隧道结构构造.ppt
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1、1学习本章的要求学习本章的要求:(1 1)掌握公路隧道的洞身结构、洞门结)掌握公路隧道的洞身结构、洞门结构、明洞结构和防排水设施的构造原理构、明洞结构和防排水设施的构造原理(2 2)了解公路隧道斜井与竖井、内装修)了解公路隧道斜井与竖井、内装修与路面结构与路面结构2F 洞身衬砌洞身衬砌F 洞门洞门 F 明洞明洞F 斜井与竖井斜井与竖井F 内装、顶棚与路面内装、顶棚与路面F 隧道的防水与排水隧道的防水与排水第第5 5章章 隧道结构构造隧道结构构造3隧道隧道结构结构构造构造主体构主体构造物造物附属构附属构造物造物洞身洞身衬砌衬砌洞门构洞门构造物造物洞身衬砌的平、纵、横断面的形状洞身衬砌的平、纵、横
2、断面的形状由道路隧道的几何设计确定由道路隧道的几何设计确定 衬砌断面的轴线形状和衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定厚度由衬砌计算决定 明洞明洞通风通风照明照明排水、消防、通讯等排水、消防、通讯等45.1 5.1 洞身衬砌洞身衬砌(1 1)洞身衬砌的类型)洞身衬砌的类型(2 2)支护结构)支护结构5 衬衬砌结构形式,主要根据地质地形条砌结构形式,主要根据地质地形条件,考虑结构受力的合理性、施工方法件,考虑结构受力的合理性、施工方法等因素来确定等因素来确定。5.1.1 衬砌结构的类型衬砌结构的类型65.1.1 衬砌结构的类型衬砌结构的类型(1)(1)直墙衬砌直墙衬砌(2)(2)曲墙式衬砌曲墙式
3、衬砌(3)(3)喷锚衬砌喷锚衬砌(4)(4)复合衬砌复合衬砌(5)(5)偏压衬砌偏压衬砌(6)(6)喇叭口衬砌喇叭口衬砌(7)(7)圆形断面衬砌圆形断面衬砌(8)(8)矩形断面衬砌矩形断面衬砌7(1 1)直墙式衬砌)直墙式衬砌适适用用条条件件:垂垂直直围围岩岩压压力力为为大大、水水平平围围岩岩压压力力小小的的情情况况下下;一般适用于一般适用于、级围岩,有时也可用于级围岩,有时也可用于 级围岩级围岩.割圆拱:割圆拱:r1=r2r1=r2、坦三心圆拱、坦三心圆拱:r1r2:r1r2、尖三心圆拱、尖三心圆拱 :r1r2:r1r28(2 2)曲墙式衬砌)曲墙式衬砌 适用条件:适用条件:通常用在通常用在
4、 级以下的围岩水平级以下的围岩水平压力较大压力较大 的情况下的情况下9(3 3)喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌)喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌 10(4)(4)偏压衬砌偏压衬砌 当当山山体体地地面面坡坡陡陡于于l l:2.52.5,线线路路外外侧侧山山体体覆覆盖盖较较薄薄,或或于于地地质质构构造造造造成成的的偏偏压压,衬衬砌砌为为承承受受这这种种不不对对称称围围岩压力而采用岩压力而采用11(5)(5)喇叭口隧道衬砌喇叭口隧道衬砌 12(6)(6)圆形断面隧道圆形断面隧道 为了抵御膨胀性围岩压力,山岭隧道为了抵御膨胀性围岩压力,山岭隧道也可以采用也可以采用圆形或近似圆形断面圆形或近似圆形
