隧道病害分析与整治.ppt

1、铁路隧道病害分析与整治铁路隧道病害分析与整治铁路桥隧工程概论讲义 隧道衬砌构造隧道衬砌构造 洞门与明洞洞门与明洞 附属建筑物附属建筑物 铁路隧道结构与构造隧道隧道隧道隧道结构结构结构结构构造构造构造构造主体构造主体构造主体构造主体构造物物物物附属构造附属构造附属构造附属构造物物物物洞身衬砌洞身衬砌洞身衬砌洞身衬砌洞门构造物洞门构造物洞门构造物洞门构造物避车洞避车洞避车洞避车洞平、纵、横断面的形状由道路隧道平、纵、横断面的形状由道路隧道平、纵、横断面的形状由道路隧道平、纵、横断面的形状由道路隧道的几何设计确定的几何设计确定的几何设计确定的几何设计确定 明洞明洞明洞明洞通风通风通风通风照明照明照明

2、照明排水、消防、通讯等排水、消防、通讯等排水、消防、通讯等排水、消防、通讯等衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定计算决定计算决定计算决定铁路隧道结构与构造第一部分：隧道衬砌构造第一部分：隧道衬砌构造 支护：主要方式锚杆、钢架、钢筋网、喷射混凝土支护：主要方式锚杆、钢架、钢筋网、喷射混凝土支护：主要方式锚杆、钢架、钢筋网、喷射混凝土支护：主要方式锚杆、钢架、钢筋网、喷射混凝土及其它的组合。及其它的组合。及其它的组合。及其它的组合。开挖后的隧道，为了保持围岩的稳定性，一般开挖后的隧道，为了保持围岩的稳定性，

3、一般开挖后的隧道，为了保持围岩的稳定性，一般开挖后的隧道，为了保持围岩的稳定性，一般需要进行支护和衬砌。需要进行支护和衬砌。需要进行支护和衬砌。需要进行支护和衬砌。系统锚杆加喷射混凝土联合支护系统锚杆加喷射混凝土联合支护系统锚杆加喷射混凝土联合支护系统锚杆加喷射混凝土联合支护系统锚系统锚系统锚系统锚杆杆杆杆喷层喷层喷层喷层系统锚系统锚系统锚系统锚杆杆杆杆系统锚系统锚系统锚系统锚杆杆杆杆喷层喷层喷层喷层铁路隧道结构与构造衬砌：主要方式衬砌：主要方式有：整体式混凝有：整体式混凝土衬砌、拼装式土衬砌、拼装式衬砌、喷射混凝衬砌、喷射混凝土衬砌和复合式土衬砌和复合式衬砌等。衬砌等。钢拱架构造钢拱架构造钢

4、拱架构造钢拱架构造格栅钢架断面格栅钢架断面格栅钢架断面格栅钢架断面竖向网构架立筋竖向网构架立筋竖向网构架立筋竖向网构架立筋水平网构架立筋水平网构架立筋水平网构架立筋水平网构架立筋主筋主筋主筋主筋45o35o31格栅组合示意格栅组合示意格栅组合示意格栅组合示意隧道衬砌构造隧道衬砌构造 铁路隧道结构与构造（一）整体式混凝土衬砌（一）整体式混凝土衬砌特点：对地质条件的适应性较强，易于按需要特点：对地质条件的适应性较强，易于按需要成型，整体性好，抗渗性强，并适用于多种施工成型，整体性好，抗渗性强，并适用于多种施工条件。条件。隧道衬砌按照不同的围岩类别，有直墙式衬砌隧道衬砌按照不同的围岩类别，有直墙式衬

5、砌和曲墙式衬砌两种形式，而曲墙式又分为有仰拱和曲墙式衬砌两种形式，而曲墙式又分为有仰拱和无仰拱两种。和无仰拱两种。铁路隧道结构与构造1.1.直墙式衬砌：直墙式衬砌：适用于地质条件比较适用于地质条件比较好，垂直围岩压力为主而水平围岩压力好，垂直围岩压力为主而水平围岩压力较小的情况。主要适用于较小的情况。主要适用于I级围岩。级围岩。2.2.曲墙式衬砌：曲墙式衬砌：适用于地质较差，有适用于地质较差，有较大水平围岩压力的情况。主要适用于较大水平围岩压力的情况。主要适用于级及以上的围岩，级及以上的围岩，级围岩双线。级围岩双线。仰拱的作用：仰拱的作用：解决基础承载力不够，减少下沉：防止底鼓的解决基础承载力

6、不够，减少下沉：防止底鼓的隆起变形，调整衬砌应力的作用；隆起变形，调整衬砌应力的作用；封闭围岩，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压力控制在允许范围，提高结构的整体承载力 增加底部和墙部的支护抵抗力，防止内挤而产生剪增加底部和墙部的支护抵抗力，防止内挤而产生剪切破坏。切破坏。铁路隧道结构与构造（二）装配式衬砌（二）装配式衬砌 特点：拼装成环后立即受力，便于机械化施工，特点：拼装成环后立即受力，便于机械化施工，改善劳动条件，节省劳力。但要求有一定的机械化设改善劳动条件，节省劳力。但要求有一定的

