第一節(jié)公路隧道建筑

一、公路隧道的分類

1、按隧道所處地理位置分：山嶺隧道——越嶺隧道和傍山隧道；城市隧道——立體交叉和快速通道；水下隧道——江底隧道和海底隧道。

2、按隧道所處地層介質(zhì)分：巖石隧道——硬巖隧道和軟巖隧道；土質(zhì)隧道——軟土隧道和老黃土隧道。

3、按隧道施工方法分：明挖隧道——挖筑法、沉管法、蓋挖法；暗挖隧道——礦山法、新奧法、盾構(gòu)法、頂進(jìn)法。

4、按隧道埋置深度分：淺埋隧道和深埋隧道。

5、按隧道開挖斷面面積分： 特斷面隧道（>100m2）；大斷面隧道（>50m2 <100m2）；中斷面隧道（>20m2 <50m2）；小斷面隧道（<20m2）。

6、按隧道內(nèi)車流方向分：單向交通隧道；雙向交通隧道。

7、按隧道內(nèi)行車道數(shù)分：雙車道、三車道、四車道隧道。

二、公路隧道的建筑組成

1、公路隧道建筑物包括：

主體建筑物——為提供穩(wěn)定的、滿足交通需求的地下空間而修筑的建筑物。包括洞身結(jié)構(gòu)和洞門結(jié)構(gòu)。

附屬建筑物——為改善洞內(nèi)交通條件和交通安全而設(shè)置的地下通道與設(shè)備間。如車行人行橫洞、通風(fēng)斜豎井、水泵房和風(fēng)機(jī)房等。

2、洞身結(jié)構(gòu)類型

裸洞結(jié)構(gòu)——圍巖不需支護(hù)就能獲得穩(wěn)定的地下空間。

整體式襯砌——現(xiàn)澆混凝土或鋼筋混凝土襯砌承擔(dān)圍巖壓力。

預(yù)制管片段——將預(yù)制的管段或管片拼接成襯砌承擔(dān)圍巖壓力。

錨噴支護(hù)——用錨桿、噴射混凝土、鋼架等件，對圍巖進(jìn)行加固。

復(fù)合襯砌——錨噴構(gòu)件作為初期支護(hù)、澆筑混凝土作為二次襯砌，兩者之間鋪設(shè)防水層。

3、洞門結(jié)構(gòu)類型

墻式洞門——為穩(wěn)定洞口邊仰坡而修筑端墻、翼墻所構(gòu)成的隧道洞門。端墻、翼墻可采用圬工砌筑，也可采用現(xiàn)澆混凝土修筑。

拱式洞門——利用拱形明洞回填土構(gòu)成緩坡反壓仰坡使之穩(wěn)定的隧道洞門。明洞端面可為不同的仰俯角，所謂削竹式洞門即為仰角45°的拱式洞門。

棚式洞門——利用棚洞穩(wěn)定洞口一側(cè)邊坡、防止坡面落石的隧道洞門。多用于洞口斜交的隧道。

4、隧道拱形斷面各部的名稱

拱部——起拱線以上的部分，包括拱頂、拱腰、拱腳；

邊墻——起拱線以下到墻腳的部分，包括墻頂、墻腳；

仰拱——墻腳以下修筑的反拱，能與拱部、邊墻結(jié)構(gòu)構(gòu)成閉合的結(jié)構(gòu)環(huán)。

第二節(jié)公路隧道圍巖

一、相關(guān)隧道理論

1、圍巖的定義——開挖坑道其周圍被擾動的地層介質(zhì)。與原始狀態(tài)相比，其內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變均發(fā)生變化。

2、松弛荷載理論——穩(wěn)定的巖體不產(chǎn)生荷載；不穩(wěn)定巖體需要支護(hù)結(jié)構(gòu)予以支承。視圍巖為散體介質(zhì)，采用土力學(xué)計算不穩(wěn)定巖體作用在結(jié)構(gòu)上的荷載大小和分布。

3、巖承理論——圍巖穩(wěn)定是巖體自身具有承載自穩(wěn)能力；不穩(wěn)定圍巖喪失穩(wěn)定是有一個過程，如在此期間提供幫助仍能進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。視圍巖為應(yīng)力巖體，分析應(yīng)力—應(yīng)變狀態(tài)的變化過程和支護(hù)作用。建立圍巖—支護(hù)力學(xué)體系。

