隧道工程 - 电子教案

绪 论

一、隧道的基本概念及工程概述

地下工程 ：在山体内或地面下修建的建筑物 隧道：以保持地下空间作为运输孔道的地下工程

导坑：在地下开挖出一个洞穴并延伸成为一个长形的孔道 衬砌：在坑道的周围修建支护结构

衬砌的内轮廓应能满足使用上的要求，同时也无需无谓的放大。 衬砌的形状和尺寸，应能使结构受力状态最为合理，既不浪费又能稳固。通常以圆形、椭圆形、马蹄形和卵形为多。 衬砌的用料应适合施工和养护 的要求。通常用坚固、耐久、少腐蚀、能防水、防火、价廉、便于就地取材的材料。

洞门：在隧道端部外露面修建的为保护洞口和排放流水的挡土墙式结构。

明洞：在洞门与洞身间用明挖法修筑的隧道。

洞身衬砌、洞门和明洞就组成了隧道的主体支护结构，作用是保持岩体的稳定和行车安全。

为了保证隧道的正常使用，还需设置一些附属建筑物。

隧道的附属建筑物是为了运营管理、维修养护、给水排水、供蓄发电、通风、照明、通讯、安全等而修建的建筑物，包括有：为工作人员在隧道进行维修或检查时，能及时避让驶来的列车而在隧道两侧开辟的大小避车洞；为了保证隧道洞口的稳定与安全而修建的边仰坡；为了引导洞口边仰坡地表水流而修建的排水天沟；为了排除隧道内渗入的地下水，保证列车正常运行而设置的防水设备及排水设备；为了净化隧道内机车所排出的烟尘和有害气体而设置的通风系统；电力及通讯设施；消防设施等。

隧道的主体支护结构和隧道的附属建筑物组成了隧道建筑物。

隧道工程的修建，首先是把施工地区的地质和水文的情况勘察清楚。将勘察到的资料结合工程使用的要求，进行结构设计和施工方法的决择。通过施工组织设计的指导，有步骤地进行施工，并在施工的过程中，随时进行各种量测，不断有针对性地修正支护结构设计和施工方案，使之更趋于合理。

在隧道建成交付使用以后，还要定期检查，并按检查出的问题或病害，作出养护计划，分轻重缓急予以维修或大修，务使工程建筑物时刻处于良好状态，正常发挥它的工作效能。

二、隧道的种类及其作用

1.从隧道所处的地质条件来分，可以分为土质隧道和石质隧道。 2.根据隧道的长度可以分为短隧道（铁路隧道规定：L≤500m；公路隧道规定：L≤500m）、中长隧道（铁路隧道规定：500＜L≤3000m；公路隧道规定500＜L＜1000m）、长隧道（铁路隧道规定：3000＜L≤10000m；公路隧道规定1000≤L≤3000m）和特长隧道（铁路隧道规定：L＞10000m；公路隧道规定：L＞3000m）。

3.按国际隧道协会（ITA）定义的隧道的横断面积的大小划分标准可以分为极小断面隧道（2～3㎡）、小断面隧道（3～10㎡）、中等断面隧道（10～50㎡）、大断面隧道（50～100㎡）和特大断面隧道（大于100㎡）。

4.从隧道所在的位置来分，可以分为山岭隧道、水底隧道和城市隧道。 5.从埋深的深度来分，可以分为浅埋隧道和深埋隧道。

6.按照它的用途来分，可以分为交通隧道、水工隧道、市政隧道和矿山隧道。

（一）交通隧道

作用是提供交通运输和人行的通道，以满足交通线路畅通的要求，一般包括有以下几种：

1．铁路隧道

开挖隧道直接穿山而过，既可使线路顺直，避免许多无谓的展线，使线路缩短；又可以减小坡度，使运营条件得以改善，从而提高牵引定数，多拉快跑。

2．公路隧道

高速公路对道路的修建技术提出了较高的标准，要求线路顺直、坡度平缓、路面宽敞等。

隧道的修建在改善公路技术状态，缩短运行距离，提高运输能力，以及减少事故等方面起到了重要的作用。

3．水底隧道

当交通线路需要跨越江、河、湖、海、洋时，一般可以选择的方案有架桥、轮渡和隧道。

河道通航需要较高的净空，而桥梁受两端引线高程的限制，一时无法抬起必要的高度时，采用水底隧道。

水底隧道方案的优点是不受气候影响，不影响通航，引道占地少，战时不暴露交通设施目标等，越来越受到人们的青睐。

4．地下铁道

地下铁道是解决大城市中交通拥挤、车辆堵塞问题，而能大量快速运送乘客的一种城市交通设施。

地下铁道可以使很大一部分地面客流转入地下而不占用地面面积。它没有平面交叉，而各走上下行线，因而可以高速行车，且可缩短车次间隔时间，节省了乘车时间，便利了乘客的活动。在战时，还可以起到人防的

功能。

5．航运隧道

当运河需要越过分水岭时，克服高程障碍成为十分困难的问题。如果修建航运隧道，把分水岭两边的河道沟通起来，既可以缩短船只航程，又可以省掉船闸的费用，迅速而顺直地驶过，航运条件就大为改善了。

6．人行地道

为了提高交通运送能力及减少交通事故，除架设街心高跨桥以外，也可以修建人行地道来穿越街道或跨越铁路、高速公路等。这样可以缓解地面交通互相交叉的繁忙景象，少占用地面空间，同时也大大减少了交通事故。

（二）水工隧道

水工隧道是水利工程和水力发电枢纽的一个重要组成部分。水工隧道包括以下几种：

1．引水隧道——进行水资源的调动或把水引入水电站的发电机组，产生动力资源。引水隧道有的内部充水因而内壁承压，有的只是部分过水，因而内部只受大气压力而无水压。分别称之为有压隧道和无压隧道。

2 ．排水隧道——它是把发电机组排出的废水送出去的隧道。

3．导流隧道或泄洪隧道——它是水利工程中的一个重要组成部分。由它疏导水流并补充溢洪道流量超限后的泄洪作用。

4．排沙隧道——它是用来冲刷水库中淤积的泥沙，把泥沙裹带运出水库。有时也用来放空水库里的水，以便进行库身检查或修理建筑物。

（三）市政隧道

市政隧道是城市中安置市政设施的地下孔道。 1．给水隧道

2．污水隧道：本身导流排送或由管道排污。一般排污隧道的进口处，多设有拦碴隔栅，把漂浮的杂务拦在隧道之外，不致涌入造成堵塞。

3．管路隧道：供给煤气、暖气、热水等。 4．线路隧道：输送电力的电缆以及通讯的电缆，都安置在地下孔道中。 在现代化的城市中，将以上四种具有共性的市政隧道，按城市的布局和规划，合建一个大隧道，称之为“共同管沟”。共同管沟是现代城市基础设施科学管理和规划的标志，也是合理利用城市地下空间的科学手段，是城市市政隧道规划与修建发展的方向。

