隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造【隧道工地進(jìn)程】

1、.第4章 隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造 公路隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造，由主體構(gòu)造物和附屬構(gòu)造物兩大類組成。主體構(gòu)造物通常指洞身襯砌和洞門構(gòu)造物。洞身襯砌的平、縱、橫斷面的形狀由道路隧道的幾何設(shè)計(jì)確定，襯砌斷面的軸線形狀和厚度由襯砌計(jì)算決定。附屬構(gòu)造物是主體構(gòu)造物以外的其它建筑物，是為了運(yùn)營管理、維修養(yǎng)護(hù)、給水排水、供蓄發(fā)電、通風(fēng)、照明、通訊、安全等而修建的構(gòu)造物。4.1 洞身襯砌4.1.1 襯砌結(jié)構(gòu)的類型出現(xiàn)各種適應(yīng)不同的地質(zhì)條件的結(jié)構(gòu)類型，大致有下列幾類。1直墻式襯砌。直墻式襯砌型式通常用于巖石地層垂直圍巖壓力為主要計(jì)算荷載、水平圍巖壓力很小的情況。一殷適用于V，IV類圍巖，有時(shí)也可用于III類圍巖。對于道路隧道，直墻

2、式襯砌結(jié)構(gòu)的拱部，可以采用割圓拱、坦三心圓拱或尖三心圓拱。三心圓拱指拱軸線由三段圓弧組成，其軸線形狀比較平坦(r1> r2)時(shí)稱為坦三心圓拱，形狀較尖(r2< r1)時(shí)稱為尖三心圓拱，若r1r2r 時(shí)即為割圓拱(見圖4.1.1)。 圖4.1.1直墻式襯砌 圖4.1.2 連拱邊墻或柱式邊墻 如果圍巖完整性比較好的VVI類圍巖中，邊墻可以采用連拱或柱，稱為連拱邊墻或柱式邊墻，見圖4.1.2。 為了節(jié)省圬工，也可以采用大拱腳薄邊墻襯砌，見圖4.1.3。如果具備噴混凝土條件時(shí)，邊墻可以用噴混凝土代替。該法是個(gè)有局限性的方法，最大的問題是大拱腳支座施工困難，在非均質(zhì)巖層中很難用鉆爆法做出整齊

3、穩(wěn)定的支座。所以在這種較好圍巖中，不如優(yōu)先考慮噴錨支護(hù)。 2曲墻式襯砌。通常在III類以下圍巖中，水平壓力較大，為了抵抗較大的水平壓力把邊墻也做成曲線形狀。當(dāng)?shù)鼗鶙l件較差時(shí)，為防止襯砌沉陷，抵御底鼓壓力。使襯砌形成環(huán)狀封閉結(jié)構(gòu)，可以設(shè)置仰拱，見圖4.1.4。圖4.1.3大拱腳薄邊墻襯砌圖4.1.4曲墻式襯砌3噴混凝土襯砌、噴錨襯砌及復(fù)合式襯砌。 要求用光面爆破開挖，使洞室周邊平順光滑，成型準(zhǔn)確，減少超欠挖。適當(dāng)?shù)臅r(shí)間噴混凝土，即為噴混凝土襯砌。根據(jù)實(shí)際情況，需要安裝錨桿的則先裝設(shè)錨桿，再噴混凝土，即為噴錨襯砌。如果以噴混凝土，錨桿或鋼拱支架的一種或幾種組合作為初次支護(hù)對圍巖進(jìn)行加固，維護(hù)圍巖穩(wěn)

4、定防止有害松動(dòng)。待初次支護(hù)的變形基本穩(wěn)定后，進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土二次襯砌，即為復(fù)合式襯砌。為使襯砌的防水性能可靠，采用塑料板作復(fù)合式襯砌中間防水層是比較適宜的，見圖4.1.5。 圖4.1.5 噴錨襯砌與復(fù)合襯砌圖4.1.6 偏壓襯砌示意圖 4偏壓襯砌。當(dāng)山體地面坡陡于1:2.5，線路外側(cè)山體覆蓋較薄，或由于地質(zhì)構(gòu)造造成的偏壓，襯砌為承受這種不對稱圍巖壓力而采用，如圖4.1.6所示5.喇叭口隧道襯砌圖4.1.7 嗽叭口隧道襯砌示意圖 在山區(qū)雙線隧道，有時(shí)為繞過困難地形或避開復(fù)雜地質(zhì)地段，減少工程量，可將一條雙幅公路隧道分建為二個(gè)單線隧道或二條單線并建為一條雙幅的情況，（或車站隧道中的渡線部分），襯砌產(chǎn)

5、生了一個(gè)過渡區(qū)段，這部分隧道襯砌的斷面及線間距均有變化，相應(yīng)成了一個(gè)喇叭型，稱為喇叭口隧道襯砌，如圖4.1.7所示。 6圓形斷面隧道 為了抵御膨脹性圍巖壓力，山嶺隧道也可以采用圓形或近似圓形斷面，因?yàn)樾枰^大的襯砌厚度，所以多半在施工時(shí)進(jìn)行二次襯砌。對于水底隧道，由于水壓力較大，采用礦山法施工時(shí)，也多半用二次襯砌，或者采用鑄鐵制的方形節(jié)段。水底隧道廣泛使用盾構(gòu)法，施工，其斷面為全圓形。水底隧道的另一種施工方法是沉管法，有單管和雙管之分，其斷面可以是圓形，也可以是矩形。 巖石隧道掘進(jìn)機(jī)是開挖巖石隧道的一種機(jī)械化切削機(jī)械，其開挖斷面常為圓形，開挖后可以用噴混凝土襯砌、噴錨襯砌或拼裝預(yù)制構(gòu)件襯砌等多

6、種型式。7矩形斷面襯砌。用沉管法施工時(shí)，其斷面可以用矩形型式。用明挖法施工時(shí)，尤其在修筑多車道隧道時(shí)，其斷面廣泛采用矩形。這種情況，回填土厚度一般較小，加之在軟土中修筑隧道時(shí)，軟土不能抵御較大的水平推力，因而不應(yīng)修筑拱形隧道。另一方面，矩形斷面的利用率也較高，見圖4.1.8。城市中的過街人行地道，通常都在軟土中通過，其斷面也是以矩形為基礎(chǔ)組成的。圖 4.1.8 矩形隧道斷面襯砌4.1.2 支護(hù)結(jié)構(gòu) 在隧道及地下工程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)通常分為初期支護(hù)（一次支護(hù)）和永久支護(hù)（二次支護(hù)、二次襯砌）。一次支護(hù)是為了保證施工的安全、加固巖體和阻止圍巖的變形。二次支護(hù)是為了保證隧道使用的凈空和結(jié)構(gòu)的安全而設(shè)置的

7、永久性襯砌結(jié)構(gòu)。常用的永久襯砌形式有整體襯砌、復(fù)合式襯砌、拼裝襯砌及錨噴襯砌等四種。 隧道襯砌是永久性的重要結(jié)構(gòu)物，應(yīng)有相當(dāng)?shù)目煽啃院捅ＷC率，一旦破壞，運(yùn)營中很難恢復(fù)。因此要求襯砌密實(shí)、抗?jié)B、抗侵蝕、不產(chǎn)生病害，襯砌能夠長期、安全地使用。本節(jié)主要介紹永久支護(hù)的作用原理和適用條件。 當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較好，圍巖穩(wěn)定，地下水很少，有場地，施工單位又有制造、運(yùn)輸和拼裝襯砌的設(shè)備，并控制開挖和拼裝工藝有一定的經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可采用拼裝襯砌。當(dāng)采用盾構(gòu)施工，又考慮二次襯砌時(shí)，也宜采用拼裝式襯砌，快速形成一次襯砌的強(qiáng)度。在山嶺隧道建設(shè)中，很少采用拼裝式襯砌。 洞口一般較洞身圍巖條件差，節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化重；再加隧道埋置淺

