隧道與地下工程概述（65頁ppt）

1、隧道與地下工程概述6.1 隧道與地下工程概述 隧道與地下工程是指從事各種隧道與地下工程的規(guī)劃、設(shè)計、施工和運(yùn)營養(yǎng)護(hù)的一門應(yīng)用科學(xué)和工程技術(shù)，是土木工程專業(yè)的一個分支；也可以指巖體或土層中修筑的各類通道和地下構(gòu)筑物，包括地鐵、地下商場等。6.1.1 隧道與地下工程簡介 修建地下工程時，通常在地層內(nèi)挖出具有一定幾何形狀的“坑道”，如矩形、圓形等，由于土層開挖后，應(yīng)力釋放，容易變形、坍塌，所以除了在極為穩(wěn)定的巖層中以外，大多情況下都要在坑道周圍進(jìn)行支護(hù)。地下結(jié)構(gòu)工程中的支護(hù)結(jié)構(gòu)通常采用襯砌，襯砌指的是為防止圍巖變形或坍塌，沿隧道洞身周邊用鋼筋混凝土等材料修建的永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)。襯砌的形狀和尺寸，應(yīng)能使

2、結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)最為合理，既不浪費(fèi)又能滿足要求。襯砌結(jié)構(gòu)。材料為鋼筋混凝土或磚、石。分類方式工程類型按使用功能交通工程、市政管道工程、地下工業(yè)建筑、地下民用建筑、地下軍事工程、地下倉儲工程等按四周圍介質(zhì)軟土地下工程、硬土(巖石)地下工程、海(河、湖)底或懸浮工程等；深埋、中埋、淺埋工程按施工方法淺埋明挖法、蓋挖逆作法、礦山法、盾構(gòu)法、沉管法等按結(jié)構(gòu)形式附建式、單建式、廊道式、棋盤式、單層或多層框架結(jié)構(gòu)按襯砌材料和構(gòu)造磚、石、砌塊混凝土、鋼筋混凝土、噴射混凝土、鑄鐵、鋼纖維混凝土、聚合物鋼纖維混凝土等。 隧道與地下工程有許多分類方法，可以按其使用功能、周圍介質(zhì)、設(shè)計施工方法、建筑材料和斷面構(gòu)造形式

3、分類，也有按其重要程度、防護(hù)等級、抗震等級分，其具體分類見表6.1。 表6.1 隧道與地下工程分類 由于受力特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)形式、使用功能的不同，隧道與地下工程的設(shè)計和施工不同于地上的建筑結(jié)構(gòu)，其主要工程特點(diǎn)表現(xiàn)在： (1) 工程涉及的領(lǐng)域眾多，包括建筑工程、市政工程、交通工程、水電工程、國防工程、能源工程等。水電站地下廠房 地下人防工程示意 (2) 建設(shè)環(huán)境復(fù)雜，考慮因素眾多。地下建筑由于特殊的建筑方式，往往需經(jīng)通風(fēng)、采光、防潮、排水等處理。 (3) 不可預(yù)見因素多，風(fēng)險高，地質(zhì)條件、地下水狀態(tài)等對隧道與地下工程的設(shè)計和施工影響較大，事故發(fā)生率高。地下工程施工時經(jīng)常導(dǎo)致地表沉降或者隆起引起地面開裂

4、，引起附近建筑開裂或者傾斜，嚴(yán)重時可導(dǎo)致建筑倒塌。 南京地鐵二號線地表開裂 上海軌道交通4號線地鐵事故造成房屋傾斜 (4) 投資大，建設(shè)周期長，工程規(guī)模大、造價高。如英吉利海峽隧道(又稱英法海底隧道或歐洲隧道)，是一條連接英國英倫三島與歐洲法國的鐵路隧道，于1994年5月6日開通。它由三條長51km的平行隧洞組成，總長度153km，其中海底段的隧洞長度為338km。從1986年2月12日法、英兩國簽訂關(guān)于隧道連接的坎特布利條約，到1994年5月7日正式通車，歷時8年多，耗資約150億美元。英吉利海峽隧道 隧道與地下工程的發(fā)展歷史與人類的文明史相呼應(yīng)，大概可以分為古代、近代、現(xiàn)代三個時期。 古代