7、机械化设备，施工工艺复杂，衬砌的整体性及抗渗性差。备，施工工艺复杂，衬砌的整体性及抗渗性差。铁路隧道结构与构造（三）锚喷式衬砌（三）锚喷式衬砌 在隧道施工中，采用锚在隧道施工中，采用锚杆和喷射混凝土加强围岩的杆和喷射混凝土加强围岩的稳定性的衬砌方法叫做锚喷稳定性的衬砌方法叫做锚喷衬砌。锚喷结构既作为隧道衬砌。锚喷结构既作为隧道支护，又作为隧道永久结构支护，又作为隧道永久结构的形式，隧道开挖后衬砌及的形式，隧道开挖后衬砌及时，施工方便和经济性显著。时，施工方便和经济性显著。从从6060年代开始采用年代开始采用。铁路隧道结构与构造素喷、锚杆、钢筋网、拱架素喷、锚杆、钢筋网、拱架锚喷衬砌施工实例：锚

8、喷衬砌施工实例：铁路隧道结构与构造侯月线桃坪隧道喷锚加固侯月线桃坪隧道喷锚加固 1.1.锚喷支护作为隧道的永久性衬砌，一般考虑是锚喷支护作为隧道的永久性衬砌，一般考虑是在在级及以下围岩中采用；在级及以下围岩中采用；在级及以上围岩中，采级及以上围岩中，采用锚喷支护经验不足，可靠性差。用锚喷支护经验不足，可靠性差。2.2.喷锚支护作为柔性支护，变形量较大，其外轮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（廓线宜预留稍大的空间（20cm20cm）；）；3.3.在层状围岩中，采用喷锚支护效果较好；在层状围岩中，采用喷锚支护效果较好；4.4.为了开挖时外轮廓线圆顺，尽可能减少围岩中为了

9、开挖时外轮廓线圆顺，尽可能减少围岩中的应力集中的应力集中,锚喷衬砌的内轮廓线，宜采用曲墙式。锚喷衬砌的内轮廓线，宜采用曲墙式。5.5.5.5.锚喷衬砌内表面不太平整顺直，美观性差，影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。响司机在行车中视觉感观，应根据需要考虑内装。铁路隧道结构与构造锚喷衬砌的特点：锚喷衬砌的特点：6.6.不宜采用锚喷支护作为永久衬砌的情况：不宜采用锚喷支护作为永久衬砌的情况：在某些不良地质、大面积涌水地段和特殊地段；在某些不良地质、大面积涌水地段和特殊地段；对衬砌有特殊要求的隧道或地段，如洞口地段，对衬砌有特殊要求的隧道或地段，如洞

10、口地段，要求衬砌内轮廓很整齐、平整；要求衬砌内轮廓很整齐、平整；有很高的防水要求的隧道；有很高的防水要求的隧道；寒冷和严寒地区有冻害的地方；寒冷和严寒地区有冻害的地方；围岩及覆盖太薄，且其上已有建筑物，不能沉围岩及覆盖太薄，且其上已有建筑物，不能沉落或拆除者；落或拆除者；地下水有侵蚀性，可能造成喷射混凝土和锚杆地下水有侵蚀性，可能造成喷射混凝土和锚杆材料的腐蚀。材料的腐蚀。铁路隧道结构与构造四、复合式四、复合式衬砌衬砌 复合式衬砌把衬砌分成两层或两层以上，可以是复合式衬砌把衬砌分成两层或两层以上，可以是同一种型式、方法和材料施作的，也可以是不同型同一种型式、方法和材料施作的，也可以是不同型式、

11、方法、时间和材料施作的。式、方法、时间和材料施作的。目前最通用的是外衬为锚喷支护，内衬为整体式目前最通用的是外衬为锚喷支护，内衬为整体式混凝土衬砌。混凝土衬砌。特点：可满足初期支护施作及时、刚度小易变形特点：可满足初期支护施作及时、刚度小易变形的要求，且与围岩密贴，从而能保护和加固围岩，的要求，且与围岩密贴，从而能保护和加固围岩，充分发挥围岩的自承作用。二衬后，衬砌内表光滑充分发挥围岩的自承作用。二衬后，衬砌内表光滑平整，可防止外层风化，装饰内壁，增强安全感。平整，可防止外层风化，装饰内壁，增强安全感。铁路隧道结构与构造隧隧中中线线线线中中线线内轨顶面内轨顶面O2O2r3O1r1458027B

12、O3O3Hh1h1d二次衬砌二次衬砌二次衬砌二次衬砌防水层防水层防水层防水层网喷混凝土网喷混凝土网喷混凝土网喷混凝土锚杆锚杆锚杆锚杆铁路隧道复合式衬砌示意图铁路隧道复合式衬砌示意图铁路隧道复合式衬砌示意图铁路隧道复合式衬砌示意图铁路隧道结构与构造单线铁路隧道单线铁路隧道350km/h双线隧道复合式衬砌断面图铁路隧道结构与构造双线高速铁路隧道双线高速铁路隧道铁路隧道结构与构造复合式衬砌施工图片复合式衬砌施工图片复合式衬砌施工图片复合式衬砌施工图片铁路隧道结构与构造双线铁路隧道复合式衬砌支护参数表双线铁路隧道复合式衬砌支护参数表双线铁路隧道复合式衬砌支护参数表双线铁路隧道复合式衬砌支护参数表围围岩