5．人防隧道：为战时的防空目的而修建的防空避难隧道。人防隧道内除应设有排水、通风、照明和通讯设备以外，还应考虑储备饮水、粮食和必要的救护设备，此外在洞口处还需设置各种防爆装置，以阻止冲击波的侵入。同时，要做到多口联通、互相贯穿，在紧急时刻，可以随时找到出口。

（四）矿山隧道

在矿山开采中，常设一些为采矿服务的隧道，从山体以外通向矿床，并将开采到的矿石运输出来。

1．运输巷道

主巷道：向山体开凿通到矿床的隧道，是主要出入口和主要的运输干道。

由主巷道通往各个开采面的巷道，分布如树枝状，分向各个采掘面。此种巷道多用临时支撑，仅供作业人员进行开采工作的需要。

2．给水隧道：送入清洁水为采掘机械使用，并将废水及积水，通过泵抽，排出洞外。

3．通风隧道：净化巷道中的空气，创造良好的工作环境，用通风机及时把有害气体和污浊空气排除出去，并把新鲜空气补充进来。

三、隧道的发展历程

（一） 隧道工程的历史

隧道的产生和发展是和人类的文明历史发展相呼应的，大致可以分为如下4个时代：

1．原始时代：即人类的出现到纪元前3000年的新石器时代，是人类利用隧道来防御自然威胁的穴居时代。人们利用天然洞穴作为栖身之所，并且逐步会在平原地区自己挖掘类似天然洞穴的窑洞来居住。此时的隧道是用兽骨、石器等工具开挖，修筑在可以自身稳定而无需支撑的地层中。

2．远古时代：从纪元前3000年到5世纪，即所谓的文明黎明时代，是为生活和军事防御目的而利用隧道的时代。这个时代隧道的开发技术形成了现代隧道开发技术的基础。

3．中世纪时代：约从5世纪到14世纪的1000年左右。这个时期正是欧洲文明的低潮期，建设技术发展缓慢，隧道技术没有显著的进步，但由于对底下铜、铁等矿产资源的需要，开始了矿石开采。

4．近代和现代：即从16世纪以后的产业革命开始。这个时期由于炸药的发明和应用，加速了隧道技术的发展。如有益矿物的开采、灌溉、运河、公路和铁路隧道的修建，以及随着城市的发展修建地下铁道、上下水道等，使得隧道的技术得到极大的发展，其应用范围迅速扩大。

据现有资料记载，世界上最早的隧道是纪元前2200年，巴比伦国王为连结宫殿和神殿而修建的隧道。

我国最早的交通隧道是位于陕西汉中县的“石门”隧道，建于公元66年，是供马车和行人通行的。

我国第一座铁路隧道修建在台湾，是基隆到台南的铁路线线上一座长仅261m的窄轨净空隧道。1907年在京包线上修建了八达岭隧道。这是由我国工程师詹天佑主持施工的。他是我国铁路工程界最早的卓越人才。

（二）建国以来隧道工程的发展和成就

西安安康线上的秦岭隧道长为18456m；兰武二线上的乌鞘岭隧道长达20050m。

（三）国外隧道的发展情况

1988年日本修成了位于本州和北海道两大岛之间横跨津轻海峡的铁路

干线上的青函隧道，全长53850m，在目前是世界上最长的铁路隧道。

自本洲青森至北海道的函馆间的青函海底隧道，长达53850m，海底部分就有23300m。这是目前世界上最长的水底隧道。

挪威正在修建的Aurland——Laerdal公路隧道，长度达24500m。这是目前最长的公路隧道。

德国慕尼黑地下铁道的卡尔广场车站建筑就上下深达六层。第一层是人行通道及商店餐厅；二层作为货栈及仓库；三、四层为地下停车场，可同时容纳800辆汽车；五、六层才是车站集散厅及车道。

采用新奥法来指导并调整施工。

用有限元的方法来分析地下结构的受力状态，也已为人们所乐于使用。 科研方面在如何解决城市内开挖地下工程所引起的地层沉陷问题上已经取得了可喜成绩，现在正在探讨地下工程施工对城市繁华街道的干扰如何减至最小的问题、地下工程施工时如何保护环境的问题、地下工程的可持续发展以及开发建设过程中的技术立法问题和保证正常使用的情况下如何降低造价的问题。

图1-13(b) 纵断面图

图1-14 隧道立面位置的选择

（二）河谷线上隧道位置的选择 铁路沿河傍山而行时称之为河谷线。

多年实践总结出一条经验，就是“宁里勿外”，意思是在河谷线上，隧道位置以稍向内靠为好。当然，过分内靠，使土石方量增加太多，隧道增长，也是没有必要的。 为了使隧道顶上有足够的覆盖岩体，隧道结构不致受到偏压，还能形成天然供，洞顶以上外侧应有足够的厚度。铁路隧道设计规范规定的厚度如表1-1所列。 当地层结构面倾向山一侧时，地层比较稳定，覆盖厚度可以酌减。当地层结构面倾向河流一侧时，覆盖厚度宜予加大，如图1-15所示。 表1-1 偏压隧道外侧拱肩山体最小覆盖厚度t(m) 围岩级别 地面坡 线别 1：m Ⅲ 石Ⅳ 土Ⅳ Ⅴ 1：0.75 双线 7.0 — — — 单线 — 5.0 10.0 18.0 m1：1 1 : 双线 7.0 — — 12.0 18.0 — 1：1.25 双线 — — t8.0 16.0 单线 — 4.0 1：1.5 双线 7.0 11.0 16.0 30.0 6.0 12.0 单线 — 4.0 1：2 双线 — 10.0 14.0 25.0 5.5 10.0 单线 — — 1：2.5 13.0 20.0 双线 — — 注： Ⅵ级围岩的t值可通过计算确定； Ⅲ、Ⅳ级石质围岩的t值应扣除表面风化破碎和坡积层厚度。 (a)不利的结构面倾向； (b) 有利的结构面倾向