5、時期主要是從人類出現(xiàn)到公元17世紀(jì)。這一時期的主要特點(diǎn)是利用天然材料，如巖石、土體、木材等，輔以較原始的手工或簡單機(jī)械來完成，在技術(shù)上多依賴于經(jīng)驗(yàn)。這一時期的主要工程實(shí)例有：中國窯洞、隋朝地下糧倉等。6.1.2 隧道與地下工程的發(fā)展簡史陜西窯洞 古代地下建筑：人類在原始時期就利用天然洞穴作為群居、活動場所和墓室。這個歷史時期所謂地下建筑工程多局限于帝王貴人的陵墓和人類居住的窯洞。我國的地下儲糧已有5000多年歷史敦煌、云崗、龍門三大石窟群也是我國古代杰出的地下建筑工程。 近代時期是指從17世紀(jì)到第二次世界大戰(zhàn)前后。在這一時期土、木、石、磚等建筑材料特別是現(xiàn)代建筑材料混凝土、鋼材、鋼筋混凝土的廣

6、泛使用，現(xiàn)代數(shù)學(xué)、力學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用，火藥的發(fā)明和廣泛應(yīng)用以及工業(yè)革命的發(fā)展促使大量機(jī)械的使用，使隧道與地下結(jié)構(gòu)進(jìn)入大量發(fā)展時期。八達(dá)嶺隧道是中國自行設(shè)計和施工的第一座越嶺隧道，位于京包鐵路青龍橋車站附近。這座單線隧道全長1091m，由我國杰出的工程師詹天佑親自規(guī)劃督造，1907年開工，在中國技術(shù)人員和工人的努力下，僅用18個月，于1908年竣工 。八達(dá)嶺隧道 1863年法國人Brunel用其發(fā)明并申請專利的最早實(shí)用手掘式盾構(gòu)技術(shù)成功開挖了世界上第一條水底盾構(gòu)隧道，如圖所示是當(dāng)時手掘式盾構(gòu)法修建隧道的示意圖。 近代地下建筑從英國1860年修建、1863年運(yùn)營的第一條地下鐵道算起，至今也只有140

7、多年的歷史。由于戰(zhàn)爭頻繁、城市人口增加、環(huán)境污染日益嚴(yán)重以及能源危機(jī)等因素的影響，地下建筑工程在一些國家得到迅速發(fā)展。日本60年代地下工程總量近1億立方米，70年代為3億立方米。法國巴黎地下交通規(guī)劃為上下兩層。美國已建成4000多座人防指揮所。瑞典建成埋在地下210m深的地下巖石中的熱水庫。 現(xiàn)代時期主要指第二次世界大戰(zhàn)之后到現(xiàn)在。主要特點(diǎn)是工程數(shù)量和規(guī)模迅速擴(kuò)大，各種不同結(jié)構(gòu)形式的地下建筑大量涌現(xiàn)，伴隨的各種現(xiàn)代化的施工設(shè)備、手段、設(shè)計理念層出不窮。如圖所示的上海長江隧道是連接浦東、長興島的交通樞紐工程和重要的地下生命線工程，其南起浦東五好溝，北至崇明長興島，共設(shè)東線和西線兩條隧道，單線全長

8、約8.9km。隧道采用兩臺直徑為15.43的超大型泥水加壓盾構(gòu)施工，其建成后將是世界上直徑最大的盾構(gòu)隧道。 地下建筑結(jié)構(gòu)是隧道與地下工程的重要組成部分，其主要作用是承受地層和室內(nèi)的各種荷載。其結(jié)構(gòu)形式應(yīng)當(dāng)根據(jù)地層的類別、使用目的和施工技術(shù)水平來選擇，可以分為拱形結(jié)構(gòu)、梁板(墻)柱式結(jié)構(gòu)、噴錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)、開敞式結(jié)構(gòu)。6.1.3 隧道與地下工程結(jié)構(gòu)形式(1) 拱形結(jié)構(gòu)這類結(jié)構(gòu)的截面形式基本為拱形。主要有以下幾種形式： 半襯砌結(jié)構(gòu) 厚拱薄墻襯砌 直墻拱頂襯砌 曲墻拱頂襯砌 裝配式襯砌 復(fù)合式襯砌 裝配式襯砌結(jié)構(gòu) 復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu) (2) 梁板（墻）柱式結(jié)構(gòu) 在淺埋地下結(jié)構(gòu)中，梁板（墻）柱式結(jié)構(gòu)采用也很