5、断面;盾构法盾构法 沉管法施工的隧道沉管法施工的隧道。13(7)(7)矩形断面衬砌矩形断面衬砌 沉管法、明挖法施工时,广泛采用矩形断沉管法、明挖法施工时,广泛采用矩形断面衬砌面衬砌 145.1.1 衬砌结构的类型衬砌结构的类型(1)(1)直墙衬砌直墙衬砌(2)(2)曲墙式衬砌曲墙式衬砌(3)(3)喷锚衬砌喷锚衬砌(4)(4)复合衬砌复合衬砌(5)(5)偏压衬砌偏压衬砌(6)(6)喇叭口衬砌喇叭口衬砌(7)(7)圆形断面衬砌圆形断面衬砌(8)(8)矩形断面衬砌矩形断面衬砌155.1.2 5.1.2 支护结构支护结构初期支护结构初期支护结构永久支护结构永久支护结构16初期支护初期支护(一次支护一次
6、支护):):木木支撑、型钢支撑、格栅支支撑、型钢支撑、格栅支撑、锚喷支护等。撑、锚喷支护等。永久支护永久支护(二次支护、二二次支护、二次衬砌次衬砌):):整体衬砌、复合整体衬砌、复合式衬砌、拼装衬砌及锚喷式衬砌、拼装衬砌及锚喷衬砌等衬砌等4 4种。种。17初期支护结构初期支护结构18初期支护结构初期支护结构19初期支护结构初期支护结构20永久支护结构永久支护结构21F 洞身衬砌洞身衬砌 F 洞门洞门 F 明洞明洞F 斜井与竖井斜井与竖井F 内装、顶棚与路面内装、顶棚与路面F 隧道的防水与排水隧道的防水与排水第第5 5章章 隧道结构构造隧道结构构造22洞门洞门23 洞门洞门24洞门洞门25洞门洞
7、门265.2 5.2 洞门洞门5.2.1 5.2.1 洞门的概念及其作用洞门的概念及其作用5.2.2 5.2.2 洞门的形式洞门的形式5.2.3 5.2.3 隧道洞门构造隧道洞门构造275.2.1 5.2.1 洞门的概念及其作用洞门的概念及其作用 洞门的概念:洞门的概念:洞门是隧道两端的外露部分,也是联洞门是隧道两端的外露部分,也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构。系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构。洞门的主要作用洞门的主要作用 保证洞口边坡的安全和仰坡的稳定;保证洞口边坡的安全和仰坡的稳定;汇集在洞口附近的仰、边坡上的地表水,并引离隧汇集在洞口附近的仰、边坡上的地表水,并引离隧道,减少洞口土
8、石方开挖量;道,减少洞口土石方开挖量;作为隧道的标志性建筑物,应与隧道的规模、使用作为隧道的标志性建筑物,应与隧道的规模、使用特性以及周围建筑物、地形条件等要相协调特性以及周围建筑物、地形条件等要相协调 。285.2.2 5.2.2 洞门的形式洞门的形式(1 1)端墙式洞门)端墙式洞门(2 2)翼墙式洞门)翼墙式洞门(3 3)环框式洞门)环框式洞门(4 4)台阶式洞门)台阶式洞门(5 5)遮光棚式洞门)遮光棚式洞门29n n(1)(1)端墙式洞门端墙式洞门30n n(2)(2)翼墙式洞门翼墙式洞门31n n(3)(3)环框式洞门削竹式洞门环框式洞门削竹式洞门32(4)(4)台阶式洞门台阶式洞门
9、33(5)(5)遮光棚式洞门遮光棚式洞门34端墙式洞门端墙式洞门35柱式洞门柱式洞门36柱式洞门图式237台阶洞门台阶洞门38台阶洞门台阶洞门39翼墙式洞门翼墙式洞门40翼墙式隧道门造型翼墙式隧道门造型41遮光棚式洞门图242翼翼墙墙式式隧隧道道门门43柱式路堑明洞隧道门柱式路堑明洞隧道门44翼墙式路堑明洞隧道门翼墙式路堑明洞隧道门45半半路路堑堑偏偏压压明明洞洞隧隧道道门门46半半路路堑堑单单压压式式明明洞洞隧隧道道门门47单单压压式式明明洞洞隧隧道道门门48削竹式隧道门削竹式隧道门49削竹式隧道门图2高速公路高速公路削竹式隧道门削竹式隧道门505.2.2 5.2.2 洞门的形式洞门的形式(
