5-隧道构造设计及结构设计-ppt

隧道平面设计隧道纵断面设计•曲线上隧道缺点•曲线隧道设计要点•坡道形式•坡度大小•坡段长度•坡段间的衔接•公路隧道平面线形设计要点•公路隧道纵断面线形•公路隧道引线的平、纵断面线形•设计要素前情回顾问题1.公路隧道长度怎么确定？2.曲线隧道有何缺点？3.曲线两端设缓曲，缓曲设洞外，缓直点(或直缓点)应A.设在洞口B.距洞口一定距离4.必须设两条曲线时，其间应有足够长的夹直线，一般是车辆长度几倍以上？A.2B.3C.4•铁路≥3‰－排水要求5.隧道最大限制坡度是怎么规定的？•公路不大于3%，不小于0.3%隧道构造设计1衬砌形式及适用条件2隧道衬砌的一般构造要求4隧道洞身支护结构构造5明洞的构造6隧道洞门结构构造7隧道附属建筑物8隧道内部装饰9隧道噪声的降低3隧道衬砌横断面设计隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件请观察隧道组成隧道结构构造主体构造物附属构造物洞身衬砌洞门构造物洞身衬砌平、纵、横断面形状由隧道几何设计确定衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定明洞通风照明排水、消防、通讯等隧道构造设计本节两个问题地层、毛洞与衬砌衬砌形式隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件1.整体式模筑混凝土衬砌2.装配式衬砌3.锚喷支护4.复合式衬砌开挖衬砌隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件一、地层、毛洞与衬砌隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件一、地层、毛洞与衬砌防水层开挖－地层平衡破坏－变形－坍塌衬砌-支护围岩的结构支护方式外部支护－从围岩外部内部支护－对围岩内加固混合支护隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件一、地层、毛洞与衬砌**隧道的关键就是支护结构与围岩相互作用！二、衬砌形式Lining1.整体式模筑混凝土衬砌就地灌筑混凝土衬砌工艺：立模－浇灌－养生－拆模模板：木模、钢模、模板台车特点：适应性强、易于按需成形、整体性好、抗渗性强隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件模板台车隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件模板台车隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件模板台车安装隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件模板台车安装隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件模板台车进洞隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件模板台车安装二、衬砌形式2.装配式衬砌衬砌分成块－预制－运输－拼装成环特点：受力快、便于机械化施工、改善劳动隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件用于：盾构法隧道浇筑养生、存储管片Segment二、衬砌形式隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件成环试验隧道内运输隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件管片拼装录像管片拼装隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件管片拼装录像隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件管片拼装成型隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件管片局部接缝隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件管片衬砌洞口隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件管片衬砌设计及分块1MNMXXYZ隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件隧道管片衬砌设计隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件管片衬砌设计二、衬砌形式3.锚喷支护拌浆－喷射－凝结锚杆－挂网特点：围岩密贴、支护及时、柔性好、控制围岩变形适用性：适用各种围岩地质条件，若作为永久衬砌，一般考虑在Ⅰ、Ⅱ级等围岩良好、完整、稳定的地段中采用。