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1、第7章 铁路隧道第一节 单、双线铁路隧道构造第二节 洞门与明洞 第三节 隧道附属建筑物,7.1单、双线铁路隧道构造 铁路隧道结构由主体建筑物和附属建筑物两部分组成。隧道的主体建筑物是为了保持隧道的稳定，保证列车的安全运行而修建的，它是由洞身衬砌和洞门组成。在洞口容易坍塌或有落石危险时则需要加筑明洞。,隧道的附属建筑物是为了养护、维修工作的需要以及供电、通信等方面的要求而修建的，它包括：防排水设施；大小避车洞；电缆槽；长大隧道的通风道和通风机房；根据电讯传输衰耗和通信设计要求而设置的无人增音站洞；在电气化铁路上，当隧道较长或在隧道群地段，为了讲接触线和承力索进行锚固而设置的下锚装置；用于存放维修
2、接触网用的绝缘梯车的专门洞室等等。,一、洞身衬砌结构类型（一）衬砌类型 隧道开挖后，为了保持围岩的稳定，一般需要进行支护（衬砌）。支护（衬砌）的方式有：外部支护、内部支护、混合支护。1、外部支护是指从外部支撑着坑道的围岩。例如整体式混凝土衬砌、砌石衬砌、拼装式衬砌、喷射混凝土支护等。,2、内部支护是指对围岩进行加固以提高其稳定。例如锚杆支护、锚喷支护、压入浆液等。3、混合支护就是内部与外部支护混合一起的衬砌。（1）整体式混凝土衬砌 整体式混凝土衬砌是指就地灌筑混凝土衬砌，也称模筑混凝土衬砌。其工艺流程是：立模灌筑养生拆模。,模筑衬砌的特点是：对地质条件的适应性较强，易于按需要成型，整体性好，抗
3、渗性强，并适用于多种施工条件，如可用木模板、钢模板或衬砌台车等。在我国铁路隧道工程中广泛采用。（2）装配式衬砌 装配式衬砌是将衬砌分成若干块构件，这些构建在工厂或现场预制，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中采用。（3）锚喷支护 锚喷支护是目前常用的一种围岩支护手段。采用锚喷支护可充分发挥围岩的自承能力，并有效地利用洞内净空，提高作业安全性和作业效率，并能适应软弱和膨胀型地层中的隧道开挖。,（4）复合式衬砌 复合式衬砌是指先在开挖好的洞壁表面喷射一层早强的混凝土
4、，凝固后形成薄层柔性支护结构（称为初期支护），待初期支护与围岩变形基本稳定以后再施作内衬（即通常为就地灌筑混凝土衬砌称二次衬砌）的具有内外两层或多层的衬砌。目前最通用的是外衬砌为锚喷支护，内衬为整体式混凝土衬砌。,复合式衬砌不同于单层厚壁的模筑混凝土衬砌，它把衬砌分成两层或两层以上，可以是同一种型式、方法和材料施作的，也可以使不同型式、方法、时间和材料施作的。按内外衬的组合情况可分为：锚喷支护与混凝土衬砌；锚喷支护与喷射混凝土衬砌；可缩性钢架喷射混凝土与混凝土衬砌；装配式衬砌与混凝土衬砌等等。,（二）整体式混凝土衬砌结构类型 隧道衬砌按照不同的围岩类别，有直墙式衬砌和曲墙式衬砌两种形式。1、直
5、墙式衬砌 这种类型的衬砌适用于地质条件比较好，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、类围岩，有时也可用于类围岩。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。,在地质条件较好时，为了节省圬工，直墙式衬砌在构造上采取若干改进措施。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类及以下的围岩。曲墙式衬砌是由顶部拱圈、侧面曲边墙和底部仰拱（或铺底）组成。,二、衬砌材料 修建隧道衬砌的材料，应具有足够的强度和耐久性，还必须具有抗冻、抗渗和抗侵蚀性。此外，还应满足就地取材，降低造价，施工方便及易于机械化施工等要求。常用的铁路隧道衬砌材料有:1、混凝土与钢筋混凝土
