第三章隧道结构构造
洞身衬砌 洞门
隧道的通风 隧道的照明
隧道的防水与排水
1洞身衬砌
洞身支护结构是指施作在隧道洞身，对开挖坑道进行支护和保护的结构。
开挖坑道后，由于坑道所在范围内的岩体被挖掉，这部分被开挖的岩体对周围岩体的支撑作用被解除，周边岩体发生向洞内净空的收敛变形，此时除了稳定性特别好的围岩，一般都应做支护。 类型
外部支护
从外部支撑着坑道的围岩，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
内部支护
对围岩进行加固以提高其稳定性，如锚杆支护，喷锚支护、压入浆液等
混合支护
将外部支护和内部支护结合使用的支护类型，如整体式衬砌
衬砌结构形式，主要根据地质地形条件，考虑结构受力的合理性、施工方法等因素来确定
1）整体式衬砌 该方法不考虑围岩的承载作用，主要通过衬砌的结构刚度抵御地层的变形，承受围岩的压力。
整体式衬砌采用就地整体模筑混凝土，其方法是在隧道内树立模板、拱架，然后浇灌混凝土而成。 立模——浇注——养护——拆模 优点 缺点 对地质条件和施工条件的适应性较强 需要养护时间 易于按需要成型 受力较慢 整体性好 断层带和含粘土层岩中采用这种整体式混凝土 抗渗性好 衬砌成本高，受到时间的制约
分为：直墙式（竖向围岩压力大、水平围岩压力很小的情况下；地质条件较好，一般适用于Ｉ－Ⅲ级围岩，有时也可用于Ⅳ 级围岩。 衬砌由上部拱圈、两侧竖直边墙、下部铺底组成 ）
曲墙式（由顶部拱圈、侧面曲边墙、底部仰拱组成 。适用于地质差、岩体松散破碎、强度不高，有地下水，侧向水平力大） 2）装配式衬砌
按照衬砌的几何形状，将衬砌分为若干个部分在洞外或工厂成批预制好，再运到洞内运用机械拼装。 适用于：盾构隧道、掘进机隧道 优点
一经装配成环，不需要养护时间，即可以承受围岩压力
预制的构件可以在工厂成批生产、在洞内机械化拼装，改善了劳动条件 拼装时，不需要临时支撑如拱架、模板等，从而节省支撑材料和劳力 拼装速度因机械化而提高，缩短了工期，降低造价 缺点
接缝多，整体性差 抗渗性差
构件尺寸要有高精度
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应满足的条件
强度足够而且耐久； 能立即承受荷载；
装配简便，构件类型少，形式简单，尺寸统一，便于工业化制做和机械化拼装； 构件尺寸大小和重量适合拼装机械的能力； 有防水的设施 3）喷锚衬砌
喷射混凝土是以压缩空气为动力，将掺有速凝剂的混凝土拌合料和水汇合成浆状，喷射到坑道的岩壁上
凝结而成的。
施作步骤：开挖——喷混凝土——打入锚杆
不是用刚度强大的结构物抵抗围岩所给予的压力荷载，而是作为柔性衬砌，与围岩合为一体，共同作用，
调动或者发挥围岩的自稳能力。 优点：充分发挥围岩的自承能力
有效利用洞内净空
提高作业安全性和作用效率
能适应软弱和膨胀性地层中的隧道开挖及用于整治坍方和隧道衬砌的裂损
缺点：采用锚喷衬砌后，内表面是不太平整顺直，美观性差，影响司机在行车中视觉感观。在高等级道路或城镇及附近的隧道，应根据需要考虑内装
锚喷衬砌的内轮廓线，宜采用曲墙式的断面形式，是为了使开挖时外轮廓线圆顺，尽可能减少围岩中的应力集中，减小围岩内缘的拉应力，尽可能消除围岩对支护的集中荷载，使支护只承受较均匀的形变压力，使喷层支护都处在受压状态而不产生弯矩。
锚喷衬砌外轮廓线除考虑锚喷变形量外宜再预留10cm。其理由是：
锚喷支护作为永久衬砌目前在设计和施工都经验不足，需要完善的地方还很多，尤其是公路部门，这样的施工实例还不多；
锚喷支护作为柔性支护结构，厚度较薄，变形量较大，预留变形量能保证以后有可能进行补强和达到应有的补强厚度而留有余地；
另外，还估计到如锚喷衬砌改变为复合衬砌时，能保证复合衬砌的二次衬砌最小厚度20cm。 不适合处：大面积涌水地段
膨胀性围岩和不良地质围岩 堆积层、破碎带等不良地质 4）复合式衬砌（如新奥法） 目前大多使用外衬和内衬两层 基本组成：外衬、防水层、内衬
外衬（亦称初次衬砌）— 使用能达到早强的喷射混凝土和锚杆，使柔性的外衬既能容许围岩有所变形，而又约束它不让它变形发展太大太快
内衬（亦称二次衬砌）— 内衬可以用喷射混凝土层柔性结构，也可以用较厚的模筑混凝土
防水层 — 内外层衬砌之间的防水层可以用软聚氯乙烯薄膜、聚异丁烯片、聚乙烯片等防水卷材，或用喷涂乳化沥青等防水剂
初期支护是限制围岩在施工期间的变形，达到围岩的暂时稳定；二次支护则是提供结构的安全储备或承受后期围岩压力。 2洞门
概念与作用：
洞门是隧道两端的外露部分，也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构。 稳定边坡；
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减少洞口土石方开挖量； 装饰洞口； 引离地表流水。 分类
端墙式洞门 适于地形开阔，岩质基本稳定I-III级的围岩 结构特点：能抵抗山体纵向推力。 端墙的作用