4、隧道特性曲線解釋

穩(wěn)定的圍巖承擔(dān)主要地層壓力；不穩(wěn)定的圍巖壓力由結(jié)構(gòu)承擔(dān)。如整體式襯砌承擔(dān)松動壓力，錨噴支護(hù)承擔(dān)變形壓力。

5、空間效應(yīng)——隨掌子面的推進(jìn)，地層荷載逐漸釋放，導(dǎo)致觀察斷面的圍巖自穩(wěn)能力發(fā)生改變。

6、時間效應(yīng)——隨時間的推移，地層荷載逐漸釋放，導(dǎo)致觀察斷面的圍巖自穩(wěn)能力發(fā)生改變。

二、圍巖分級和工程特性

1、圍巖分級屬間接工程類比法。是在總結(jié)大量隧道工程經(jīng)驗和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，編制符合工程設(shè)計施工需要的圍巖工程地質(zhì)級別，定量地給出各級圍巖的支護(hù)型式和襯砌厚度以及施工方法。

2、影響圍巖穩(wěn)定的人為因素包括設(shè)計和施工兩個方面。如：

隧道設(shè)計的尺寸和形狀、結(jié)構(gòu)類型；采用的開挖方法、支護(hù)時機(jī)等。在公路隧道設(shè)計中，隧道尺寸和形狀、結(jié)構(gòu)類型變化不顯著，通常對應(yīng)圍巖分級給出相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)；

實施開挖、支護(hù)工序的水平各施工單位差異較大，除在施工規(guī)范中列有相應(yīng)的要求外，很難在圍巖分級中明確。

3、影響圍巖穩(wěn)定的自然因素主要指隧道所處地層的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件。

前者從巖石強度、巖體完整性考察圍巖的工程特性，如巖石的單軸飽和極限抗壓強度Rb和風(fēng)化程度；巖體受地質(zhì)構(gòu)造影響程度、節(jié)理發(fā)育程度等。

后者從地下水對巖石和巖體結(jié)構(gòu)面填充物的軟化作用考慮劃分。所以對軟巖有遇水降級之說。

4、影響圍巖穩(wěn)定的工程特性主要指巖體的變形性質(zhì)、強度特性、開挖性、透水性以及所處的應(yīng)力環(huán)境等；也包括巖體軟弱結(jié)構(gòu)面的組合方式及填充物的力學(xué)性質(zhì)，在地下水的軟化作用和動、靜推力作用下，可使巖體穩(wěn)定性進(jìn)一步降低。

換句話說，主要指圍巖的自承能力和自穩(wěn)時間及開挖性。

第三節(jié)公路隧道常見質(zhì)量問題

一、結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題

1、侵限問題：

開挖支護(hù)期間，因預(yù)留變形量不足，或施工放樣誤差，或支護(hù)剛度不夠，或施工方法有誤等導(dǎo)致初期支護(hù)侵入二襯空間；

施工二襯期間，因模板剛度不足，或臺車就位不牢靠導(dǎo)致走模而建筑限界受侵。

2、襯砌開裂：

施工因素主要有：

襯砌厚度不足、混凝土強度不夠、墻腳浮渣未清除、襯砌背后有空洞、二襯施做時機(jī)不當(dāng)、塌方段處治欠妥等。

設(shè)計因素主要有：

圍巖分級有誤、結(jié)構(gòu)形式與圍巖壓力不協(xié)調(diào)、對后期荷載估計不足等。

3、隧道滲漏：

主要原因為：

防水層防水失?。ń涌p漏焊、鋪掛不密貼被撕裂、鋪掛時被刺漏），施工縫止水構(gòu)件未起作用、排水管溝被堵塞，襯砌混凝土存在蜂窩現(xiàn)象。

4、接觸面不密實：

支護(hù)與圍巖接觸面不密實主要有兩種現(xiàn)象：

一為施工操作不當(dāng)使型鋼拱和鋼筋網(wǎng)背后噴射混凝土未將其填滿；

二為有意填塞石塊或異物造成支護(hù)背后空洞，達(dá)到偷工省料的目的 。

二襯與支護(hù)接觸面不密實的主要原因：

一為防水板鋪掛不密貼兜存地下水，導(dǎo)致泵送混凝土無法填滿；

二為泵送混凝土的壓力不足、流動性不好、抽拔泵送管不當(dāng)，導(dǎo)致拱頂混凝土不能充滿。

二、通風(fēng)照明不良

1、設(shè)計欠妥——因交通量、車輛組成預(yù)測或自然風(fēng)壓與實際情況偏差過大，致使隧道通風(fēng)能力偏小、有害氣體濃度超標(biāo)；污染空氣降低了光線透過率，使洞內(nèi)照明昏暗。

