隧道工程.doc

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一、隧道地位及作用

重要性：

隧道是交通线上的重要组成部分，是国家重要的基础设施；（要想富/福，先修路/桥/隧道）

必要性：

快速畅通的交通网是经济发展的前提，随着我国国民经济的发展，低等级公路已不适应发展的需要，阻碍了国家和地区的发展；

紧迫性：

目前我国高速公路相对较少，与我国人口、经济发展相比，太少。

经济要发展，交通必先行。

为了解决好路面交通的规划和修建，隧道工程显示着重要而紧迫的作用。

二、隧道的缺点

与其它工程结构相比较．隧道工程属于最难的人工建筑物之一，其难点有：

1.影响因素多，隧道受地质、水文状态等多方面影响

2.设计计算的准确性较差，与地面结构不同，受原始资料的限制，力学模型与实际情况相差较大，一般要进行动态设计；

3.造价高、波动大，在不同地质情况下，造价的波动大约为5倍，有时可达9—10倍；

4.需有一些特殊的安全保证的附属设施，如通风、照明、消防、避车洞、停车道、防排水、监控系统等。

三、隧道勘察的主要手段

（1）挖探：

2～3米

（2）简易钻探：

3～10米

（3）钻探：

冲击钻、回转钻等

（4）地球物理勘探（物探）

利用岩土体材料的导电性和导磁性等，根据接收信号判断地层缺陷及力学性质

四、公路隧道选址的基本原则

1.必须与公路总体设计相协调适应（交通量、公路等级等）

2.隧道位置应选择在稳定的地层中；

4）越岭隧道应进行较大范围的方案选择，进行全面的技术、经济比较，选择在地质条件较好的地段穿越；

5）沿河傍山隧道，其位置宜向山侧内移，避免一侧洞壁过薄产生偏压；

6）选择隧道位置时，应注意洞口位置和有关工程的处理，一般宜采取“早进洞，晚出洞”原则。

五、平面设计的基本要求

①原则上采用直线，避免曲线，若必须设置时，宜大于不设超高的平曲线半径，并应满足停车视距的要求；

②隧道平面线形应考虑行驶安全，在洞口不应使用小半径的引线与隧道衔接；

③隧道内尽量避免设反曲线。

六、曲线隧道的不利因素：

①行车视距问题；

②加宽断面问题，造成变截面隧道，施工难度大；

③曲线隧道内装修复杂；

④增加通风阻抗，对自然通风不利；

七、隧道纵断面设计

（1）、纵坡类型※人字坡隧道※上行单坡隧道※下行单坡隧道

（2）控制隧道纵坡大小的主要因素※通风问题※排水问题

（3）、纵坡坡度大小及其影响

※隧道纵坡坡度范围：

0.3%--3%；

※纵坡坡度与通风的关系，要求1%以下，大于2%，排量迅速增加；

※与排水的关系，纵坡越大水流越快；

※纵坡坡度与施工运营的关系，采用大竖曲线半径和竖曲线长度；

※综合通风和排水考虑，纵坡为不防碍排水的缓坡为宜。

八、隧道行车限界：

保证隧道中行车安全，在一定高度和宽度范围内任何物体不得侵入的限界；

九、墙效应：

隧道边墙给驾驶员造成危险的心理影响，行车偏左减少行车道；

十、加宽带：

大于2公里隧道，设紧急停车带，宽2.5m，长25—40米，间隔750米；大于10公里隧道设U型回车道；

十一、净高：

一般高速公路、一级公路5米，二级以下公路4.5米；

十二、建筑限界顶角宽：

小于等于1米；

十三、两相邻隧道最小间距问题：

由于地质条件的关系，隧道宽度过大则不经济，施工上也增加难度，所以高速公路、一级公路一般应设计为上，下行分离的两座独立隧道。

两相邻隧道最小净距视围岩类别，断面尺寸、施工方法、爆破震动影响等因素确定。

从理论上，两相邻隧道应分别置于围岩压力相互影响及施工影响范围之外。

因此还需根据经验通过工程类比分析确定。

“一般为30m”。

十四、隧道接线

（1）、隧道洞口的连接线平面及纵断面线形应与隧道线形相配合，保证有足够的视距和行驶安全；

（2）、隧道两端平面线形与路线线形相一致，必须有一定的连接线长度过渡；

（3）、隧道两端的接线纵坡应有一段距离与隧道纵坡保持一致，以满足设置竖曲线和保证各级公路停车或会车视距的要求；

（4）、当隧道净宽大于所在公路的路基宽度时，两端接线应有不短于50m的同隧道等宽的加宽段，并设计过渡段加以衔接。

十五、什么是隧道衬砌？

（Lining）

它是一种超静定支护结构，是隧道的主体建筑物。

十六、衬砌断面设计

主要解决内轮廓线、轴线和厚度三个问题

十七、设计内轮廓线的原则

衬砌的内轮廓线应尽可能地接近建筑限界，力求开挖和衬砌的数量最小。

衬砌内表面力求平顺，考虑衬砌施工的简便。

十八、隧道衬砌断面的轴线：

应当尽量与断面压力线重合，使各截面主要承受压应力。

（1）、当衬砌受径向分布的水压时，轴线以圆形最好；

（2）、主要承受竖向压力或同时承受不大的水平侧压力时，可采用三心圆拱和直墙式衬砌；

（3）、当承受竖向压力和较大侧压力时，宜采用五心圆曲墙式衬砌；

（4）、当有沉陷可能受底压力时，宜加设仰拱的曲墙式衬砌。

十九、公路隧道衬砌内轮廓线的求法