13、岩级级别别初期支护初期支护二次衬砌二次衬砌喷射砼喷射砼厚度厚度（cm）锚杆锚杆格栅钢架格栅钢架/型钢型钢拱墙拱墙（cm）仰拱仰拱/底板（底板（cm）位置位置长度长度（m）间距间距（m）582.02.51.525810局部局部2.02.51.21.5251522拱墙拱墙2.53.01.01.2必要时拱墙设置必要时拱墙设置30402025拱墙拱墙3.03.50.81.0全环设置全环设置3540通过试验确定通过试验确定铁路隧道结构与构造第二部分洞门与明洞第二部分洞门与明洞 一、洞门一、洞门(一一一一)洞门的作用：洞门的作用：洞门的作用：洞门的作用：减少洞口土石方开挖量，稳定边、减少洞口土石方开挖量，

14、稳定边、仰坡，引离地表水流，装饰洞口。仰坡，引离地表水流，装饰洞口。铁路隧道结构与构造(二二二二)洞门的形式洞门的形式洞门的形式洞门的形式 1.1.洞口环框洞口环框 当洞口石质坚硬稳定当洞口石质坚硬稳定(II级围岩级围岩)，且地形陡峻，且地形陡峻无排水要求时，可仅修建洞口环框，以起到加固洞无排水要求时，可仅修建洞口环框，以起到加固洞口和减少洞口雨后滴水的作用。口和减少洞口雨后滴水的作用。铁路隧道结构与构造1 11 1d d内轨面内轨面内轨面内轨面环框式洞门环框式洞门环框式洞门环框式洞门内轨面内轨面内轨面内轨面1-11-1剖面剖面剖面剖面环框式洞门实例环框式洞门实例铁路隧道结构与构造2.2.端墙

15、式端墙式(一字式一字式)洞门洞门 适用于地形开阔、石适用于地形开阔、石质较稳定质较稳定(级围岩级围岩)的的地区，由端墙和洞门顶排地区，由端墙和洞门顶排水沟组成。水沟组成。铁路隧道结构与构造端墙端墙的作用是抵抗山体的作用是抵抗山体纵向推力及支持洞口正纵向推力及支持洞口正面上的仰坡，保持其稳面上的仰坡，保持其稳定。定。洞门顶水沟洞门顶水沟用来将仰坡用来将仰坡流下来的地表水汇集后流下来的地表水汇集后排走排走端墙端墙端墙端墙排水排水排水排水沟沟沟沟端端端端墙墙墙墙端墙式隧道洞门实例端墙式隧道洞门实例铁路隧道结构与构造3.3.翼墙式翼墙式(八字式八字式)洞门洞门 当洞口地质较差当洞口地质较差(级及以上围

16、岩级及以上围岩)，山体纵向推力，山体纵向推力较大时，可在端墙式洞门的单侧或双侧设置翼墙。较大时，可在端墙式洞门的单侧或双侧设置翼墙。端墙端墙端墙端墙翼墙翼墙翼墙翼墙铁路隧道结构与构造 翼墙翼墙在正面起到抵抗山体纵向推力，增加洞门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。起挡土墙作用。铁路隧道结构与构造 4.4.4.4.柱式洞门柱式洞门柱式洞门柱式洞门 当地形较陡当地形较陡(级围岩级围岩)，仰坡有下滑的可能性，又受地形，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，可在端墙中部设置或地质

17、条件限制，不能设置翼墙时，可在端墙中部设置2个个(或或4个个)断面较大的柱墩，断面较大的柱墩，以增加端墙的稳定性。以增加端墙的稳定性。柱式洞门比较美观，适柱式洞门比较美观，适用于城市附近、风景用于城市附近、风景区或长大隧道的洞口。区或长大隧道的洞口。铁路隧道结构与构造铁路隧道结构与构造柱式隧道洞门实例（铁路）柱式隧道洞门实例（铁路）柱式隧道洞门实例（公路）柱式隧道洞门实例（公路）铁路隧道结构与构造5.5.台阶式洞门台阶式洞门 当洞门位于傍山侧当洞门位于傍山侧坡地区，洞门一侧边仰坡地区，洞门一侧边仰坡较高时，为了提高靠坡较高时，为了提高靠山侧仰坡起坡点，减少山侧仰坡起坡点，减少仰坡高度，将端墙顶

18、部仰坡高度，将端墙顶部改为逐级升高的台阶形改为逐级升高的台阶形式，以适应地形的特点，式，以适应地形的特点，减少洞门圬工及仰坡开减少洞门圬工及仰坡开挖数量，也能起到一定挖数量，也能起到一定的美化作用。的美化作用。铁路隧道结构与构造铁路隧道结构与构造台阶式隧道洞门实例台阶式隧道洞门实例6.6.6.6.斜交式洞门斜交式洞门斜交式洞门斜交式洞门 当隧道洞口线路与地面等高线斜交时，为了缩短隧道当隧道洞口线路与地面等高线斜交时，为了缩短隧道长度，减少挖方数量，可采用平行于等高线与线路呈斜长度，减少挖方数量，可采用平行于等高线与线路呈斜交的洞口交的洞口(洞门与线路中线的交角不应小于洞门与线路中线的交角不应小

