第三节
桥梁、涵洞和隧道工程构造

一、桥梁下部构造

桥梁下部是由桥墩、桥台及地基基础组成的。桥台的作用是将荷载传递给地基基础，使桥梁与路堤相连接，并承受桥头填土的水平土压力，起挡土墙的作用；桥墩连接相邻两孔桥跨结构；地基基础则起支承全部桥梁上部结构和墩台的作用，是保证桥梁实现其功能的基础。

（一）桥台构造

1.重力式U形桥台。重力式U形桥台由台帽、台身（前墙和侧墙）和基础三部分组成。台帽一般用不低于C20的钢筋混凝土筑成。台帽厚度为：大桥不小于40cm，小桥不小于30cm。台帽外侧挑出5～10cm，作为滴水檐口。台顶部分用保护墙将台帽与填土隔开。重力式U形桥台主要依靠自重和台内填土重量来保持稳定。

2.钢筋混凝土薄壁桥台。钢筋混凝土薄壁桥台由块壁式挡土墙和两侧的薄壁侧墙组成。挡土墙由厚度不小于15cm（一般为15～30cm）的前墙和每隔2.5～3.5m布置的块壁组成。台顶由竖直小墙和支于块墙上的水平板构成，以支承桥跨。侧墙由两个块壁组成，在块壁上建有钢筋混凝土悬臂耳墙。

3.埋置式桥台。当路堤较高（6～8m以上）时，可采用埋置式桥台。埋置式桥台将台身埋在锥形护坡中，只露出台帽，以安装支座及上部构造。

（二）桥墩构造

1.重力式桥墩。重力式桥墩适用于荷载较大或河流水和飘浮物较多的桥梁，由墩帽、墩身和基础三部分组成，构造要求与桥台基本相同。其中支座边缘至墩（台）身边缘最小距离见表1.3.1。

墩身顶宽：小跨径不宜小于80cm，中跨不宜小于100cm，大跨桥梁视上部结构而定。墩身侧坡一般用 20 ∶ 1～30 ∶ 1。

2.钢筋混凝土薄壁桥墩。此种桥墩比重力式桥墩轻，自重小，但用钢量大。墩身厚度为墩高的1/10～1/15（一般为15～30cm）。

3.柱式和桩式桥墩。这种桥墩一般在灌注桩顶浇一承台，然后在承台顶设立柱或在浅基础上设立柱，再在立柱上浇一墩顶盖梁。

（三）基础构造

桥梁的基础一般分为天然地基上的浅基础和桩基础。

1.刚性扩大基础。刚性扩大基础的平面形状为矩形，平面尺寸一般较墩台底面扩大。每边扩大的尺寸最小为0.2～0.5m，视土质、基础厚度埋深及施工方法而定。

2.桩基础。当地基浅层土质不良，采用浅基础无法满足结构物地基强度、变形和稳定性方面的要求时，往往需要采用深基础。桩基础是一种常用的深基础。桩基础的作用是将承台以上构造物传来的外力通过承台，由桩传到较深的地基持力层中去。桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降量小而且均匀等特点。

（1）就地灌注钢筋混凝土桩的构造。钻孔灌注桩采用就地灌注混凝土桩，混凝土标号不宜小于C20，设计直径一般为0.8～1.5m，桩内钢筋应按照内力和抗裂性要求设计。为保证钢筋骨架有一定的刚性，便于吊装及保证主筋受力后的纵向稳定性，主筋直径不宜小于 φ 14，箍筋直径不宜小于 φ 8，中距一般为 200～400mm，同时可在钢筋骨架每隔 2.0～2.5m设一道加劲箍筋，直径为 φ 8～14。支承桩嵌岩深度不小于 0.5m。

（2）钢筋混凝土预制桩。打入桩和震动下沉桩一般采用预制钢筋混凝土桩。对于预制钢筋混凝土方桩，桩身标号不低于C25，主筋直径一般为 φ 19～25，箍筋直径为 φ 6～8，间距为0.1～0.2m。桩顶处为承受直接的锤击应设钢筋网加固。

（3）承台构造和桩与承台的连接。承台的平面尺寸和形状，应根据上部结构及墩台底部尺寸和形状以及基桩的平面布置而定，一般采用矩形和圆端形。承台厚度应保证承台有足够的强度和刚度，其厚度不应小于1.5m，混凝土标号不宜小于C15。桩和承台连接时，桩身伸入承台长度一般为 1.5～2.0m，深入承台的桩顶主筋可做成喇叭形，锚固长度不小于 600mm，并设箍筋。

二、桥梁上部构造

（一）桥面构造

桥面构造包括行车道铺装、排水系统、人行道（或安全带）、路缘石、栏杆、护栏、照明灯具和伸缩缝等。

桥面构造直接与车辆、行人接触，对桥梁的主要结构起保护作用，使桥梁能正常使用。同时，桥面构造多属外露部位，其选择是否合理、布置是否恰当直接影响桥梁的使用功能、布局和美观。由于桥面构造工程量小、项目复杂，在施工中又多在主体工程结束之后进行，往往在设计和施工中得不到应有的重视，从而造成桥梁使用中的弊病和过早地进行维修、养护，甚至会中断交通。