8、薄，受地形、地表水、地下水、風(fēng)化凍裂影響明顯；容易形成偏壓，甚至受仰坡后圍巖縱向推力的影響，圍巖容易失去穩(wěn)定，使襯砌產(chǎn)生病害。故洞口一般采用加強(qiáng)的襯砌形式，包括復(fù)合式襯砌，而不采用錨噴襯砌。1整體式襯砌整體式襯砌是傳統(tǒng)襯砌結(jié)構(gòu)型式，在新奧法（NATM）聞世前，廣泛地應(yīng)用于隧道工程中，目前在山嶺隧道中還有不少工程事例。該方法不考慮圍巖的承載作用，主要通過襯砌的結(jié)構(gòu)剛度抵御地層的變形，承受圍巖的壓力。整體式襯砌采用就地整體模筑混凝土，其方法是在隧道內(nèi)樹立模板、拱架，然后澆灌混凝土而成。它作為一種支護(hù)結(jié)構(gòu)，從外部支撐隧道圍巖，適用于不同的地質(zhì)條件，易于按需成型，且適合多種施工方法，因此在我國隧道工程

9、中廣泛使用。IV類及以上圍巖，由于圍巖穩(wěn)定或基本穩(wěn)定，拱部圍巖荷載較小，且往往呈現(xiàn)較小的局部荷載；襯砌工作條件較好，襯砌截面可以采用等截面形式。而IV類以下圍巖與上述情況往往相反，故以采用變截面形式為宜。 對IV類及以上圍巖，墻部是穩(wěn)定的，側(cè)壓力較小，故一般地區(qū)也可采用直墻式襯砌，便利施工，并可減少墻部開挖量。 嚴(yán)寒地區(qū)修建隧道，由于地下水隨季節(jié)溫度發(fā)生變化，圍巖易產(chǎn)生凍脹壓力，使側(cè)墻內(nèi)移或開裂；曲墻式襯砌其抗凍脹能力較強(qiáng)，墻部破壞的情況遠(yuǎn)小于采用直墻式襯砌的隧道，故嚴(yán)寒地區(qū)隧道，不管圍巖等級如何，只要有地下水存在，襯砌型式仍應(yīng)采用曲墻式襯砌。嚴(yán)寒地區(qū)隧道襯砌施工特別要強(qiáng)調(diào)根據(jù)情況設(shè)置伸縮縫，

10、防止或減少襯砌因溫度降低而收縮，引起襯砌開裂和破壞，造成病害。 III類及以下圍巖，地基松軟，往往側(cè)壓力較大，故宜采用曲墻帶仰拱的襯砌。設(shè)置仰拱不僅是滿足地基承載力的要求，更重要的是使結(jié)構(gòu)及時(shí)封閉，提高結(jié)構(gòu)的整體承載力和側(cè)墻抵抗側(cè)壓力的能力，抵御結(jié)構(gòu)的下沉變形，達(dá)到調(diào)整圍巖和襯砌的應(yīng)力狀態(tài)的目的，使襯砌處于穩(wěn)定狀態(tài)。 為了避免圍巖和襯砌的應(yīng)力集中，造成圍巖壓力增加和襯砌的局部破壞，應(yīng)注意襯砌內(nèi)外輪廓的圓順，避免急劇彎曲和棱角。2復(fù)合式襯砌 復(fù)合式襯砌是由初期支護(hù)和二次支護(hù)組成的。初期支護(hù)是限制圍巖在施工期間的變形，達(dá)到圍巖的暫時(shí)穩(wěn)定；二次支護(hù)則是提供結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備或承受后期圍巖壓力。因此，初期

11、支護(hù)應(yīng)按主要承載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。二次支護(hù)在IV類及以上圍巖時(shí)按安全儲(chǔ)備設(shè)計(jì)；在III類及以下圍巖時(shí)按承載(后期圍壓)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并均應(yīng)滿足構(gòu)造要求。 復(fù)合襯砌的設(shè)計(jì)，目前以工程類比為主，理論驗(yàn)算為輔。結(jié)合施工，通過測量、監(jiān)控取得數(shù)據(jù)，不斷修改和完善設(shè)計(jì)。復(fù)合襯砌設(shè)計(jì)和施工密切相關(guān)，應(yīng)通過量測及時(shí)支護(hù)，并掌握好圍巖和支護(hù)的形變和應(yīng)力狀態(tài)，以便最大限度發(fā)揮由圍巖和支護(hù)組成的承載結(jié)構(gòu)的自承能力。通過量測，掌握好斷面的閉合時(shí)間；保證施工期安全。確定恰當(dāng)?shù)闹ёo(hù)標(biāo)淮和合適的二次襯砌時(shí)間，達(dá)到作用在承載結(jié)構(gòu)上的形變壓力最小，且又十分安全和穩(wěn)定。 III類及以下圍巖或可能出現(xiàn)偏壓時(shí)，應(yīng)設(shè)置仰拱。仰拱不僅是解決基礎(chǔ)承載

12、力不夠，減少下沉：防止底鼓的隆起變形，調(diào)整襯砌應(yīng)力的作用，更重要的是起封閉圍巖，制止圍巖過大的松弛變形，將圍巖塑性變形和形變壓力控制在允許范圍；還增加底部和墻部的支護(hù)抵抗力，防止內(nèi)擠而產(chǎn)生剪切破壞。 兩層襯砌之間宜采用緩沖、隔離的防水夾層，其目的是，當(dāng)?shù)谝粚赢a(chǎn)生形變及形變壓力較大時(shí)，仍給予極少量形變的可能，可降低形變壓力。而當(dāng)一次襯砌支護(hù)力不夠時(shí)，可將少量形變壓力均勻的傳布到二次襯砌上，并依靠二次襯砌進(jìn)一步制止繼續(xù)變形，且不使一次襯砌出現(xiàn)裂縫時(shí)，二次襯砌也出現(xiàn)裂縫。由于二層襯砌之間有了隔離層（即防水夾層），則防水效果良好，且可減少二次襯砌混凝土的收縮裂縫。 在確定開挖尺寸時(shí)，應(yīng)預(yù)留必要的初期支

13、護(hù)變形量，以保證初期支護(hù)穩(wěn)定后，二次襯砌的必要厚度。當(dāng)圍巖呈“塑性”時(shí)，變形量是比較大的。由于預(yù)先設(shè)定的變形量與初期支護(hù)穩(wěn)定后的實(shí)際變形量往往有差距，故應(yīng)經(jīng)常量測校正，使延續(xù)各襯砌段預(yù)留變形量更符合圍巖及支護(hù)變形實(shí)際。3噴錨襯砌 錨噴支護(hù)作為隧道的永久襯砌，一般考慮是在IV類及以上圍巖中采用；在III類及以下圍巖中，采用錨噴支護(hù)經(jīng)驗(yàn)不足，可靠性差；按目前的施工水平，可將錨噴支護(hù)作為初期支護(hù)配合第二次模注混凝土襯砌，形成復(fù)合襯砌。當(dāng)圍巖良好、完整、穩(wěn)定地段，如V類及以上，只需采用噴射混凝土襯砌即可，此時(shí)噴射混凝土的作用為：局部穩(wěn)定圍巖表層少數(shù)已松動(dòng)的巖塊；保護(hù)和加固圍巖表面，防止風(fēng)化；與圍巖形成

