件较差的情况下，可以设置倒拱，防止衬砌沉降，抵抗底臌压力，形成环形封闭结构。
3)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，这里仅介绍其结构形式。为了使喷混凝土结构的受力状态趋于合理化，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。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。
4） 圆形断面隧道为了抵抗膨胀性围岩的压力，山区隧道也可以采用圆形或近似圆形断面。由于需要较大的衬砌厚度，大多在施工过程中进行二次衬砌。对于水下隧道，由于高水压，采矿施工中经常使用铸铁制成的二次衬砌或方形截面。盾构法在水下隧道施工中应用广泛，其断面为全圆形。预制方形节段通常在现场组装。此时，天花板上方的空间和路面板下方的空间可以用作车道两侧的通风管道 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。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，开挖后可以用喷混土衬砌、喷锚衬砌或拼装预制构件衬砌等多种形式。
5） 如上所述，当采用沉管法建造矩形截面衬砌时，其截面可以是矩形。当采用明挖法施工时，尤其是在多车道隧道施工中，其断面通常为矩形。在这种情况下，回填厚度通常较小。此外，在软土中修建隧道时，软土无法抵抗较大的水平推力，因此不应修建拱形隧道。另一方面，矩形截面的利用率也很高。城市人行道通常在软土中通行，其路段也由矩形地基组成。
2、支护结构在隧道及地下过程中，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产变形、坍塌而设置的临时支护措施，常用支护形式有木支撑、型钢支撑、锚喷支护等，其中型钢支撑、锚喷支护一般作为永久支护的一部分，与永久支护共同工作。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、复合式衬砌及锚喷衬砌等3种。
与铁路隧道和水工隧道相比，公路隧道有许多不同的用途
方。公路隧道使用目的和要求更具多样化，范围更广泛。道路行驶车辆有小汽车、大型卡车、民用及军用大型拖车、各种慢速机动车、非机动
隧道内同一洞内混有车辆等，多洞内也有多层内车道通过，以及特殊隧道等，因此隧道衬砌设计应适应道路等级、交通功能和性质，即适应使用目的，并设计相应的衬砌断面。
1)整体式衬砌整体式衬砌是传统衬砌结构形式，在新奥法(natm)闻世前，广泛地应用于隧道工程中，目前在山岭隧道中还有不少工程事例。该方法不考虑围岩的承载作用，主要通过衬砌的结构刚度抵御地层产变形，承受围岩的压力。整体式衬砌采用就地整体模筑混凝土衬砌，其方法是在隧道内树立模板、拱架，然后浇灌混凝土而成。它作为一种支护结构，从外部支撑隧道围岩，适用于不同的地质条件，易于按需成形，且适合多种施工方法，因此，在我国隧道工程中广泛使用。
2） 复合衬砌复合衬砌是目前隧道工程中常用的一种衬砌形式。复合式衬砌由一次支护和二次支护组成。主要支护是限制施工过程中围岩的变形，实现围岩的临时稳定；二次支护是在后期提供结构安全储备或承受围岩压力。目前，复合式衬砌的设计主要以工程类比为主，辅以理论验算。结合施工，通过测量和监测获取数据，不断修改和完善设计。复合衬砌的设计与施工密切相关。通过测量及时支护，掌握围岩和支护的变形和应力状态，充分发挥由围岩和支护组成的承载结构的自承能力。
3)锚喷衬砌锚喷支护作为隧道的永久性衬砌。按目前的施工 水平方向，锚喷混凝土支护可作为初期支护，与二次模板混凝土衬砌结合使用。此时，喷射混凝土的作用是：局部稳定围岩表面的少量松散岩块；保护和
加固围岩表面，防止风化；与围岩形成表面较平整的整体支承结构，确保营运安全。
在层状围岩中，其结构面或产状可能导致失稳。开挖后，地表张拉开裂，岩层沿平面滑动或弯曲破碎，可能导致坍塌。块状围岩被软弱结构面横切，可能形成不稳定危岩。应增加锚杆支护，通过连接组合原则保护和稳定围岩，并通过喷射混凝土表面密封和支护的配合，使围岩和锚喷混凝土形成稳定的承载结构。
在某些不良地质、在面积涌水地段和特殊地段，不宜采用锚喷衬砌作为永久衬砌。大面积涌水地段，喷射混凝土很难成型，且即使成型，其强度及与围岩的粘结力无法保证，难于发挥锚喷支护所应用的作用。不宜采用锚喷支护作为永久衬砌的情况还包括：对衬砌有特殊要求的隧道或地段，如洞口地段，要求衬砌内轮廓很整齐、平整；辅助坑道或其他隧道与主隧道的连接处及附近地段；有很高的防水要求的隧道；还有；围岩及覆盖太薄，且其上已有建筑物，不能沉落或拆除者等；地下水有侵蚀性，可能造成喷射混凝土和锚杆材料的腐蚀；寒冷和严寒地区有冻害的地方等。
竖井和斜井
一般隧道开挖是从两洞口或从其中一个方向洞口进行。但在长大隧道因工期限制、经济、施工、地形、环境等条件，有必要分成几个工程区段进行施工，多数情况下要设工作坑道。