图1-15 结构面倾向对隧道位置的影响

§1.3 隧道方案比较

一、隧道方案与明堑的比较 1经济和技术上的比较

一般说来，隧道造价比明堑要贵一些，施工技术也复杂一些，因此，除了展线和抬坡以外，单纯从经济和技术上比较，明堑方案常常是比较省钱、省事、又快速的。

2 安全条件比较 经验指出：“山体可穿而不宜大挖，大挖必坍”。也就是说，山体本来是处于暂时平衡状态的，一旦开挖出暴露面，使平衡受到破坏，就要自行内力调整，产生位移，于是出现了坍方。开挖得越深，扰动越大，引起塌方的可能性也就越高。特别是沿河路线，地质条件复杂，开挖暴露面大了，这种情况就更为严重。所以，凡是大挖的地方，往往是最容易发生坍方，造成各种后患的所在，遗害无穷。

所以隧道方案与明堑方案比选时，除了经济和技术上比较以外，对于安全的保证也必须给以足够的重视。只有在保证安全的前提下，才能谈到经济和技术的比较。另外，前面的分析已经指出，从长期运营条件来看，隧道方案优于明堑。

二、隧道方案与跨河建桥方案的比较

隧道方案与跨河建桥方案要从多方面进行比较。 1 跨河建桥方案的优缺点

①一般情况是桥梁长度短而每延米的造价高；

②一般跨过河谷的桥梁，河心不宜设墩，所以中孔跨度较大，两端基础必须十分坚实； ③在洪水或严寒时期，施工就比较困难，因而施工有季节性；

④跨河桥的最大缺点是桥头两端必然是曲线，甚至曲线半径很小。这就使得线路的行车条件变坏；

⑤如果线路原本要抬坡争取高程的，转为桥梁后，桥身及两端引线都要放在平坡上，于是就达不到争取高程的目的；

⑥在国防意义上，跨河建桥往往是空袭的明显目标，一旦受到破坏，全线就要中断，而且不能做临时便线。

2 隧道方案的优缺点

①隧道相对较长而每延米的造价要低一些； ②隧道穿山而过，线路直、短、平； ③施工不受季节影响；

④隧道建成后维修养护的工作量较小； ⑤战时可作列车掩蔽所；

⑥如果线路前方遇到不良地质地段，修建隧道将增加困难。

⑦如果隧道太长，工程太大，出碴太多，将会堵塞河道，施工场地不如桥梁开阔，不能容纳更多的人同时施工，那就不如建桥了。

因此，隧道方案与跨河建桥方案的比较，必须从多方面综合考虑。可能是此长彼短而又此短彼长，这就需要以轻重主次来权衡，选出较优方案。

三、双线单隧道和单线两隧道的比较

一座双线隧道的优点是：①一座双线隧道所需的地位宽度比两座单线隧道的地位宽度要小，选线时易于安排布置；②一座双线隧道的开挖面面积比两座单线隧道的开挖总面积为小。也就是工程量要小，而施工的相互干扰也少些；③双线隧道的净空较大，坑道宽敞，有条件使用大型机械施工；④双线隧道的通风条件好，维修养护都较方便。

一座双线隧道的缺点是：①双线隧道断面跨度大，所受围岩压力也就大。因此需要更为有力的支护结构；②隧道施工时，因为压力大，临时支护困难，发生坍方事故的威胁较大；③双线隧道的一次工程投资比两座单线隧道先后修建的初期投资大；④双线隧道断面积大，不能充分利用列车活塞风。

单线隧道的优缺点，正与上述相反。它的优点是：①断面小，压力小，坑道的稳定性好，施工容易，支护简单而且安全；②对于近期尚不准备修第二线的新建隧道来说，可以先修第一线的单线隧道，预留第二线，待需要时才修。如此则初期一次投资较少；③若第一线隧道施工时采用了平行导坑，则平导即可作为第二线隧道的前进导坑。

单线隧道的缺点是：①两座单线隧道必须横向相隔一定的安全距离，才能保证两隧道间的围岩土柱有足够的支承能力，以避免在修筑第二线隧道的施工中，对第一线隧道有影响；②两座单线隧道无论是同时施工还是先后施工，施工时总会有些相互干扰。尤其是在修第二线隧道时，多半是在已成第一线不间断行车的条件下进行的，这就增加了施工的困难。

根据实践的经验体会，在松软地层、不良地质或黄土地区修建隧道时，跨度大小对隧道工程的影响较其它地区更为显著，往往修建两座单线隧道较修建一座双线隧道较易于保证施工质量和施工安全，且工程费用所增亦不多。

总的说来，两种方案各有其优缺点。比较时，就要从铁路运量的要求，结合地形、地质以及施工条件、工期要求、资金运用等因素，综合比较，择优选定。

四、长隧道与短隧道群方案的比较

短隧道群方案的优点：①一般说来，短隧道是比较容易施工的。有时可以只用简单的设备就可以进行施工，技术上困难也不多；②一群短隧道并不相连，这一座与那一座之间留有长短不等的明线部分。这样，它们各自有自己的出口和入口，可以开辟较多的工作面，容纳较多的人同时工作，施工进度较快；③建成后，由于隧道短，多半可以只靠自然通风，不必另配机械通风系统；④运营成本低，车上旅客长时间处于地下的不舒服感觉可以减轻。

短隧道群方案的缺点：①河谷边坡的地质多是比较复杂的，尤其是地表覆盖层更是风化地带，岩体松散破碎，节理切割严重。短隧道在此通过，坑道多不稳定，围岩压力很大，开挖时易致坍方；②隧道外侧覆土太薄，形成偏侧压力，使隧道的支护结构处于不利的受力状态中。若是岩体的，层理是向外下倾的，更易发生剪切破坏，对隧道的稳定形成威胁；③多个隧道相距不远，有时前一座隧道的出口，隔不了多远就是另一座隧道的进口，施工时互相干扰，洞口场地也不好布置；④多条隧道要多建许多洞门建筑物，在工程造价上就不经济了。

线路稍稍内移，则将引出一座较长的隧道代替一群短的隧道。

长隧道方案的优点：①它将位于岩体深处坚固稳定的地层中，围岩压力小，坑道稳定，无偏压受力的情况；②支护可以简单，施工比较安全；③工程单一，施工不受干扰；④洞门建筑物只有两个，比多座短隧道为少。