1.桥面铺装。桥面铺装即行车道铺装，也就是车轮直接接触的部分。其作用是防止车轮轮胎和履带直接磨损行车道板，防止雨水侵蚀主梁，并对车轮集中荷载起分布作用。因此，桥面铺装要有一定的强度、抗裂性及耐磨性。其种类有：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青表面处理和泥结碎石等。

（1）桥面纵横坡。桥面设置纵横坡，目的是利于雨水迅速排除，减少雨水对铺装层的渗透，保护行车道板，延长桥梁的使用寿命。对于沥青混凝土和水泥混凝土铺装，横坡为1.5 %～2.0 %，行车道路面一般采用抛物线型横坡，人行道则用直线型。对于板桥或就地浇筑的肋梁桥，为了节省铺装层材料并减轻恒载自重，也可将横坡设在墩台顶部而构成倾斜的桥面板。而铺装层在整个桥宽上就可以做成等厚度。对于装配式肋梁桥，为架设和拼装的方便，通常都采用不等厚的铺装层以构成桥面横坡，见图 1.3.1。

（2）防水层。防水层设置在行车道铺装层下边，它将透过铺装层渗下的雨水汇集到排水设备（泄水管）排出。常用型式有贴式防水层，即由两层防水卷材（油毛毡）和三层结材（沥青胶砂）相间结合而成，一般厚度为1.0～2.0cm。另一种在铺装层加铺一层沥青混凝土或用防水混凝土做铺装层来增加防水作用，见图 1.3.2。

2.排水系统。为迅速排出桥面积水，防止雨水积滞于桥面并渗入桥梁而影响桥梁的耐久性，在桥梁设计时要有一个完整的排水系统。在桥面上除设置纵横坡排水外，常常要设置一定数量的泄水管。当桥面纵坡大于 2 %、桥长大于 50m时，泄水管间隔 12～15m设置一个；当纵坡小于等于 2 %时，泄水管间隔 6～8m设置一个。

泄水管种类一般有：金属泄水管、钢筋混凝土泄水管等。

3.伸缩缝。在气温变化时，桥面有膨胀或收缩的纵向变形，在车辆荷载作用下，将引起纵向位移。因此，为满足桥面变形的要求，通常在两梁肋之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置伸缩缝。

伸缩缝的构造应满足下列要求：

（1）在平行、垂直于桥梁轴线的两个方向均能自由收缩；

（2）牢固可靠；

（3）车辆驶过应平顺、无突跳与噪音；

（4）防水及防止杂物渗入阻塞；

（5）安装、检查、养护、清除污物都要简易方便。

伸缩缝的类型有：锌铁皮伸缩缝、钢伸缩缝、橡胶伸缩缝。

4.人行道、栏杆、灯柱。桥梁上的人行道由人行交通决定，可选用0.75m、1m，大于1m按0.5m的倍数递增，并在人行道两侧设置栏杆。行人稀少地区可不设人行道，为保障行车安全改用安全带，见图1.3.3。在城市及郊区行人与车辆较多的桥梁上要有照明设施，一般采用灯柱式照明设备进行照明，照明用灯一般要高出车道5m左右。栏杆见图1.3.4。

（二）桥梁构造

桥梁结构也称桥跨结构，是线路中断时跨越障碍的主要承载结构。以下仅介绍钢筋混凝土及预应力混凝土板、梁桥。凡是采用抗压性能好的混凝土和抗拉性能强的钢筋结合在一起而建成的桥梁统称为钢筋混凝土梁（板）桥。

1.简支板桥的构造。

（1）整体式板桥的构造。整体式板桥的横截面一般都设计成等厚的矩形截面，有时为了减轻自重也可将受拉区稍加挖空做成矮肋式板桥。整体式板桥的跨径通常与板宽相差不大，故在车辆荷载作用下实际上处于双向受力状态，因此除了配置纵向钢筋以外还要在板内设置垂直于主钢筋的横向分布钢筋。一般在单位长度上不得少于单位板宽上主筋面积的 15 %，其间距不应大于 25cm。整体板的主拉应力较小，按计算可以不设弯曲与斜钢筋，但习惯上仍然将一部分主钢筋按 30°或 45°的角度弯起。

（2）装配式板桥的构造。通常的装配式板桥，按其截面形式主要有实心板和空心板两种。

①实心矩形板桥。实心板桥是目前广泛采用的形式，其跨径通常不超过 8m。国家交通部颁布的装配式钢筋混凝土实心矩形铰接板桥标准图的跨径为 1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.0和 8.0m，板高为 0.16～0.36m，桥面净空为净-7 和净-9 两种，荷载为汽-15 级、挂-80 和汽-20 级、挂-100 两种，钢筋采用Ⅱ级钢筋，当做成预应力混凝土板时，也可用Ⅳ级钢筋做预应力主筋，以代替Ⅱ级钢筋。

