1、隧道工程 第第2 2講講 隧道結構的基本構造隧道結構的基本構造邵邵 鵬鵬 中國礦業大學力學與建筑工程學院中國礦業大學力學與建筑工程學院20222022年年3 3月月8 8日星期二日星期二2 隧道結構的基本構造隧道結構的基本構造洞身洞身是隧道中用以承受圍巖壓力、結構自重及其它荷載是隧道中用以承受圍巖壓力、結構自重及其它荷載，阻止圍巖風化、崩塌和洞內防水防潮等的主體建筑物。，阻止圍巖風化、崩塌和洞內防水防潮等的主體建筑物。洞門洞門是隧道洞口用圬工砌筑用于保護洞口、排放流水并是隧道洞口用圬工砌筑用于保護洞口、排放流水并 加以建筑裝飾的支檔結構物。加以建筑裝飾的支檔結構物。明洞明洞以以明挖法或在露天修

2、建的隧道明挖法或在露天修建的隧道( (洞頂及拱背可有回洞頂及拱背可有回填土石遮蓋，也可沒有回填土石遮蓋填土石遮蓋，也可沒有回填土石遮蓋) )，稱之為明洞。，稱之為明洞。2 隧道結構的基本構造隧道結構的基本構造主體結構主體結構保持隧道的穩定和行車安全而修保持隧道的穩定和行車安全而修 建的人工建筑物建的人工建筑物洞身結構洞身結構洞門、明洞洞門、明洞附屬建筑物附屬建筑物主體構造物以外保證隧道正常主體構造物以外保證隧道正常 使用所需的各種輔助使用所需的各種輔助設施設施包括：運營管理、維修養護、給水排水、供包括：運營管理、維修養護、給水排水、供蓄發電、通風、照明、通訊、安全等而修建蓄發電、通風、照明、通

3、訊、安全等而修建的構造物。的構造物。隧道結構隧道結構2.1 洞身主體結構洞身主體結構 洞身主體結構（襯砌）洞身主體結構（襯砌）1. 襯砌的概念襯砌的概念廣義概念廣義概念人工修筑的支護結構人工修筑的支護結構一次支護一次支護（初期支護）（初期支護）二次支護二次支護（二次襯砌）（二次襯砌）為保證施工安全為保證施工安全、加固巖體阻止、加固巖體阻止變形設置的臨時變形設置的臨時支護支護為保證隧道使用為保證隧道使用的凈空和結構的的凈空和結構的安全而設置的永安全而設置的永久性支護結構久性支護結構實際中，襯砌主要指作為永久支護的結構實際中，襯砌主要指作為永久支護的結構 2. 復合式襯砌復合式襯砌 由初期支護、二

4、次襯砌和由初期支護、二次襯砌和中間防水層中間防水層組成組成l l 2.1 洞身主體結構洞身主體結構 有有防水層防水層才能稱為復合襯砌，應用普遍。才能稱為復合襯砌，應用普遍。疊加梁疊加梁2.1 洞身主體結構洞身主體結構 3. 單層襯砌單層襯砌 取消防水板，開挖后立即噴射一層有防水性能的砼，取消防水板，開挖后立即噴射一層有防水性能的砼，然后根據耐久性和平整度要求再施作一層或多層混凝然后根據耐久性和平整度要求再施作一層或多層混凝土，構成層間具有很強粘接力并可充分傳遞剪力的支土，構成層間具有很強粘接力并可充分傳遞剪力的支護體系。護體系。 組合梁組合梁2.1 洞身主體結構洞身主體結構 4. 裝配式襯砌裝

5、配式襯砌 將襯砌分成若干將襯砌分成若干片構建，這些構建片構建，這些構建在工廠或現場制作在工廠或現場制作然后運入坑道內用然后運入坑道內用機械將它們拼裝成機械將它們拼裝成一環接一環的襯砌。一環接一環的襯砌。 思考題：上述三種襯砌類型在工程思考題：上述三種襯砌類型在工程中如何選用？中如何選用？2.1 洞身主體結構洞身主體結構作用：當遇到地質差且洞頂覆蓋層較薄，用暗挖法難以作用：當遇到地質差且洞頂覆蓋層較薄，用暗挖法難以進洞時，或洞口路塹坡上有落石危險時均需修建明洞。進洞時，或洞口路塹坡上有落石危險時均需修建明洞。 2.2 明洞結構明洞結構 重慶萬利高速公路趕場隧道重慶萬利高速公路趕場隧道 2.2 明