19、于45)。斜交式洞门斜交式洞门斜交式洞门斜交式洞门内轨顶面内轨顶面内轨顶面内轨顶面1 1 1 11 1 1 1正面正面正面正面平面平面平面平面1 1 1 11 1 1 1铁路隧道结构与构造7.7.7.7.突出式洞门突出式洞门突出式洞门突出式洞门 高速铁路隧道，为减缓高速列车的空气动力学效应，高速铁路隧道，为减缓高速列车的空气动力学效应，在单线隧道洞一般设喇叭口洞口缓冲段，同时兼作隧道在单线隧道洞一般设喇叭口洞口缓冲段，同时兼作隧道洞门。洞门。公路隧道采用较多，公路隧道采用较多，主要目的是减少洞口主要目的是减少洞口工程量和装饰洞口工程量和装饰洞口。铁路隧道结构与构造突出式隧道洞门实例突出式隧道洞

20、门实例铁路隧道结构与构造8.8.景观洞门景观洞门 作用：装饰洞口，作用：装饰洞口，美化环境，多在美化环境，多在城市近郊或重大城市近郊或重大工程中采用。工程中采用。铁路隧道结构与构造景观式隧道洞门实例景观式隧道洞门实例铁路隧道结构与构造9.9.9.9.弧形洞门弧形洞门弧形洞门弧形洞门 作用：端墙、翼墙合二为一，稳定山体、阻挡落石、作用：端墙、翼墙合二为一，稳定山体、阻挡落石、防止流水。防止流水。铁路隧道结构与构造二、明洞二、明洞 明洞一般修筑在隧道的进出口处，或铁路、公路、河渠必须在铁路上方通过，且不宜做立交桥或涵渠时。明洞的结构类型常因地形、地质和危害程度的不同，有多种形式。采用最多的为拱式明

21、洞和棚式明洞两种。铁路隧道结构与构造明洞是隧道的一种变化型式，用明挖法修筑明洞是隧道的一种变化型式，用明挖法修筑。(一一一一)拱式明洞拱式明洞拱式明洞拱式明洞 拱式明洞由拱圈、边墙和仰拱拱式明洞由拱圈、边墙和仰拱(或铺底或铺底)组成。组成。1.1.路堑式对称型路堑式对称型 它适用于路堑边坡处于对称或接近对称，边坡岩层基本稳定，仅防止边坡有少量坍塌、落石，或用于隧道洞口岩层破碎，覆盖层较薄而难以用暗挖法修建隧道时。路堑式对称型拱形明洞路堑式对称型拱形明洞路堑式对称型拱形明洞路堑式对称型拱形明洞0.020.020.020.021:51:51:51:51:101:101:101:100.550.55

22、0.550.55实际填土坡实际填土坡实际填土坡实际填土坡线线线线0.450.450.450.451:0.1:0.1:0.1:0.5 5 5 50.550.550.550.55铁路隧道结构与构造适用于两侧边坡高适用于两侧边坡高差较大的不对称路差较大的不对称路堑。堑。2.2.路堑式偏压型路堑式偏压型 路堑式偏压型拱形明洞路堑式偏压型拱形明洞路堑式偏压型拱形明洞路堑式偏压型拱形明洞实际填土坡实际填土坡实际填土坡实际填土坡线线线线1 1 1 1：0.30.30.30.31:1.51:1.51:1.51:1.51:51:51:51:51:51:51:51:50.40.40.40.45 5 5 51:10

23、1:101:101:100.550.550.550.550.900.900.900.900.750.750.750.75铁路隧道结构与构造适用于地形倾斜，低侧处路堑外侧有较宽敞的地面供回填土石，以增加明洞抵抗侧向压力的能力。3.3.半路堑式偏压型半路堑式偏压型 实际填土坡线实际填土坡线实际填土坡线实际填土坡线1:1.51:1.51:1.51:1.51:51:51:51:51:51:51:51:51:101:101:101:101:0.51:0.51:0.51:0.50.550.550.550.551.101.101.101.100.650.650.650.650.650.650.650.651

24、.251.251.251.251.551.551.551.55半路堑式偏压型拱形明洞半路堑式偏压型拱形明洞半路堑式偏压型拱形明洞半路堑式偏压型拱形明洞铁路隧道结构与构造 适用于傍山隧道洞口适用于傍山隧道洞口或傍山线路上半路堑地或傍山线路上半路堑地段。段。4.4.半路堑式单压型半路堑式单压型 实际填土坡线实际填土坡线实际填土坡线实际填土坡线1:1.51:1.51:1.51:1.51:51:51:51:51:51:51:51:51:101:101:101:101:0.31:0.31:0.31:0.30.650.650.650.651.251.251.251.251.001.001.001.002.