9、普遍，特別是城市地下建筑中。四周支護(hù)結(jié)構(gòu)和頂板、底板做成現(xiàn)澆混凝土梁板（墻）式結(jié)構(gòu)，中間結(jié)構(gòu)做成鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)空間結(jié)構(gòu)較小時，也可以采用磚砌體隔墻。 (3) 噴錨式支護(hù)結(jié)構(gòu) 噴錨式支護(hù)是在洞室開挖后及時采用噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土、錨桿噴射混凝土或者錨桿鋼筋網(wǎng)噴射混凝土等方式對地層進(jìn)行加固。由于噴錨支護(hù)是一種柔性結(jié)構(gòu)，故能更有效地利用圍巖的自承能力維護(hù)洞室穩(wěn)定，其受力性能一般優(yōu)于整體式襯砌。 (4) 開敞式結(jié)構(gòu) 用明挖法施工修建的地下結(jié)構(gòu)物，需要有和地面連接的通道，它是由淺入深的過渡結(jié)構(gòu)，稱為引道。在無法修筑頂蓋的情況下，一般都做成開敞式結(jié)構(gòu)。 6.2 隧道工程 隧道是修筑在巖體、

10、土體或水底，兩端有出入口，供車輛、行車、水流及管線等通過的通道，包括交通運(yùn)輸方面的鐵路、道路、水(海)底隧道和各種水工隧洞等，具有以下特點(diǎn)： (1) 是交通運(yùn)輸線路穿越天然障礙，包括山嶺、丘陵、土層、水(海)域等的有效方法； (2) 所處地質(zhì)條件復(fù)雜多變，遇到意外情況比較多，工程定位、設(shè)計、施工方法都必須隨時作相應(yīng)調(diào)整； (3) 施工作業(yè)面窄，可能容納的勞動力和機(jī)械設(shè)備都受到限制，對工業(yè)化、機(jī)械化施工要求高； (4) 造價昂貴。從隧道所處的地質(zhì)條件來分，可以分為土質(zhì)隧道和巖石隧道；從埋置的深度來分，可以分為淺埋隧道和深埋隧道；從隧道所處的位置來分，可以分為山嶺隧道、水底隧道和城市隧道。比較常用

11、的還是按照它的用途來分，可以分為交通隧道、市政隧道、水工隧道及礦山隧道等幾類。 6.2.1 交通隧道 交通隧道是應(yīng)用最為廣泛的一種隧道，其作用是提供交通運(yùn)輸和人行的通道，以滿足交通線路暢通的要求，包括公路隧道、鐵路隧道、地下鐵道、高速鐵路隧道、航運(yùn)隧道、人行隧道。國家隧道名稱隧道長度/km開通年代挪威Laerdal24.512000中國秦嶺終南山隧道18.42007瑞士Gotthard16.921980奧地利Arlberg13.971978法國-意大利Frjus12.92003法國-意大利Mont-blanc11.661965挪威Gudvanga11.431991挪威Flogefonn11.1

12、32001日本Kan-etsu I11.011990日本Kan-etsu II10.921986意大利Gran Sasso(東向)10.171984意大利Gran Sasso(西向)10.121995法國Le Tunnel Est102006世界上10km以上的公路隧道 我國最長的公路隧道為陜西秦嶺終南山公路隧道，長18.4km，單孔雙車道。設(shè)計工期為67個月，總投資約25億元人民幣 秦嶺終南山隧道 過去，在山區(qū)修建公路為節(jié)省工程造價，常常選擇盤山繞行，寧愿延長距離而避開修建隧道昂貴的費(fèi)用。隨著社會經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)的發(fā)展，高速公路的大量出現(xiàn)，對道路的修建技術(shù)提出了較高的標(biāo)準(zhǔn)，要求線路順直、坡度平緩、

13、路面寬敞等，因此，在道路穿越山區(qū)時，出現(xiàn)了大量的隧道方案。隧道的修建在改善公路技術(shù)狀態(tài)，縮短運(yùn)行距離，提高運(yùn)輸能力，以及減少事故等方面起到重要的作用。我國修建的秦嶺終南山隧道長18.02km，它將翻越秦嶺的道路縮短約60km，時間減少2個多小時。 秦嶺終南山隧道 洛達(dá)爾隧道位于挪威西部地區(qū)的洛達(dá)爾和艾于蘭之間，全長24.51km。于1995年3月開始動工興建，2000年11月27日正式通車，整個工程項目共耗資約1億美元。洛達(dá)爾隧道通車后，奧斯陸與卑爾根之間的行車時間將從以往的14個小時縮短至7個小時，車輛在冬季照常通行無阻。 洛達(dá)爾隧道世界最長的公路隧道 公路隧道需要有較完善的通風(fēng)、照明、防災(zāi)