14、表面較平整的整體支承結(jié)構(gòu)，確保營運(yùn)安全。 在層狀圍巖中，應(yīng)加入了錨桿支護(hù)，通過聯(lián)結(jié)作用和組合原理保護(hù)和穩(wěn)定圍巖，并通過噴射混凝土表面封閉和支護(hù)的配合，使圍巖和錨桿噴射混凝土形成一個(gè)穩(wěn)定的承載結(jié)構(gòu)。錨桿應(yīng)與穩(wěn)定圍巖聯(lián)結(jié)，與沒有松動(dòng)的較完整的穩(wěn)定的圍巖體相聯(lián)結(jié)；錨桿應(yīng)有足夠錨固長度，伸入松動(dòng)圍巖以外或伸入承載環(huán)以內(nèi)一定深度。當(dāng)圍巖呈塊(石)碎(石)狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性較差時(shí)，錨噴混凝土的主要作用原理是整體加固作用。依靠錨桿和鋼筋網(wǎng)噴混凝土的支護(hù)力和錨桿的聯(lián)結(jié)及本身的抗剪強(qiáng)度，提高圍巖承載圈的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，達(dá)到對圍巖的整體加固作用，使圍巖和錨噴支護(hù)共同成為一個(gè)承裁結(jié)構(gòu)。錨噴襯砌的內(nèi)輪廓線，宜采用

15、曲墻式的斷面形式，是為了使開挖時(shí)外輪廓線圓順，盡可能減少圍巖中的應(yīng)力集中，減小圍巖內(nèi)緣的拉應(yīng)力，盡可能消除圍巖對支護(hù)的集中荷載，使支護(hù)只承受較均勻的形變壓力，使噴層支護(hù)都處在受壓狀態(tài)而不產(chǎn)生彎矩。錨噴襯砌外輪廓線除考慮錨噴變形量外宜再預(yù)留20cm。其理由是：錨噴支護(hù)作為永久襯砌目前在設(shè)計(jì)和施工都經(jīng)驗(yàn)不足，需要完善的地方還很多，尤其是公路部門，這樣的施工實(shí)例還不多；錨噴支護(hù)作為柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)，厚度較薄，變形量較大，預(yù)留變形量能保證以后有可能進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和達(dá)到應(yīng)有的補(bǔ)強(qiáng)厚度而留有余地；另外，還估計(jì)到如錨噴襯砌改變?yōu)閺?fù)合襯砌時(shí)，能保證復(fù)合襯砌的二次襯砌最小厚度20cm。采用錨噴襯砌后，內(nèi)表面是不太平整順直

16、，美觀性差，影響司機(jī)在行車中視覺感觀。在高等級道路或城鎮(zhèn)及附近的隧道，應(yīng)根據(jù)需要考慮內(nèi)裝，以消除上述缺點(diǎn)外，也便于照明、通風(fēng)的安裝，提高洞內(nèi)照明、防水、通風(fēng)、視線誘導(dǎo)、減少噪音等的效果。 在某些不良地質(zhì)、大面積涌水地段和特殊地段不宜采用錨噴襯砌作為永久襯砌。大面積涌水地段，噴射混凝土很難成型且即使成型，其強(qiáng)度及與圍巖的粘結(jié)力無法保證；錨桿與圍巖的粘結(jié)，錨桿的錨固力也極難保證，難于發(fā)揮錨噴支護(hù)所應(yīng)有的作用。膨脹性圍巖和不良地質(zhì)圍巖，如粘土質(zhì)膠結(jié)的砂巖、粉砂巖、泥砂巖、泥巖等軟巖，開挖后極易風(fēng)化、潮解，遇水泥化、軟化、膨脹，造成大的圍巖壓力，穩(wěn)定性極差，甚至流坍。堆積層、破碎帶等不良地質(zhì)，往往有水

17、，施工時(shí)缺乏足夠的自穩(wěn)能力和一定的穩(wěn)定時(shí)間。這樣，錨桿無法同膨脹性圍巖和有水堆積層、破碎帶形成可靠的粘結(jié)，噴射混凝土與圍巖面也很難形成良好的粘貼。因此，錨噴支護(hù)就難于阻止圍巖的迅速變形和通過錨噴支護(hù)形成可靠、穩(wěn)定的承載圈。不宜采用錨噴支護(hù)作為永久襯砌的情況還包括： 對襯砌有特殊要求的隧道或地段，如洞口地段，要求襯砌內(nèi)輪廓很整齊、平整；輔助坑道或其它隧道與主隧道的連接處及附近地段；有很高的防水要求的隧道；還有圍巖及覆蓋太薄，且其上已有建筑物，不能沉落或拆除者等；地下水有侵蝕性，可能造成噴射混凝土和錨桿材料的腐蝕；寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)有凍害的地方等。4.2 洞門4.2.1 概述 洞門是隧道兩端的外露部分

18、，也是聯(lián)系洞內(nèi)襯砌與洞口外路塹的支護(hù)結(jié)構(gòu)，其作用是保證洞口邊坡的安全和仰坡的穩(wěn)定，引離地表流水，減少洞口土石方開挖量。洞門也是標(biāo)志隧道的建筑物；因此，應(yīng)與隧道規(guī)模、使用特性以及周圍建筑物、地形條件等要相協(xié)調(diào)。洞門附近的巖(土)體通常都比較破碎松軟，易于失穩(wěn)，形成崩塌。為了保護(hù)巖(土)體的穩(wěn)定和使車輛不受崩塌、落石等威脅，確保行車安全，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，選擇合理的洞門型式。洞門是各類隧道的咽喉，在保障安全的同時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行洞門的美化和環(huán)境的美化。 山嶺隧道常用的洞門型式主要有端墻式、翼墻式和環(huán)框式；水底隧道的洞門通常與附屬建筑物，如通風(fēng)站，供、蓄、發(fā)電間，管理所等結(jié)合在一起修建，城市隧道既可能

19、是山嶺隧道，也可能是水底隧道，不過一般情況下交通量都比較大，對建筑藝術(shù)上的要求也較高。道路隧道在照明上有相當(dāng)高的要求，為了處理好司機(jī)在通過隧道時(shí)的一系列視覺上的變化，有時(shí)考慮在入口一側(cè)設(shè)置減光棚等減光構(gòu)造物，對洞外環(huán)境作某些減光處理。這樣洞門位置上就不再設(shè)置洞門建筑，而是用明洞和減光建筑將襯砌接長，直至減光建筑物的端部，構(gòu)成新的入口。 洞門還必需具備攔截、匯集、排除地表水的功能，使地表水沿排水渠道有序排離洞門，防止地表水沿洞門流入洞內(nèi)。所以洞門上方女兒墻應(yīng)有一定的高度，并有排水溝渠。 當(dāng)巖(土)體有滾落碎石可能時(shí)，一般應(yīng)接長明洞，減少對仰、邊坡的擾動(dòng)，使洞門墻離開仰坡底部一段距離，確保落石不會(huì)

20、滾落在車行道上。4.2.2 洞門型式1端墻式洞門 端墻式洞門適用于巖質(zhì)穩(wěn)定的IV類以上圍巖和地形開闊的地區(qū)，是最常使用的洞門型式，見圖4.2.1。圖4.2.1 端墻式洞門 2.翼墻式洞門 翼墻式洞門適用于地質(zhì)較差的III類以下圍巖，以及需要開挖路塹的地方。翼墻式洞門由端墻及翼墻組成。翼墻是為了增加端墻的穩(wěn)定性而設(shè)置的，同時(shí)對路塹邊坡也起支撐作用。其頂面通常與仰坡坡面一致，頂面上一般均設(shè)置水溝，將端墻背面排水溝匯集的地表水排至路塹邊溝內(nèi)，見圖4.2.2。 圖4.2.2翼墻式洞門3.環(huán)框式洞門 當(dāng)洞口巖層堅(jiān)硬、整體性好、節(jié)理不發(fā)育，路塹開挖后仰坡極為穩(wěn)定，并且沒有較大的排水要求時(shí)采用。環(huán)框與洞口襯