长隧道方案的缺点：隧道长，技术上要复杂一些，工程造价可能要贵一些。

多年实践指出，线路还是倾向于向里靠一些，宁愿隧道长一些，但只是一座为好。虽然各个隧道的条件不同，不能把它绝对化，但是这一倾向是经过许多教训而凝成的。

五、对相关工程的考虑

(一) 桥隧工程毗邻的统一安排

(二) 隧道位置与前后线路防护措施的关系

§1.4 隧道洞口位置的选定

选择洞口位置的原则

多年实践的体会，总结出一个指导思想，叫做“早进晚出”。意思是在决定隧道洞口位置时，为了施工及运营的安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞。这样做，虽然隧道稍稍长了一些，但却安全可靠得多。从全面观点出发，这样做是值得的、合理的。当然，所谓早和晚都是相对的，并不意味着进洞越早越好，出洞越晚越好。不应当盲目地把隧道定得很长很长，而是应当更着重地从安全方面来考虑问题。在一般情况下，这一指导思想是符合实际的。 通过实践总结出以下几点：

一、洞口应尽可能地设在山体稳定、地质较好地下水不太丰富的地方。

二、洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路。

三、洞口应尽可能设在线路与地形等高线相垂直的地方，使隧道正面进入山体，洞门结构物不致受到偏侧压力。

四、当线路位于有可能被淹没的河滩上或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应在洪水位以上，并加上波浪的高度，以防洪水倒灌到隧道中去。

五、为了保证洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高，不使山体扰动太甚，也不使新开出的暴露面太大。

一般情况下，设计各类围岩中隧道洞口上方的仰坡和路堑的边坡控制高度和坡度可参考表1—3。

表1-3 洞口边仰坡控制 围岩级别 坡率 高度(m) Ⅰ～Ⅱ 贴壁 <15 1:0.3 <20 1:0.5 25左右 1:0.5 <20 Ⅲ 1:0.75 25左右 1:0.75 <15 Ⅳ 1:1 <18 1:1.25 20左右 Ⅴ～Ⅵ 1:1.25 <15 1:1.5 <18 六、若洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，应慎重处理，当线路横沟进洞时，设置桥涵净空不宜太小，以免后患。

七、若洞口前方岩壁陡立，基岩裸露，此时，最好不刷动原生坡面，不挖开山体。 八、洞口以外必须留有生产活动的场所。

总起来说，选定隧道洞口位置时，首先要按照地质条件控制边坡和仰坡的高度和坡面长度，其次是避开不良地质区域和排水影响，最后才谈得到从经济方面进行比较。

第二章 隧道平纵断面设计

隧道内的线路是整条线路中的一个区段。隧道设计时，首先要满足线路明线所规定的各种技术指标。由于隧道的施工、运营养护及改建等工作条件均比明线差，所以，在设计隧道内的线路时，除了遵照线路明线所规定的技术指标以外，还要附加上为适应隧道内工作条件的一些技术要求。 附加的技术要求可以从平面设计和纵断面设计两个方面来阐述。

§2.1 隧道平面设计

就铁路线路而言，是越直越好。线路顺直，列车可以快速通过，走行的距离也较短，有利于列车多拉快跑，提高线路的运营效率。在隧道内，线路就更应设计成直线。除了上述原因外，还由于位于曲线上的隧道有下列的缺点：

(1)曲线上的隧道，由于列车倾斜和平移，隧道建筑限界需要加宽，坑道的尺寸相应加大，不但增大了开挖土石数量，而且增加了衬砌的圬工量；

(2)在不同曲率曲线上的隧道建筑限界加宽不同，隧道的断面是变化的，因而施工时，支护和衬砌的尺寸均不一致，技术上较为复杂；

(3)列车运行在曲线隧洞内，空气阻力比直线隧道大，机车牵引力的损失大，降低了运营效率，甚至可能造成溜车事故；

(4)列车在曲线上行驶，产生了离心力，再加上洞内空气潮湿，使得钢轨磨损加速，从而使洞内的养护工作量增大；

(5)曲线隧道洞身弯曲，洞壁对气流的阻力加大，使通风条件变坏，有害气体不易排出； (6)运营中为了保证隧道建筑限界的要求和正常的行车条件，需要经常检查线路平面和水平，曲线隧道也较直线隧道增加了维护作业量和难度；

(7)由于曲线关系，洞内进行施工测量时，操作变得复杂，精度也有所降低。

由此可见，从节省工程投资、减少施工难度、简化洞内施工维修作业并缩短作业时间、争取较好的通风条件、改善维修养护人员和乘务员的工作环境及看视条件以及提高行车速度等方面来看，直线隧道都优于曲线隧道，因此隧道内的线路应该设计为直线，这在一般情况下是容易做到的。但是，由于受到某些地形的限制或是地质的原因，有时也不得不采用曲线。 例如，当线路绕行于山嘴时，为了避免直穿隧道太长，或是为了便于开辟辅助性的施工横洞，有时也会有意识地设置与地形等高线相接近的曲线隧道。

对于越岭线上的隧道，线路常常是沿着垭口的一侧山谷转入山体后，又沿顺垭口的另一侧山谷转出。可以使隧道较长的中段放在直线上，但由于地形原因，隧道两端为了转向都要落在曲线上，这种情况是常见的。此时，如果垭口两侧沟谷地势开阔，则可将曲线放在洞口以外。如果地势条件必须把曲线引进隧道，那么，施工时先按主体的直线隧道开挖，两端暂开直的照准导坑，以补救曲线所形成的缺点，待全隧道的导坑开通后，再把两端按原设计的曲线调整过来，如图2-1所示。

有时，隧道已经施工，在开挖过程中发现前方有不良地质，不宜穿过。此时，不得不临时改线绕行，于是出现曲线，而且将是左转与右转两个曲线，才能回到原线上来。

上述的情况，在山区的铁路中也是经常遇到的。当隧道必须设置曲线时，应注意以下几方面的问题：

(1)应尽可能采用较短的曲线，或是半径较大的曲线，且将曲线设置在隧道洞口附近为宜，使曲线的影响小一些。

图2-1 隧道设置曲线示例

(2)在曲线两端应设缓和曲线时，最好不使洞口恰恰落在缓和曲线上。因为缓和曲线在平面上半径总在改变，竖向的外轨超高也在变化，这样，在双重变化下，列车行驶不平稳，所以，应尽可能将缓和曲线设在洞外一个适当距离以外。