类型喷砼锚杆挂网联合锚杆支护喷射砼支护喷钢纤维砼支护喷砼挂网联合支护加型钢或钢格栅支撑锚杆混凝土钢筋网型钢钢纤维砼钢格栅隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件不宜采用喷锚支护作为永久支护的情况：隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件二、衬砌形式对衬砌有特殊要求的隧道或者地段，如洞口辅助坑道或其他隧道与主隧道的连接处及附近地段；有很高防水要求的隧道；围岩及覆盖层太薄，且其上已有建筑，不能沉落或者拆除的地段；地下水有侵蚀性，可能对喷射混凝土和锚杆材料造成腐蚀的地段；最冷月平均气温低于-5℃地区的冻害地段。隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件典型喷锚支护设计毛洞喷砼挂网支撑打锚杆隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件典型喷锚支护设计隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件钢格栅支撑隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件钢格栅支撑二、衬砌形式4.复合式衬砌衬砌分两层或三层以上常为外衬和内衬：“双层衬砌”类型喷锚支护与整体式模筑砼衬砌喷锚支护与喷射砼衬砌可缩性钢拱架、喷射砼与模筑砼衬砌装配式衬砌与模筑砼隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件——常用形式二、衬砌形式4.复合式衬砌组成：洞壁喷射早强砼柔性支护结构初期支护临时支护厚度5－20cm刚度小、易变形与围岩密贴保护围岩促进围岩应力调整发挥围岩自承作用允许围岩变形限制围岩变形优点防水层模筑砼衬砌刚性的支护二次衬砌永久支护厚度20－60cm隧道构造设计---1衬砌形式级适用条件防水功能隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件复合式衬砌隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件复合式衬砌隧道构造设计---1衬砌形式及适用条件防水板铺设隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求本节问题隧道衬砌的建筑材料及要求铁路隧道净空及要求公路隧道净空隧道衬砌的其他构造要求1.混凝土与钢筋混凝土2.片石混凝土3.石料和混凝土预制块4.喷射混凝土5.锚杆6.装配式材料1.直线隧道净空1.曲线隧道净空加宽机车车辆限界基本建筑限界隧道建筑限界隧道净空加宽值的计算加宽原因公路隧道建筑限界组成公路隧道净空概念公路隧道建筑限界标准的公路隧道横断面一、隧道衬砌的建筑材料及要求1.混凝土与钢筋混凝土表现形式喷射砼现浇、模筑砼优缺点预制、装配砼＋砼添加剂要求不低于C15，特殊情况提高洞门不低于C20常用C30、C35、C40、C50隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求整体性抗渗性好、便于预制与施工…不能立即承载、较多的拱架和模板、化学稳定性差2.片石混凝土地层较好的边墙衬砌起拱线以上1m以外部位的超挖回填用处要求石料不低于MU40石料完整坚硬隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求一、隧道衬砌的建筑材料及要求3.石料和混凝土预制块洞门挡墙、挡土墙路缘石、人行道盖板用处要求石料不低于MU60、砌筑砂浆不低于M10石料完整不易风化预制混凝土块不低于MU204.喷射混凝土用处喷射混凝土衬砌喷射喷射混凝土护坡特点机械化施工不需拱架模板与其他材料联合使用适应性强隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求一、隧道衬砌的建筑材料及要求4.喷射混凝土要求采用C20粗集料:不得使用碱活性骨料、粒径不大于16mm；喷射钢纤维砼不大于10mm水泥的要求细集料:中砂或粗砂细度模数宜大于2.5含水率5％-7％钢筋网:Q235、d=6-12mm钢纤维:普通碳素钢、d等效=0.3-0.5mm长度20-25mm长度/直径40-60抗拉强度不低于380MPa不油污不锈蚀钢纤维掺量:1%-3%隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求一、隧道衬砌的建筑材料及要求隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求钢纤维隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求一、隧道衬砌的建筑材料及要求5.锚杆材料锚杆种类很多，查阅专门资料20MnSi钢筋(Q235钢筋)锚杆直径18－22mm砂浆不低于M20缝管式锚杆16MnSi钢管Q235钢管隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求一、隧道衬砌的建筑材料及要求隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求(1)木锚杆。我国使用的木锚杆有两种，即普通木锚杆和压缩木锚杆。(2)钢筋或钢丝绳砂浆锚杆。以水泥砂桨作为锚杆与围岩的粘结剂。(3)倒楔式金属锚杆。这种锚杆曾经是使用最为广泛的锚杆形式之一。由于它加工简单，安装方便，具有一定的锚固力，因此这种锚杆在一定范围内至今还在使(4)管缝式锚杆。是一种全长摩擦锚固式锚杆。这种锚杆具有安装简单、锚固可靠、初锚力(5)树脂锚杆(6)快硬膨胀水泥锚杆。