2、器材不合要求——主要指所用風(fēng)機(jī)燈具的型號規(guī)格與設(shè)計不符，或存在質(zhì)量問題。

3、養(yǎng)護(hù)不及時——對風(fēng)機(jī)、燈具的日常清潔和維護(hù)以及更換都不及時，使之不能發(fā)揮正常功效。

4、降低設(shè)備開啟強度——營運管理期間不按設(shè)計要求，隨意改變通風(fēng)照明水平。

第四節(jié)公路隧道檢測內(nèi)容

一、隧道檢測是施工質(zhì)量管理的重要手段

1、隧道施工的下列特點導(dǎo)致檢測必須及時：

結(jié)構(gòu)隱蔽性——前道工序的質(zhì)量問題為后道工序所掩蓋，成為隱患時補救極為困難。

質(zhì)量傳遞性——前道工序的施工質(zhì)量會影響后道工序的施工難度和質(zhì)量（如開挖質(zhì)量影響支護(hù)施工，支護(hù)質(zhì)量影響防水板鋪掛等）。

現(xiàn)場加工性——不具備重復(fù)加工和批量生產(chǎn)的可能。

2、隧道施工涉及面廣導(dǎo)致檢測必須全面：

原材料品種多——包括高分子卷材、管材，鋼制型材、線材，大宗地材和添加劑。

加工方式不同——如混凝土有現(xiàn)澆和噴射兩種方式，噴射混凝土又分為干噴與濕噴；鋼支撐有彎制的型鋼拱和焊接的格柵拱；開挖可用爆破、機(jī)械、人工等方式；

施做時機(jī)影響大——支護(hù)、襯砌施做時間直接影響到結(jié)構(gòu)受力和穩(wěn)定。

施工環(huán)境復(fù)雜——施工期間洞內(nèi)的易爆、易燃、有毒氣體對施工安全危害極大；粉塵、高地溫、缺氧對施工人員健康影響不容忽視。

二、隧道檢測是保證營運安全前提

1、影響隧道內(nèi)車流正常行駛的現(xiàn)象：

路面缺陷——坑槽、斷板、隆起、結(jié)冰等。

襯砌破損——裂縫、錯臺、龜裂導(dǎo)致掉塊等。

襯砌漏水——導(dǎo)致路面濕滑、電器短路、掛冰堆冰等。

通風(fēng)照明不良——導(dǎo)致司機(jī)視覺信息不足，產(chǎn)生誤操作。

2、定期進(jìn)行隧道檢測，將事故消滅在萌芽狀態(tài)。

三、隧道檢測內(nèi)容的分類

1、材料檢測——屬土建工程的通用原材料，其檢測方法可查閱有關(guān)規(guī)定；屬隧道工程特有的材料需專項檢測，主要對錨噴的最終材質(zhì)強度、防排水材料各項指標(biāo)進(jìn)行檢測。

2、施工檢測——包括施工質(zhì)量檢測和施工監(jiān)控量測。施工質(zhì)量檢測內(nèi)容按施工順序分為：

超前支護(hù)及預(yù)加固質(zhì)量檢測——支護(hù)構(gòu)件的材質(zhì)、規(guī)格、尺寸及安裝尺度要求；注漿效果。

開挖質(zhì)量檢測——開挖面的尺寸、形狀、平整圓順程度。

初期支護(hù)質(zhì)量檢測——錨桿的間距、排距、長度、漿液注滿度、抗拔力；噴射混凝土的強度、厚度、平整度；鋼支撐的間距、節(jié)間連接、榀間連接；支護(hù)背后密實度。

防排水系統(tǒng)質(zhì)量檢測——防排水材質(zhì)、規(guī)格；加工安設(shè)質(zhì)量。

襯砌質(zhì)量檢測——襯砌的幾何尺寸、混凝土強度、背后密實程度。

3、環(huán)境檢測——分施工環(huán)境檢測和營運環(huán)境檢測。