②空心矩形板桥。钢筋混凝土及预应力混凝土装配式板桥，随其跨径的增大，实心矩形截面就显得不合理。因而将截面中部挖空，做成空心板，不仅能减轻自重，而且对材料的充分利用也是合理的。钢筋混凝土空心板桥目前使用范围在 6～13m，预应力混凝土空心板桥在 8～16m。空心板较同跨径的实心板重量轻，运输安装方便，而建筑高度又较同跨径的T梁小，因此目前使用最广泛。相应于这些跨径的板厚，对于钢筋混凝土板为 0.4～0.8m，对于预应力混凝土板为 0.4～0.7m。

③装配式板桥的横向联结。为了使装配式板块组成整体，共同承受车辆荷载，在块件之间必须具有横向联结的构造。常用的连接方法有企口混凝土铰联结和钢板联结。

2.装配式简支梁桥的构造。钢筋混凝土或预应力混凝土简支梁桥属于单孔静定结构，受力明确，构造简单，施工方便，是中小跨径桥梁中应用最广的桥型。简支梁桥的结构尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于在工厂内或工地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产，并用现代化的起重设备进行安装。因此近年来，国内外对于中小跨径的桥梁绝大部分采用装配式钢筋混凝土或预应力混凝土简支梁桥。

（1）装配式简支梁桥的截面形式。装配式简支梁桥的截面形式一般分为三种基本类型：∏形梁桥、T形梁桥、箱形梁桥，见图 1.3.5。

∏形构件的特点是截面形状稳定，横向抗弯刚度大，构件堆放、装卸和安装方便。但跨度较大的∏形梁桥的混凝土用量和钢筋用量较T形梁桥大，所以∏形梁桥一般只用于6～12m的小跨径桥梁。

T形梁桥的特点是构造简单，配筋可做成刚劲的钢筋骨架主梁间借助横梁连接，整体性好，接头也较方便。不足之处是截面形状不稳定，运输安装复杂。装配式钢筋混凝土T梁桥一般用在跨径7.5～20m，预应力钢筋混凝土T形梁桥跨径一般为20～40m，见图1.3.6。

箱形截面的最大优点是抗扭能力大，其抗扭惯矩约为T形梁截面的十几倍至几十倍。因此在横向偏心荷载作用下，箱形梁桥各梁的受力要比T形梁桥均匀得多。

（2）装配式钢筋混凝土简支梁桥的构造。图1.3.6所示为一计算跨径为19.50m的装配式T形梁设计的纵横截面布置。

①主梁梁肋尺寸。主梁高度与梁的间距、荷载的大小有关，但通过对跨径10m和20m的T形梁进行的经济分析表明，梁高与跨径之比经济范围大约1/11～1/16，跨径较大者高跨比采用较小值。主梁梁肋的宽度主要为满足抗剪需要，一般尽量做薄些，目的是减轻构件自重，一般常用肋宽为15～18cm。

②横梁尺寸。横梁的作用是加强主梁的横向联结，其受力应满足足够的抗弯要求，一般其高度为主梁高度的3/4左右为宜。厚度采用12～16cm，并做成上宽下窄和内宽外窄的楔形，以便脱模工作。

③主梁钢筋构造。装配式钢筋混凝土T梁钢筋分为：纵向主筋、架立钢筋、斜钢筋、箍筋和分布钢筋。纵向主筋布置在主梁梁肋的下缘，用以抵抗受弯构件的拉应力，随简支梁弯矩由跨中向支点逐渐减小而将主筋在适当位置弯起和切断，弯起的斜筋同时用来增强梁体的抗弯强度。架立钢筋和纵向分布钢筋的目的是一方面形成钢筋骨架，另一方面为了防止梁肋侧面因混凝土收缩徐变引起的裂缝。一般靠近梁底拉应力大，布置密一些，而上部可少一些。

（3）装配式预应力混凝土简支T形梁桥。图1.3.7是跨径30m的标准设计构造布置图。

①主梁梁高及细部尺寸。预应力混凝土简支T形梁的梁肋下部一般要加宽成马蹄形，以便钢丝束的布置和满足承受预压应力的需要。而沿纵向的横隔梁布置基本与钢筋混凝土梁桥相同，但为了减轻自重而往往将横隔梁的中部挖空。主梁的高跨比一般采用1/15～1/25。从经济观点出发，当梁高不受限制时，采用较高梁高有利。

②纵向预应力筋分布。为适应预应力钢筋的布置，T形梁的下缘一般扩大成马蹄形。马蹄尺寸除满足预加力阶段的强度要求外，还要防止在施工及运营中开裂。所以除马蹄面积不宜少于全面积的10 %～20 %外，马蹄宽度约为梁宽的 2～4倍，管道保护层不宜小于6cm。