25、302.302.302.300.550.550.550.55半路堑式单压型拱形明洞半路堑式单压型拱形明洞半路堑式单压型拱形明洞半路堑式单压型拱形明洞铁路隧道结构与构造(二二)棚式明洞棚式明洞(简称棚洞简称棚洞)有些傍山隧道，地形的自然横坡比较陡，外侧没有足够的场地设置外墙及基础或确保其稳定，这时可考虑采用另一种建筑物棚式明洞。铁路隧道结构与构造由内墙、外墙及钢筋混凝土盖板组成简支结构。其上回土石，以保护盖板不受山体落石的冲击。1.1.盖板式棚洞盖板式棚洞 盖板式明洞盖板式明洞盖板式明洞盖板式明洞钢筋混凝土盖板钢筋混凝土盖板钢筋混凝土盖板钢筋混凝土盖板棚棚棚棚洞洞洞洞中中中中线线线线夯填土夯填土

26、夯填土夯填土水泥砂浆垫层水泥砂浆垫层水泥砂浆垫层水泥砂浆垫层防水层防水层防水层防水层粘土隔水层粘土隔水层粘土隔水层粘土隔水层线线线线路路路路中中中中线线线线侧洞侧洞侧洞侧洞外墙外墙外墙外墙盖板盖板盖板盖板-断面断面断面断面钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁铁路隧道结构与构造刚架式明洞主要由外侧刚架，内侧重力式墩台结构、横顶梁、底横撑及钢筋混凝土盖板组成。2.2.刚架式棚洞刚架式棚洞 当地形狭窄，山坡陡峻，基岩埋置较深而上部地基稳当地形狭窄，山坡陡峻，基岩埋置较深而上部地基稳定性差时，为了使基础置于基岩上且减小基础工程，可定性差时，为了使基础置于基岩上且减小基础工程，可采用刚架式外

27、墙，此时称明洞为刚架式明洞。采用刚架式外墙，此时称明洞为刚架式明洞。铁路隧道结构与构造3.3.悬臂式棚洞悬臂式棚洞 稳定而陡峻的山坡，外侧地形难以满足一般棚洞的地基要求，且落石不太严重的情况，可修建悬臂式棚洞。由重力式内墙、悬臂横梁、盖板及内端平衡重组成。铁路隧道结构与构造第三部分附属建筑物第三部分附属建筑物一、防排水设施一、防排水设施 水对隧道的危害：水对隧道的危害：降低围岩稳定性，引起支护困难，费用增加；降低围岩稳定性，引起支护困难，费用增加；地下、地上水位下降及水环境的改变，影响农业地下、地上水位下降及水环境的改变，影响农业生产和生活用水；或被迫停工，影响工程进展等；生产和生活用水；或被

28、迫停工，影响工程进展等；水进入隧道后，造成洞内通风、照明、供电等设水进入隧道后，造成洞内通风、照明、供电等设备锈蚀，使路面积水或结冰，造成打滑，危及行车备锈蚀，使路面积水或结冰，造成打滑，危及行车安全。安全。铁路隧道结构与构造 对于对于交通交通隧道，通过理论和实践经验的总结，隧道，通过理论和实践经验的总结，提出了提出了“防、堵、截、排，因地制宜，综合治理防、堵、截、排，因地制宜，综合治理”的防治原则。的防治原则。1.1.“防防”：指衬砌防水，即防止地下水从指衬砌防水，即防止地下水从衬砌背后渗入隧道内。衬砌背后渗入隧道内。其办法是充分利用混凝土其办法是充分利用混凝土结构的自防水能力，并在衬砌与支

29、护之间设置防水层。结构的自防水能力，并在衬砌与支护之间设置防水层。铁路隧道结构与构造(1)防水混凝土结构：防水混凝土结构：(2)防水层：包括粘贴式防水层和喷涂式防水层。防水层：包括粘贴式防水层和喷涂式防水层。铁路隧道结构与构造 2.2.“堵堵”指向支护背后压注水指向支护背后压注水泥砂浆，用以充填支护泥砂浆，用以充填支护与围岩之间的空隙，以与围岩之间的空隙，以堵住地下水的通路，并堵住地下水的通路，并使支护与围岩形成整体，使支护与围岩形成整体，改善支护受力条件改善支护受力条件。铁路隧道结构与构造 在洞口仰坡外缘5m以外，设置天沟，并加以铺砌。当岩石外露，地面坡度较陡时可不设天沟。仰坡上可种植草皮、

30、喷抹灰浆或加以铺砌。对洞顶天然沟槽加以整治，使山洪渲泄畅通。对洞顶地表的陷穴、深坑加以回填，对裂缝进行堵塞。3.“截截”：为了防止地表水渗入地层内，主要采：为了防止地表水渗入地层内，主要采取的措施：取的措施：铁路隧道结构与构造4 4、“排排”将地下水排入隧道内，再经由洞内水沟排走。将地下水排入隧道内，再经由洞内水沟排走。隧道尽可能避免采用机械排水；否则必须设置完隧道尽可能避免采用机械排水；否则必须设置完备的机械排水设备和监控设备，并备用水泵、管备的机械排水设备和监控设备，并备用水泵、管路、电源等设施，设置单独的排水检修通道路、电源等设施，设置单独的排水检修通道。(1)排水沟：排水沟：排水沟的断