21、砌用混凝土整體灌筑。見圖4.2.3。圖4.2.3環(huán)框式洞門 當(dāng)洞口為松軟的堆積層時(shí)，通常應(yīng)避免大刷仰、邊坡，一般宜采用接長明洞，恢復(fù)原地形地貌的辦法。此時(shí)，仍可采用洞口環(huán)框，但環(huán)框坡面較平緩，一般與自然地形坡度相一致。環(huán)框兩翼與翼墻一樣能起到保護(hù)路塹邊坡的作用。環(huán)框四周恢復(fù)自然植被原狀，或重新栽植根系發(fā)達(dá)的樹木等，以使仰、邊坡穩(wěn)定。在引道兩側(cè)如果具備條件可以栽植高大喬木，形成林蔭大道，這樣的總體綠化，對洞外減光十分有益，是一個(gè)值得推薦的好方法。不過環(huán)框上方及兩側(cè)仍應(yīng)設(shè)置排水溝渠，以排除地表水，防止漫流。傾斜的環(huán)框還有利于向洞內(nèi)散射自然光，增加入口段的亮度。4遮光棚式洞門 當(dāng)洞外需要設(shè)置遮光棚時(shí)

22、，其入口通常外伸很遠(yuǎn)。遮光構(gòu)造物有開放式和封閉式之分，前者遮光板之間是透空的，后者則用透光材料將前者透空部分封閉。但由于透光材料上面容易沾染塵垢油污，養(yǎng)護(hù)困難，所以很少使用后者。形狀上又有喇叭式與棚式之分。 除上述基本形式外，還有一些變化形式，如柱式洞門：在端墻上增加對稱的兩個(gè)立柱，不但雄偉壯觀，而且對端墻局部加強(qiáng)，增加洞門的穩(wěn)定性。此種形式一般適用于城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村、風(fēng)景區(qū)附近的隧道。臺(tái)階式洞門，為適應(yīng)山坡地形，在沿線傍山隧道半路塹情況下常采用這種形式。將端墻做成臺(tái)階式。4.2.3 隧道洞門構(gòu)造 洞口仰坡地腳至洞門墻背應(yīng)有不小于1.5m的水平距離，以防仰坡土石掉落到路面上，危及安全。洞門端墻與仰坡

23、之間水溝的溝底與襯砌拱頂外緣的高度不應(yīng)小于1.0m，以免落石破壞拱圈。洞門墻頂應(yīng)高出仰坡腳0.5m以上，以防水流溢出墻頂，也可防止掉落土石彈出。水溝底下填土應(yīng)夯實(shí)，否則會(huì)使水溝變形，產(chǎn)生漏水，影響襯砌強(qiáng)度。 洞門墻應(yīng)根據(jù)情況設(shè)置伸縮縫、沉降縫和泄水孔，以防止洞門變形。洞門墻的厚度可按計(jì)算或結(jié)合其他工程類比確定，但墻身厚度最小不得小于O.5m。 洞門墻基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固地基上，這是因?yàn)橥ǔ６纯谖恢玫牡匦蔚刭|(zhì)條件比較復(fù)雜，有的全為松散堆積覆蓋層，有的半軟半硬，有的地面傾斜陡峻，為了保證建筑物穩(wěn)固，應(yīng)視地形及地質(zhì)條件，洞門墻基礎(chǔ)埋置足夠的深度?；茁袢胪临|(zhì)地基的深度不應(yīng)小于1m，嵌入巖石地基的深度不應(yīng)

24、小于0.5m。地基強(qiáng)度偏小時(shí)，可根據(jù)情況采用擴(kuò)大基礎(chǔ)、換土、樁基、壓漿加固地基等措施。地基為凍脹土層時(shí)，凍結(jié)時(shí)土壤隆起、膨脹力大，而解凍時(shí)由于水融作用，土壤變軟后沉陷，建筑物相應(yīng)下沉，產(chǎn)生襯砌變形。根據(jù)公路工程一般設(shè)置基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)，要求基底設(shè)在凍結(jié)線以下不小于0.25m(所指的凍結(jié)線為當(dāng)?shù)刈畲蟮膬鼋Y(jié)深度)。如果凍結(jié)線較深，施工有困難，可采取非凍結(jié)性的砂石材料換填，也可設(shè)置樁基等辦法。不凍脹土層中的地基，例如巖石、卵石、礫石、砂等，埋置深度可不受凍結(jié)深度的限制。4.3 明 洞 當(dāng)隧道埋深較淺，上覆巖(土)體較薄，難采用暗挖法時(shí)，則應(yīng)采用明挖法來開挖隧道。用這種明挖法修筑的隧道結(jié)構(gòu)，通常稱明洞。明洞

25、具有地面、地下建筑物的雙重特點(diǎn)，既作為地面建筑物用以抵御邊坡、仰坡的坍方、落石、滑坡、泥石流等病害。明洞凈空必須滿足隧道建筑限界要求，洞門一般作成直立端墻式洞門。 明洞的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)營安全及施工難易等條件進(jìn)行選擇，采用最多的是拱形明洞和棚式明洞；4.3.1 拱形明洞 隧道進(jìn)出口兩端的接長明洞或在路塹邊坡不穩(wěn)定地段修建的獨(dú)立明洞等，多采用拱形明洞的形式。 拱形明洞整體性好，能承受較大的垂直壓力和側(cè)壓力。其形式有以下四種： (一)路塹對稱型 這類型式適用于洞頂?shù)孛嫫骄?，路塹兩側(cè)地質(zhì)條件基本相同，原山坡有少量坍塌、落石以及隧道洞口巖層破碎，洞頂覆蓋較薄，難以暗挖法修建隧道的地段

26、，如圖4.3.1所示。 (二)路塹偏壓型 適用于兩側(cè)山坡高差較大的路塹，高側(cè)邊坡有坍塌，落石或泥石流；低側(cè)邊坡明洞墻頂以下部分為挖方，且能滿足外側(cè)邊墻嵌入基巖要求的地段，如圖4.3.2所示。圖4.3.1 路塹對稱型明洞示意圖 圖4.3.2 路塹偏壓型明洞示意圖 (三)半路塹偏壓型 適用于半路塹靠山側(cè)邊坡較高，有坍塌、落石或泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象，而外側(cè)地面較為寬敞和穩(wěn)定，上部填土坡面線能與地面相交以平衡山側(cè)壓力的地段，如圖4.3.3所示。 (四)半路塹單壓型 適用于靠山側(cè)邊坡或原山坡有坍塌、落石等情況，外側(cè)地形陡峻無法填土地段。如圖4.3.4所示。圖4.3.3 半路塹偏壓型明洞示意圖 圖4.3.