③配筋特点。预应力混凝土梁的配筋，除主要的纵面预应力筋外，尚有架立钢筋、箍筋、水平分布钢筋、承受局部应力钢筋及其他构造钢筋。纵向预应力钢筋在跨中均布置在靠近梁的下缘，用预加于混凝土的预压力来抵消荷载引起的拉应力。布筋方式有两种：一种是直线布筋，适用于先张法预应力混凝土；另一种为曲线筋，适用于后张法预应力混凝土。预应力钢筋的锚固：在后张法锚固构造中，锚具底部对混凝土作用着很大的压力，而直接承受的面积不大，应力非常集中，因此锚下设置一些加强钢筋。

（4）装配式主梁的连接构造。一般在设有横隔梁的装配式T形梁桥中，均靠横隔梁的接头使所有主梁联结成整体。接头要有足够的强度，以保证结构的整体性。

3.梁式桥的支座。钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥结构和墩台之间均需设置支座。

（1）支座的作用。支座的作用主要有：

①传递上部结构的支承反力，包括恒载和活载引起的竖向力和水平力；

②保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下的自由变形，以便上下部结构的受力情况符合结构的静力图式。因此支座一般分成固定支座和活动支座两种。

（2）支座的类型有：简易垫层支座、弧形钢板支座、钢筋混凝土摆柱式支座、橡胶支座。

三、涵洞

（一）涵洞类型

涵洞是公路上广泛使用的一种人工建筑物。这种建筑物种类繁多，截面形状、出入口类型、涵内水流流态也是多种多样的。按照不同的分类方法，涵洞可分为下列几种类型。

1.正交涵洞和斜交涵洞。根据涵洞中线与路中线的关系，涵洞可分为正交涵洞和斜交涵洞。涵洞中线与路中线垂直时称为正交涵洞；涵洞中线与路中线不垂直时称为斜交涵洞。

2.管式涵洞、箱涵和拱涵。根据涵洞洞身截面形状的不同，可分为管式涵洞、箱形涵洞和拱式涵洞。

（1）管式涵洞。管式涵洞（简称管涵）可采用混凝土管、钢筋混凝土管、铸铁管和瓦管等，一般都采用钢筋混凝土管。管涵的直径一般为0.5～1.5m，其优点是受力情况及适应基础性能较好，施工方便，仅需设置端墙、不需设置墩台，圬工数量小，造价低。但低路堤时使用受限制。

（2）箱形涵洞。箱涵一般是边墙用石砌或混凝土灌注，上面盖以石板或钢筋混凝土盖板。这种涵洞有利于在低路堤上设置。

（3）拱式涵洞。拱涵边墙上支以拱形顶盖，因所用材料不同有砖拱涵、石拱涵、混凝土拱涵和钢筋混凝土拱涵之分。

3.明涵和暗涵。根据涵洞不同的洞顶填土情况，可分为明涵和暗涵。洞顶不填土，适用于低路堤和浅沟渠，这类涵洞通常称为明涵；洞顶填土大于 50cm，适用于高路堤和深沟渠，这类涵洞称为暗涵。钢筋混凝土盖板常用于暗涵。

4.有压力涵洞和无压力涵洞。按涵洞水利特性不同，可分为有压力涵洞和无压力涵洞。

（1）有压力涵洞。

①半压力式涵洞入口水深大于洞口高度，水仅在进水口处充满洞口，而在涵洞全长范围内的其余部分都具有自由水面。通常在涵洞尺寸受路基高度或其他因素限制时采用。

②压力涵洞入口水深大于洞口高度，在涵洞全长范围内都充满水流，无自由水面。此类涵洞仅在深沟高路堤或允许壅水但不危害农田时采用。

（2）无压力式涵洞。入口水流深度（不是涵洞前积水深度）小于洞口高度，在涵洞全长范围内，水面不接触洞顶，系自由水面。公路上大多数涵洞均属此类。

（二）涵洞构造

涵洞是由洞身、洞口建筑、基础和附属工程组成，如图 1.3.8 所示。

洞身是涵洞的主要部分，其截面形式有圆形、拱形、箱形。

洞口建筑设置在洞口两端。涵洞进出口应与路基衔接平顺且保证水流顺畅，使上下游河床、洞口基础和洞侧路基免受冲刷，以确保洞身安全，并形成良好的泄水条件。位于涵洞上游的洞口称为进水口，位于涵洞下游的洞口称为出水口。