(3)隧道内若设置圆曲线，其长度不应短于一节车厢的长度。

(4)在一座隧道内最好不设一个以上的曲线，尤其是不宜设置反向曲线或复合曲线。如果列车同时跨在两个曲线上，行驶很不稳当。

(5)当必须设置两条曲线时，两曲线间应有足够长的夹直线，一般是要求在三倍车辆长度以上。

§2.2 隧道纵断面设计

为了保证隧道内列车能安全平顺地行驶，机车能够牵引足够的列车重量，同时考虑将隧道内的水顺利排出洞外以及通风要求等因素，必须对隧道内线路的纵断面进行合理地设计。隧道纵断面设计的主要内容包括选定隧道内线路的坡道型式、坡度大小、坡段长度和坡段间的衔接等。 一、坡道型式

隧道处于地层之内，除了地质有变化时以外，线路的坡型本来不受什么限制，用不着采用复杂多变的型式。一般可采用简单的单坡型或不复杂的人字坡型。如图2-2所示。

(a)单坡型 (b)人字坡型

图2-2 坡道型式

单坡多用于线路的紧坡地段或是展线的地区，因为单坡可以争取高程，拔起或降落一定的高度。此外，单坡隧道两洞口的高程差较大，由此而产生的气压差和热位差也大，能促进洞内的自然通风。单坡道的优点还有施工及测量上都比较方便。它的缺点是在施工阶段，下坡进洞的一端，出于上部的水自然地流向下部开挖工作面，使开挖工作受到干扰，不但需要随时抽水外排，而且影响到电爆破的绝缘质量；此外，运碴时，空车下坡重车上坡，运输效率低。

人字型坡道多用于长隧道，尤其是越岭隧道。因为越岭无需争取高程，而垭口两端都是沟谷地带，同是向下的人字型披道，正好符合地形条件。人字坡的优点是施工时，水自然流向洞外，排水措施相应地简化；而且重车下坡，空车上坡，运输效率高。它的缺点是列车通过时排出的有害气体聚集在两坡间的顶峰处，尽管用机械通风，有时也排除不干净．长时积累，浓度渐渐增大，使列车司乘人员以及洞内维修人员的健康受到影响。

两种不同的坡型适用在不同的隧道，设计时应结合隧道所在地段的地形、工程地质与水文地质、线路纵断面、牵引类型、隧道长度、施工条件、运营要求等具体情况全面考虑。对于位于紧坡地段的隧道、要争取高程的区段上的隧道、位于越岭隧道两端展线上的隧道、地下水不大的隧道或是可以单口掘进的短隧道，可以采用单坡型。对于长大隧道、越岭隧道、地下水丰富而抽水设备不足的隧道、出碴量很大的隧道，设计为人字坡型往往比较有利。 二、坡度大小

对于线路来说，考虑到运营效率，应具有良好的行车条件，线路的坡度以平坡为最好。但是，天然地形是起伏不定的，为了能适应天然地形的形状以减少工程数量，需要随着地形的变化设置与

之相适应的线路坡度。但坡度不能太大，若坡度超过了线路最大允许的限制坡度，机车的牵引能力达不到，不是列车爬不上去，就是必须减轻列车的牵引重量。所以设计坡度时，注意应不超过限制坡度i限。

如果在平面上有曲线，还需为克服曲线的阻力，再减去一个曲线的当量坡度。即

i允?i限?i曲 (2-1) 式中 i允——设计中允许采用的最大坡度； i限——按照线路等级规定的限制最大坡度； i曲——曲线阻力折算的坡度折减量。

以上讨论的是明线的坡度要求，隧道内的行车条件要比明线差，对线路最大限制坡度的要求更为严格，因此隧道内线路的最大允许坡度要在明线最大限制坡度上进行折减。要求坡度折减的原因主要有以下两点：

(1)列车车轮与钢轨踏面间的粘着系数降低——机车的牵引能力有时是由车轮与轨面之间的粘着力来控制的。隧道内空气的相对湿度较露天处所为大，因而钢轨踏面上凝成一层薄膜，使轮轨之间的粘着系数降低了，于是机车的牵引力也随之降低。此外，如果是蒸汽机车牵引，机车喷出的煤烟渣滓落在轨面上，也会使粘着系数降低。因此，隧道内线路的限制坡度应比明线的限制坡度有所减小。

(2)洞内空气阻力增大——列车在隧道内行驶，其作用犹如一个活塞，洞内空气将像活塞那样给前进的列车以空气阻力，使列车的牵引力削弱。所以，隧道内的限制坡度要比明线的限制坡度为小。 由于上述的原因，隧道内线路的最大限制坡度要比明线的最大限制坡度小。现行隧道设计规范规定，位于长大坡道上隧道长度大于400m的隧道，其坡度不得大于最大坡度按规定折减后的数值，隧道内线路坡度折减是在明线最大限制坡度上乘以一个小于单位1的折减系数m。当隧道内有曲线时，要先进行隧道的线路坡度折减，然后再扣除曲线折减。折减的方法按下式进行 i允?mi限?i曲 (2—2) 式中：m为隧道内线路的坡度折减系数，m与隧道的长度有关。

规范中规定了隧道内线路坡度折减系数m的经验数值。列于下表可参照使用。

表2-1 隧道内线路最大坡度系数 隧道长度 401～1000 1001～4000 >4000 电力牵引 0.95 0.90 0.85 内燃牵引 0.90 0.80 0.75 由于当列车的机车进入隧道时，空气阻力就已增加，粘着系数也已开始减小，机车的牵引能力就降低，因此不但隧道内的线路应按上述方式予以折减，洞口外一段距离内，也要考虑相应的折减。在上坡进洞前半个远期货物列车长度范围内，按洞内一样予以折减。至于列车出洞，机车已达明线，这就不存在折减的问题了。如图2-3所示。

图2-3 坡度折减区段示意

另一方面，考虑到隧道排水的需要，除了最大坡度的限制以外，还要限制最小坡度。因为隧道内的水全靠排水沟向外流出，如果隧道坡度设为平坡，那么很长的水沟，按照流水的坡度要求，势必沟槽很深，这是比较难于设置的，有时甚至是不可能的。铁路隧道设计规范规定，隧道内线路不得设置为平坡，最小的允许坡度应不小于3?，在最冷月平均气温低于-5℃的地区、地下水发育的隧道宜适当加大坡度。 三、坡段长度