采用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥加入外加剂而成，具有速凝(7)双快水泥锚杆。是由成品早强水泥和双快水泥按一定比例混合而成的。具有快硬快凝、一、隧道衬砌的建筑材料及要求5.锚杆的种类(扩展)钻孔安装锚杆连接注浆机注浆中空注浆式锚杆隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求6.装配式材料材料钢筋混凝土大型预制块加筋肋铸铁预制块预制板、预制梁隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求一、隧道衬砌的建筑材料及要求隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求隧道横断面轮廓尺寸应设计成多大，使车辆能安全经济地通过隧道？问题：隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求二、铁路隧道净空及要求观察隧道空间与其容纳物的关系1.直线隧道净空净空概念隧道衬砌内轮廓线所包围的空间机车车辆限界基本建筑限界隧道建筑限界限界建筑限界－建筑物不得侵入的一种限界隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求二、铁路隧道净空及要求BH一种规定的轮廓线，保证列车安全运行请观察隧道空间1.直线隧道净空机车车辆限界机车车辆最外轮廓线的限界尺寸基本建筑限界线路上各种建筑物和设备不得侵入的轮廓线目的：所有在线路行使车辆，沿车体所有部分都在此限界范围内目的：保证机车车辆（包括超限车辆、最大级超限货物装载限界）安全运行及建筑物和设备不受损害隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求二、铁路隧道净空及要求1.直线隧道净空隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求二、铁路隧道净空及要求隧道建筑限界包围“基本建筑限界”外部的轮廓线目的：用于安装通讯、照明、通风、电力等设备按照GB146.2-831蒸汽及内燃牵引2电力牵引隧限－1A单线隧限－1B双线隧限－2A单线隧限－2B双线标准化隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求机车基本建筑限界最大级超限货物装载限界隧限-1A隧限-1B蒸汽及内燃牵引隧限-2A隧限-2B电力牵引1.直线隧道净空比“隧道建筑限界”大一些。考虑不同围岩压力下，衬砌结构的合理受力形状考虑施工方便隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求二、铁路隧道净空及要求由隧道内轮廓线决定！拱部采用三心圆边墙采用直墙或曲墙隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求单线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓(隧道净空)双线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓(隧道净空)隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求机车车辆限界基本建筑限界隧道建筑限界隧道净空机车车辆最外轮廓线的限界尺寸线路上各种建筑物和设备不得侵入的轮廓线包围“基本建筑限界”外部的轮廓线比“隧道建筑限界”大一些保证机车车辆的安全运行及建筑物和设备不受损害（包括超限车辆、最大级超限货物装载限界）机车车辆尺寸用于安装通讯、照明、通风、电力等设备施工误差、测量误差、线路敷设误差、车辆摇摆考虑不同围岩压力下，衬砌结构的合理受力形状施工方便2.曲线隧道净空加宽加宽原因(a)车辆通过曲线，转向架中心点沿线路运行，车身保持矩形形状。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）。(b)曲线外轨超高，车辆向曲线内侧倾斜，车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动一个距离（d内2）。d内1－车辆中间部分向曲线内侧的偏移d外－车辆两端向曲线外侧的偏移d内2－外轨超高使车体向曲线内侧倾移隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求二、铁路隧道净空及要求隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求车辆通过曲线的平面图d内1－车辆中间部分向曲线内侧的偏移d外－车辆两端向曲线外侧的偏移车辆长度(L=26m)前后转向架间距(l=18m)车辆轴线线路轴线d内1d外d外O隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求车辆通过曲线的横断面图d内2－外轨超高使车体向曲线内侧倾移2.曲线隧道净空加宽加宽值的计算(1)单线曲线隧道加宽值的计算d内1－车辆中间部分向曲线内侧的偏移Rld821内cmRRd405010081821内隧道构造设计---2隧道衬砌的一般构造要求二、铁路隧道净空及要求Rld8L22外cmRRd44001008