基础的形式分为整体式和非整体式两种。涵洞的附属工程包括：锥形护坡、河床铺砌、路基边坡铺砌及人工水道等。

1.涵洞洞身构造。

（1）管涵的构造。管涵由若干管节连接而成，管节以混凝土和钢筋混凝土制作最为常见。按关节构造不同，可把混凝土管涵和钢筋混凝土管涵分为刚性管涵和四铰管涵两种。刚性管涵的管节在横截面上构成一个刚性圆环，圆环厚度一般为8～15cm，圆环中配有双层钢筋。四铰管涵把四个铰分别设置在产生最大弯矩处，即涵洞管节的两侧、顶部和底部，以减小圆管中的应力。与刚性管涵相比，四铰管涵管节中的应力要小得多，钢筋混凝土四铰管涵也较相同材料的刚性管涵的用钢量要小得多。混凝土四铰管涵管节的直径为0.5～1.5m，钢筋混凝土四铰管涵管节的直径为1.0～1.5m。

圆管涵基础可分为有基（整体基础）及无基（砂垫层）两种类型，有基涵洞常用混凝土修建管座，无基涵洞的管座用夯填密实、级配良好的砂垫层，以保证基础与管节密贴，见图1.3.9。

（2）拱涵的构造。拱涵的洞身由拱圈、边墙和基础组成，如图1.3.10所示。

拱圈常采用圆弧拱，所用的材料有砖、石、15号和20号混凝土等。拱圈有等厚和变厚两种，厚度大小由填土高度和所选材料确定。边墙根据填方高度可选用砖、片石、块石和15号混凝土等材料。

基础的类型在孔径0.75～2.0m的小跨径圆弧拱涵中，不论单孔或双孔均用整体式基础，修建于软地基的较大跨径的拱涵，也宜采用整体式基础，孔径大于 3.0～4.0m时，无论单孔或双孔，都可采用整体式和非整体式两种。整体式基础的拱涵通常做成反拱形，其目的是使之能较好地抵抗地基反力所产生的弯曲与基础可能产生的位移。采用非整体式基础时，洞底必须在10cm厚的砂垫层上用石料铺砌或用混凝土浇筑，并在洞底与边墙基础间设置纵向沉降缝，以防基础沉降时洞底遭受破坏。

洞身每段（2～5m）之间以及洞身与出入口之间都应有2cm宽的沉降缝，沉降缝根据具体情况，用沥青浸制麻絮、粘土等填塞，然后在沉降缝的外面铺设两层石棉沥青夹一层沥青麻布做防水层，宽 50cm，并铺至基础衬边以下延伸 15cm。

（3）钢筋混凝土盖板箱涵。钢筋混凝土盖板箱涵洞身由盖板、边墙和基础组成，如图1.3.10所示。钢筋混凝土盖板由 20 号钢筋混凝土筑成，其顶面采用人字形流水坡，按路线中心线板顶填土高度的不同选用盖板厚度，一般为8～30cm。盖板箱涵的沉降缝处填塞及防水层的要求与拱涵相同。

2.洞口建筑。洞口建筑的型式直接影响涵洞的宣泄能力和河床加固类型的选用。因此，根据河沟地形、地质和水流特性合理选择洞口建筑型式是极为重要的。

洞口建筑的型式通常有八字墙、直墙加翼墙、一字墙、扭坡和流线型洞口等，扭坡式、平头式及走廊式洞口较少采用。

四、隧道

位于地表以下，一个方向的尺寸远大于另两个方向的尺寸，两端起联通功能的人工建筑物称为地道。横截面较小时称为坑道，横截面较大时称为隧道。

隧道按用途可分为交通隧道（包括铁路隧道、城市地铁、公路隧道、航运隧道、人行隧道）和运输隧道（包括输水隧道、输液隧道、输气隧道）。

隧道按其横断面形状分为圆形、椭圆形、马蹄形、矩形和孪生形等。

尽管隧道有多种用途及横断面形状，但其结构组成大体相同，现仅以铁路隧道为主介绍其结构构造。

铁路隧道包括主体建筑物和附属建筑物以及洞内线路构筑物三大部分。

（一）隧道主体建筑物

隧道主体建筑包括洞门和洞身。

1.洞门。

（1）作用、组成和构造。隧道洞门的作用有：支挡隧道正面仰坡和开挖明堑侧坡的土石滑落、引离流水和装饰口部。其组成包括洞门正面端墙、洞门侧面翼墙、洞顶排水系统、洞口过渡衬砌（与洞身永久衬砌结构不同时有此过渡）及洞口检查设施（为检查和维修洞门时设置的爬梯和盘山坡的台阶道及扶手栏杆）。

正面端墙是洞门的主要组成部分，其作用是承受山体的纵向推力、支撑仰坡。端墙面有垂直式和仰斜式两种，就其与线路中心线的关系分为正交的和斜交的。端墙顶端构筑女儿墙，墙背后根部设有排水沟，端墙应嵌入路堑边坡内 0.3～0.5m。

侧面翼墙的作用有两种，一是加强端墙抗山体纵向推力从而可减小端墙厚度，二是可减小洞口、明堑的开挖坡度，从而减少开挖土石方量。翼墙上应设有间距 2～3m交错布置的泄水孔，每个泄水孔的进水侧设置厚度不小于 0.3m的保护层，最低一排泄水孔的下部设置隔水层以保护基底。端墙翼墙的基础应设于稳固地基上，埋深按地质条件及冰冻深度确定。

