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L/O/G/O公路隧道施工主讲人：王小凤隧道基本分类与功能•分类标准–按隧道长度：短、中长、长、特长–按断面尺寸：极小、小、中等、大、特大–按所在位置：山岭隧道、水底隧道、城市隧道–按埋深分：浅埋、深埋–按用途分：交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道隧道概念、交通隧道简介•隧道通常指用作地下通道的工程建筑物•1970年国际经济合作与发展组织召开的隧道会议综合了各种因素，对隧道所下的定义为：“以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。”隧道概念、交通隧道简介•隧道分类比较明确的是按照隧道的用途来划分，主要有以下四种：重点介绍交通隧道（一）交通隧道（二）水工隧道（三）市政隧道（四）矿山隧道•1、铁路隧道交通隧道•从1829年开始兴建铁路隧道以来到1990年的160年间，在世界各国已建成超过12000km的铁路隧道，约占世界铁路总长的1%左右。修建铁路隧道可大幅度缩短线路长度，降低线路标高，改善通过不良地质地段的条件，降低铁路造价。交通隧道•铁路隧道乌鞘岭隧道交通隧道•铁路隧道大瑶山隧道交通隧道•铁路隧道军都山隧道•2、公路隧道交通隧道•随着社会生产的发展，高速公路的出现，要求线路顺直、平缓、路面宽敞，于是在穿越山区时，也常采用隧道方案。此外，在城市附近，为避免平面交叉，利于高速行车，也常采用隧道方式通过。交通隧道•公路隧道终南山隧道交通隧道•公路隧道雪峰山隧道交通隧道•公路隧道雁门关隧道道•3、水底隧道交通隧道•当交通线横跨河道时，采用水底隧道，既不影响河道通航，也避免了风暴天气轮渡中断的情况，而且在战时不致暴露交通设施的目标，防护层厚，是国防上的较好选择。为横跨黄浦江，上海已修建了全长2793m的水底隧道，广州地铁穿越珠江，武汉地铁穿越长江都修建了水底隧道。交通隧道•水底隧道武汉长江隧道•4、地下铁道交通隧道•地下铁道是解决大城市交通拥挤、车辆堵塞等问题，且能大量快速运送乘客的一种城市交通设施。它可以使很大一部分地面客流转入地下，可以高速行车，且可缩短车次间隔时间，节省了乘车时间，便利了乘客的活动。在战时，还可以起到人防的功能。交通隧道•地下铁道地铁车站•5、航运隧道交通隧道•当运河需要越过分水岭时，克服高程障碍成为十分困难的问题，一般需要绕行很长的距离。如果修建航运隧道，把分水岭两边的河道沟通起来，既可以缩短航程，又可以省掉船闸的费用，迅速而顺直地驶过，航运条件就大为改善了。•6、人行地道交通隧道•城市闹市区行人众多，而且与车辆混行，偶有不慎便会发生交通事故。为了提高交通运送能力及减少交通事故，除架设街心高架桥外，也可以修建人行地道和地下立交车道。交通隧道•人行地道青岛龙山地下商业街隧道横断面•隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。铁路隧道净空是根据“隧道建筑限界”确定的，而“隧道建筑限界”是根据“基本建筑限界”制定的，“基本建筑限界”又是以“机车车辆限界”制定的。•“限界”是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间是保证列车安全运行所必需的。•“建筑限界”是建筑物不得侵入的一种限界。（一）隧道净空隧道横断面•1.机车车辆限界：机车车辆最外轮廓的限界尺寸。•2.基本建筑限界：各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线。•3.隧道建筑限界：包围“基本建筑限界”外邻的轮廓线。要比“基本建筑限界”大，留出空间用于安装通讯信号、照明、电力(接触网)等设备。•4.直线隧道净空：“直线隧道净空”比“隧道建筑限界”稍大，除了满足限界要求外，考虑避让、救援通道，还考虑了衬砌结构的合理受力形状(拱部采用三心圆，边墙采用直墙式或曲墙式)及施工方便等因素。（一）隧道净空隧道横断面（一）隧道净空隧道横断面（一）隧道净空隧道横断面（二）曲线加宽•（1）车辆通过曲线时，转向架中心点沿线路运行，而车辆本身却不能随线路弯曲，仍保持其矩形形状，故其两端向曲线外侧偏移(d外)，中间向曲线内侧偏移(d内1）隧道横断面（二）曲线加宽•（2）由于曲线外轨超高，车辆向曲线内侧倾斜，使车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动了一个距离d内2，如图2-4-9所示。据此，曲线隧道净空的加宽值为隧道支护与衬砌•支护的主要方式有：锚杆、钢架、钢筋网、喷射混凝土及其组合；•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。•隧道开挖后，为了保持围岩的稳定性，一般需要进行支护和衬砌。隧道支护（一）锚杆支护•锚杆支护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措施。隧道支护（一）锚杆支护隧道支护（一）锚杆支护隧道支护•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）钢架支护隧道支护（二）钢架支护（型钢）隧道支护（二）钢架支护（格栅）隧道支护（二）钢架支护（格栅）隧道支护•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，由设计确定，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。（三）钢筋网支护隧道支护（三）钢筋网支护隧道支护•喷射混凝土既是一种新型的支护结构，又是一种新的施工工艺。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。（四）喷混凝土支护隧道支护（四）喷混凝土支护隧道支护（四）多种措施组合支护隧道支护（四）多种措施组合支护隧道衬砌•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。（一）整体式混凝土衬砌隧道衬砌•1、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。（一）整体式混凝土衬砌隧道衬砌•1、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。（一）整体式混凝土衬砌拱顶拱腰拱脚墙脚铺底隧道衬砌•2、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。（一）整体式混凝土衬砌拱顶拱腰拱脚墙脚仰拱隧道衬砌（一）整体式混凝土衬砌隧道衬砌•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）复合式衬砌隧道衬砌•复合式衬砌是先在开挖好的洞壁表面喷射一层早强的混凝土(有时也同时施作锚杆)，凝固后形成薄层柔性支护结构(称初期支护)。它既能容许围岩有一定的变形，又能限制围岩产生有害变形，其厚度多在5~20cm之间。•一般待初期支护与围岩变形基本稳定后再施作内衬。为了防止地下水流入或渗入隧道内，可以在外衬和内衬之间设防水层，其材料可采用软聚氯乙烯薄膜、聚异丁烯片、聚乙烯等防水卷材，或用喷涂防水涂料等。（二）复合式衬砌隧道衬砌•复合式衬砌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。•二次衬砌后，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，是一种合理的结构形式，也是目前公路、铁路隧道主要的结构形式。（二）复合式衬砌隧道衬砌（二）复合式衬砌隧道衬砌铁路隧道设计规定中规定，锚喷衬砌设计应符合下列要求：①锚喷衬砌内轮廓线应适当加大，除考虑施工误差和位移量外，应再预留10cm作为必要时补强用。②遇到下列情况时不应采用锚喷衬砌：地下水发育或大面积淋水地段；能造成衬砌腐蚀或特殊膨胀性围岩地段；最冷月平均气温低于-5℃地区的冻害地段；有其他要求的隧道（三）喷锚式衬砌隧道衬砌•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，施工工艺复杂，衬砌的整体性及抗渗性差而未能推广使用。（四）装配式衬砌