14、等附屬設(shè)施，以防止隧道內(nèi)的事故，特別是汽車火災(zāi)事故，而且最好采用上下行分開的帶有管理人員用通道的雙孔斷面。對于長大隧道，必要時應(yīng)當(dāng)考慮設(shè)置豎井式通風(fēng)或者人工通風(fēng)如射流式縱向通風(fēng)。射流式通風(fēng)是將射流式風(fēng)機(jī)置于車道的吊頂部，吸入隧道內(nèi)的部分空氣，以30m/s左右的速度吹出，用以升壓，使空氣加速流通，達(dá)到通風(fēng)的目的。 公路隧道附屬設(shè)施 顯著特點(diǎn)是晝間需要照明。防止司機(jī)視覺信息不足引發(fā)交通事故。應(yīng)保證白天習(xí)慣于外界明亮寬闊的司機(jī)進(jìn)入隧道后仍能認(rèn)清行車方向，正常駕駛。隧道照明主要由入口部照明、基本部照明和出口部照明與接續(xù)道路照明構(gòu)成。隧道內(nèi)照明 汽車排出的廢氣含有多種有害物質(zhì)，如一氧化碳CO、氮氧化合物

15、NOx、碳?xì)浠衔颒C，亞硫酸氣體和煙霧粉塵。用通風(fēng)的方法從洞外引進(jìn)新鮮空氣沖淡一氧化碳的濃度至衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，即可使其它因素處于安全濃度。隧道內(nèi)通風(fēng)專供火車運(yùn)輸行駛的隧道。鐵路隧道是修建在地下或水下并鋪設(shè)鐵軌供機(jī)車車輛通行的建筑物。鐵路穿越山嶺地區(qū)時，需要克服高程障礙，由于鐵路限坡平緩，這些山嶺地區(qū)限于地形而無法繞行，常常不能通過展線獲得所需的高程。此時，開挖隧道穿越山嶺是一種合理的選擇，其作用可以使線路縮短，減小坡度，改善運(yùn)營條件，提高牽引定數(shù)。如寶成線寶雞至秦嶺段線路密集地設(shè)的48座隧道，占線路總延長的37.75%。鐵路隧道與公路隧道按照長度分類。 鐵路隧道表6.3 鐵路隧道與公路隧道按長度分

16、類隧道分類特長隧道長隧道中隧道短隧道鐵路隧道長度100003000100005003000500公路隧道長度3000100030002501000250隧道名稱所在線路隧道長度/km(預(yù)計)建成時間備注新烏鞘嶺蘭新20.052006雙線秦嶺西康18.462000復(fù)線黑山蘭渝15.76在建 (2011)木寨嶺蘭渝19.02在建 (2011)西秦嶺蘭渝28.24在建 (2011)哈達(dá)鋪蘭渝22.1在建 (2011)石門蘭渝23.0在建 (2011)秦峪蘭渝19.9在建 (2011)新關(guān)角西格32.64在建 (2012)復(fù)線高蓋山向莆21.05在建 (2010)雪峰山向莆17.92在建 (2010)

17、戴云山向莆27.79在建 (2010)青云山向莆22.16在建 (2010)太行山石太客專27.852009呂梁山太中20.752009象山龍廈15.90在建 (2010)石羊山大瑞17.59在建 (2010)高黎貢山大瑞18.73在建 (2010)中國鐵路已運(yùn)營或在建15km以上隧道一覽表 鐵路隧道我國最長鐵路隧道蘭新鐵路烏鞘嶺隧道(全長20.05公里) 最高的鐵路隧道青藏鐵路風(fēng)火山隧道，全長1338m，軌面海拔高度4905.4m。 中國鐵路隧道約有半數(shù)以上分布在川、陜、云、貴四省。 大瑤山隧道是我國最長的鐵路隧道之一,長14.295km.黃浦江人行隧道:隧道為我國第一條越江人行隧道，建于浦

18、西南京路外灘與浦東陸家嘴東方明珠塔之間，隧道內(nèi)徑6.67米，全長646.7米。 鐵路或公路遇到水面障礙物時，除可修建橋梁通過外，修建水底隧道可能是最佳方案。尤其在水面寬，航運(yùn)繁忙，通過巨型船只較多，不宜建造高橋和長引橋的情況下。水底隧道 水底隧道與橋梁工程相比，具有隱蔽性好，可保證平時與戰(zhàn)時的暢通，抗自然災(zāi)害能力強(qiáng)，并對水面航行無任何妨礙的優(yōu)點(diǎn)，但其造價較高。地下鐵道 地下鐵道是在大城市中主要在地下修筑隧道，鋪設(shè)軌道，以電動快速列車運(yùn)送大量乘客的公共交通體系，簡稱地鐵。 在城市郊區(qū)，地鐵線路?？裳由熘恋孛婊蚋呒軜蛏稀５罔F運(yùn)輸不占街道面積，不干擾地面交通。地下鐵道是在大城市中解決交通擁擠、車輛堵