6、隧道衬砌所用的混凝土强度等级，对于直墙式衬砌不低于C13，曲墙式衬砌及类围岩直墙式衬砌不低于C18。,钢筋混凝土材料主要用在明洞衬砌及地震区、偏压、通过断层破碎带或淤泥、流砂等不良地质地段的隧道衬砌中，其强度等级不低于C18。在特殊情况下可采用就钢筋或焊接钢筋骨架进行加强。2、片石混凝土 为了节省水泥，在岩层较好地段的边墙衬砌，可采用片石混凝土。,此外，当起拱线以上1m以外部位有超挖时，其超挖部分也可以用片石混凝土进行回墙。选用的石料要坚硬，其抗压强度不应低于30MPa，严禁使用风化片石，以保证质量。3、料石或混凝土块 料石或混凝土预制块用强度等级不低于M10的水泥砂浆砌筑衬砌。,其优点是能就
7、地取材，大量节约水泥和模板，可保证衬砌厚度并能较早地承受荷载。缺点是整体性和防水性差，施工进度慢，要求衬砌技术高。4、喷射混凝土 喷射混凝土材料用在锚喷支护中，混凝土强度等级不低于C28，使用的水泥标号不低于325号，并优先选用普通硅酸盐水泥。,细骨料采用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模量宜大于2.5，砂的含水率已控制在5%7%。粗骨料采用坚硬耐久的卵石或砂石，粒径不应大于15mm。三、隧道衬砌断面设计的一般原则 1、设计衬砌断面，主要是确定衬砌内轮廓线、轴线和厚度。,2、衬砌内轮廓线，其内轨顶面以上应满足限界要求，不得侵入限界，以确保行车安全。3、衬砌断面的轴线应尽量与压力曲线相重合，使衬砌断面
8、承受压应力，以充分发挥衬砌材料的抗压能力。,小结：1、铁路隧道的结构。2、衬砌的结构类型。3、复合式衬砌的定义。4、整体式衬砌的分类。,作业：1、解释复合式衬砌，并说明目前最通用的是哪一种？2、整体式混凝土衬砌按围岩类别可分为哪几种？3、简述直墙式衬砌的适用范围。,7.2 洞门与明洞一、洞门 洞口是隧道进出的咽喉，又是隧道施工中的主要通道。洞口位置选择是否合理，将对隧道的施工工期、造价、运营安全等有很大的影响。所以在隧道线路设计中，洞口位置的选择是一项重要的工作。,隧道的进出口是隧道建筑物唯一暴露部分，也是整个隧道的薄弱环节，由于洞口所处的地质条件差，覆盖层厚度也较薄，若地形倾斜又易造成浅埋偏
9、压，加之受地表水的冲刷等原因，容易造成山体失稳，产生滑动和坍塌。如洞口位置选择不当，可能招致洞口塌方而无法进洞，或病害整治工程量过大，甚至遗留后患，这在以往的隧道工程中曾有过不少教训。,根据我国多年实践经验，总结出“早进晚出”的原则。即在决定隧道洞口位置时，为了确保施工、运营的安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞，这样做，虽然隧道修长了一些，却较安全可靠。当然，并不意味着进洞越早越好，出洞越晚越好，而是应当从安全等多方面比较确定。,（一）洞口位置选择的一般原则 1、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。2、洞口应避开不良地质地段。3、不破坏或少破坏地表坡面。4、处于漫坡地形的隧道，