10、1 1)端墙式洞门)端墙式洞门(2 2)翼墙式洞门)翼墙式洞门(3 3)环框式洞门)环框式洞门(4 4)台阶式洞门)台阶式洞门(5 5)遮光棚式洞门)遮光棚式洞门511 1仰坡坡脚至洞门端墙顶帽背的仰坡坡脚至洞门端墙顶帽背的水平距离,一般不小于水平距离,一般不小于1.5m1.5m。2 2洞门端墙顶宜高出仰坡坡脚不洞门端墙顶宜高出仰坡坡脚不小于小于0.5m0.5m。3 3洞门端墙与仰坡之间水沟沟底洞门端墙与仰坡之间水沟沟底至衬砌拱顶外缘的高度,一般至衬砌拱顶外缘的高度,一般不小于不小于1m1m。4 4一般隧道门端墙、翼墙、挡土一般隧道门端墙、翼墙、挡土墙设计为仰斜式墙身时,墙背墙设计为仰斜式墙身
11、时,墙背坡度不宜缓于坡度不宜缓于1:0.31:0.3。5.2.3 5.2.3 洞门的构造要求洞门的构造要求52洞门的构造要求洞门的构造要求5.5.洞门端墙、翼墙和挡土墙截面厚度应满足洞门端墙、翼墙和挡土墙截面厚度应满足规范要求。规范要求。6 6洞门端墙、翼墙和挡土墙应根据情况设置洞门端墙、翼墙和挡土墙应根据情况设置伸缩缓和沉降缝。伸缩缓和沉降缝。7 7洞门翼墙和挡土墙身应设置泄水孔。洞门翼墙和挡土墙身应设置泄水孔。53洞门的构造要求洞门的构造要求54(二二)洞门的基础洞门的基础1 1、洞洞门门端端墙墙、翼翼墙墙、挡挡土土墙墙基基础础必必须须置置于于稳稳固固地地基基上上,基基底底松松碴碴应应清清
12、除除干干净净,以以防防止止滑滑动和不均匀沉陷。动和不均匀沉陷。2 2、在在松松软软地地基基上上设设置置基基础础,当当地地基基承承载载力力不不足足时时,可可结结合合具具体体条条件件采采取取换换填填。扩扩大大基基础础、桩基、地基加固等措施桩基、地基加固等措施。553 3基础埋置深度基础埋置深度 (1)(1)洞洞门门端端墙墙、翼翼墙墙、挡挡土土墙墙基基础础应应埋埋入入路路基基面面以以下下一一定定深深度度。土土质质地地基基埋埋置置深深度度不不应应小小于于1 1米。且米。且应符合基底应力的要求应符合基底应力的要求。(2)(2)洞门端墙嵌入路堑边坡的深度根据坡度不同洞门端墙嵌入路堑边坡的深度根据坡度不同取
13、值取值30305050厘米。厘米。56(3)(3)在洞门端墙厚度范围内的洞口衬砌基础埋在洞门端墙厚度范围内的洞口衬砌基础埋置深度,应与端墙基础相同。置深度,应与端墙基础相同。(4)(4)为保证洞门稳固和施工方便,衬砌边墙外为保证洞门稳固和施工方便,衬砌边墙外侧的洞门端墙基础宽度一般不小于侧的洞门端墙基础宽度一般不小于0.5m0.5m(5)(5)当墙基础砌筑在稳定坚硬的基岩斜坡上时当墙基础砌筑在稳定坚硬的基岩斜坡上时基础可切割成台阶状。基础可切割成台阶状。574 4当当洞洞门门挡挡(翼翼)墙墙受受滑滑动动控控制制时时可可采采用用倾倾斜斜基基底底或或凸凸形形基基底底等等防防滑滑措措施施基基底底倾倾
14、斜斜度度,土土质质地地基基一一般般不不大大于于0.2:10.2:1,稳稳定定岩岩石石地地基基不不大大于于0.30.3:1 1。5 5检检算算倾倾斜斜基基底底稳稳定定时时,除除检检算算沿沿基基底底的的滑滑动动稳定外,尚应检算沿地基上层的水平剪切应力。稳定外,尚应检算沿地基上层的水平剪切应力。58(三三)洞门建筑材料洞门建筑材料(1 1)钢筋混凝土)钢筋混凝土(2 2)料石砌体)料石砌体59 (四四)洞门施工要求洞门施工要求1 1洞洞门门宜宜尽尽早早修修建建,并并尽尽可可能能避避免免在在雨雨季季施施工工洞洞门门修修筑筑前前应应作作好好洞洞口口及及仰仰坡坡周周围围的的排排水水、截截水水设施,以保护边
