地下隧道的支护结构

时间：2023-01-28 百科知识版权反馈

【摘要】：根据洞口地形、地质及衬砌类型等不同的情况和要求，铁路隧道洞门主要有端墙式、柱式、翼墙式、台阶式等，而公路隧道考虑到美观，一般采用柱式洞门和削竹式洞门。柱式洞门比较美观，适用于城市附近、风景区或长、大隧道的洞口。这两个要求是彼此密切相关的。具有车辆、人员通行功能的隧道结构。

隧道工程_秭归产学研基地野

第四节　隧道工程

一、隧道洞门的作用

洞门是隧道洞口砌筑并加以建筑装饰的支挡结构物。它连着隧道衬砌和路堑，是整个隧道结构的主要组成部分。

根据洞口地形、地质及衬砌类型等不同的情况和要求，铁路隧道洞门主要有端墙式、柱式、翼墙式、台阶式等，而公路隧道考虑到美观，一般采用柱式洞门和削竹式洞门。

洞门的作用包括减少洞口边仰坡土石方开挖量，稳定洞口边、仰坡，导流地表水，装饰隧道洞口。

二、洞门的形式

（一）端墙式洞门

端墙式洞门是最常见的洞门。它适用于地形开阔、地层较稳定的地区，由端墙和洞门顶排水沟组成。端墙的作用是抵抗山体纵向推力及支持洞口正面上的仰坡，保持其稳定。洞门顶水沟用来将从仰坡流下来的地表雨水汇集后排走，如图3－18所示。

图3－18　端墙式洞门

（二）翼墙式洞门

当洞口地质较差，山体纵向推力较大时，可以在端墙式洞门的单侧或双侧设置翼墙，如图3－19所示。翼墙在正面起到抵抗山体纵向推力，增加洞门的抗滑及抗倾覆能力的作用。两侧面保护路堑边坡起挡土墙作用。翼墙顶面与仰坡的延长面相一致，其上设置水沟，将洞门顶水沟汇集的地表水引至路堑侧沟内排走。

图3－19　翼墙式洞门

（三）柱式洞门

当地形较陡（Ⅲ类围岩），仰坡有下滑的可能性，又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时，可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，如图3－20所示。柱式洞门比较美观，适用于城市附近、风景区或长、大隧道的洞口。

（四）台阶式洞门

当洞门位于傍山岭侧坡地区，洞门一侧边仰坡较高时，为了提高靠山侧仰刷坡起坡点，减少仰坡高度，可将端墙顶部改为逐级升高的台阶形式，以适应地形的特点，减少洞门圬工及仰坡开挖数量。这种洞门也能起到一定的美化作用，如图3－21所示。

图3－20　柱式洞门

图3－21　台阶式洞门

（五）削竹式洞门

削竹式洞门常用于公路隧道洞口，且应用广泛（图3－22）。该型适用于洞口边仰坡稳定且不高的地形条件，其优点是线形美观、简洁经济，结构体与环境协调性好。

综上所述，选择洞门形式应根据洞口的地形、地质条件、隧道长度和所处的位置等而定，特别要注意洞口施工后地形改变的特点，切勿硬套定型设计图，使所选择的洞门不能发挥它应有的作用。

图3－22　削竹式洞门型

三、地下支护结构的类型

总体来看，地下支护结构有临时支护结构与永久支护结构，还有单一支护结构和两种支护结构组成的复合支护结构。支护结构有两个最基本的使用要求:一是满足结构强度、刚度要求，以承受诸如水、围岩压力以及一些特殊使用要求的外荷载；二是提供一个能满足使用要求的工作环境，以便保持隧道内部的干燥和清洁。这两个要求是彼此密切相关的。

（一）按设计与施工要求分类，地下支护结构可以分为以下4类

（1）整体浇筑结构。施工时，将地下支护结构整体现浇，一次性施工完成，形成整体型承载结构体。如传统衬砌结构多为整体浇筑结构。

（2）锚喷支护结构。由锚杆、喷射混凝土结构组成的支护结构体。在地层条件差时，该结构中还会增加钢筋网或钢拱架结构，形成加强型锚喷支护结构。这种结构在大跨度交通隧道中常用。

（3）复合式衬砌结构。该结构由初期支护结构（锚喷支护）和二次衬砌组成，是应用新奥法理论产生的支护结构，也是我国目前钻爆法中应用最广的支护结构。

（4）管片支护结构。该结构是盾构法或掘进机法施工中常用的支护结构，环状结构体由数个管片组合构成环形闭合承载结构体。

（二）按不同用途与功能分类，地下结构可分为下列9类

（1）交通隧道。具有车辆、人员通行功能的隧道结构。如铁路隧道、公路隧道、城市地下铁道及越江、海底隧道等。

（2）水工隧洞。具有通水功能（包括有压水与无压水）的隧洞结构。如水力发电站的各种输水隧洞，为农业灌溉开凿的引水隧洞以及给水排水隧洞等。

（3）矿山巷道。具有运输与开采功能的巷道结构。如各类矿山水平巷道、竖井、斜井等作为运输及开采的井巷。

（4）城市地下建筑结构。具有城市市政功能特点的地下结构物。如贮藏粮食、水果、蔬菜等的地下仓库，用于民用与公共建筑的地下商店、图书馆、体育馆、展览厅、影剧院、旅馆、餐厅及其综合建筑体系——城市地下街等，城市给水工程，污水、管路、线路、废物处理的地下市政工程等。

（5）地下工厂。如水力或火力发电站的地下厂房以及各种轻、重工业的地下厂房等。

（6）基坑工程。如建筑物附属地下设施、大型深基坑等。