10、一般要采用延长隧道的办法以解决路堑弃土及排水的困难。,5、洞口线路宜与等高线正交。6、当线路位于有可能被淹没的河滩或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高度，以防洪水灌入隧道。7、边坡和仰坡不宜开挖过高。8、当洞口附近有水沟或水渠横跨线路时，可设置桥梁或涵洞，排泄水流。,9、当洞口地势开阔有利于施工现场布置时，可利用弃碴有计划有目的的改造洞口场地，以便布置运输便道。（二）洞门的作用 1、减少洞口土石方开挖量；2、稳定边、仰坡；3、引离地表水流；4、装饰洞口。,（三）洞门的形式 洞门类型根据地形、地址，并结合衬砌类型及工作特点，可分为:一般隧道门 明洞门 棚洞门 特殊洞门,二、
11、明洞 用明挖法修建的隧道称为明洞。明洞一般修筑在隧道的进出口处，当遇到地质条件差且洞顶覆盖层较薄，用暗挖法难以进洞时；或洞口路堑边坡上有落石而危急行车安全时；或铁路、公路、河渠必须在铁路上方通过，且不宜做立交桥或涵渠时，均需要修建明洞。,2、明洞分类 拱式明洞 棚式明洞（一）拱式明洞 由拱圈、边墙及仰拱（铺底）组成，它的内轮廓与隧道相一致，但结构截面的厚度要比隧道大一些，并且结构坚固，可抵抗较大的推力。,1、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；仅防有少量坍塌，难以用暗挖法修建的隧道时。,特点：承受对称荷载，拱、墙均为等截面，边墙为直墙式。要求：洞顶做防水层，上
12、面夯填土后，覆盖粘土层，并做纵向排水。2、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 特点：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厚度,3、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。特点：承受偏压荷载，拱圈等厚，内侧边墙为等厚直墙式，外侧边墙为不等厚斜墙式,4、半路堑单压式拱形明洞 适用于：傍山线路上半路堑地段 特点：荷载不对称，承受偏侧压力，拱圈为等截面，内侧边墙为等厚直墙，外侧设有耳墙的不等厚斜墙。,（二）棚式明洞（简称棚洞）1、盖板式明洞 由内墙、外墙、钢筋混凝土盖板组成的简支
13、结构。2、刚架式明洞 由外侧刚架、内侧重力式墩台结构、横顶梁及钢筋混凝土盖板组成。3、悬臂式棚洞,小结：1、洞门的类型。2、“早进晚出”的原则。作业：1、简述“早进晚出”的原则。,7.3 隧道附属建筑物 主要包括：避车洞、防排水设施和电力及通讯设备等。一、避车洞 定义：在隧道两侧边墙上交错均匀修建的用于人员躲避，放置线路维修车辆，料具等的洞室叫避车洞。,1、大避车洞 设置条件：隧道长度在300m400m时，在隧道内侧设置一个大避车洞；300m可不设;若隧道洞口接桥或路堑，当桥无避车台，路堑侧沟无平台时，应与隧道一并考虑，设置大避车洞。,设置要求：碎石道床的隧道内，每侧相隔300m布置一个大避车
14、洞；整体道床隧道内，每隔420m设置一个大避车洞.2、小避车洞 无论碎石，还是整体道床每侧边墙上应在大避车洞之间间隔60m（双线隧道按30m）布置一个小避车洞,3、避车洞底部标高 当避车洞位于直线上且隧道内有人行道时，避车洞底面应与人行道顶面齐平；无人行道时，避车洞底面应与人行道顶面齐平；隧道内采用整体道床时，应与道床面齐平；,当避车洞位于曲线上时，因为有外轨超高的影响，所以：二、防、排水设施“以排为主、截、堵、排水相结合”的综合治水方法。（一）截是截断地表水和地下水流入隧道的通路。,（二）堵是指衬砌防水，即堵注地下水从衬砌背后渗入隧道内（防水层、压浆）（三）排是将地下水排入隧道内，再经由洞内水沟排走（排水沟、盲沟）三、电力及通讯设施四、通风建筑物,小结：1、隧道附属建筑物的组成。2、避车洞的定义。,
