第4章隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造

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) 計確定，襯砌斷面的軸線形狀和厚度由襯砌計算決定。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，有時也可用于III類圍巖。對于道路隧道，直墻式襯砌結(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(r i> r 2)時稱為坦三心圓拱，形狀較尖(r 2< r i)時稱為尖三心圓拱，若ri r時即為割圓拱(見圖4.1.1)。圖4.1.1直墻式襯砌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，邊墻可以用噴混凝土代替。該法是個有局限性的方法，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，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)?時間噴混凝土，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)定防止有害松動。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喇叭口隧道襯砌在山區(qū)雙線隧道，有時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單線隧道或二條單線并建為一條雙幅的情況，（或6圓形斷面隧道車站隧道中的渡線部分），襯砌產(chǎn)生了一個過渡區(qū)段，這部分隧道襯砌的斷面及線間 距均有變化，相應(yīng)成了一個喇叭型，稱為 喇叭口隧道襯砌，如圖4.1.7所示。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，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)件襯砌等多種型式。7.矩形斷面襯砌。用沉管法施工時，其斷面可以用矩形型式。用 明挖法施工時，尤其在修筑多車 道隧道時，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，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)（ 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，可采用拼裝襯砌。當(dāng) 采用盾構(gòu)施工，又考慮二次襯砌時，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， 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)到圍巖的暫時穩(wěn)定； 二次支護(hù)則是提供結(jié)構(gòu)的安全儲備或承受后期圍巖 壓力 。因此，初期支護(hù)應(yīng)按主要承載結(jié)構(gòu)設(shè)計。二次支護(hù)在 IV 類及以上圍巖時按 安全儲備設(shè)計；在 III 類及以下圍巖時按承載 （后期圍壓 ）結(jié)構(gòu)設(shè)計，并均應(yīng)滿足構(gòu) 造要求。復(fù)合襯砌的設(shè)計， 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。復(fù)合襯砌設(shè)計和施工密切相關(guān)，應(yīng)通過量測 及時支護(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，應(yīng)設(shè)置仰拱。仰拱不僅是解決基礎(chǔ)承載 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，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，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，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，應(yīng)預(yù)留必要的初期支護(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，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，此時噴射混凝土的 作用為：局部穩(wěn)定圍巖表層少數(shù)已松動的巖塊；保護(hù)和加固圍巖表面，防止風(fēng)化； 與圍巖形成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，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)共同成為一個承裁結(jié)構(gòu)。錨噴襯砌的內(nèi)輪廓線，宜采用曲墻式的斷面形式，是為了使開挖時外輪廓線圓 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，還估計到如錨噴襯砌改變?yōu)閺?fù)合襯砌時，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，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，施工時缺乏足夠 的自穩(wěn)能力和一定的穩(wěn)定時間。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，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，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)在通過隧道時的一系列視 覺上的變化，有時考慮在入口一側(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，一般應(yīng)接長明洞，減少對仰、邊坡的擾動，使 洞門墻離開仰坡底部一段距離，確保落石不會滾落在車行道上。422洞門型式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421。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422。jI斷面圖422翼墻式洞門3. 環(huán)框式洞門當(dāng)洞口巖層堅硬、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采用。環(huán)框與洞口襯砌用混凝土整體灌筑。 見圖423。