27、4 半路塹單壓型明洞示意圖 拱形明洞的邊墻，一般采用直墻。當(dāng)半路塹型單壓明洞外墻尺寸較厚(可達(dá)35m)為節(jié)省圬工量，通常在漿砌片石的外墻上每隔34m開設(shè)孔洞一個(gè)。 采用偏壓拱型明洞時(shí)，要特別注意處理好外墻基礎(chǔ)，以防止因外墻下沉而引起拱圈開裂。故外墻必須設(shè)置于穩(wěn)固地基上，如有困難，則可用樁基(或加深基礎(chǔ))及加固地基等方法進(jìn)行處理。 4.3.2 棚式明洞 當(dāng)山坡坍方，落石數(shù)量較少，山體側(cè)壓力不大，或因受地質(zhì)、地形條件的限制，難以修建拱形明洞時(shí)，可采用棚式明洞。 棚式明洞頂板為梁式結(jié)構(gòu)。內(nèi)側(cè)邊墻一般采用重力式擋墻，當(dāng)巖層完整，山體坡面較陡采用重力式擋墻開挖量較大時(shí)，也可采用鋼筋混凝土錨桿擋墻。但在地

28、下水發(fā)育地段不宜采用。 棚式明洞的類型主要取決于外側(cè)邊墻的結(jié)構(gòu)形式。通常有墻式、剛架式，柱式和懸臂式(不修建外墻時(shí))等棚式明洞之分。(一)墻式棚洞(墻式棚式明洞) 適用于邊坡存在坍塌、落石的地段，橫向斷面類似橋跨結(jié)構(gòu)，內(nèi)墻除起擋墻作用外，還承受頂板下傳垂直荷載；外墻只承受頂板下傳垂直荷載。如圖4.3.5所示。 圖4.3.5 墻式柵洞示意圖 圖4.3.6 剛架式柵洞示意圖 (二)剛架式柵洞： 適用于邊坡小量落石，或在連接兩座隧道間需建明洞時(shí)，為改善隧道通風(fēng)條件下而被采用。外墻結(jié)構(gòu)為連續(xù)框架；因此對地基承載力要求較高。如圖4.3.6所示。 (三)柱式棚洞 適用于少量落石，地基承載力高，或基巖埋藏淺

29、的地段。外墻采用獨(dú)立柱和縱梁方式，結(jié)構(gòu)簡單，預(yù)制吊裝方便，但整體穩(wěn)定性較差。如圖4.3.7所示。 (四)懸臂式棚洞 當(dāng)山坡較陡，坡面有少量落石，且外側(cè)地基不良或不宜設(shè)基礎(chǔ)時(shí)，可采用懸臂式棚洞。如圖4.3.8所示。 圖4.3.7 柱式棚洞示意圖 圖4.3.8 懸臂式棚洞示意圖 根據(jù)山側(cè)巖層的具體條件，內(nèi)側(cè)可選用重力式邊墻或錨桿擋墻等形式。懸臂式棚洞由于結(jié)構(gòu)不對稱，抗震性能差，施工要求較高，選用時(shí)應(yīng)慎重。4.3.3 明洞基礎(chǔ) 明洞基礎(chǔ)應(yīng)置于穩(wěn)固的地基上。當(dāng)基巖埋深較淺時(shí)，基礎(chǔ)可設(shè)置于基巖上；當(dāng)基礎(chǔ)位于軟弱地基上時(shí)，基礎(chǔ)可采用仰拱，整體式鋼筋混凝土底板等結(jié)構(gòu)。外墻基礎(chǔ)趾部，應(yīng)有一定的嵌入深度并應(yīng)設(shè)在

30、凍結(jié)線以下0.25m，且保證一定的護(hù)基寬度，如表4.3.1所示。 明洞墻嵌入深度 表4.3.1 巖層種類埋深K(m) 護(hù)基寬L(m）說 明較完整的堅(jiān)硬巖層0.250.250.5一殷巖層（如砂貞巖互層）0.600.61.50松軟巖石（如千枚巖等）1.001.02.0砂夾礫石1.51.52.5 明洞基礎(chǔ)應(yīng)遵守隧道襯砌基礎(chǔ)的有關(guān)規(guī)定。當(dāng)兩側(cè)邊墻地基軟硬不均時(shí)，應(yīng)采取措施加以處理，以免引起過大的沉降和不均勻沉陷，使明洞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫或破壞。可采取下述措施：(1)基巖不深時(shí)可加深基礎(chǔ)，設(shè)置于基巖上；(2)采用鋼筋混凝土或混凝土仰拱；(3)采用鋼筋混凝土底板，修筑整體式基礎(chǔ)；(4)亦可采用樁基或加固地層等措

31、施。 當(dāng)?shù)鼗鶠橥暾麍?jiān)固的巖體時(shí)，基礎(chǔ)可切割成臺(tái)階；臺(tái)階平均坡度不陡于1:0.5；坡度線與水平線的夾角不得大于巖層的內(nèi)摩擦角；臺(tái)階寬度不小于0.50m，最低一層基礎(chǔ)臺(tái)階寬度不小于2m。當(dāng)基礎(chǔ)外側(cè)受水流沖刷影響時(shí)，為了使基礎(chǔ)外側(cè)護(hù)基部分巖土穩(wěn)定或?yàn)榉乐购影稕_刷的影響，應(yīng)另采取擋墻、護(hù)岸、邊坡加固等防護(hù)、防沖刷措施。 明洞外邊墻、棚洞立柱基礎(chǔ)埋置位置在路面3m以下時(shí)(一般是指半路塹單壓式明洞的外側(cè)邊墻及立柱)，應(yīng)在路基處設(shè)置鋼筋混凝土橫向水平拉桿或錨桿，或給立柱加設(shè)橫撐和縱撐，以減小墻底轉(zhuǎn)角，改善結(jié)構(gòu)受力條件，增加墻柱約束，減小其長細(xì)比的影響，以確保整個(gè)結(jié)構(gòu)的整體性、外側(cè)邊墻及立柱的整體及局部穩(wěn)定性

32、。4.3.4 明洞填土 明洞頂設(shè)計(jì)填土厚度，應(yīng)根據(jù)山坡病害的情況，預(yù)計(jì)明洞頂可能出現(xiàn)的坍塌量及將來明洞所要起的作用來確定。 在1975年以前，鐵路隧道規(guī)范曾規(guī)定為3.0m，經(jīng)過大量的實(shí)際調(diào)查，新規(guī)范確定為l.50m。公路隧道跨度一般比鐵路單線隧道跨度大，公路系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)少，養(yǎng)護(hù)力量弱，故規(guī)定不小于2.Om。明洞頂填土橫坡以能順暢排除坡面水為原則，不小于2%。但山坡崩落的石塊，邊坡沖刷的泥石，坡面坍塌多堆積于坡腳附近，因此設(shè)計(jì)填土坡應(yīng)較實(shí)際填土坡適當(dāng)加大，作為安全的儲(chǔ)備。一般只考慮邊坡的少量坍塌，故明洞頂設(shè)計(jì)填土坡度可為1:51:3。1:5是對稱式明洞邊坡基本穩(wěn)定的情況，實(shí)際填土坡可為1:1

33、01:5。 當(dāng)邊坡有病害，未來可能發(fā)生較大的坍塌，而該隧道又處于地震烈度8度以上地區(qū)，地震時(shí)增加了坍塌的數(shù)量，應(yīng)酌情增加填土厚度，如洞頂設(shè)計(jì)填土厚度可采用2.50一3.Om，設(shè)計(jì)填土坡度可為1:31:2，實(shí)際填土坡可為1:31:5。 當(dāng)洞頂填土目的主要是為了支擋邊坡的滑坍和為了防護(hù)山坡可能發(fā)生的大量坍方、泥石流時(shí),則應(yīng)將邊坡的穩(wěn)定情況、邊坡的刷坡情況結(jié)合設(shè)計(jì)回填坡度，綜合分析確定回填厚度，確保邊坡和明洞的穩(wěn)定與安全。一般設(shè)計(jì)回填坡度為1:31:1.5，實(shí)際填土坡度為1:51:3。 當(dāng)明洞是為保護(hù)洞口自然環(huán)境，則應(yīng)將明洞完全伸出自然山坡坡面，以不破壞自然地面及其景觀為原則。開挖部分回填至原自然地

