隧道分类

隧道一般按照隧道所处的地质条件、隧道的长度、隧道的横断面积、隧道所在的位置、隧道埋置的深度、隧道的用途来分类。按照隧道所处的地质条件可分为土质隧道和石质隧道，按用途可分为：交通隧道、水工隧道、市政隧道和矿山隧道。

世界上最早的隧道在哪里

世界最早的隧道名为“石门隧道”，位于陕西省汉中市北的褒河谷里，是1900多年前完成的一项伟大工程。

石门隧道长度只有16米左右，是汉中太守鄐君承修褒斜栈道的过程中开凿的，是世界上第一条人工穿山隧道。

隧道连接着石门栈道，褒斜道的石门隧道及其摩崖石刻，于1961年被确定为全国第一批重点文物保护单位。

国内隧道结构分类及设计要求

概述：隧道结构是地下建筑结构的重要组成部分，它的结构形式可根据地层的类别、使用功能和施工技术水平等进行选择。其结构形式主要有半衬砌结构、厚拱薄墙衬砌结构、直墙拱形衬砌结构、曲墙结构、复合衬砌结构和连拱隧道结构等形式。

结构形式、受力特点和适用条件

1

半衬砌结构

在坚硬岩层中，若侧壁无坍塌危险，仅顶部岩石可能有局部滑落时，可仅施作顶部衬砌，不作边墙，只喷一层不小于20mm厚的水泥砂浆护面，即半衬砌结构。

2

厚拱薄墙衬砌结构

在中硬岩层中，拱顶所受的力可通过拱脚大部分传给岩体，充分利用岩石的强度，这种结构适宜用在水平压力较小，且稳定性较差的围岩中。对于稳定或基本稳定的围岩中的大跨度、高边墙洞室，如采用喷锚结构施工装备条件存在困难，或喷锚结构防水达不到要求时，也可考虑使用。（如图a）

3

直墙拱形衬砌结构

在一般或较差岩层中的隧道结构，通常是拱顶与边墙浇在一起，形成一个整体结构，即直墙拱形衬砌结构，广泛应用的隧道结构形式。

4

曲墙衬砌结

在很差的岩层中，岩体松散破碎且易于坍塌，衬砌结构一般由拱圈、曲线形侧墙和仰拱底板组成，形成曲墙衬砌结构。该种衬砌结构的受力性能相对较好，但对施工技术要求较高，这也是一种被广泛应用的隧道结构形式。

5

复合衬砌结构

复合支护结构一般认为围岩具有自支承能力，支护的作用首先是加固和稳定围岩，使围岩的自承能力可充分发挥，从而可允许围岩发生一定的变形和由此减薄支护结构的厚度。工程施工时，一般先向洞壁施作柔性薄层喷射混凝土，必要时同时设置锚杆，并通过重复喷射增厚喷层，以及在喷层中增设网筋稳定围岩。围岩变形趋于稳定后，再施作内衬永久支护。复合衬砌结构常由初期支护和二次支护组成，防水要求较高时须在初期支护和二次支护间增设防水层。

6

连拱隧道结构

隧道设计中除考察工程地质、水文地质等相关条件外，同时受线路要求以及其他条件的制约，还需要考虑安全、经济、技术等方面的综合比较。因此，对于长度不是特别长的公路隧道（100~500m），尤其是处于地质、地形条件复杂及征地严格限制地区的中小隧道，常采用连拱隧道的形式。

隧道结构设计的一般技术要求

1.衬砌截面类型和几何尺寸的确定

隧道衬砌结构类型应根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求确定。

高速、一级、二级公路的隧道应采用复合式衬砌；

汽车横道、三级及三级以下公路隧道，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下，除洞口段外衬砌结构类型和尺寸，应根据使用要求、围岩级别、围岩地质条件和水文地质条件、隧道埋置位置、结构受力特点，并结合工程施工条件、环境条件，通过工程类比和结构计算综合分析确定。

在施工阶段，还应根据现场围岩监控量测和现场地质跟踪调查调整支护参数，必要时可通过试验分析确定。为了便于使用标准拱架模板和设备，确定衬砌的方案时，类型要尽量少，且同一跨度的拱圈内轮廓应相同。一般采取调整厚度和局部加筋等措施来适应不同的地质条件。

2衬砌材料的选择

衬砌结构材料应具有足够的强度、耐久性和防水性。在特殊条件下，还要求具有抗侵蚀性和抗冻性等。从经济角度考虑，衬砌结构材料还要满足成本低、易于机械化施工等条件。

衬砌结构材料应具有足够的强度、耐久性和防水性。在特殊条件下，还要求具有抗侵蚀性和抗冻性等。从经济角度考虑，衬砌结构材料还要满足成本低、易于机械化施工等条件。

3衬砌结构的一般构造要求

混凝土的保护层

钢筋混凝土衬砌结构，受力钢筋的混凝土保护层最小厚度一般装配式衬砌为20mm，现浇衬砌内层为25mm，外层为30mm。若有侵蚀性介质作用时可增大到50mm，钢筋网喷射混凝土一般为20mm。随截面厚度的增加，保护层厚度也应适当增加。

衬砌的超挖或欠挖

隧道结构施工中，洞室的开挖尺寸不可能与衬砌所设计的毛洞尺寸完全符合，这就产生了衬砌的超挖或欠挖问题。超挖通常会增加回填的工作量，而欠挖则不能保证衬砌截面尺寸，故对超、欠挖有一定的限制。衬砌的允许超欠挖均按设计毛洞计算。

现浇混凝土衬砌一般不允许欠挖，如出现个别点欠挖，欠挖部分进入衬砌截面的深度，不得超过衬砌截面厚度的1/4，并不得大于15cm，面积不大于1m2。通常隧道衬砌结构，平均超挖允许值不得超过10~15cm，对于洞室的某些关键部位，如穹顶的环梁岩台，厚拱薄墙衬砌（及半衬砌）的拱座岩台，岔洞的周边等，超挖允许值更应该严格控制，一般不宜超过15cm。

变形缝的设置

变形缝一般是指沉降缝和伸缩缝。沉降缝是为了防止结构因局部不均匀下沉引起变形断裂而设置的，伸缩缝是为了防止结构因热胀冷缩，或湿胀干缩产生裂缝而设置的。因此，沉降缝是满足结构在垂直与水平方向上的变形要求而设置的，伸缩缝是满足结构在轴线方向上的变形要求而设置的。沉降缝、伸缩缝的宽度大于20mm，应垂直于隧道轴线竖向设置。

完