圖423環(huán)框式洞門當(dāng)洞口為松軟的堆積層時，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，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，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。將端墻做成臺階式。423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)小于 0.5m。地基強(qiáng)度偏小時，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，凍結(jié)時土壤隆起、膨脹力大，而解凍時由于水融作用，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， 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，如 圖431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432所示。圖4.3.1路塹對稱型明洞示意圖圖432 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。圖4.3.3半路塹偏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)3 5m）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。采用偏壓拱型明洞時，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。432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，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，也可采用鋼筋混凝土錨桿擋墻。但在地下 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）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435所示圖435 墻式柵洞示意圖圖436 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，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436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437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，可采用懸臂式棚洞。如圖438所示圖438懸臂式棚洞示意圖437柱式棚洞示意圖 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，基礎(chǔ)可設(shè)置于基巖上；當(dāng) 基礎(chǔ)位于軟弱地基上時，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)在凍結(jié)線以下 0.25m,且保證一定的護(hù)基寬度， 如表431所示。明洞墻嵌入深度表431巖層種類埋深K（m）護(hù)基寬L（m）說明較完整的堅硬巖層0.250.25 0.5一殷巖層 （如砂貞巖互層）0.600.6 1.50松軟巖石 （如千枚巖等）1.001.0 2.0砂夾礫石1.51.5 2.5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，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 固地層等措施。當(dāng)?shù)鼗鶠橥暾麍怨痰膸r體時， 基礎(chǔ)可切割成臺階；臺階平均坡度不陡于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；臺階寬度不小于0.50 m,最低一層基礎(chǔ)臺階寬度不小于2m當(dāng)基礎(chǔ)外側(cè)受水流沖刷影響時，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（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。4.3.4 明洞填土 明洞頂設(shè)計填土厚度，應(yīng)根據(jù)山坡病害的情況，預(yù)計明洞頂可能出現(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)計施工經(jīng)驗(yàn) 少，養(yǎng)護(hù)力量弱，故規(guī)定不小于2.0m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)計填土坡應(yīng)較實(shí)際填土坡適當(dāng)加大，作為安全的儲備。一般只考慮邊坡的少量 坍塌，故明洞頂設(shè)計填土坡度可為 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 1:101:5 。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)計填土厚度可采 用2.50 一 3.0m設(shè)計填土坡度可為1:3 1:2，實(shí)際填土坡可為1:3 1:5。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 , 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面坡度，必要時可在其上采取 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，應(yīng)根據(jù)明洞類型、山坡巖土類別、設(shè)計要求、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。計算明洞墻背圍巖主動土壓力時，是按圍巖計算摩擦角計算的，所以墻背回填 料的內(nèi)摩擦角應(yīng)不低于圍巖的計算摩擦角，不然的話，實(shí)際墻背的側(cè)壓力較計算的 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，必須重視地 質(zhì)調(diào)查。豎井與主坑道的銜接方式 有設(shè)置在主坑道的正上方和不壓堀空吒管”壓縮空氣蓉風(fēng)管電梯間_ _L600068007200屯養(yǎng)麗56K4Q0的質(zhì)量。另外，墻背回填料的內(nèi)摩擦角，應(yīng)不低于設(shè)計回填料計算的摩擦角，表示 設(shè)計、施工措施應(yīng)符合（或高于）設(shè)計要求，使之可靠。