隧道内的线路坡段也不宜太短，因为坡段太短就意味着变坡点多而密集，列车行驶就不平稳，司机操纵要随时调整。当列车经过变坡点时，受力情况也跟着变化，车辆间会发生相互的冲撞，产生附加力和附加加速度。如果坡度太短，一列车在行驶中，同时跨越两个变坡点，车体、车钩都在同时受到不利的影响，有时会因此发生事故。另外，如果隧道内坡度变化甚多，也将给施工和运营养护维修养护增加困难。所以，从行车平稳的要求和照顾施工和养护的方便出发，隧道内坡段长度最好不小于列车的长度，考虑到长远的发展，坡段长度最好不小于远期到发线的长度。当两端货物列车以接近计算速度运行的凸形纵断面分坡平段，列车通过这种地段时，车钩程拉紧状态，附加力及附加加速度的变化较小，接近规定最大坡差的假设条件，可以用较短的坡度长度。铁路隧道设计规范规定，隧道内纵断面坡段设计，必须满足行车安全和平稳的要求，并应考虑施工和养护的方便，隧道内宜设置长坡段。当隧道位于两端货物列车以接近计算速度运行的凸形纵断面分坡平段，允许坡段长缩短至200m。

隧道内线路的坡型单一，但不宜把坡段定得太长，尤其是单坡隧道，坡度已用到了最大限度，如果是一气上大坡，列车就必须用尽机车的全部潜在能力，持续奋进。这样，会使机车疲劳或超负荷。虽然坡度未超限制，但坡段长了，也会越爬越慢，以至有停车的可能或出现车轮打滑的情况，容易发生事故。在下坡时，由于坡段太长，制动时间过久，机车闸瓦摩擦发热，将使燃油失效，以致刹不住车，发生溜车事故。所以在限坡地段，坡段不宜太长。如果隧道很长，坡度又不想变动，为了不使机车爬长坡，可以设缓坡段，使机车有一个喘息或缓和的时间。

此外，顺坡设排水沟时，如果坡段太长，水沟就难于布置，不是流量太大，就是沟槽太深。有时为此需要设置许多抽水、扬水设施，分级分段排水。这就给今后的运营和维修增加了工作量。所以，隧道内线路的坡段不宜太长。 四、坡段联接

为了行车平顺，两个相邻坡段坡度的代数差值不宜太大。因为，坡差太大会引起车辆之间仰俯不一，车钩受到扭力，容易发生断钩。因此，在设计坡度时，坡间的代数差要有一定的限制。从安全的观点出发，两坡段间的代数差值?p不应大于重车方向的限坡值i允。

对于人字坡型的越岭隧道，坡顶上一侧为上坡，另一侧为下坡，它们的代数坡差?p很容易超过限值。此时，允许在坡项处设置一段长度不超过200m的分坡平道。在此200m范围内，水沟的设置还是不困难的。

在整个隧道内，由于坡度不同，纵断面上把各坡段联起来形成了一条折线链。当坡差小于3?时，行车不平顺的情况还不太严重，当坡差大于此值时，列车行驶就有不平顺的感觉。为此，在变坡点处应设置竖曲线来连接。铁路隧道设计规范规定，Ⅰ、Ⅱ级铁路相邻坡段的坡度差大于3?，Ⅲ级铁路相邻坡段的坡度差大于4?时，应圆曲线型竖曲线连接；竖曲线的半径在Ⅰ、Ⅱ级铁路应为10000m，Ⅲ级铁路应为5000m。还要注意，如果隧道内有缓和曲线，务必不要使缓和曲线与竖向曲线相重叠。缓和曲线范围内，外轨轨面高程一般以不大于2?的超高递减坡度逐渐升高。在竖曲线范围内的轨顶将以一定的变化率圆顺变化，若两者重叠时，由于两者变化率不能协调，而在一定程度上外轨顶改变了竖曲线和缓和曲线在立面上的形状，若要做好理论要求的形状，则对养护工作要求较高，存在一定困难。

隧道内线路坡度不但要按上述情况考虑，还要检算列车在相应坡段上的行车速度。因为列车上

坡需要有一定的速度，才能将动能转为势能。如果列车开始上坡时，还有足够的前进能力，行至中途机车的效能就会有所降低，逐渐衰减以至逐渐趋近于不能前进而出现打滑、停车以致例退等危险情况。即使能勉强爬上，缓缓而过，洞内行车时间过长，发出的污浊空气会使机车乘务人员以及旅客感到非常不舒服，甚至酿成窒息晕倒等事故。因此，铁路隧道设计规范规定，内燃机车牵引的铁路隧道，长度在1000m及以下的隧道检算车速不应小于计算速度，长度在1000m以上的隧道检算车速不应小于25km/h。当检算车速小于上述值时，应在洞外设置加速缓坡。 车站上的隧道，因受站场作业限制，应采取必要的工程措施，以保排水畅通。

当隧道洞口位于滨河可能被洪水淹没地带、水库回水影响范围或受山洪威胁地段，其路肩高程应高出设计水位加波浪侵袭高度和壅水高度至少0.5m。设计水位的洪水频率标准在Ⅰ、Ⅱ级铁路应为1/100，Ⅲ级铁路为1/50；当观测洪水(包括调查可靠的有重现可能的历史洪水)高于上述设计洪水频率标准时，则应按观测洪水设计，但当观测洪水的频率在Ⅰ、Ⅱ级铁路超过1/300，Ⅲ级铁路超过1/100时，则应分别按1/300和1/100设计。

第三章 隧道构造设计

第一节 隧道衬砌的型式及适用条件

隧道开挖以后，为了保持坑道的稳定，一般都需要在坑道周围修建支护结构，即衬砌。

支护的方式有：

①外部支护，即从外部支撑着坑道的围岩（如模筑混凝土整体式衬砌、砖石衬砌、装配式衬砌、喷射混凝土支护等）；

②内部支护，即对围岩进行加固以提高其稳定性（如锚杆支护、压入浆液等）；

③混合支护，即内部与外部支护混合一起的衬砌（如喷锚支护）。

从衬砌施工工艺方面将隧道衬砌的型式分为以下四类： 1．整体式模筑混凝土衬砌

它是指就地灌筑混凝土衬砌，也称模筑混凝土衬砌。其工艺流程为：立模—灌筑—养生—拆模。模筑衬砌的特点是：对地质条件的适用性较强，易于按需要成型，整体性好，抗渗性强，并适用于多种施工条件，如可用木、钢模板或衬砌模板台车等。