15、、仰坡的稳定。设施,以保护边、仰坡的稳定。2 2当当洞洞口口边边、仰仰坡坡土土石石有有剥剥落落可可能能时时,坡坡面面应应清清理并予以防护理并予以防护3 3洞洞门门端端墙墙厚厚度度范范围围内内的的结结构构,应应与与洞洞口口环环节节衬衬砌采用同一材料整体灌筑。砌采用同一材料整体灌筑。604 4翼翼墙墙和和洞洞口口挡挡土土墙墙应应与与端端墙墙同同时时砌砌筑筑当当翼翼墙墙需需分分段段修修建建时时,其其墙墙身身应应留留施施工工缝缝,并并应应检检算算施施工状态稳定性。工状态稳定性。5.5.洞洞门门端端墙墙,翼翼墙墙,挡挡土土墙墙墙墙身身砌砌出出地地面面后后,基基坑坑必必须须及时回填夯实,顶面作成不小于及时
16、回填夯实,顶面作成不小于4%4%的排水坡。的排水坡。615.2.4 洞门的结构计算洞门的结构计算 1 1 隧道洞门计算原理及方法隧道洞门计算原理及方法 洞门是支挡洞口正面仰坡和路洞门是支挡洞口正面仰坡和路堑边坡的结构物,洞门视为墙背承堑边坡的结构物,洞门视为墙背承受土压力的挡土墙结构,根据挡土受土压力的挡土墙结构,根据挡土墙理论设计。墙理论设计。端墙式洞门可按计算挡土墙端墙式洞门可按计算挡土墙的方法分别核算如图所示的方法分别核算如图所示A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G各不同墙高截面各不同墙高截面的稳定性和强度,以此决定端墙的的稳定性和强度,以此决定端墙的厚度和尺寸。厚度和
17、尺寸。62 翼墙式洞门与端墙式洞门一翼墙式洞门与端墙式洞门一样,也可采用分条方法取条带样,也可采用分条方法取条带计算。计算。在计算端墙时,应考虑翼墙在计算端墙时,应考虑翼墙对端墙的支撑作用。对端墙的支撑作用。隧道洞门计算原理及方法隧道洞门计算原理及方法632 2 洞门墙的主要检算规定洞门墙的主要检算规定墙身截面压应力墙身截面压应力容许应力容许应力墙身截面偏心距墙身截面偏心距e0.3倍截面厚度倍截面厚度基底应力基底应力地基容许承载力地基容许承载力基底偏心距基底偏心距e岩石地基岩石地基B/4土质地基土质地基B/6(B基底厚度)基底厚度)滑动稳定系数滑动稳定系数Kc1.3倾覆稳定系数倾覆稳定系数Ko
18、1.564一、倾覆稳定计算一、倾覆稳定计算65二、滑动稳定性计算66基底偏心距计算67基底压应力计算68洞门设计计算参数69F 洞身衬砌洞身衬砌 F 洞门洞门 F 明洞明洞F 斜井与竖井斜井与竖井F 内装、顶棚与路面内装、顶棚与路面F 隧道的防水与排水隧道的防水与排水第第5 5章章 隧道结构构造隧道结构构造705.3 5.3 明明 洞洞什么是明洞?什么是明洞?采用明挖法修筑的隧道结构采用明挖法修筑的隧道结构明洞特点:明洞特点:地面建筑地面建筑地下建筑地下建筑明洞要求:明洞要求:符合地形、地质、经济、安全、符合地形、地质、经济、安全、施工难易等条件施工难易等条件715.3 5.3 明明 洞洞5.
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