否則，墻背側(cè)壓力將比設(shè)計 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、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，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，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萬 一出現(xiàn)大涌水，停電等事故時，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 地下儲藏的永久性洞庫。441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圖441豎井?dāng)嗝嬉?guī)劃示例示意圖（尺寸單位：mm）從主坑道設(shè)置兩種。若設(shè)在主坑道正上方時，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)處理上會產(chǎn)生困難。一般在豎井深度小時，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，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、使用時間、目的、施工方 法等進(jìn)行設(shè)計。圓形斷面時，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)計沒有權(quán)威性的計算公式，但對直徑6m左右的豎井實(shí)際采用4060c m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?到達(dá)坑底才能裝碴；所以豎井深度大時，是有缺點(diǎn)的。因此一般采用升降車方式?？拥自O(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，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，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，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，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，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，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， 采用箕斗和碴罐用卷揚(yáng)機(jī)提升，坡度可比輸送帶時陡些，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，從自卸汽車走行性能和通風(fēng)來考慮，希望坡度緩些。采用I /7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， 同時考慮各種余量，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)計前，計劃時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，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，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，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，僅碴罐和箕斗，坑道就可以了；當(dāng)采用 推車提升傾倒式時，就更不需要什么設(shè)備?？拥撞旯薜娜萘浚畹拖薅葢?yīng)為一列推 車的裝載量，一般需要約80 200m以上。考慮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 30060°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)際米用的斷面例舉如圖 442所示。443使用于通風(fēng)的豎井公路隧道通風(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）圖442斜井實(shí)際使用的斷面示意圖中，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，最恰當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)是在通風(fēng)量的分區(qū)點(diǎn)上?？v向 通風(fēng)方式時，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)動力損失最低的位置上。再有通風(fēng)動力設(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，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，應(yīng)設(shè)置檢查通道（升降電梯 ）等的空間，規(guī)劃時必須綜合考慮決定。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，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，價格相對便宜，隧道是大型構(gòu)造物，用 材量很大，價格高昂的材料不適于作隧道內(nèi)裝。4.5.2 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，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，可以 用拱頂。在半橫向或橫向通風(fēng)時可以用平頂。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，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)生裂縫時不 容易修補(bǔ)，更換時要停止交通。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Ｂ访媾c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，必要時設(shè)置仰拱。在確定隧道縱坡時保證排水溝排水 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)的混響時間 （噪聲源發(fā)音瞬間的聲能衰減到 1/106。時所需時間，即衰減 60分貝所需時間）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，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)系可按下式計算;SL= 181gN 十 13(dB)(4.5.1)式中：N小時交通量(輛/ h)。其關(guān)系曲線用圖4.5.1表示。*LV/ /rf ! /11分4/ *| -1;L!