31、面按排水量计算确定，但一般沟底宽排水沟的断面按排水量计算确定，但一般沟底宽不应小于不应小于40cm，沟深不应小于，沟深不应小于35cm。沟底纵坡宜与。沟底纵坡宜与线路纵坡一致。水沟上面应设有预制的钢筋混凝土线路纵坡一致。水沟上面应设有预制的钢筋混凝土盖板，其顶面应与避车洞底面齐平。盖板，其顶面应与避车洞底面齐平。铁路隧道结构与构造 侧侧式式水水沟沟：设在线路的两侧或一侧，视水流量大小而定。当为一侧时，应设在来水的一侧；如为曲线隧道，则应设在曲线内侧。双侧水沟隔一定距离应设一横向联络沟，以平衡不均匀的水流量。图图图图 侧式水沟侧式水沟侧式水沟侧式水沟750750750750间距间距间距间距404

32、040403 3 3 3泄水孔泄水孔泄水孔泄水孔3 3 3 3 10(10(10(10(高高高高宽宽宽宽)5 5 5 52222222225252525151.3151.3151.3151.3101010106060606020202020404040401212121240404040101010101515151512121212铁路隧道结构与构造 中中心心式式水水沟沟：隧隧道道中中心心水水沟沟设设在在线线路路中中线线的的下下方，或设在双线隧道两线路之间。方，或设在双线隧道两线路之间。图图图图 中心水沟中心水沟中心水沟中心水沟404040402 2 2 23%3%3%3%泄水槽泄水槽泄水槽

33、泄水槽 每三根轨枕设一道每三根轨枕设一道每三根轨枕设一道每三根轨枕设一道轨面轨面轨面轨面53030303013.213.213.213.26060606011.211.211.211.212.612.612.612.622222222 34.634.634.634.611.211.211.211.260606060303030301010101010101010 12121212 5 5 5 52222222224024024024028282828121212125 5 5 5151515152020202023.223.223.223.2铁路隧道结构与构造 (2)(2)盲沟盲沟 在衬砌背后

34、，用片石或埋管设置环向或竖向盲沟，以汇集衬砌周围的地下水，并通过盲沟底部泄水孔(或预埋管)引入隧道侧沟排出。铁路隧道结构与构造环向排水盲管安装 纵向排水管安装 横向排水管预留出口铁路隧道结构与构造二、铁路隧道附属建筑物二、铁路隧道附属建筑物1 1、避车洞、避车洞 当当列列车车通通过过隧隧道道时时，为为了了保保证证洞洞内内行行人人、维维修修人人员员及及维维修修设设备备(小小车车、料料具具)的的安安全全，在在隧隧道道两两侧侧边边墙墙上上交交错错均均匀匀修修建建的的为为人人员员躲躲避避及及放放置置车车辆辆、料料具的洞室叫避车洞。具的洞室叫避车洞。避避车车洞洞根根据据其其断断面面尺尺寸寸的的大大小小分

35、分为为大大避避车车洞洞及及小小避车洞两种。避车洞两种。铁路隧道结构与构造 (1)(1)避车洞的布置避车洞的布置大避车洞：在碎石大避车洞：在碎石(整体整体)道床的隧道内，每道床的隧道内，每侧相隔侧相隔300(420)m布置一个大避车洞。布置一个大避车洞。当当隧隧道道长长度度在在300-400m300-400m时时，可可在在隧隧道道中中间间布布置置一一个个大大避避车车洞洞；隧隧道道长长度度在在300m300m以以下下时时，可可不不布布置置大大避避车车洞洞；如如果果两两端端洞洞口口接接桥桥或或路路堑堑，当当桥桥上上无无避避车车台台或或路路堑堑两两边边侧侧沟沟外外无无平平台台时时，应与隧道一并考虑布置

36、大避车洞。应与隧道一并考虑布置大避车洞。铁路隧道结构与构造60606060606060606060606060606060606060606060606060606060隧道中线隧道中线隧道中线隧道中线小避车洞小避车洞小避车洞小避车洞30303030606060606060606030303030大避车洞大避车洞大避车洞大避车洞150150150150150150150150300300300300碎石道床碎石道床避车洞平面布置图避车洞平面布置图铁路隧道结构与构造3030303060606060606060606060606060606060303030306060606060606060小避

37、车洞小避车洞小避车洞小避车洞隧道中线隧道中线隧道中线隧道中线大避车洞大避车洞大避车洞大避车洞6060606060606060606060606060606060606060606060603030303030303030420420420420210210210210210210210210整体道床整体道床避车洞平面布置图避车洞平面布置图铁路隧道结构与构造小避车洞小避车洞无无论论在在碎碎石石道道床床或或整整体体道道床床的的隧隧道道内内，每每侧侧边边墙墙上上应应在在大大避避车车洞洞之之间间间间隔隔60m(双双线线隧隧道道按按30m)布布置置一一个个小小避避车车洞洞。如如隧隧道道邻邻近近有有农农村

38、村市市镇镇，或或曲曲线线半半径径小小，视视距距较较短短时时，小避车洞可适当加密。小避车洞可适当加密。不不同同衬衬砌砌类类型型或或不不同同加加宽宽断断面面衔衔接接处处，或或沉沉降缝、工作缝、伸缩缝处应避开设置避车洞。降缝、工作缝、伸缩缝处应避开设置避车洞。铁路隧道结构与构造为了使避车洞的位置明显，应将洞内全部及洞为了使避车洞的位置明显，应将洞内全部及洞周边周边30cm刷成白色。在洞的两侧各刷成白色。在洞的两侧各10m处的处的边墙上标一白色箭头指向避车洞。边墙上标一白色箭头指向避车洞。避车洞周边粉刷避车洞周边粉刷10101010照明灯照明灯照明灯照明灯粉刷粉刷粉刷粉刷0.3m0.3m0.3m0.3

