第4章隧道结构构造公路隧道结构构造，由主体构造物和附属构造物两大类组成。主体构造物通常指洞身衬砌和洞门构造物。洞身衬砌的平、纵、横断面的形状由道路隧道的几何设计确定，衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定。附属构造物是主体构造物以外的其它建筑物，是为了运营管理、维修养护、给水排水、供蓄发电、通风、照明、通讯、安全等而修建的构造物。4.1洞身衬砌4.1.1衬砌结构的类型出现各种适应不同的地质条件的结构类型，大致有下列几类。1．直墙式衬砌。直墙式衬砌型式通常用于岩石地层垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩压力很小的情况。一殷适用于V，IV类围岩，有时也可用于III类围岩。对于道路隧道，直墙式衬砌结构的拱部，可以采用割圆拱、坦三心圆拱或尖三心圆拱。三心圆拱指拱轴线由三段圆弧组成，其轴线形状比较平坦(r1>r2)时称为坦三心圆拱，形状较尖(r2
总结
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出“截、堵、排相结合”的综合治水原则，并以模筑混凝土衬砌作为防水(堵水)的基本措施。截，就是在隧道以外将地表水和地下水疏导截流，使不进入隧道工程范围内。堵，就是以衬砌混凝土为基本防水层，以其它防水材料为辅助防水层，阻隔地下水，使之不能进人隧道内的防水措施，必要时还可以采用注浆堵水措施。堵水措施可以较好地保护地下水环境。排，就是人为设置排水系统，将地下水排出隧道。结合，就是因地制宜，综合考虑，适当选择治水
方案
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，做到技术可行，费用经济，效果良好，保护环境。这要根据围岩的工程地质条件，地下水的水量大小及埋藏和补给条件，工程结构的设计使用要求，施工技术水平及环境保护要求等情况来选择确定。结合的又一层含义是，设计，施工、维修相结合，但以施工为主，充分结合现场实际，实行点面结合，将大面积渗漏水汇集为局部出水，进行有组织排水。应尽可能在施工中就将水治理好，保护地下及地表水的自然环境，减少对水环境的破坏并尽量恢复其自然环境。下面根据以上原则，介绍治水的常用方法。(一)截水措施截水措施有：在地表水上游设截水导流沟；地下水上游设泄水洞或洞外井点降水(图4.6.1)如某隧道在运营十年后，因水害严重影响行车，后又设计施工了上游泄水洞。65图4.6.1截水措施截水导流沟和泄水洞完成后即可自行永久发挥作用，而洞外井点降水，则需用水泵抽水，因此它只能解决浅埋隧道在施工期间的降水问题。当隧道埋深较大时，可在洞内设井点降水，以解决洞内局部区段的降水问题。此外辅助坑道中的平行导坑、横洞，斜井、竖井均可以作为泄水洞。(二)堵水措施常用的堵水措施有：喷射混凝土堵水，塑料板堵水，混凝土衬砌堵水。当水量大、压力大时，则可采取注浆堵水，注浆既可以堵水也可以起到加固围岩的作用。应当注意的是，绝对堵死地下水是很困难的，因此要求在设计和施作堵水设施时，就要充分考虑到排水的组织，做到堵排结合，边排边堵。1．喷射混凝土堵水当围岩有大面积裂隙渗水，且水量、压力较小时，可结合初期支护采用喷射混凝土堵水。但应注意此时需加大速凝剂用量，进行连续喷射，且在主裂隙处不喷射混凝土，使水流能集中于主裂隙流人盲沟，通过盲沟排出。盲沟排水待后介绍。2．塑料板堵水当围岩有大面积裂隙滴水、流水，且水量压力不太大时，可于喷射混凝土等初期支护施作完毕后，二次支护施作前，在岩壁大面积铺设塑料板堵水。