构筑洞门常用的材料有混凝土、钢筋混凝土、浆砌片石、镶面块石。

洞门应设置号标及隧道名牌。

（2）主要类型。一般隧道洞门形式有：端墙式、柱式、翼墙式、带耳墙翼墙式、台阶式，见图1.3.11。

明洞门的型式有：柱式、翼墙式、不对称路堑挡墙翼墙式、半路堑挡墙翼墙式和单侧挡墙式。

棚洞洞门型式有梁式和悬臂式，见图 1.3.12。

2.洞身。洞身按其所处地形地质条件及施工方法的不同分为隧道洞身、明洞洞身和棚洞洞身。

（1）隧洞洞身。据线路轨顶标高与路径地形地质状况，当有足够厚的覆盖层时，应设计成隧道，隧洞洞身由暗挖的岩土空间经衬砌而成。

隧道衬砌的作用是支护隧道、防止风化、保证净空、防水排水。据地质条件的不同，隧道衬砌按功能分为承载衬砌、构造衬砌和饰面衬砌；按组成分为整体式衬砌和复合式衬砌。

承载衬砌的作用是承受围岩垂直和水平方向的压力，一般由拱顶、边墙和仰拱（无仰拱时做铺底）组成。侧墙根据水平压力的大小可做成直墙式或曲墙式。承载衬砌需进行荷载计算和衬砌设计，一般都做成整体式，常用的材料是混凝土、钢筋混凝土或浆砌片石。

构造衬砌是在围岩压力很小，但为了防止岩石局部松动下落和防止风化而建造的衬砌。此种衬砌无需进行设计，一般用整浇 20～30cm厚或喷射 10cm混凝土或加锚杆喷 8cm混凝土即可。

饰面衬砌系在山体岩石整体性很好，且在Ⅵ类以上时，为防止洞表面岩石风化而做的衬砌。通常做法是喷 2～3cm厚水泥砂浆或 6cm厚的混凝土。

复合衬砌也称为二次衬砌。隧道开挖后，首先用锚喷作为初期支护，承受围岩的初期变形，待初期变形基本稳定后，再做内层整浇混凝土衬砌。外层锚喷支护与内层整浇衬砌相互依赖共同工作来承载围岩的变形和压力。其基本特点是将围岩的松动压力经锚喷支护传给稳定的基岩，使围岩、支护、衬砌三者形成一个整体统一的承载结构。复合衬砌通常适用于Ⅳ类以下的软弱围岩。铁路隧道围岩分类见表 1.3.2。

（2）明洞洞身。明洞系指明挖路堑后，构筑衬砌并回填而成的洞身。采用明洞的条件如下：

①洞顶覆盖层较薄，难以用暗挖法修建隧道的地段；

②可能受到塌方、落石或泥石流威胁的洞口和路堑；

③当公路、铁路、沟渠必须在铁路上方通过，且因条件不宜做隧道、立交桥或涵渠时。

当具备上述条件之一时即可构筑拱形明洞。拱形明洞整体性好，可承受较大的垂直和水平压力。明洞衬砌一般采用对称变截面拱圈，直线或曲线墙。明洞为防渗水、积水及冰冻危害，一般做外贴式防水层和隔水层。

拱形明洞按所通过的路堑形式和受力状况可分为路堑对称型、路堑偏压型、半路堑偏压型和半路堑单压型。

在地形起伏的丘陵地区多采用路堑明洞，在沿河傍山地形陡峭地区多采用半路堑明洞。各类型明洞的适用条件见表 1.3.3。

对于特殊的地形地质条件（如线路外侧地形狭窄，外侧基岩埋置较深，通过处地质较软等），还可做成各种特殊的明洞，如单压式锚杆明洞、整体基础明洞、桩基明洞、沉井基础明洞和带洞深基础明洞等。

（3）棚洞洞身。棚洞洞身是指明挖路堑后，构筑简支的顶棚架并回填而成的洞身。采用棚洞的条件与明洞大致相似，其结构整体性比明洞差，但由于顶棚与内外墙简支，故要求地基不严，顶棚可采用钢筋混凝土预制构件现场吊装施工，所以对既有线路进行施工时，可减少施工对行车的干扰。棚洞适用条件如下：

有小量塌方和落石地段；

内外墙底基层软硬差别很大，不适宜修建拱形明洞；

半路堑外侧地形狭窄或基岩埋深大并有条件设计为桩基时。

棚洞随地形地质条件的不同有多种类型，但其基本构架由内墙、顶梁、外侧支撑结构（悬臂式棚洞无此结构）三部分组成。

①内墙。内墙一般用M10水泥砂浆砌片石修筑，截面厚度不小于50cm，内墙顶设有顶帽以承托和嵌固顶梁。内墙背后岩层坚固稳定时，可采用锚杆式内墙以减少开挖、回填及砌筑工程量。在既有线路上修建棚洞，当内墙背后基岩稳定时，可修建成空腹结构（内墙不承受土压力）。

