隧道洞门与洞门结构

隧道洞门与洞门结构讨论公路与铁路隧道洞门2018年7月10隧道洞门与洞门结构----隧道洞口位置的选定选择洞口位置的原则•洞口应尽可能地设在山体稳定、地质较好地下水不太丰富的地方•洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路•洞口应尽可能设在线路与地形等高线相垂直的地方，使隧道正面进入山体，洞门结构物不致受到偏侧压力•当线路位于有可能被淹没的河滩上或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应在洪水位以上，并加上波浪的高度，以防洪水倒灌到隧道中去•为了保证洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高，不使山体扰动太甚，也不使新开出的暴露面太大。一般情况下，设计各类围岩中隧道洞口上方的仰坡和路堑的边坡控制高度和坡度可参考下表围岩级别Ⅰ～ⅡⅢⅣⅤ～Ⅵ坡率贴壁1:0.31:0.51:0.51:0.751:0.751:11:1.251:1.251:1.5高度(m)152025左右2025左右151820左右1518隧道洞门与洞门结构----隧道洞口位置的选定•若洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，应慎重处理，当线路横沟进洞时，设置桥涵净空不宜太小，以免后患•若洞口前方岩壁陡立，基岩裸露。此时，最好不刷动原生坡面，不挖开山体。•洞口以外必须留有生产活动的场所隧道洞门与洞门结构----隧道洞口位置的选定-隧道洞口边、仰坡开挖线边、仰坡开挖线隧道洞门与洞门结构----隧道洞口位置的选定洞门开挖方式有两种，即甲式开挖和乙式开挖，如下图所示，其刷坡的起坡点不同。采用甲式开挖时，起坡点为翼墙端点；乙式开挖时，起坡点为仰坡坡脚。由此可确定相宜起坡点的标高值隧道勘测及隧道位置的选择---隧道洞口位置的选定洞门开挖方式明洞是用明挖法修建的隧道，是在露天的路堑地面上，或是在敞口的基坑内，先修筑结构物，然后再回填覆盖土石。如图所示。明洞位置示意图路堑式拱形明洞-拱式明洞-路堑式拱形明洞隧道洞门与洞门结构----隧道明洞构造•路堑式拱形明洞位于两侧都有高边坡的路堑中•路堑式拱形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•承受对称荷载，拱、墙均为等截面，边墙为直墙式。-偏压直墙式拱形明洞•适用于两侧边坡高差较大的不对称路堑。•承受不对称荷载，拱圈为等截面，边墙为直墙式，外侧边墙厚度大于内侧边墙的厚度。隧道洞门与洞门结构----隧道明洞结构-偏压斜墙式拱形明洞•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。•承受偏压荷载，拱圈为等截面，内侧边墙为等厚直墙式，外侧边墙不等厚斜墙式。-半路堑单压式拱形明洞•受单侧的压力，结构内轮廓与隧道一致，左右对称，结构截面左右不同，内侧边墙为等厚直墙，外墙需要相对地加大，而且必须把基础放在稳固的基岩上•拱圈也可能采用变截面，以抵抗单侧的压力。隧道洞门与洞门结构----隧道明洞结构•当外侧地形低下，不能保持回填土的天然稳定坡度，或是按天然稳定坡度则边坡将延伸很远时，可以在结构的外墙顶上，接高一段挡墙，用以拦截土石的流走，称之为耳墙式拱形明洞•当外侧边墙基底地质不好，不足以承受外墙传来的压力而必须把基础放到下方较深的基岩上时，外墙可以延伸直达基岩，成为内、外墙不同，内短外长的形式，称为长腿式拱形明洞•如果明洞外侧覆盖土不厚，还可以掏成侧洞，使露天的光线可以射进来，外界的新鲜空气可以流进来，改善了明洞内的环境条件隧道洞门与洞门结构----隧道明洞结构隧道洞门与洞门结构---明洞的构造耳墙式拱形明洞长腿式拱形明洞连拱形外墙明洞隧道洞门与洞门结构---明洞的构造-棚洞：当山坡的坍方、落石数量较少，山体侧向压力不大，或因受地质、地形限制，难以修建拱式明洞时可采用棚式明洞。棚式明洞常见的结构形式有盖板式、刚架式和悬臂式三种。-盖板式棚洞•盖板式棚洞是由内墙、外墙及钢筋混凝土盖板组成的简支结构•外墙不受侧向压力，仅承受梁和盖板的竖向荷载时，它要求的地基承载力较小•当外侧基岩较浅，地基基础承载力较大时，可采用立柱式盖板式棚洞隧道洞门与洞门结构---明洞的构造-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，可采用刚架式外墙，此时称明洞为刚架式明洞（有时也可采用长腿式明洞）•外侧刚架、内侧重力式墩台结构、横顶梁、底横撑及钢筋混凝土盖板组成。