支护洞口仰坡，保持其稳定； 并将仰坡水流汇集排出。 翼墙式洞门
适用于山体的纵向推力较大，洞口地质较差的IV级及以上的围岩。 构造特点：在端墙式洞门以外，增加单侧或双侧的翼墙
作用：翼墙与端墙的共同作用，以抵抗山体纵向推力，增加洞门的抗滑动和抗倾覆的能力 柱式洞门
适用于地形较陡、地质条件较差，仰坡有下滑的可能性。而同时受到地形或地质条件限制，不能设置翼墙 构造特点：可以在端墙中部设置两个或4个断面较大的柱墩，以增加端墙的稳定性 环框式洞门
适用于：洞口石质坚硬而稳定的I级围岩，地形陡峭而又无排水要求 作用：加固洞口、减少雨后洞口滴水、简单的装饰 是一种不承载的简单洞口环框
台阶式洞门 适用于：洞门处于傍山侧坡地区，洞门一侧边坡较高时 作用：减小仰坡高度及外露坡长，减少仰坡土石开挖量，美化环境 构造特点：可以将端墙一侧顶部改为逐步升级的台阶形式 削竹式洞门 在公路隧道中被普遍使用
适用于 ：隧道洞口段有一节较长的明洞衬砌时，由于洞门背后一定范围内是以回填土为主，山体的推滑力不大； 地形相对比较对称和不太陡峭。 3附属设施之通风
纵向式通风：适用条件：双向交通时可用于长度1km以下的隧道，单向交通时可用于2km左右的隧道 半横向式通风：适用于1-3km长的隧道
使隧道内的污染浓度大体上接近一致，这优于纵向式通风
全横向式通风：特点是风在隧道的横断面方向流动，一般不发生纵向流动
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有利于防止火灾蔓延和处理烟雾
长大隧道、重要隧道和水底隧道中，最好采用全横向式通风
混合式通风：一般仅限公路隧道，根据隧道的具体条件和需要，由竖井与各种通风方式组合成为最合理的通风系统
附属设施之照明
照明设置区段划分：洞口接近段 ；入口段 ；过渡段 ；中间段 ；出口段 洞口前，从注视点到适应点之间的一段道路，在照明上称为接近段
入口段指进入隧道洞口的第一段，如设置了遮阳棚等光过渡的建筑，则其入口为该段的开始点 过渡段介于入口段和中间段之间的照明区段 中间段也称基本段，此时司机已适应洞内光线
隧道防排水
隧道防排水原则：防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理 防：指衬砌防水，即防止地下水从衬砌背后渗入隧道内
其办法是充分利用混凝土结构的自防水能力（防水混凝土），并在衬砌与支护之间设置防水层。 外贴式防水层 ：粘贴在衬砌的外表面，如沥青油毡、复合土工布 内贴式防水层 ：复合衬砌的防水板，喷涂式防水层 排，就是人为设置排水系统，将地下水排出隧道。
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。
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。截水天沟；裂缝堵塞；井点降水。
结合，就是因地制宜，综合考虑，适当选择治水方案，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。
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
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部出水，进行有组织排水。 防水措施
1）喷射混凝土防水：
适用：围岩有大面积裂隙渗水，水量、压力较小时，结合初期支护采用喷射混凝土堵水 塑料防水板防水。
加大速凝剂用量，进行连续喷射，在主裂缝处不喷射混凝土，使水流能集中于主裂隙流入盲沟，通过盲沟排出
2）塑料防水板防水：
适用：围岩有大面积裂隙渗水，水量、压力不太大时 初期支护施作完毕，二次衬砌施作前 岩壁全断面铺设防水板防水 3）模筑混凝土衬砌防水
适用：模筑混凝土本身就有一定的抗渗阻水能力 普通混凝土的抗渗性能较差 保证混凝土衬砌的抗渗防水性能 4）涂料防水
在隧道内表面喷涂或刷涂防水涂料，如乳化沥青、环氧焦油等 在山岭隧道中，应用还不是很广泛 5）防水砂浆抹面
防水砂浆是在普通水泥砂浆中掺加各种防水剂，提高抹面的防水性能 氯化铁防水砂浆 氯化钙防水砂浆
在隧道内产生较大变形的部位，由于防水砂浆是一种刚性防水层，不宜采用 6)注浆堵水
围岩破碎、含水、易坍塌的地段，采用注浆加固围岩和防水措施 化学注浆，比较有效 压注水泥砂浆，效果一般 7)防止地表水的下渗 排水措施
隧道内纵向应设排水沟
遇围岩地下水出露场所，在衬砌背后设竖向盲沟或排水管（槽）、集水钻孔等予以引排，对于颗粒易流失的围岩，不宜采用集中疏导排水
根据工程地质和水文地质条件，应在衬砌外设环向盲沟、纵向盲沟和隧底排水盲沟 当地下水发育，含水层明显，采用辅助坑道 采用盲沟——泄水孔——排水沟排水
对洞顶地表的深坑加以回填，裂缝进行堵塞 地表水上游设截水导流沟，地下水上游设泄水洞 内排水:排水沟 ;盲沟 ;泄水孔
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