主要步骤如下：

（1）确定建筑限界；

（2）确定弧形；

（3）计算验证、调整。

以上过程是个反复循环的过程

二十、隧道勘测设计文件的内容

1．沿线隧道概况及自然概况；

2．工程地质及水文地质情况；

3．气象、环境和有关政策法令情况；

4．施工条件（包括施工场地、工程设备、给排水、动力、施工道路、弃渣场、建筑材料来源以及与附近建筑物或环境的关系等）；

5．隧道方案（2个或2个以上）的比选情况和在设计注意事项；

6．对运营通风、运营照明和防排水方式的选择建议；

7．存在问题以及解决办法的建议，有关协议、纪要等；

8.隧道线路方案平面图；比较方案（2条以上）应绘入图内，并附有方案比较说明，采用方案的理由；

9．隧道线路地质平面图；显示地质构造、岩层产状、不同地质的分界线，水文地质情况、地物、地貌等。

10．隧道纵断面图；显示隧道全貌，埋置深度，地质和水文地质以及线路条件，图上除注明里程、地面标高外，尚应注明设计坡度；设计标高及线路曲线要素。

二十一、设置仰拱的作用

1.使结构及时封闭，提高整体承载力和侧墙抵抗侧压力的能力

2.抵御结构下沉变形，调整围岩和衬砌的应力状态

二十二、※不宜采用锚喷支护作为永久衬砌的情况

①在某些不良地质、大面积涌水地段和特殊地段不宜采用锚喷衬砌作为永久衬砌；

②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；

③有很高的防水要求的隧道；

④寒冷和严寒地区有冻害的地方（锚喷衬砌抗冻胀能力较差）

⑤围岩及覆盖太薄，且其上已有建筑物，不能沉落或拆除者

⑥地下水有侵蚀性，可能造成喷射混凝土和锚杆材料的腐蚀

二十三、※仰拱的重要性

①解决基础承载力不够，减少下沉：

防止底鼓的隆起变形，调整衬砌应力的作用；

②封闭围岩，制止围岩过大的松弛变形，将围岩塑性变形和形变压力控制在允许范围，提高结构的整体承载力；

③增加底部和墙部的支护抵抗力，防止内挤而产生剪切破坏。

※两层衬砌之间宜采用缓冲、隔离的防水夹层，即隔离层。

①当初支产生形变及形变压力时，隔离层允许其有少量的变形，可降低形变压力；

②当初支支护力不够时，可将少量形变压力均匀的传布到二衬上，依靠二衬制止其继续变形，且不使初衬出现裂缝时，二衬也出现裂缝。

③具有防水效果，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。

※预留初期支护变形量：

在确定开挖尺寸时，应预留必要的初期支护变形量以保证初期支护稳定后，二次衬砌的必要厚度

二十四、明洞填土

明洞顶设计填土厚度，应根据山坡病害的情况，预计明洞顶可能出现的坍塌量及将来明洞所要起的作用来确定

※厚度：

铁路新规范确定为l.50m。

公路隧道跨度一般比铁路单线隧道跨度大，公路系统设计施工经验少，养护力量弱，故规定不小于2.0m；

明洞顶填土横坡以能顺畅排除坡面水为原则，不小于2%

※明洞拱背和墙背的回填，应符合以下要求：

⑴拱脚用贫砼或浆砌片石回填；

⑵边墙背后超挖部分，宜用片石砼或水泥砂浆砌片石密实回填；

⑶背回填料的内摩擦角应不低于围岩的计算摩擦角或设计回填料的计算摩擦角，否则：

二十五、竖井※位置选择：

必须考虑地形、地质，与主坑道的衔接，完工后的处理等条件来决定。

特别是设在山谷部分的竖井多数延长短，要研究防止井口附近地表水和泥沙的流入措施

二十六、斜井位置选择

①洞口设置在地形简单，地质良好，涌水量不大，能保证洞外碴罐、卷扬机安装等洞外设备布置的用地需要；

②与主坑道连接要合适，长度尽可能短，能提供适合运输方式的坡度;

③在规划坡度和断面时，重要的是要注意不给主坑道的作业造成障碍和制约。

二十七、围岩分级的目的

①作为选择施工方法的依据；

②进行科学管理及正确评价经济效益；

③确定结构上的荷载（松散荷载）；

④给出衬砌结构的类型及其尺寸；

⑤制定劳动定额、材料消耗标准基础等；

二十八、劳费（H.Lauffer）根据围岩的自稳时间和未支护地段的长度，将围岩分为：

稳定的、易掉块的、极易掉块的、破碎的、很破碎的、有压力的、有很大压力等七级

二十九、自然拱的范围的大小除受上述的围岩地质条件、支护结构架设时间、刚度以及它与围岩的接触状态外，还取决于以下诸因素：

⑴隧道的形状和尺寸：

隧道拱圈越平坦，跨度越大，则自然拱越高，围岩松散压力也越大；

⑵隧道的埋深：

实践证明，只有当隧道埋深超过某一临界值时，才有可能形成自然拱。

习惯上称这种隧道为深埋隧道，否则为浅埋隧道。

由于浅埋隧道不能形成自然拱，所以，它的围岩压力的大小与埋置深度直接相关。

⑶施工因素：

如爆破所产生的震动，常常是引起塌方的重要原因之一，造成围岩压力过大，又如分部开挖多次扰动围岩，也会引起围岩失稳，加大自然拱范围。

三十、围岩压力的确定方法

围岩压力的确定目前常用有下列三种方法：

●直接量测法

●经验法或工程类比法

●理论估算法