②顶梁。顶梁一般用预制钢筋混凝土T形梁或∏形梁，其外侧端做成带泄水孔的耳墙，内侧端设有梁翼垂榫，吊装后垂榫嵌入内墙钢筋混凝土顶帽的凹槽内。

③外侧支承结构。棚洞外侧的支承结构据外侧地形、地质情况不同可做成三种类型——刚架式、柱式和墙式。

当外侧地基为坚固稳定岩层，基础埋深在路基面以下不大于 10m时，宜采用刚架式外墙支承结构。此种结构整体性好、抗震好，但施工较复杂。柱式外侧支承的适用条件与刚架式相同，只是纵梁、柱皆可预制吊装。外侧平面内的结构为简支结构，故对地基要求不高，与刚架式比较，施工简单，但整体性、抗震性差。另外，当侧地基承载力较低时，可采用墙式外侧支承结构。一般用M10 浆砌片石砌筑。为使棚洞内能自然采光、方便维护作业及减少砌筑工程量，外墙可每隔 8m开设跨度 2～4m的侧洞。

明洞和棚洞对于铁路在山区的通过及安全运营起到了巨大的作用。成昆铁路全长1083km，各种明洞总长 7.7km。

（二）隧道附属建筑物

1.避车洞。隧道内两侧应设有避车洞。避车洞有大小两种，大避车洞每侧每隔 300～400m应设一个，两侧的洞应错置相对。其横断面尺寸为宽 4.0m，中心高 2.8m，深 2.5m。大避车洞间应开设小避车洞，其中心间距为 60m；允许行人通过的隧道，小避车洞可适当密布。小避车洞横断面尺寸为 2.0m × 2.2m × 1.0m。避车洞衬砌应与隧道衬砌适应，常用的有混凝土、喷射混凝土和锚杆衬砌。避车洞均应铺底，且设有向隧道方向 2 %的排水坡。

2.防水排水系统。铁路隧道的防水排水要求拱部不滴水，边墙不淌水，设备安装的孔眼不渗水，隧底不涌水，道床不积水，在有冻害地段衬砌内面不渗水，背后不积水。为达到上述要求，要采取防、截、排、堵综合治理形成防水排水系统。该系统包括洞顶防水排水、洞门排水、洞内排水和洞内防水等措施。

（1）洞顶防排水。当隧道围岩内的水主要由洞顶地表水补给时，应据不同情况采取相应措施以隔断水源，如开沟疏导，填平积水洼地，修筑夯实粘土隔水层或浆砌片石、混凝土隔水层，对岩石裂隙可勾缝、灌浆、抹面或砌石封堵填塞，对隧道上方的地质钻孔、人工洞穴应予封填堵塞。

为防止地表水冲刷仰坡流入隧道，在洞口仰坡、边坡上方开设截水天沟，其过水截面经水力计算确定。

（2）洞门排水。按洞口的地形地质情况不同，洞门排水的主要方式有：顺坡单向排水、吊沟排水、龙嘴排水、翼墙排水、半路堑边墙排水和半路堑翼墙排水等。

（3）洞内排水。洞内应设有配套的排水系统。据出水量大小一般可有纵向排水沟、横向排水坡（沟）、衬砌背后的盲沟、集水钻孔及排水管（槽）、泄水洞等排水措施。

①纵向排水沟。纵向排水沟按平面布置分为双沟和单沟。单沟按其布置位置分为单侧沟和中央沟。当地下水量较多或采用混凝土宽枕道床或整体道床时，设双侧沟，双线隧道时设双侧沟或中央沟。

排水沟按其构造分为明沟和盖板沟，按与隧道铺底的相对位置分为高式沟、低式沟和中式沟。盖板沟侧壁开有横向进水孔，孔径 10cm × 10cm，间距 40cm。

②盲沟。为疏导衬砌背后的积水、减少静水压力，在衬砌背后应做盲沟。常用的型式有矿碴棉盲沟、表贴式盲沟和片石盲沟。

③集水钻孔。集水钻孔是利用向基岩中钻孔引集地下水，并将其引入洞内水沟的排水措施。适用于Ⅵ～Ⅳ类及Ⅲ类石质围岩。钻孔设在地下水出露处和设置盲沟处。

④泄水洞。在地下水特别发育，含水层深且有长期补给来源时，可采用泄水洞方式排水。泄水洞是横断面不小于 1.8m × 1.2m（高×宽）的拱形洞，其衬砌背后做反滤层，衬砌上开设一定间距的泄水孔，将地下水收集入洞内，经排水沟排至隧道。泄水洞应设置洞门及出水沟渠。