并做防水层及回填土石处理。隧道洞门与洞门结构---明洞的构造-悬臂式棚洞•适用于稳固而陡峻的山坡，外侧地形难以满足一般棚洞的地基要求，落石不太严重的情况•内墙为重力式，上端接筑悬臂式横梁，其上铺以盖板，在盖板的内端设平衡重来维持结构受外荷载作用下的稳定性。为了保证棚洞的稳定性，要求悬臂必须伸入稳定的基岩内。悬臂式棚洞隧道洞门与洞门结构---洞门结构的构造-概述•洞门（隧道门的简称，通常也泛指隧道门及明洞门）是隧道洞口用圬工砌筑用以保护洞口、排放流水并加以建筑装饰的支挡结构物。•对于铁路隧道，隧道的长度就是其进出口洞门墙外表面与线路内轨顶面标高线交点之间的距离；•对于公路隧道，隧道的长度就是其进出口洞门墙外表面与路面的交线同路线中线交点间的距离。-洞门的作用•减少洞口土石方开挖量•稳定边仰坡•引离地面流水•装饰洞口隧道洞门与洞门结构---洞门结构的构造-洞门结构的类型-隧道门隧道门指修建在不设明洞的隧道洞口的支挡结构物，包括环框式洞门、端墙式洞门、翼墙式洞门、柱式洞门、台阶式洞门、斜洞门和耳墙式洞门等-明洞门明洞门主要配合明洞结构类型设计，明洞有拱形明洞和棚洞之分，相应明洞门也分拱形明洞门和棚式明洞门两大类棚式明洞门隧道洞门与洞门结构---洞门结构的构造-环框式洞门•环框式洞门，即只镶饰隧道衬砌两端部分•适用于隧道洞口仰坡极为稳固，岩层坚硬，节理不发育，不易风化，地形陡峻而又无排水要求的地段-端墙式洞•适用于自然山坡陡峻，洞门地形开阔，岩层较为坚硬完整，山体压力很小，开挖坡度1：0.3～1：0.5的洞口地段•起御土墙的作用，而且能支持洞口正面上的仰坡，并将从仰坡溜下来的地面水，汇集到排水沟中去隧道洞门与洞门结构---洞门结构的构造-端墙的构造要求-端墙的高度约在11.0m上下-端墙厚度应按挡土墙的方法计算，但不应小于：浆砌片石—0.5m；片石混凝土—0.5m；混凝土、块石—0.3m；钢筋混凝土—0.2m。-端墙宽度与路堑横断面相适应-柱式洞门•适用于洞口地形较陡，地质条件较差，岩层有较大侧压力，仰坡有下滑的可能性的地段•柱式洞门工程量较翼墙式洞门大，造价较高，施工也较为复杂隧道洞门与洞门结构---洞门结构的构造-翼墙式洞门•当洞口地质较差，山体纵向推力较大时，可以在端墙式洞门以外，增加单侧或双侧的翼墙（挡墙），成为翼墙式洞门•翼墙式洞门的正面端墙一般采用等厚的直墙，微向后方倾斜，斜度为1：10翼墙式洞门隧道洞门与洞门结构---洞门结构的构造-耳墙式洞门•耳墙式洞门即带耳墙的翼墙式洞门,将翼墙式洞门端墙两侧各接出一个耳墙至边坡内，呈带耳墙的结构，形成耳墙式洞门•对于排泄仰、边坡地表汇水，阻挡洞顶风化剥落体，效果良好，并可大大减少对坡面的冲刷•洞口显得宽敞，结构式样比较美观，而且对于边、仰坡坡度不一致的洞口，设计时亦便于处理隧道洞门与洞门结构---洞门结构的构造-台阶式洞门当洞门处于傍山侧坡地区，地面横坡较陡，洞门一侧边坡较高时，为了减小仰坡高度及外露坡长，可以将端墙一侧顶部改为逐步升级的台阶形式，以适应地形的特点，减少仰坡土石开挖量。这种洞门也有一定的美化作用隧道洞门与洞门结构---洞门结构的构造-斜交式洞门当线路方向与地形等高线斜交时，为了避免出现此种现象，通常应将隧道洞门做成近于平行地形等高线方向设置，使洞门左右可以仍保持近似对称，修建成斜交隧道门，简称斜洞门。这样将使衬砌洞口段和洞门相对于线路呈斜交形式。在松软地层中，不宜采用斜洞门隧道洞门与洞门结构---洞门结构的构造-拱形明洞门-拱形明洞门可分为路堑式和半路堑式两类。路堑式明洞门有端墙式（常用柱式）和翼墙式两种，与一般隧道门形式相类似柱式拱形明洞门路堑式翼墙式拱形明洞门路堑式隧道洞门与洞门结构---洞门结构的构造-半路堑式明洞门多用于傍山线路，其山侧与原地层相接，为了适应傍山、横向地面坡陡的地形，一般也多以台阶形式加高端墙，并在山侧设置挡墙支挡边坡，降低开挖高度，台阶式拱形明洞门（半路堑式）台阶式拱形明洞门（偏压式）隧道洞门与洞门结构---洞门结构的构造-遮光棚式洞门对于公路隧道，当洞外需要设置遮光棚时，其入口通常外伸很远。遮光构造物有开放式和封闭式之分，前者遮光板之间是透空的，后者则用透光材料将前者透空部分封闭。但由于透光材料上面容易沾染油污，养护困难，因此很少使用后者。遮光构造物形状上有喇叭式与棚式之分。因为洞口的地形是各种各样的，地质条件也是千差万别的，所以，隧道门和明洞门的型式，只能在上述基本型式上，按照具体情况适当地予以布置。