•3、喷锚衬砌
• ※ 锚喷支护作为隧道的永久性衬砌，一般考虑是在Ⅲ级及以上 围岩中采用；在Ⅳ级及以下围岩中，采用锚喷支护经验不足， 可靠性差；
• ※ 在层状围岩中，采用喷锚支护效果较好；
• ※ 喷锚支护作为柔性支护，变形量较大，其外轮廓线宜预留稍 大的空间（20cm）；
• ※ 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 锚喷衬砌的内轮廓线，宜采用曲墙式的断面形式；

等
•一、衬砌结构的类型：
•1、防护衬砌（饰面衬砌）
• ● 作用
• ● 适用范围
•2、直墙式衬砌
•※ 适用场合：
• ※ 拱部形状： • ①坦三心圆拱(r1> r2) • ②或尖三心圆拱 (r2< r1) • ③割圆拱（r1＝r2＝r）
•连拱边墙或柱式边
•直墙式衬
•※ 围岩完整性比较好的I、II级围岩，边墙可以采用 连拱或柱，称为连拱边墙或柱式边墙
•二次支护：是提供结构的安全储备或承受后期围岩压力，二次 支护在Ⅲ级及以上围岩时按安全储备设计；在Ⅳ级及以下围岩 时按承载(后期围压)结构设计，并均应满足构造要求。
• ※ 设计方法：目前以工程类比为主，理论验算为辅。结合施 工，通过测量、监控取得数据，不断修改和完善设计；
• ※ Ⅳ级及以下围岩或可能出现偏压时，应设置仰拱。
•※ 仰拱的重要性
• ① 解决基础承载力不够，减少下沉：防止底鼓的隆起变形， 调整衬砌应力的作用；
• ② 封闭围岩，制止围岩过大的松弛变形，将围岩塑性变形和 形变压力控制在允许范围，提高结构的整体承载力；
• ③ 增加底部和墙部的支护抵抗力，防止内挤而产生剪切破坏 。
•※ 两层衬砌之间宜采用缓冲、隔离的防水夹层，即隔离层。
•※ 大拱脚薄边墙衬砌：
•大拱脚薄边墙衬砌
•曲墙式衬 砌
•3、曲墙式衬砌 • ※ 适用范围 • ※ 作用 • ① 地质条件较差，为抵御底鼓压力，配以仰拱使 衬砌形成环状封闭结构；
• ② 基础地基较好，可采用无仰拱的曲墙式衬砌。
•4、喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌
• ① 要求用光面爆破开挖，使洞室周边平顺光滑， 成型准确，减少超欠挖。适当的时间喷混凝土，即 为喷混凝土衬砌；
• ② 根据实际情况，需要安装锚杆的则先装设锚杆 ，再喷混凝土，即为喷锚衬砌；
• ③ 如果以喷混凝土，锚杆或钢拱支架的一种或几 种组合作为初次支护对围岩进行加固，维护围岩稳 定防止有害松动。待初次支护的变形基本稳定后， 进行现浇混凝土二次衬砌，即为复合式衬砌。
•5、偏压衬砌 •※ 适用情况：当山体地面坡陡于1:2.5，线路外侧 山体覆盖较薄，或由于地质构造造成的偏压，衬砌 为承受这种不对称围岩压力而采用。
• ① 当初支产生形变及形变压力时，隔离层允许其有少量的变 形，可降低形变压力；
• ② 当初支支护力不够时，可将少量形变压力均匀的传布到二 衬上，依靠二衬制止其继续变形，且不使初衬出现裂缝时，二 衬也出现裂缝。
• ③ 具有防水效果，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。
• ※ 预留初期支护变形量：在确定开挖尺寸时，应预留必要的初 期支护变形量以保证初期支护稳定后，二次衬砌的必要厚度
•※ 采用就地整体模注现浇砼，适用较广，截面可以是等截面 或是变截面。
•※ IV级以上围岩，地基松软，往往侧压力较大，故宜采用 曲墙带仰拱的衬砌。
•设
•作 用
置仰
拱
•使结构及时封闭，提高整体承载力和侧墙抵抗 侧压力的能力
•抵御结构下沉变形，调整围岩和衬砌的应力状态
•※ 严寒地区隧道，不管围岩等级如何，只要有地下水存在 ，衬砌型式仍应采用曲墙式衬砌，并在施工中根据情况设置 伸缩缝
• 偏压衬砌示意 图
•6、喇叭口隧道衬砌
• 在山区双线隧道， 可将一条双幅公路隧道 分建为二个单线隧道或 二条单线并建为一条双 幅的情况，衬砌产生了 一个过渡区段，这部分 隧道衬砌的断面及线间 距均有变化，相应成了 一个喇叭型，称为喇叭 口隧道衬砌。
•嗽叭口隧道衬砌示意图
•二、支护结构
•初期支护(
• ④ 寒冷和严寒地区有冻害的地方(锚喷衬砌抗冻胀能力较差)
• ⑤ 围岩及覆盖太薄，且其上已有建筑物，不能沉落或拆除者
• ⑥ 地下水有侵蚀性，可能造成喷射混凝土和锚杆材料的腐蚀
•4.2 洞门
•1、概述
• 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
•※ 洞门的主要作用 • ① 保证洞口边坡的安全和仰坡的稳定； • ② 汇集在洞口附近的仰、边坡上的地表水，并引离隧道，减 少洞口土石方开挖量； • ③ 作为隧道的标志性建筑物，应与隧道的规模、使用特性以 及周围建筑物、地形条件等要相协调 。
一次支护)
•支
护结 构
•永久支护(二 次支护，二
次衬砌)
•1、整体式衬砌
•一次支护是为了保证施工的安 全、加固岩体和阻止围岩的变形
•二次支护是为了保证隧道使 用的净空和结构的安全而设置
的永久性衬砌结构
•整体式衬 砌•复合式衬 砌•拼装式衬 砌•锚喷式衬 砌
•※ 是传统的衬砌结构形式。不考虑围岩的承载作用，主要是通 过围岩的结构刚度来抵御地层的变形，承受围岩的压力。
•※ 为了避免围岩和衬砌的应力集中，造成围岩压力增加和 衬砌的局部破坏，应注意衬砌内外轮廓的圆顺，避免急剧弯 曲和棱角。
•2、复合式衬砌
• 复合式衬砌是由初期支护和二次支护组成的，是目前隧道 工程常采用的衬砌形式。
•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，初期支护应按主要承载结构设计；
• ※ 锚喷衬砌内表面不太平整顺直，美观性差，影响司机在行车 中视觉感观，应根据需要考虑内装。
• ※ 不宜采用锚喷支护作为永久衬砌的情况
• ① 在某些不良地质、大面积涌水地段和特殊地段不宜采用锚 喷衬砌作为永久衬砌；
• ② 对衬砌有特殊要求的隧道或地段，如洞口地段，要求衬砌 内轮廓很整齐、平整；
• ③ 有很高的防水要求的隧道；
隧道结构设计隧道工程 结构构造设计课件
2020年4月30日星期四
•隧道 结构 构造
•主体 构造物
•附属构 造物
•洞 身衬 砌 •洞门 构造物
•洞身衬砌洞身衬砌的平、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
•明 •通洞 风•照
明•排水、消防、通讯
•4.1 洞身衬砌