2．装配式衬砌

装配式衬砌是将衬砌分成若干块构件，这些构件在现场或工厂预制，然后运到坑道内用机械将它们拼装成一环接着一环的衬砌。这种衬砌的特点是：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。目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道中采用。

3．喷锚支护

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和料与水汇合成为浆状，喷射到坑道的岩壁上凝结而成的。当岩壁不够稳定时，可加设锚杆、金属网和钢架，这样构成的一种支护形式，简称“锚喷支护” 。

喷锚支护是一种符合岩体力学原理的支护方法。

喷锚支护的特点是：

①与围岩密贴、支护及时、柔性好； ②封闭围岩壁面防止风化； ③充填裂隙加固围岩；

④它能充分调动围岩本身的自稳能力，与围岩组成共同承载体系。 喷锚支护包括锚杆支护，喷射混凝土支护，喷射混凝土锚杆联合支护，喷射混凝土钢筋网联合支护，喷射混凝土与锚杆及钢筋网联合支护，喷射钢纤维混凝土支护，喷射钢纤维混凝土锚杆联合支护，以及上述几种类型加设型钢支撑（或格栅支撑）而成的联合支护等等。

喷锚支护是目前常用的一种围岩支护手段，适用于各种围岩地质条件，但是若作为永久衬砌，一般考虑在Ⅰ、Ⅱ级等围岩良好、完整、稳定的地段中采用。

不宜采用喷锚支护作为永久衬砌的情况有： ①膨胀性围岩；

②粘土质胶结的软岩； ③大面积涌水地段；

④堆积层、破碎带等不良地质地段；

⑤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；

⑥辅助坑道或其它隧道与主隧道的连接处及附近地段； ⑦有很高的防水要求的隧道；

⑧围岩及覆盖太薄，且其上已有建筑物，不能沉落或拆除者等； ⑨地下水有侵蚀性，可能造成喷射混凝土和锚杆材料的腐蚀； ⑩最冷月平均气温低于-5℃地区的冻害地段。 4．复合式衬砌

复合式衬砌不同于单层厚壁的模筑混凝土衬砌，它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，也可以是不同型式、方法、时间和材料施作的。

目前实践的都是外衬和内衬两层，所以也有人叫它为“双层衬砌”。按内、外衬的组合情况可分为：①喷锚支护与混凝土衬砌；②喷锚支护与喷射混凝土衬砌；③可缩性钢拱架（或格栅钢构拱架）喷射混凝土与混凝土衬砌；④装配式衬砌与混凝土衬砌。目前最通用的是外衬喷锚支护，内衬为整体式混凝土衬砌。

复合式衬砌是一种较为合理的结构形式，适用于多种围岩地质条件，有其广阔的发展前途。

第二节 隧道衬砌的一般构造要求

一、隧道衬砌的建筑材料及要求

修建隧道衬砌的材料，应具有足够的强度和耐久性，在某些环境中，还必须具有抗冻、抗渗和抗侵蚀性。此外，还应满足就地取材，降低造价，施工方便及易于机械化施工等要求。

常用的隧道衬砌材料有： 1．混凝土与钢筋混凝土

混凝土的优点是：整体性和抗渗性较好，既能在现场浇筑，也可以在加工场预制，而且能采用机械化施工。可以在水泥中掺入外加剂，以提高混凝土的性能。

钢筋混凝土材料主要用在洞门、明洞衬砌及地震区、偏压、通过断层破碎带或淤泥、流砂等不良地质地段的隧道衬砌中。在特殊情况下可采用旧钢轨或焊接钢筋骨架进行加强。

2．片石混凝土

为了节省水泥，在岩层较好地段的边墙衬砌，可采用片石混凝土（片石的掺量不应超过总体积的20%）。此外，当起拱线以上1m以外部位有超挖时，其超挖部分也可用片石混凝土进行回填。

选用的石料要坚硬，其强度等级不应低于MU40，有裂隙和易风化的石料不应采用。

3．石料和混凝土预制块

石料衬砌的优点是：可就地取材、降低造价、可保证衬砌厚度并能较早地承受荷载，可以节省水泥和模板，耐久性和耐侵蚀性能较好。其缺点是：整体性差，砌缝多容易漏水，防水性能较差，施工主要靠手工操作，难于机械化施工，费工、费时，施工进度较慢，而且需要大量熟练工人。

4．喷射混凝土

采用混凝土喷射机，将掺有速凝剂的混凝土干拌混合料和水高速喷射到洗干净的岩石表面上经凝结而成。其早期强度和密实性均较普通混凝土高，能封闭围岩的裂隙，能很快起到支护围岩的作用。另外在喷射混凝土中可加入纤维类材料提高其性能。

5．锚杆和钢架

锚杆是一种插入到围岩岩体内的杆形构件。锚杆可以是钢材，也可以是其它抗拉性能较好的材料。

钢架是为了加强支护刚度而在初期支护或二次衬砌中放置的型钢支撑或格栅钢支撑。

6．装配式材料

对于衬砌材料，可采用一些装配式材料，如钢筋混凝土大型预制块、加筋肋铸铁预制块等。另外为了提高洞内照明、防水、通风、美观、视线诱导或减少噪音等原因，可在衬砌内表面粘贴各种各样的装修材料。 二、铁路隧道净空及要求 （一）直线隧道净空

隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。

隧道净空是根据“隧道建筑限界”确定的，而“隧道建筑限界”是根据“基

本建筑限界”制定的，“基本建筑限界”又是根据“机车车辆限界”制定的。 “限界”是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间是保证列车安全运行所必需的。“建筑限界”是建筑物不得侵入的一种限界。

1．机车车辆限界

它是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。要求所有在线路上行驶的机车

车辆停在平坡直线上时，沿着车体所有部分都必须容纳在此限界范围内而不得超越。

2．基本建筑限界

它是指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线，它的用途是保证机车车辆的安全运行及建筑物和设备不受损害。如下图所示。

3．隧道建筑限界

它是指包围“基本建筑限界”外部的轮廓线。即要比“基本建筑限界”大一些，留出少许空间，用于安装通讯信号、照明、通风、电力等设备。我国现行的“隧道建筑限界”是国家标准局1983年11月7日发布的GB146.2-83，并以此作为设计隧道支护结构的依据。