39、m宽白边宽白边宽白边宽白边内轨顶面内轨顶面内轨顶面内轨顶面道碴面或人行道面道碴面或人行道面道碴面或人行道面道碴面或人行道面1.51.51.51.5A A A A3.53.53.53.5101010101.51.51.51.50.30.30.30.3A A A A0.80.80.80.80.150.150.150.150.150.150.150.150.80.80.80.8铁路隧道结构与构造(2)(2)避车洞的净空尺寸及衬砌类型避车洞的净空尺寸及衬砌类型大避车洞大避车洞4.0m(4.0m(宽宽)2.5m(2.5m(深深)2.8m(2.8m(中心高中心高)。280280280280E E25025

40、0250250内轨顶面内轨顶面内轨顶面内轨顶面i i=2%=2%=2%=2%h1010275275275275d dd d1 11010d dR=250R=250R=250R=250280280280280d d180180180180d d40040040040030303030铁路隧道结构与构造小避车洞小避车洞2.0m(2.0m(宽宽)1.0m(1.0m(深深)2.2m(2.2m(中心高中心高)。内轨顶面内轨顶面内轨顶面内轨顶面100100100100d d1 1i i=2%=2%=2%=2%h2202202202201010218218218218E Ed d200200200200R=

41、125R=125R=125R=125d d2202202202201010101017017017017095959595d dd d铁路隧道结构与构造2 2、电力及通讯设施、电力及通讯设施 (1)(1)电缆槽电缆槽 电缆槽用混凝土浇筑，可与水沟同侧并与电缆槽用混凝土浇筑，可与水沟同侧并与水沟并行，或设置在水沟的异侧。槽内铺以水沟并行，或设置在水沟的异侧。槽内铺以细砂做垫层，低压电缆可直接放在垫层面上，细砂做垫层，低压电缆可直接放在垫层面上，高压电缆则吊在槽边预埋的托架上。槽顶设高压电缆则吊在槽边预埋的托架上。槽顶设有盖板防护。盖板顶面应与避车洞底面或道有盖板防护。盖板顶面应与避车洞底面或道床

42、顶面齐平。当电缆槽与水沟同侧并行时，床顶面齐平。当电缆槽与水沟同侧并行时，应与水沟盖板齐平。应与水沟盖板齐平。铁路隧道结构与构造 (2)(2)信号继电器箱和无人增音站洞信号继电器箱和无人增音站洞 隧道内如需设置信号继电器时，则应在电缆隧道内如需设置信号继电器时，则应在电缆槽同侧设置信号继电器箱洞，其宽度为槽同侧设置信号继电器箱洞，其宽度为2m，深，深度为度为2m，中心宽度为，中心宽度为2.2m。根据电讯传输衰耗和通讯设计要求，在隧道根据电讯传输衰耗和通讯设计要求，在隧道内设置无人增音站时，其位置可根据通信要求内设置无人增音站时，其位置可根据通信要求确定，尺寸与大避车洞相同。确定，尺寸与大避车洞

43、相同。铁路隧道结构与构造3.救援疏散通道 长度大于10km的隧道内设置有贯通的救援通道。单线隧道单侧设置，双线隧道双侧设置。救援通道的疏散出口通道宽度不应小于3.0m。汽车可驶入的疏散出口通道，车道净宽不小于5.1m，局部设置错车道的地方净宽不小于7.35 m。长大隧道，可以利用施工横通道、平行导坑、斜井等辅助坑道作为救援通道的疏散出口通道。疏散出口通道的出口处应设置疏散场地，面积一般要求不小于200m2，并用隔离栅栏围闭，栅栏出口与地面道路接驳，设置在铁路征地红线范围内。铁路隧道结构与构造隧道两个单线隧道互为救援疏散通道隧道两个单线隧道互为救援疏散通道 铁路隧道结构与构造4.紧急救援站 长度

44、超过20km的隧道设置紧急救援站，紧急救援站之间的距离不大于20km，紧急救援站长度450-500m，站台宽度一般为2.3m，站内每隔50m左右设疏散横通道，横通道两端设防护密闭门、通行宽度不小于3.4m；长度10-20km之间的隧道应设置避难所，避难所设置在救援通道的疏散出口通道内，所内设置应急通风、照明、通讯等设施；长度310km之间的隧道可结合辅助坑道情况设置紧急出口。铁路隧道结构与构造铁路隧道结构与构造石太客运专线太行山隧道救援站石太客运专线太行山隧道救援站 1.设计原因而造成的先天不足，早期隧道经验不足，盲目照搬国外，选线时为缩小隧道长度而洞口处理不当；仰拱或铺底设计强度不足造成隧道