34、面坡度，必要時(shí)可在其上采取植保。 明洞應(yīng)重視拱背和墻背的回填，其中重視拱背的回填是為了保護(hù)拱背及拱腳，增強(qiáng)拱腳的固結(jié)，增加其穩(wěn)定性，起加強(qiáng)的作用。墻背回填質(zhì)量的好壞，直接影響到墻背巖土的穩(wěn)定、側(cè)壓力的大小，也影響到墻背抗力的大小。實(shí)際采用回填措施時(shí)，應(yīng)根據(jù)明洞類型、山坡巖土類別、設(shè)計(jì)要求、施工方法確定。一般III、IV、V類圍巖其回填要求用片石混凝土或漿砌片石回填密實(shí)，并與圍巖面的接合良好。對II類及I類圍巖，墻背回填料的內(nèi)摩擦角也應(yīng)高于圍巖的內(nèi)摩擦角，如漿砌片石、干砌片石回填。 計(jì)算明洞墻背圍巖主動(dòng)土壓力時(shí)，是按圍巖計(jì)算摩擦角計(jì)算的，所以墻背回填料的內(nèi)摩擦角應(yīng)不低于圍巖的計(jì)算摩擦角，不然的話

35、，實(shí)際墻背的側(cè)壓力較計(jì)算的要大。另一意義是，較好的圍巖與襯砌之間有低摩擦角的回填“軟弱夾層”，徒然增加土壓力和減小彈性抗力，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益方面都是不適宜的。因此，要提高回填的質(zhì)量。另外，墻背回填料的內(nèi)摩擦角，應(yīng)不低于設(shè)計(jì)回填料計(jì)算的摩擦角，表示設(shè)計(jì)、施工措施應(yīng)符合(或高于)設(shè)計(jì)要求，使之可靠。否則，墻背側(cè)壓力將比設(shè)計(jì)側(cè)壓力增大，影響結(jié)構(gòu)安全。 4.4 豎井、斜井 一般隧道開挖是從兩洞口或從其中一個(gè)方向洞口進(jìn)行。但在長大隧道因工期限制、經(jīng)濟(jì)、施工、地形、環(huán)境等條件，有必要分成幾個(gè)工程區(qū)段進(jìn)行施工，多數(shù)情況下要設(shè)工作坑道。 工作坑道按坡度區(qū)分為橫洞、斜井、豎井和平行導(dǎo)坑。選擇那種形式，決定于地形、

36、地質(zhì)、工期，運(yùn)輸能力，設(shè)置地點(diǎn)的當(dāng)?shù)貤l件。 橫洞可考慮是主體坑道導(dǎo)坑的分叉和延長。它比斜井、豎井在作業(yè)方面；安全方面都優(yōu)越。沒有必要采用特殊的機(jī)械和設(shè)備。所以除因地形等條件，長度需很大外，希望盡量采用橫洞作為工作坑道。 豎井與斜井比較，當(dāng)高差相同時(shí)，長度約為斜并的1/4左右，在遇不良地質(zhì)和涌水等機(jī)率低時(shí)，是有利的。但是從運(yùn)輸效率方面比起斜井來，就需加大斷面才能滿足。而且對于大型機(jī)械進(jìn)入也較困難。另外開挖中處理涌水也困難，開挖能力受地質(zhì)和涌水狀況變化影響大。除作業(yè)中的墮落，落石等外，在隧道主坑道開挖時(shí)萬一出現(xiàn)大涌水，停電等事故時(shí)，安全度均較低。因此應(yīng)考慮這些因素后，才決定采用斜井或是豎井。除在覆

37、蓋層不厚的地點(diǎn)，設(shè)置30m左右的輔助豎井有特別理由的情況外，為保證工程的可靠性多數(shù)情況下采用斜井。 豎井、斜井除作為施工作業(yè)坑道外，常使用于公路隧道的通風(fēng)井；水底隧道的揚(yáng)排水和維修保養(yǎng)通道；揚(yáng)水式發(fā)電站的調(diào)壓水槽和壓力管道閘門等。最近還使用于石油和液化氣的地下儲(chǔ)藏的永久性洞庫。 4.4.1 豎井 豎井的位置選擇必須考慮地形、地質(zhì)，與主坑道的銜接，完工后的處理等條件來決定。特別是設(shè)在山谷部分的豎井多數(shù)延長短，耍研究防止井口附近地表水和泥沙的流入措施。當(dāng)存在平面位置稍偏離一點(diǎn)，即有可能產(chǎn)生大的地質(zhì)變化的情況時(shí)，必須重視地質(zhì)調(diào)查。圖4.4.1 豎井?dāng)嗝嬉?guī)劃示例示意圖（尺寸單位：mm） 豎井與主坑道的

38、銜接方式有設(shè)置在主坑道的正上方和不從主坑道設(shè)置兩種。若設(shè)在主坑道正上方時(shí)，坑底設(shè)備必須設(shè)在主坑道內(nèi)，而且與主坑道聯(lián)結(jié)處理上會(huì)產(chǎn)生困難。一般在豎井深度小時(shí)，可設(shè)于主坑道上方，在山嶺隧道則不設(shè)于主坑道上方比較合理。 豎井?dāng)嗝娴膬?nèi)部空間，考慮搬運(yùn)設(shè)備，作業(yè)通路，其他各種設(shè)備等的大小和形狀來決定。斷面形式普通為圓形，但深度小時(shí)，也有矩形的情況。最小斷面尺寸由升降車，吊桶等搬運(yùn)設(shè)備；通過豎井機(jī)械的最大尺寸；電梯；非常時(shí)期使用的出入井設(shè)備；給排水管路、壓縮空氣管路等的大小、配置：豎井和聯(lián)絡(luò)坑道的銜接部分的構(gòu)造等來研究決定。如圖4.4.1所示。 豎井的支護(hù)和襯砌，應(yīng)考慮地質(zhì)、深度、斷面形狀、使用時(shí)間、目的、

39、施工方法等進(jìn)行設(shè)計(jì)。圓形斷面時(shí)，支撐多數(shù)采用四根“H”形鋼組成的環(huán)接桿件；也有采用襯圈板的例子。另外在固結(jié)度低的淺地層豎井，一般采用擋土結(jié)構(gòu)明挖法施工。關(guān)于襯砌厚度設(shè)計(jì)沒有權(quán)威性的計(jì)算公式，但對直徑6m左右的豎井實(shí)際采用4060cm左右。 在豎井中主坑道開挖的 出碴方式有升降車和箕斗方式兩種。升降車方式是向箱形的升降車直接裝載運(yùn)碴推車，用卷揚(yáng)機(jī)提升至地面。工作人員、材料也以升降車運(yùn)送?；贩绞绞怯娩撝频牡醵?、碴罐，上下間隔向井外運(yùn)送的方式；工作人員和材料以另外升降車設(shè)備運(yùn)送。升降車方式不需要進(jìn)行碴石倒裝，但需大型的卷揚(yáng)設(shè)備?；贩绞交返竭_(dá)坑底才能裝碴；所以豎井深度大時(shí)，是有缺點(diǎn)的。因此一般采

40、用升降車方式。 坑底設(shè)備有裝碴設(shè)備和抽水設(shè)備。裝碴設(shè)備在箕斗方式時(shí)，由碴罐、手推車倒轉(zhuǎn)裝置、裝碴設(shè)備組成。規(guī)模和容量決定于地質(zhì)，主坑道的施工方法，掘進(jìn)工期等因素。升降車方式時(shí)，因直接向推車裝碴，就不需要特別的設(shè)備。抽水設(shè)備要根據(jù)預(yù)測的涌水量，并考慮設(shè)備的保養(yǎng)、故障、停電等來決定貯水榴、抽水泵、排水管、泵室的配置。4.4.2 斜井 確定斜井位置時(shí)，考慮以下因索：洞口設(shè)置在地形簡單，地質(zhì)良好，涌水量不大，能保證洞外碴罐、卷揚(yáng)機(jī)安裝等洞外設(shè)備布置的用地需要；與主坑道連接要合適，長度盡可能短，能提供適合運(yùn)輸方式的坡度。在規(guī)劃坡度和斷面時(shí)，重要的是要注意不給主坑道的作業(yè)造成障礙和制約。 斜井坡度如過陡，