&0'757C605550辭.100 2010005000 10000料車臺數(shù)N (/時)圖4.5.1噪聲與交通量的關(guān)系噪聲水平也可以從下列表中查得。噪聲水平除了受車速與車流組成影響外，交通量，坡度和車輛技術(shù)狀態(tài)的好壞等，都有影響。各種類別車輛可以達(dá)到的噪聲級dB . (A),見表4.5.2。車速與車流組成不同時，其噪聲級db (A)可參考表4.5.3。 交通量修正值db (A)見表4.5.4。交通條件修正值db (A)如下：車行道縱坡每增加2%+1柴油機(jī)卡車每加10%+1路面種類瀝青混凝土0混凝土+2碎石+4表4.3車輛類別噪聲級dB（A）大載重量柴油機(jī)卡車92 100汽油機(jī)卡車82 86柴油機(jī)公共汽車90 98汽油機(jī)公共汽車，80 86摩托車.88 98無軌電車76 90輕型汽車75 85輕便摩托車84 102表4.4平均車速（km / h）車流組成中卡車及公共汽車數(shù)量 %10090P 8070 n605040 :3020 13080.579.578.577.576.575.574.573.572.54082.081.080.079.078.077.076.075.074.05083.582.581.580.579.578.577.576.575.56085.084.083.082.081.080.079.078.077.07086.585.584.583.582.581.580.579.578.58088.087.086.085.084.083.082.081.080.09089.588.587.586.585.584.583.582.581.510091.090.089.088.087.086.085.084.083.011092.591.590.589.588.587.586.585.584.5表4.5交通量（輛 /h）1002003005007001000200030004000修正值-10-7.5-5.5-3.0-1.5土 0土 1.5土 2.0土 2.54.6隧道的防水與排水水，不僅是影響隧道正常施工的因素之一， 也是影響隧道正常運(yùn)營的重要因素之 一。在施工期間，地下水的作用不僅降低圍巖的穩(wěn)定性（尤其是對軟弱破碎圍巖影響 更為嚴(yán)重），增加開挖難度，且增加了支護(hù)的難度和費(fèi)用，甚至需采取超前支護(hù)或預(yù) 注漿堵水和加固圍巖。此外，若對地下水處理不當(dāng)，貝U可能造成更大的危害。如地 下、地上水位下降及水環(huán)境的改變，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水；或被迫停工，影響 工程進(jìn)展等。在運(yùn)營期間，地下水常從混凝土襯砌的施工縫、變形縫 （伸縮縫和沉降縫）、裂 縫甚至混凝土孔隙等通道，滲漏進(jìn)隧道中。造成洞內(nèi)通信、供電、照明等設(shè)備處于 潮濕環(huán)境而發(fā)生銹蝕；使路面積水或結(jié)冰，造成打滑，危及行車安全；由于結(jié)冰膨 脹和侵蝕性地下水的作用，不僅使襯砌受到破壞，而且使得以上危害更加嚴(yán)重?？?之隧道工程中， 地下水的存在是必然的， 但它對工程的危害卻是可以避免和減少的。為避免和減少水的危害，我國隧道工作者已總結(jié)出“截、堵、排相結(jié)合”的綜 合治水原則，并以模筑混凝土襯砌作為防水 （ 堵水）的基本措施。截，就是在隧道以外將地表水和地下水疏導(dǎo)截流，使不進(jìn)入隧道工程范圍內(nèi)。 堵，就是以襯砌混凝土為基本防水層，以其它防水材料為輔助防水層，阻隔地 下水，使之不能進(jìn)人隧道內(nèi)的防水措施，必要時還可以采用注漿堵水措施。堵水措 施可以較好地保護(hù)地下水環(huán)境。排，就是人為設(shè)置排水系統(tǒng)，將地下水排出隧道。結(jié)合 ，就是因地制宜，綜合考慮，適當(dāng)選擇治水方案，做到技術(shù)可行，費(fèi)用經(jīng) 濟(jì)，效果良好，保護(hù)環(huán)境。這要根據(jù)圍巖的工程地質(zhì)條件，地下水的水量大小及埋 藏和補(bǔ)給條件，工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用要求，施工技術(shù)水平及環(huán)境保護(hù)要求等情況來 選擇確定。結(jié)合的又一層含義是，設(shè)計，施工、維修相結(jié)合，但以施工為主，充分 結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際， 實(shí)行點(diǎn)面結(jié)合， 將大面積滲漏水匯集為局部出水， 進(jìn)行有組織排水。 應(yīng)盡可能在施工中就將水治理好，保護(hù)地下及地表水的自然環(huán)境，減少對水環(huán)境的 破壞并盡量恢復(fù)其自然環(huán)境。下面根據(jù)以上原則，介紹治水的常用方法。（ 一 ） 截水措施 截水措施有：在地表水上游設(shè)截水導(dǎo)流溝；地下水上游設(shè)泄水洞或洞外井點(diǎn)降 水（ 圖 4.6.1） 如某隧道在運(yùn)營十年后，因水害嚴(yán)重影響行車，后又設(shè)計施工了上 游泄水洞。b) xwB圖461截水措施截水導(dǎo)流溝和泄水洞完成后即可自行永久發(fā)揮作用，而洞外井點(diǎn)降水，則需用 水泵抽水，因此它只能解決淺埋隧道在施工期間的降水問題。當(dāng)隧道埋深較大時， 可在洞內(nèi)設(shè)井點(diǎn)降水，以解決洞內(nèi)局部區(qū)段的降水問題。此外輔助坑道中的平行導(dǎo) 坑、橫洞，斜井、豎井均可以作為泄水洞。（二）堵水措施常用的堵水措施有：噴射混凝土堵水，塑料板堵水，混凝土襯砌堵水。當(dāng)水量 大、壓力大時，貝冋采取注漿堵水，注漿既可以堵水也可以起到加固圍巖的作用。應(yīng)當(dāng)注意的是，絕對堵死地下水是很困難的，因此要求在設(shè)計和施作堵水設(shè)施 時，就要充分考慮到排水的組織，做到堵排結(jié)合，邊排邊堵。1 噴射混凝土堵水當(dāng)圍巖有大面積裂隙滲水，且水量、壓力較小時，可結(jié)合初期支護(hù)采用噴射混 凝土堵水。但應(yīng)注意此時需加大速凝劑用量，進(jìn)行連續(xù)噴射，且在主裂隙處不噴射 混凝土，使水流能集中于主裂隙流人盲溝，通過盲溝排出。盲溝排水待后介紹。2 塑料板堵水當(dāng)圍巖有大面積裂隙滴水、流水，且水量壓力不太大時，可于噴射混凝土等初 期支護(hù)施作完畢后，二次支護(hù)施作前，在巖壁大面積鋪設(shè)塑料板堵水。塑料板防水層是近十多年國際上發(fā)展起來的一項(xiàng)防水新技術(shù)，它具有優(yōu)良的防水，耐腐蝕性能，在隧道及地下工程中得到了日益廣泛的應(yīng)用塑料板鋪設(shè)固定時不能繃得太緊，要預(yù)留一定的松弛度，使得在灌筑二次支護(hù) 混凝土?xí)r，塑料板能向凹處變形、服貼，不產(chǎn)生過度張拉和破壞。3模筑混凝土襯砌堵水模筑混凝土本身就具有一定的抗?jié)B阻水性能，但普通混凝土的抗?jié)B性較差，尤 其是