2.3 隧道洞门结构
2.3.1 隧道洞门的作用、定义 1 洞门定义
洞门是隧道洞口用圬工砌筑并加以建筑装饰的支挡结构物。 2 洞门的作用 ◆ 支挡(边仰坡)
◆ 防水(洞门上的截水天沟) ◆ 装饰洞口 (景区,柱式洞门) 2.3.2 隧道洞门的类型 ◆ 洞口环框式洞门 ◆ 端墙式洞门 ◆ 翼墙式洞门 ◆ 柱式洞门 ◆ 台阶式洞门 ◆ 削竹式洞门 (1) 洞口环框
一种不承载的简单洞口环框
适用: 洞口石质坚硬而稳定(Ⅵ类或Ⅰ级)围 岩,地形陡峻而又无排水要求时 作用: 加固洞口
减少雨后洞口滴水,简单的装饰。环框微向后倾,其倾斜度与顶上的仰坡一致。环框的宽度与洞口外观相匹配,一般不小于70cm,突出仰坡坡面不少于30cm,使仰坡上流下的水从洞口正面淌下。
(2) 端墙式洞门
适用于地形开阔,岩质基本稳定的Ⅳ类~Ⅵ类(Ⅲ~Ⅰ级) 结构特点:在隧道口正面设置一面能抵抗山体纵向推力的端墙。 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。
端墙的构造一般是采用等厚的直墙(直墙圬工体积比其它型式都小,而且施工方便)墙身微向后倾斜,斜度约为 1:10(这样可以受到较竖直墙为小的土石压力,而且对端墙的倾覆稳定有好处)。
(3)翼墙式洞门
适用于洞口地质较差的Ⅲ类(Ⅳ级)及以下的围岩,山体纵向推力较大时 构造特点:可以在端墙式洞门以外,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
翼墙的正面端墙同上
翼墙前面与端墙垂直,顶面斜度与仰坡坡度一致。墙顶上设流水凹槽,将洞顶上的水从凹槽引至路堑边沟内。翼墙基础应设在稳固的地基上,其埋深与端墙基础相同。
洞门顶上,端墙与仰坡坡脚之间的排水沟一般采用60cm宽, 40cm深的槽形, 沟底应有不小于 3‰的排水坡。排水沟的形式视洞口的地形和洞门构造型式而定。较多使用的是单向顺坡排水,把水引到洞门一侧以外的低洼山体处,或引到 路堑侧沟中。当地形不容许向一侧排水时,则可采用双向排水,把水引到端墙两 侧,水从端墙后面沿预留的泄水孔流出墙外,俗称“龙咀”或“吊沟” 。也可以 引到翼墙顶上,沿着倾斜的凹槽流入路堑边沟。
(4 )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。而又受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断面较大的柱墩, 以增加端墙的稳定性。这种洞门墙面有凸出线条,较为美观
(5) 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 构造特点:可以将端墙一侧顶部改为逐步升级的台阶形式
作用:减小仰坡高度及外露坡长;减少仰坡土石方开挖量;美化作用 (6)削竹式洞门
这种洞门结构近些年在公路隧道的建造中被普遍使用。 由于洞门正面结构型式类似竹筒被斜向削砍断的样子而得其名。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峻
特点:洞口边仰坡开挖量;减少对植被的破坏和有利于保护环境;适用各种围岩类别。因为洞口的地形是各种各样的,地质条件也是千差万别的,所以,洞门的型式,只能在上述基本型式上,按照具体情况适当地予以布置。
2.3.3 明洞
1. 明洞的定义及其适用条件
明洞是用明挖法修建的隧道。
特点:在露天的路堑地面上,或是在敞口的基坑内,先修筑结构物,然后再回填覆盖土石。
适用条件:
◆ 隧道的进出口处;
◆ 地质条件差且覆盖层薄,暗挖法难进洞; ◆ 洞口路堑边坡有落石而危及行车安全时;
◆ 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。 2. 明洞结构类型 (1) 拱式明洞
拱式明洞的结构形式与一般隧道基本相似,也是由拱圈、边墙和仰拱或铺底 组成。它的内轮廓也和隧道一致。但是,由于它周围是回填的土石,得不到可靠 的围岩抗力的支持,因而结构的截面尺寸要略大一些。
◆ 路堑式拱形明洞位于两侧都有高边坡的路堑中。 ① 对称式
适用于路堑边坡处于对称或接近对称,边坡岩层 基本稳定,仅防边坡有少量 坍塌、落石,或用于隧道洞 口破碎,覆盖层较薄而难以 用暗挖法修建的隧道。
② 偏压式 适用于两侧边坡高差较大的不 对称路堑。
特点:它承受不对称荷载,拱圈 为等截面,而边墙的外侧厚度视所处 位置的地质和地形情况而定,亦可以 和内侧边墙厚度相同,也可以大于内 侧边墙厚度。
◆ 半路堑式拱形明洞
适用于傍山隧道的洞口或傍山线路上,一侧边坡陡立且有坍方、落石的 可能,对行车安全有威胁时;
结构特点:结构内轮廓与隧道一致,仍是左右对称的,但结构截面却是左右不同的,外墙需要相对地加大,而且必须把基础放在稳固的基岩上。 有时,拱圈也可能采用变截面,以抵抗单侧的压力。
① 偏压斜墙式
适用于地形倾斜,低侧处路堑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
② 单压耳墙式
适用于外侧地形低下,不能保持回填土的天然稳定坡度,或是按天然稳定坡 度则边坡将延伸很远
结构特点:在结构的外墙顶上,接高一段挡墙(用以拦截土石的流走)可以采用钢筋混凝土作拱圈。外边墙体积大,可以用混凝土或石料。
(2)棚式明洞 ① 盖板式明洞
由内墙、外墙及钢筋混凝土盖板组成简支结构 ② 钢架式明洞(长腿式明洞) ③ 悬臂式明洞