41、接近豎井，在運(yùn)輸上不方便；過緩則存在加長延長的問題；因此坡度是否適當(dāng)，主要應(yīng)決定于主坑道開挖出碴的運(yùn)輸方式，若采用輸送帶方式時(shí)，決定于限制碴石滑滾的條件，一般標(biāo)準(zhǔn)在1/4(約14度)以下。斜坡道方式時(shí)，采用箕斗和碴罐用卷揚(yáng)機(jī)提升，坡度可比輸送帶時(shí)陡些，但必須從安全和卷揚(yáng)機(jī)能力來考慮決定。另外，當(dāng)主坑道開挖方式是全斷面或上部半斷面超前施工法，斜井采用輪胎運(yùn)輸時(shí)，從自卸汽車走行性能和通風(fēng)來考慮，希望坡度緩些。采用l7左右(約9度)的實(shí)例較多。 斜井的斷面由出碴運(yùn)輸設(shè)備、搬入主坑道使用的機(jī)械、鋼支撐、混凝土輸送、揚(yáng)排水用的配管、送排風(fēng)管、電氣配線(電力、照明、信號)和用于工作的通道等，同時(shí)考慮各種余

42、量，綜合研究得出必要的最低限度的尺寸大小。另外施工用的斜井是臨時(shí)設(shè)施，所以沒有必要做全斷面襯砌，可以相應(yīng)于地質(zhì)情況，在需要的位置上進(jìn)行襯砌。在未進(jìn)行設(shè)計(jì)前，計(jì)劃時(shí)襯砌厚度原則上可按30cm考慮左右。 安裝在主坑道的坑底設(shè)備根據(jù)主坑道的施工方法，斜井的運(yùn)輸方式的不同，在構(gòu)造上是有差別的。采用輸送帶方式時(shí)，在斜井底部水平坑道內(nèi)設(shè)碴石轉(zhuǎn)運(yùn)等設(shè)備，水平坑道部分的長度，除考慮碴石轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備外，還要考慮臨對堆放的材料、充電、集水槽等設(shè)施來決定，一般多在50一100m左右。斜坡道有軌運(yùn)輸方式時(shí)，因坑底設(shè)備簡單，所以水平坑道可短些。輪胎運(yùn)輸方式時(shí)，更簡單，有10m就夠充分了。 出碴倒裝設(shè)備如采用輸送帶方式，構(gòu)造

43、稍微復(fù)雜些，必須具備碴罐，粉碎設(shè)備，輸送帶坑道等。在斜坡道采用箕斗方式時(shí)，僅碴罐和箕斗，坑道就可以了；當(dāng)采用推車提升傾倒式時(shí)，就更不需要什么設(shè)備?？拥撞旯薜娜萘?，最低限度應(yīng)為一列推車的裝載量，一般需要約80200m。以上?？紤]輸送帶效率的充分發(fā)揮，要求能均勻供應(yīng)碴石，常采用閘箱送料器和集裝送料器設(shè)備。粉碎設(shè)備一般使用碎石機(jī)或大塊石扎碎機(jī)。斜井與主坑道連接部分的交角，從相交部分的構(gòu)造，施工難易程度，運(yùn)輸作業(yè)方便程度考慮；一般在300600左右較適宜。揚(yáng)排水設(shè)備與豎井規(guī)劃基本相同。斜井實(shí)際采用的斷面例舉如圖4.4.2所示。4.4.3 使用于通風(fēng)的豎井圖4.4.2 斜井實(shí)際使用的斷面示意圖 公路隧道

44、通風(fēng)設(shè)備的規(guī)模的決定，是以汽車排放的有害物質(zhì)即對生理上有害的一氧化碳和走行上產(chǎn)生視覺障礙的煙霧為對象的，因此隨著隧道長度和交通量的增加，所需通風(fēng)設(shè)備的送風(fēng)量也增加。所需通風(fēng)管道設(shè)在中間豎井(包含斜井和橫洞)中，并由它進(jìn)行被污染空氣和新鮮空氣交換處理。公路隧道的通風(fēng)方式，隨著隧道長度、交通量的增大在通風(fēng)效果方面一向認(rèn)為較為有利的是半橫向、橫向通風(fēng)方式，而采用豎井的橫向通風(fēng)方式的豎井位置，決定著最佳通風(fēng)設(shè)備的選擇。但是最近幾年來，在單向交通的公路隧道，為最大限度的利用汽車的活塞作用，并采用豎井和集塵機(jī)等組合的縱向通風(fēng)方式；被應(yīng)用于長大隧道，替代了半橫向、橫向方式。 通風(fēng)豎井的位置，在橫向通風(fēng)時(shí)，最

45、恰當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)是在通風(fēng)量的分區(qū)點(diǎn)上。縱向通風(fēng)方式時(shí)，是在污染空氣(CO或煙霧)容許濃度界限的位置。另外，山嶺隧道的豎井位置是受地形、地質(zhì)條件、周圍的環(huán)境條件、氣象條件等各種制約，所以也有必要將豎井選定在能限制通風(fēng)動(dòng)力損失最低的位置上。再有通風(fēng)動(dòng)力設(shè)備由于豎井延長加大而增大，將需要建立地下通風(fēng)站。所以設(shè)置通風(fēng)豎井的隧道將成為大斷面的地下結(jié)構(gòu)，這在地質(zhì)條件存在困難時(shí)，豎井位置選擇就必須進(jìn)行綜合的研究。 通風(fēng)豎井的斷面，一般采用圓形，其大小由隧道所需的通風(fēng)量來決定。管道內(nèi)的風(fēng)速一般為20m/s左右。但斷面除按通風(fēng)決定的面積外，同時(shí)要考慮通風(fēng)豎井內(nèi)的電纜布設(shè)。在延長較短的豎井設(shè)地面通風(fēng)站時(shí)，應(yīng)設(shè)置檢查通道

46、(升降電梯)等的空間，規(guī)劃時(shí)必須綜合考慮決定。 4.5 內(nèi)裝、頂棚及路面4.5.1內(nèi) 裝 為了確保行車安全，在道路隧道中必須采取措施，使墻面亮度在長期的運(yùn)營中保持在必要的水平以上，墻面須用適當(dāng)?shù)牟牧霞右詢?nèi)裝處理。以改善隧道內(nèi)的環(huán)境，提高能見度和吸收噪聲。 提高墻面的反射率，可以增加照明效果。因此內(nèi)裝材料表面應(yīng)當(dāng)是光潔的，顏色應(yīng)當(dāng)是明亮的。人眼對波長555nm的黃綠光最為敏感，所以內(nèi)裝材料應(yīng)盡量采用淡黃和淺綠色，作為背景的墻面，要能襯托出障礙物的輪廓，具有良好的反射率，減少眩光，并使這種反射呈漫反射。 未經(jīng)內(nèi)裝的混凝土襯砌表面，特別容易吸附引汽車擎排出的廢氣中的粘稠油分，并與煙霧、塵埃一起沾在表

47、面上。在隧道內(nèi)潮濕、漏水的情況下，這種污染的過程出人意料的快，能使墻面的反光率降到極低的水平。 經(jīng)過內(nèi)裝的墻面，污染仍然是不可避免的。但要求裝修材料具有不易污染、易清洗、耐刷、耐酸堿、耐腐蝕、耐高溫、便于更換或修復(fù)等特點(diǎn)。表面應(yīng)該光滑、平整和明亮。裝修材料還應(yīng)具有吸收噪聲的作用。消除隧道內(nèi)的噪聲是極其困難的課題之一。隧道內(nèi)噪聲源主要來自兩方面：通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲和汽車行駛時(shí)引擎發(fā)出的噪聲。內(nèi)裝的作用，包括美化洞室、使隧道漏水不露出墻面、隱藏各種管線、提高照明和通風(fēng)效果、吸收噪音等。 聲波是在三維空間中波動(dòng)，它與光波一樣可以屏蔽、聚焦和定向。在均勻截面的管道中行進(jìn)的波，常常是平面波，這種波從波源出