对于新建和改建的蒸汽及内燃牵引的单线和双线铁路隧道，采用“隧限-1A”和“隧限-1B” 。

对于新建和改建的电力牵引的单线和双线铁路隧道，采用“隧限-2A”和“隧限-2B” 。

4．直线隧道净空

“直线隧道净空”要比“隧道建筑限界”稍大一些，除了满足限界要求外，还考虑了在不同的围岩压力作用下，衬砌结构的合理受力形状以及施工方便等因素。

（二）曲线隧道净空加宽 1．加宽原因

①车辆通过曲线时，转向架中心点沿线路运行，而车辆本身却不能随线路弯曲仍保持其矩形形状。故其两端向曲线外侧偏移（d外），中间向曲线内侧偏移（d内1）。

②由于曲线外轨超高，车辆向曲线内侧倾斜，使车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动了一个距离（d内2）。

2．加宽值的计算

（1）单线曲线隧道加宽值的计算

①车辆中间部分向曲线内侧的偏移

d内1= l2/8R

②车辆两端向曲线外侧的偏移

d外=(L2- l2) /8R

③外轨超高使车体向曲线内侧倾移

d内2= HE/150=2.7E 式中l——车辆转向架中心距，可取18m；

L——标准车辆长度，我国为26m； R——曲线半径（m）；

H——隧道限界控制点自轨面起的高度；

E——曲线外轨超高值，其最大值不超过15㎝。

对于单线曲线隧道净空的加宽值为：

内侧加宽 W1= d内1+ d内2=4050/R+2.7E （㎝） 外侧加宽 W2= d外= 4400/ R （㎝）

总加宽 W= W1+ W2= d内1+ d内2+ d外 =8450/ R + 2.7E （㎝） （2）双线曲线隧道加宽值的计算

双线曲线隧道的内侧加宽值W1及外侧加宽值W2与单线曲线隧道加宽值的计算相同。即

内侧加宽 W1= d内1+ d内2= 4050/R+2.7E（㎝） 外侧加宽 W2= d外= 4400/ R （㎝）

内外侧线路中线间的加宽值W3 按以下两种情况计算：

当外侧线路的外轨超高大于内侧线路的外轨超高时 W3=8450/ R+ HE/150/2 （㎝）。

其它情况时 W3= 8450/R （㎝） 总加宽 W= W1+ W2+ W3 （3）曲线隧道中线与线路中线偏移距离

曲线隧道内外侧加宽值不同（内侧加宽大于外侧加宽），断面加宽后，单线曲线隧道中线与线路中线偏移距离d=（W1－ W2）（㎝）；双线曲线隧道内侧线路中线至隧道中线的距离d1=200－（W1－ W2－ W3）（㎝），双线曲线隧道外侧线路中线至隧道中线的距离d2=200+（W1－ W2+ W3）（㎝）

3.曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法

隧道衬砌施工中，对不同宽度衬砌断面的衔接，可采用在衬砌断面变化点错成直角台阶的错台法及自加宽断面终点向不加宽断面延伸1m范围内逐渐过渡的顺坡法。

四、隧道衬砌的其它构造要求

1．隧道洞口段，比隧道中段受力复杂，除了受有横向的竖直与水平荷载以外，还受有纵向的推力荷载。所以，规范规定隧道洞口段应设置加强衬砌，并宜与洞身整体砌筑。其长度应根据地质、地形等条件确定，一般单线隧道洞口应设置不小于5m长的模筑混凝土衬砌，双线和多线隧道应适当加长；

2．围岩较差段的衬砌应向围岩较好地段延伸5～10m； 3．偏压衬砌段应延伸至一般衬砌段内5m以上；

4．不设仰拱的隧道应做底板，单线隧道其厚度不得小于20㎝，双线隧道其厚度不得小于25㎝；

5．对衬砌有不良影响的硬软地层分界处，应设置变形缝；

6．电力牵引的隧道，其长度大于2000m及位于隧道群地段和车站两端时，为了使接触网有良好的工作和维修条件，应根据需要设置接触网补偿下锚的衬砌段。

7．运营通风洞、联络通道等与主隧道连接处的衬砌设计应做加强处理。

五、隧道衬砌断面的初步拟定

隧道衬砌是超静定结构

断面设计步骤：初步拟定尺寸——计算内力——检算强度（安全量）——调整尺寸——重复上述计算，直到合适为止。

初步拟定结构形状和尺寸可采取经验类比的方法，考虑因素有：

1.内轮廓——选定净空形状

原则：紧贴限界，衬砌表面平顺圆滑。

2.结构轴线——抽象出进行计算的几何形状

隧道衬砌是一种受压结构，结构的轴线尽可能地符合荷载作用下的压力线。

当衬砌承受径向分布的静水压力时，结构轴线以圆形最合适。

当衬砌主要承受竖向荷载和不大的水平荷载时，结构轴线上部宜采用圆弧形或尖拱形，下部可以做成直线形（即直墙式）。

当衬砌承受竖向荷载的同时，又承受较大的水平荷载时，衬砌结构的轴线上部宜采用圆弧形或平拱形，下部可采用凸向外方的圆弧形（即曲墙式）。如果还有底鼓压力，或衬砌有沉陷的可能，则结构底部还应有凸向下方的仰拱为宜。

3.截面厚度——检算强度

要求设计的截面厚度具有足够的强度。 衬砌的最小厚度规定——满足施工要求。

第三节 隧道洞身支护结构的构造

一、整体式模筑混凝土衬砌

整体式模筑混凝土衬砌，是在坑道内树立摸板、拱架，然后浇灌混凝土而成。它是作为一个支护结构，从外部支撑着坑道围岩的，是一种传统衬砌结构形式。依照不同的地质条件，或是按照不同的围岩级别，又有：直墙式和曲墙式两种形式。

（一）直墙式衬砌

适用范围：地质条件比较好，属于我国铁路隧道围岩分类中的Ⅱ、Ⅲ级围岩，有时也可用于Ⅳ级围岩。围岩压力以竖向为主，几乎没有或仅有很小的水平侧向压力。

组成：上部拱圈、两侧竖直边墙和下部铺底。

顶部拱圈可采用圆弧形拱、坦三心圆拱或尖三心圆拱。洞内一侧设有排除洞内积水的排水沟。 特殊情况： ①半衬砌（省去边墙）：注意在拱脚做平台以支撑拱圈，两侧岩壁喷浆敷面阻止风化和少量地下水的渗透。

②大拱脚：产生于先拱后墙法施工。 ③降低边墙建筑材料等级或采用花边墙：柱式边墙，连拱式边墙。

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