⑤排水系统防冻保温。在严寒地区，隧道洞内排水需考虑保温防冻措施。一般可采用加保温层的浅埋排水沟、深埋排水沟或泄水洞及防寒保温出水口。

（4）洞内防水。按“防、排、截、堵”综合治理的原则，隧道洞内一方面是将水引到一处或几处集中引排导出，另一方面是根据需要对地下水进行封堵防水。洞内防水措施通常有以下几种：

①压注水泥浆及防水浆液（如水泥—水玻璃浆、丙烯酰胺浆、铬木素浆、双快水泥浆、水溶性聚氨酯浆等）。

②防水混凝土（包括普通防水混凝土和外加剂防水混凝土）。

③外贴式防水。是附于衬砌外侧的防水结构层，有传统的沥青卷材防水层和新型焦油聚氨酯防水层。

④内贴式防水。是附于衬砌内表面的防水结构层，施工方法有喷水泥砂浆法、五层抹面法和涂阳离子乳化沥青胶乳法。

⑤中间防水层。用于复合式衬砌中，即在锚喷支护与二次衬砌之间设置防水结构层。中间防水层可铺设塑料薄板（1～2mm）或喷防水材料。

⑥衬砌各种缝隙防水。衬砌中的施工缝、伸缩缝、沉降缝等都是容易漏水的部位，应尽量少设缝或三合一设置。施工缝的防水做法有L形缝、企口缝和钢板缝。变形缝均应以柔性材料做防水处理，常用做法有沥青木板缝、沥青麻筋缝、塑料止水带或橡胶止水带缝。

3.通风、电讯设备。铁路隧道在运营中造成洞内空气污染，应设置运营通风。通风方式多采用纵向风道式，按风道位置可分为洞口式和洞内式。洞口式系利用辅助坑道做风道安装风机通风，分为有帘幕式和无帘幕式。帘幕是在长隧道洞口式通风中采用的，为减少进入隧道的部分风流由邻近洞口逸出洞外而设，可提高洞内的有效风量，降低能耗。通风机房可分为洞口地面建筑或洞内建筑，风机房应设有电气值班室和检修间。

当通讯、信号、电力电缆通过隧道时，应设置电缆槽。据电讯传输衰耗及通讯要求，每隔一定距离应设无人增音站，其位置尽量设于隧道外，如不可能亦可设于隧道内。根据需要有时隧道内还设有无线通信电台箱洞、无线列调中继器洞、信号继电器洞和变压器洞等。

4.辅助坑道。在隧道建设中，为了增加工作面、提高施工进度、缩短工期以及改善施工条件，可适当增设辅助坑道。辅助坑道有横洞、竖井、斜井和平行导坑几种形式。

横洞多用于傍山线路靠河的一侧，其纵坡向外下坡，出口有河槽或谷地便于排水和堆碴，且有利于正洞的施工通风。横洞既增加了工作面又便于施工管理，是优选方案。

斜井适用于隧道覆盖层较薄，或虽厚但在适宜处旁侧有低洼地形时。利用斜井出碴运输需有相应的提升设备。为使机具材料运输与人员上下互不干扰，有时按主、副斜井分建，但造价高、工期长，故多数宜建混合井。斜井底部设有停车场，提升设备应有可靠的安全装置。

当隧道较长且无设置横洞和斜井的条件，但在洞顶某些地段覆盖层较薄，且地质条件允许时，可设竖井。通常竖井都设在主隧道的一侧。竖井横断面有矩形和圆形，由井颈、井身、井窝和马头门组成。

主隧道较长大且覆盖较厚，不宜采用其他形式辅助坑道时，尤其是在远期规划需增建第二线平行隧道时采用平行导坑方案有着良好的经济效益。平行导坑可在主隧道一侧或两侧设置，一般都是独头导坑。平行导坑应先于主洞开工，根据工期和施工方法确定由平行导坑开向主洞的横通道数量。平行导坑在施工期作为增加作业面的进出口和施工通风道；在涌水量大的主隧道运营期，可作为排水通道起排水沟作用。

（三）洞内线路构筑物——道床

道床是将轨道承受的车轮荷载均匀地扩散到地基的结构层。按材料及结构组成分为碎石道床、混凝土宽枕道床和整体道床。

碎石道床包括标准碎石道碴、木枕或混凝土枕，混凝土宽枕道床与碎石道床同属弹性道床，其特点是道碴不易污染，线路较稳定平顺，维修养护工作量少。宽枕道床由混凝土宽枕（250cm × 54.2cm × 15.5cm）、面碴带和标准碎石道碴层组成。整体道床由钢筋混凝土整体浇筑，有整浇式和带有钢筋混凝土支撑块式。整体道床轨道稳定，运行平稳，线路保养工作量最少，道床易保持整洁。 PYl8GVWOfTpr3Hzp3fTuLl+pQc/pNsTO77/7jO6o7tuS3oUdVbe9J2E+YmMNGsN2