48、發(fā)，在無阻礙地進(jìn)行很長一段距離后，仍近似地為平面波，平面波的衰減很慢；由于管徑與鋪貼吸聲材料的吸聲效果成倒數(shù)關(guān)系，在大管道中鋪貼吸聲材料幾乎無效，所以內(nèi)裝材料的消聲效果一般不理想。 通常用于隧道的張貼內(nèi)裝材料有： 塊狀混凝土材料 其表面粗糙，容易污染而且不好清洗，但襯砌表面不需特殊處理即可設(shè)置，比較經(jīng)濟(jì)。 飾面板、鑲板等質(zhì)地致密材料 不容易污染，清洗效果好，洗凈率高。板背后的滲漏水很隱蔽，既使外露也容易洗凈。各種管線容易在板背后隱蔽設(shè)置。板背后的空間有利于吸收噪聲。 瓷磚鑲面材料 表面光滑，容易洗凈且效果良好；要求襯砌平整，以便鑲砌整齊；隧道漏水部位可以考慮用排水管道疏導(dǎo)；鑲面后面可以埋設(shè)小管

49、線；但這種材料沒有任何吸聲作用。 油漆材料 比塊狀混凝土材料容易清洗，但不及其它兩種材料，對襯砌表面要求很高，需要壓光、平整；隧道不能有漏水現(xiàn)象，浸濕的油漆損壞很快；這種材料也沒有吸聲作用。 隨著建筑材料工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，新材料相繼出現(xiàn)，許多新型材料都可以使用。但用于內(nèi)裝的新材料應(yīng)該具有：耐火性，在高溫條件下仍能維持原狀，不燃燒、不分解有害成分等；耐蝕性，長期在油垢及有害氣體作用下不變質(zhì)，在洗滌劑等化學(xué)物質(zhì)作用下不被侵蝕；不怕水，大多數(shù)隧道都存在漏水問題，在水的浸泡下，在潮濕環(huán)境中不變質(zhì)、不霉?fàn)€；材料來源廣泛，價(jià)格相對便宜，隧道是大型構(gòu)造物，用材量很大，價(jià)格高昂的材料不適于作隧道內(nèi)裝。4.5.2

50、 頂 棚 頂棚的反射率對提高照明效果有利，經(jīng)過頂棚的反射光使路面產(chǎn)生二次反射，能明顯的增加路面亮度。頂棚用漫反射材料可以避免產(chǎn)生眩光，其顏色的明亮程度直接影響到路面亮度，所以應(yīng)該是淺色的，但是又應(yīng)有別于墻面，在色調(diào)和飽和度上可以有所不同。 頂棚是背景的一部分，特別是在有坡度處和變坡點(diǎn)附近對識別障礙物和察覺隧道內(nèi)異?，F(xiàn)象頗有幫助。 美國在改造早期修建的舊隧道時(shí)，為了提高隧道內(nèi)的亮度水平，曾在頂棚上用瓷磚鑲面。其結(jié)果是一方面產(chǎn)生嚴(yán)重的閃爍現(xiàn)象，另一方面頂棚很快變臟，清洗工作又很不方便。由于臟的過程很快，所以不能獲得穩(wěn)定的反射亮度，這是需要今后進(jìn)一步探索的問題。 頂棚可以美化隧道，特別是與整齊排列的

51、燈具相互襯托，更可以起到美化的效果，并有明顯的誘導(dǎo)作用。 根據(jù)實(shí)際需要可以把頂棚做成平頂或者拱頂。在自然通風(fēng)或誘導(dǎo)通風(fēng)時(shí)，可以用拱頂。在半橫向或橫向通風(fēng)時(shí)可以用平頂。頂棚以上可以作為通風(fēng)道和供管理人員使用的通道，因此設(shè)計(jì)荷載可按(據(jù)國外資料)10MPa考慮。4.5.3 路 面 對隧道內(nèi)路面的討淪是在其具有足夠強(qiáng)度和耐久性的前提下進(jìn)行的。作為特殊要求，有以下各點(diǎn)： 1.路面材料應(yīng)具有抵御水的沖刷和含有化學(xué)物質(zhì)的水的浸蝕能力。尤其地下水可能為承壓水時(shí)，更為突出。路面的坡度應(yīng)能迅速排除清洗用水。 2.因?yàn)檐囕v在隧道內(nèi)的減速及制動(dòng)次數(shù)較高，橫向抗滑要求更高，以確保車體橫向穩(wěn)定。 3.容易修補(bǔ)。 4.路

52、面漫反射率高，顏色明亮，才能獲得良好的照明效果。路面作為發(fā)現(xiàn)障礙物的背景，比墻面和頂棚有更大的、關(guān)鍵性的作用。 路面材料主要有兩種，即混凝土和瀝青混凝土。由于混凝土的反射率較瀝青混凝土路面高，橫向抗滑性好，是過去廣泛使用的材料。其最大缺點(diǎn)是產(chǎn)生裂縫時(shí)不容易修補(bǔ)，更換時(shí)要停止交通。在高寒地區(qū)還要受到防滑鏈的損害，必需考慮設(shè)置磨耗層。瀝青路面的反射率較低，為了改善路面亮度，需要在面層加入石英和鋁的混合物。有的加人淺色石子和氧化鈦?zhàn)鎏畛淞稀?路面與車道分隔線等交通標(biāo)志之間應(yīng)保證有明顯的亮度對比和鮮明的顏色對比。 隧道內(nèi)的路基應(yīng)具有足夠的承載力，尤其要求在有豐富地下水的條件下也能滿足要求，這就要求有良

53、好的排水設(shè)施。襯砌背后應(yīng)設(shè)置盲溝和導(dǎo)水管，在車道板下面鋪設(shè)透水性好的路基材料，必要時(shí)設(shè)置仰拱。在確定隧道縱坡時(shí)保證排水溝排水順暢，保證路面有11.5%，的橫坡等。4.5.4 噪聲的消減 隧道內(nèi)的混響時(shí)間(噪聲源發(fā)音瞬間的聲能衰減到1/106。時(shí)所需時(shí)間，即衰減60分貝所需時(shí)間)為洞外的數(shù)千倍，競達(dá)到711S，在噪聲級相當(dāng)高的隧道內(nèi)，震耳欲聾，亂作一團(tuán)，難以忍受。而洞外僅為數(shù)百分之一秒。對于交通量大的重要隧道，往往需要設(shè)置應(yīng)急電話等安全設(shè)備，這種隧道，噪聲至少應(yīng)當(dāng)控制在可以用電話與管理所通話的程度。表4.5.1中可以知道，噪聲超過65分貝(dB)時(shí)，已經(jīng)很難利用電話；從使用電話的角度看，噪聲水平應(yīng)保持在60dB以下。 表4.2噪聲水平dB(A)狀 況40極安靜45安靜，10m距離可以對話50電話無困難，4m距離可以對話55電話有時(shí)困難，2m可以對話，4m大聲講話。60電話少許困難，2m大聲對話66電話很困難 噪聲水平(SL)與汽車交通量(N)之間的關(guān)系可按下式計(jì)算；SL181gN十13(dB) (4.5.1) 式中：N小時(shí)交通量(輛h)。其關(guān)系曲線用圖4.5.1表示。 圖4.5.