6、洞結構明洞結構明洞類型：明洞類型： 明洞明洞拱式明洞拱式明洞棚式明洞棚式明洞對稱路塹式對稱路塹式偏壓路塹式偏壓路塹式單壓路塹式單壓路塹式蓋板式蓋板式剛架式剛架式懸臂式懸臂式2.2 明洞結構明洞結構12l1. 拱形明洞拱形明洞l對稱路塹式對稱路塹式 l適用：適用：洞頂地面平緩洞頂地面平緩，路，路塹兩側地質條件基本相同，塹兩側地質條件基本相同，原山坡有少量坍塌、落石原山坡有少量坍塌、落石以及隧道洞口巖層破碎，以及隧道洞口巖層破碎，洞頂覆蓋較薄，難以暗挖洞頂覆蓋較薄，難以暗挖法修建隧道的地段。法修建隧道的地段。 由拱圈、邊墻、仰拱（或鋪底）組成。2.2 明洞結構明洞結構1314l偏壓路塹式偏壓路塹式

7、l適用：適用：兩側山坡高差較大兩側山坡高差較大的路塹。的路塹。2.2 明洞結構明洞結構15l 單壓路塹式單壓路塹式l適用：傍山隧道洞口或傍山線路上路塹地段。適用：傍山隧道洞口或傍山線路上路塹地段。 2.2 明洞結構明洞結構16 2. 2. 棚式明洞（棚洞）棚式明洞（棚洞） 有些傍山隧道自然有些傍山隧道自然橫坡橫坡較陡，外側無足夠場較陡，外側無足夠場地墻及基礎來確保其穩定地墻及基礎來確保其穩定時使用時使用棚式明洞棚式明洞。2.2 明洞結構明洞結構17l蓋板式棚洞蓋板式棚洞簡支內墻：重力式墩臺；或混凝土錨桿式。2.2 明洞結構明洞結構18l剛架式棚洞剛架式棚洞 當地形狹窄，山坡陡峻，基巖埋當地形狹

8、窄，山坡陡峻，基巖埋置較深而上部地基穩定性差時，置較深而上部地基穩定性差時，為減小基礎工程可采用剛架式外為減小基礎工程可采用剛架式外墻，此時稱明洞為剛架式明洞。墻，此時稱明洞為剛架式明洞。剛架重力式墩臺蓋板橫撐2.2 明洞結構明洞結構19l 柱式棚洞柱式棚洞l適用：少量落石，地適用：少量落石，地基承載力高，或基巖基承載力高，或基巖埋藏淺的地段。外墻埋藏淺的地段。外墻采用獨立柱和縱梁方采用獨立柱和縱梁方式，結構簡單，預制式，結構簡單，預制吊裝方便，但整體穩吊裝方便，但整體穩定性較差定性較差 。2.2 明洞結構明洞結構20l 懸臂式棚洞懸臂式棚洞l適用：當山坡較陡，坡面有少量落石，且外側地基適用：

9、當山坡較陡，坡面有少量落石，且外側地基不良或不宜設基礎時。不良或不宜設基礎時。2.2 明洞結構明洞結構2.3 洞門及洞口緩沖結構洞門及洞口緩沖結構 1. 1. 洞門的作用洞門的作用 減少洞口土方開挖量減少洞口土方開挖量 穩定邊坡和仰坡穩定邊坡和仰坡 引離地表水引離地表水 裝飾洞口裝飾洞口 22l2. 洞門的類型洞門的類型l 環框式環框式 直切式直切式 l 端墻式端墻式 斜切式斜切式l 翼墻式翼墻式 倒斜切式倒斜切式l 柱式柱式 弧形擋墻加切削式弧形擋墻加切削式l 臺階式臺階式2.3 洞門及洞口緩沖結構洞門及洞口緩沖結構23（1）環框式洞門）環框式洞門 適用：當洞口為適用：當洞口為III堅硬穩定