塑料板防水层是近十多年国际上发展起来的一项防水新技术，它具有优良的防66水，耐腐蚀性能，在隧道及地下工程中得到了日益广泛的应用。塑料板铺设固定时不能绷得太紧，要预留一定的松弛度，使得在灌筑二次支护混凝土时，塑料板能向凹处变形、服贴，不产生过度张拉和破坏。3．模筑混凝土衬砌堵水模筑混凝土本身就具有一定的抗渗阻水性能，但普通混凝土的抗渗性较差，尤其是在施工质量不高的情况下，如振捣不密实，施工缝，沉降缝，伸缩缝处理不好，配比不当等，则更易形成水的渗漏、漫流。当地下水有侵蚀性时，对混凝土的腐蚀就更为严重。如果能保证混凝土衬砌的抗渗防水性能，则不需要另外增加其它防水堵水措施。因此，充分利用混凝土衬砌的防水性能，是经济合算的和最基本的防水措施。工程中，改善和利用混凝土衬砌的抗渗防水性能，可以从两个方面来考虑。其一是防水混凝土的抗渗标号及抗压强度应满足设计要求。其配合比选择应注3意以下几点：(1)水灰比不得大于0.6；(2)水泥用量不得少于280kg／m；(3)砂率应适当提高，并不得低于35%。其二是防水混凝土衬砌施工必须采用机械振捣。施工缝、沉降缝及伸缩缝则可以采用中埋式塑料或橡胶止水带，或采用背贴塑料止水带止水。4．注浆堵水注浆在加固围岩的同时，实际上也起到了堵水作用。由此看来，一种方法或措施，其效用有时是多方面的。所以在隧道施工工序安排和方法(措施)选择时，一定要充分考虑到它们彼此之间的相互关系和相互影响。此外，若二次支护因混凝土质量欠佳而产生渗漏，则可以对其进行结构注浆堵水。在地下水较丰富的地区，衬砌接缝处常用止水带防水。其类型很多；如金属(铜片)止水带：聚氯乙烯止水带；以及橡胶止水带等、金属止水带已经很少使用了，聚氯乙烯止水带的弹性较差，只能用于相对变形较小的场所，橡胶止水带则可用于变形幅度较大的场合。在水底隧道中，五十年代以后广泛使用钢边止水带，它是在两侧镶有0.6—0.7mm厚的钢片翼缘的一种橡胶止水带，刚度较高，便于安装。（三）排水措施“排”水是利用盲沟、泄水管、渡槽、中心排水沟或排水侧沟等，将水排出洞外。盲沟可用片石或卵石干砌而成的厚30—40cm，宽100—150cm的排水通道，见图4.6.2。盲沟可以根据需要砌至拱脚或砌至边墙底部，然后用泄水管将水引入隧道的排水沟内。盲沟间距应因地制宜的设置。渡槽是在衬砌内表面设置的环向槽，其尺寸按水量大小确定，其间距一般应与筑拱环节长度配合，施工缝往往是漏水最多的位置。隧道内的排水一般均采用排水沟方式，类型主要有中心排水沟和路侧排67水沟，在严寒地区应设置防冻水沟，见图4.6.3。排水沟断面可为矩形或圆形，通常为矩形，并便于清理和检查。过水面积应根据水量大小确定。沿纵向在适当间隔处应设置检查坑和汇水坑，但不应设在车道中心。图4.6.2排水盲沟、泄水管、渡槽、路侧排水沟图4.6.3中心排水沟、防冻水沟（1）盲沟盲沟的作用是在衬砌与围岩之间提供过水通道，并使之汇入泄水孔。它主要用于引导较为集中的局部渗流水。我国较为传统的盲沟有灌砂木盒、灌砂竹简。因其加工、安装均较麻烦，且接头处易被混凝土阻塞，所以现在逐步被新型柔性盲沟所替代。柔性盲沟通常由工厂加工制造。它具有现场安装方便，布置灵活，连接容易、接头不易被混凝土阻塞，过水效果良好，成本也不太高等优点。其构造形式有以下几种：①弹簧软管盲沟。这种盲沟一般是采用10号铁丝缠成直径5cm—8cm的圆柱形弹簧或采用硬质又具有弹性的塑料丝缠成半圆形弹簧，或带孔塑料管，以此作为过水通道的骨架，安装时外覆塑料薄膜
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