45、变形裂损；排水沟深度不足导致排水不畅而产生翻浆冒泥。2.施工质量低劣。防水设施、仰拱或铺底的质量、清底工作；隐蔽工程和混凝土工程缺陷。3.特殊地质条件下高难度技术问题解决不当。4.随使用年限的延长，衬砌材料劣化变质。5.高寒地区的冻害，造成衬砌结构裂损破坏。6.在煤层地区，由于采煤形成空区，引起隧道围岩应力重分布，使围岩失稳，导致结构裂损破坏。铁路隧道病害原因分析铁路隧道病害原因分析一、国内运营隧道的病害产生原因一、国内运营隧道的病害产生原因 在长期的铁路隧道病害整治工作中，工务部门通过多年的探索，都已掌握了行之有效的病害治理办法和治理标准。但是目前病害治理的方法仍然停滞在突击式局部修补，仅能

46、满足临时行车的需要，而不能达到根治的目的。这主要是由于：第一、对病害发生的机理认识不清；第二、病害对结构的危害程度和行车提速的影响评价不准；第三、受资金和技术等客观条件制约，工艺、材料比较落后；第四、整治方法和施工组织上存在不足。因此，国内铁路运营的长远发展，必须从彻底根治既有病害隧道，使病害治理从现有的盲目性和局部突击性向系统化、标准化方向发展，形成科学合理的工法体系。铁路隧道病害原因分析铁路隧道病害原因分析二、隧道病害治理存在的问题二、隧道病害治理存在的问题 隧道病害类型主要有：1.隧道衬砌渗漏水；2.结构恶化产生病害，包括衬砌开裂、变形、片块剥离以及大块坍落；3.基底隆起、边沟变形和塌陷

47、，底板破裂、翻浆冒泥等几种.铁路隧道病害原因分析铁路隧道病害原因分析三、隧道病害类型：三、隧道病害类型：1.隧道开挖引起围岩应力释放和重分布，改变围岩的力学特性和地下水的泾流。2.衬砌混凝土硬化过程中，游离水分的蒸发，在混凝土中形成透水的开放性毛细泌水管路。3.施工原因使混凝土中存在空隙。混凝土密实度、杂物、施工缝等。4.4.衬砌混凝土的化学腐蚀。5.内应力作用使衬砌产生裂隙6.6.防排水设施安装不规范。铁路隧道病害原因分析铁路隧道病害原因分析(一一)隧道衬砌渗漏水原因隧道衬砌渗漏水原因:铁路隧道病害原因分析铁路隧道病害原因分析隧道渗漏水隧道渗漏水黔桂线银洞坡隧道黔桂线银洞坡隧道上方溶洞大量蓄

48、水武广高铁武广高铁武广高铁武广高铁武广高铁武广高铁 隧道衬砌结构恶化是指隧道衬砌开裂变形、片块剥离以及大块坍落。原因大致如下：1.1.水文地质与工程地质原因：在软弱围岩地区，由于地下水的作用，使隧道围岩软化，从而使隧道衬砌因承受偏压或过大压力而裂损。由于地层偏压，而施工中未采取相应对策导致衬砌开裂。古滑坡复活、山体滑移等原因导致隧道衬砌开裂。铁路隧道病害原因分析铁路隧道病害原因分析(二二)隧道衬砌结构恶化原因分析隧道衬砌结构恶化原因分析 2.2.设计方面的原因 在不良地质地段的设计不尽合理，使隧道衬砌结构不能有效抵坑围岩压力而产生损坏，在运营中形成病害。3.3.施工方面的原因初期支护强度不足。

49、初期支护强度不足，二衬超出其承受能力，导致二次衬砌裂损破坏。二次衬砌厚度不够，强度不足。这是隧道衬砌结构裂损的常见原因。二次衬砌厚度不均匀，衬砌混凝土拱顶背后存在空洞，特别是人工混凝土，这种现象就更突出，如在施工完成后又未注浆充填，受到围岩压力时，就容易在衬砌的薄弱部位和拱顶部位产生应力集中，使衬砌开裂。铁路隧道病害原因分析铁路隧道病害原因分析 4.4.人为因素 在隧道安全区内采石取土，影响隧道围岩的稳定，导致隧道受到较大偏压而破坏。采煤形成的采空区的影响。由于煤层产状不同，与隧道的空间位置不同，对隧道的结构产生的影响也不同：在隧道上方的采空区，一般不会产生影响。在隧道下部，水平产状，时间较久

50、的采空区，一般不会对隧道产生影。但当采空区离隧道基底很近，未采取措施，可能产生较严重的问题。在隧道下部，水平产状，刚形成不久的采空区顶板继续冒落导致下沉，使隧道结构产生开裂。存在空洞的采空区，其上盘向下盘靠拢，施工中又未采取措施，必然引起结构裂损。铁路隧道病害原因分析铁路隧道病害原因分析 6.6.气候因素 高寒地区，衬砌混凝土由于经过多次的冻融循环，产生了一些微细裂纹，如对衬砌背后积水未作处理，将造成衬砌混凝土冻胀开裂渗漏水，而排水沟结冰无法满足排水要求造成基底积水，进一步结冰而造成线路不均匀隆起。同时渗水又加强了冻融对衬砌结构的破坏，使隧道衬砌结构进一步破坏，形成恶性循环，最终导致衬砌完全破