10、圍巖，且地形陡峻堅硬穩定圍巖，且地形陡峻無排水要求時可采用無排水要求時可采用洞口環框洞口環框，起到加固洞口和減，起到加固洞口和減少洞口滴水的作用。少洞口滴水的作用。2.3 洞門及洞口緩沖結構洞門及洞口緩沖結構24（2）端墻式洞門）端墻式洞門l適用：地形開闊，巖質基本穩定的適用：地形開闊，巖質基本穩定的 級圍巖。級圍巖。l結構特點：結構特點：能有效抵抗山體縱向推力能有效抵抗山體縱向推力。2.3 洞門及洞口緩沖結構洞門及洞口緩沖結構252627l（3）翼墻式洞門）翼墻式洞門l適用：地質較差的適用：地質較差的級以下圍巖，山體級以下圍巖，山體縱向推力縱向推力較大較大時。時。l組成：組成：端墻端墻及及翼

11、墻翼墻。共同抵抗山體水平推力，增加洞。共同抵抗山體水平推力，增加洞門抗滑動和抗傾覆能力。門抗滑動和抗傾覆能力。l翼墻是為了增加端墻的穩定性翼墻是為了增加端墻的穩定性，同時對，同時對路塹邊坡路塹邊坡也起也起支撐作用。其頂面一般均支撐作用。其頂面一般均設置水溝設置水溝，將端墻背面排水，將端墻背面排水溝匯集的地表水排至路塹邊溝內。溝匯集的地表水排至路塹邊溝內。2.3 洞門及洞口緩沖結構洞門及洞口緩沖結構282.3 洞門及洞口緩沖結構洞門及洞口緩沖結構293031l（4）柱式洞門）柱式洞門l適用：地形較陡，地質條件較差，仰坡可能下滑，而適用：地形較陡，地質條件較差，仰坡可能下滑，而又受地形或地質條件限

12、制，不能設置翼墻時。又受地形或地質條件限制，不能設置翼墻時。l特點：在端墻中部設置特點：在端墻中部設置24斷面較大的斷面較大的柱墩柱墩，以增加，以增加端墻的穩定性。端墻的穩定性。 2.3 洞門及洞口緩沖結構洞門及洞口緩沖結構3233l（5）臺階式洞門）臺階式洞門l適用：傍山側坡地區，洞門一側邊坡較高時。適用：傍山側坡地區，洞門一側邊坡較高時。l作用：減小仰坡高度及外露坡長，減少開挖量。作用：減小仰坡高度及外露坡長，減少開挖量。2.3 洞門及洞口緩沖結構洞門及洞口緩沖結構342.3 洞門及洞口緩沖結構洞門及洞口緩沖結構35l（6）直切式洞門）直切式洞門l適用：洞口山體坡度較陡，或距離城市較近，或

13、有風適用：洞口山體坡度較陡，或距離城市較近，或有風景要求的隧道。景要求的隧道。2.3 洞門及洞口緩沖結構洞門及洞口緩沖結構36l（7）斜切式洞門）斜切式洞門l適用：洞口段有較長的明洞襯砌，由于洞門背后一定適用：洞口段有較長的明洞襯砌，由于洞門背后一定范圍內是以回填土為主，山體的推滑力不大；地形比范圍內是以回填土為主，山體的推滑力不大；地形比較對稱和不太陡峻。較對稱和不太陡峻。l特點：特點： l洞口邊仰坡開挖量少且美觀洞口邊仰坡開挖量少且美觀 l減少植被破壞有利保護環境減少植被破壞有利保護環境 l適用各種圍巖類別適用各種圍巖類別2.3 洞門及洞口緩沖結構洞門及洞口緩沖結構37382.3 洞門及洞口緩沖結構洞門及洞口緩沖結構帽檐正斜切式帽檐正斜切式41l（8）倒斜切式洞門）倒斜切式洞門l適用：洞口巖層穩定，整體性好，洞口坡度很陡，或適用：洞口巖層穩定，整體性好，洞口坡度很陡，或峭壁處的隧道。峭壁處的隧道。2.3 洞門及洞口緩沖結構洞門及洞口緩沖結構2.3 洞門及洞口緩沖結構洞門及洞口緩沖結構43l（9）弧形擋墻加切削式）弧形擋墻加切削式適用：洞口山體坡度很緩且洞外有路塹邊坡時，適用：洞口山體坡度很緩且洞外有路塹邊坡時， 使弧形墻與路塹邊坡有機連接。使弧形墻與路塹邊坡有機連接。2.3 洞門及洞口緩沖結構洞門及洞口