19、塞的有效途徑之一。由于地下鐵道能快速、安全、準(zhǔn)時地大量輸送乘客，成為大城市解決交通矛盾的有力手段。 地下鐵道 1863年世界上第一條地鐵在倫敦建成通車，列車用蒸汽機(jī)車牽引，線路長約6.4公里，是用明挖法施工的。1890年在倫敦首次用盾構(gòu)法施工，建成一條地鐵線路，列車用電力機(jī)車牽引，線路長約5.2公里?，F(xiàn)在全世界地鐵運(yùn)營里程總計4000余公里(見圖6.23)。其中莫斯科和東京接近300公里。莫斯科地鐵的客運(yùn)量居世界首位，1979年平均每晝夜達(dá)650萬人次，占全市公共交通總客運(yùn)量的41。手掘式盾構(gòu)法修建隧道 莫斯科地鐵 地下鐵道線路的軌道同地面鐵路的軌道相似，一般采用標(biāo)準(zhǔn)軌距或同地面鐵路相同的軌距

20、，隨著地鐵車輛軸重的加大和年通過總量的增長以及列車速度的提高。 目前各國地鐵均采用較重型的鋼軌，道床一般為碎石道床或混凝土整體式道床。碎石道床結(jié)構(gòu)簡單，施工容易，造價低，減振、減噪性能較好，但養(yǎng)護(hù)和維修工作量大?；炷恋来簿S修方便，但需用彈性扣件和橡膠墊板等改善軌道的彈性。 地下鐵路建設(shè)周期長，投資巨大。上海市地鐵從準(zhǔn)備到1993年開始運(yùn)營，歷經(jīng)多年，地鐵1km投資已達(dá)兩億元人民幣以上。 城市人口狀況 城市交通流量情況 城市地面、上部空間進(jìn)行地鐵建設(shè)的可能性 城市中心區(qū)域的土地被超強(qiáng)度開發(fā)，建筑容量、商業(yè)容量等均達(dá)到飽和狀態(tài)，其地面、上部空間在現(xiàn)有的技術(shù)條件下已被充分利用，調(diào)整的余地不大。地下

21、鐵道具有優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn) 類型因素介紹地下鐵道具有的優(yōu)點(diǎn)節(jié)省土地由于一般大都市的市區(qū)地皮價值高昂，將鐵路建于地底，可以節(jié)省地面空間，令地面地皮可以作其他用途；減少噪音鐵路建于地底，可以減少地面的噪音。減少干擾由于地鐵的行駛路線不與其他運(yùn)輸系統(tǒng)重疊、交叉，因此行車受到的交通干擾較少，可節(jié)省大量通行時間，能緩解街道交通的擁擠和降低交通事故。節(jié)約能源在全球暖化問題下，地鐵是最佳大眾交通運(yùn)輸工具。由于地鐵行車速度穩(wěn)定，大量節(jié)省通勤時間，使民眾樂于搭乘，也取代了許多開車所消耗的能源。地下鐵道存在的缺點(diǎn)建造成本高由于要鉆挖地底，地下建造成本比建于地面高昂。建設(shè)周期長同樣由于要挖地道，鋪設(shè)鐵軌，設(shè)備等等，以及各種

22、調(diào)試工作。地鐵從開始動工到投入運(yùn)營需要很長的時間。前期時間長建設(shè)地鐵的前期時間較長，由于需要規(guī)劃和政府審批，甚至還需要試驗(yàn)。從開始醞釀到付諸行動破土動工需要非常長的時間，短則幾年，長則十幾年也是有可能的。 由于高速鐵路列車運(yùn)行速度很高，列車與隧道內(nèi)空氣之間的相互作用影響變成不得不考慮的問題。高速列車在隧道內(nèi)行駛時所誘發(fā)的種種空氣動力學(xué)問題，如隧道中的氣動壓力波、列車風(fēng)速（繞流）、列車的空氣動力阻力、微壓波等問題會對高速列車在隧道中運(yùn)行產(chǎn)生極其重要的影響，它們嚴(yán)重涉及行車安全。因此，高速鐵路隧道截面形狀，凈空面積，出入口端的結(jié)構(gòu)類型與普通鐵路存在較大差異。高速鐵路隧道空氣動力學(xué)問題類型空氣動力學(xué)

23、問題介紹瞬變壓力由于瞬變壓力，引起旅客不適，并對車輛造成危害行車阻力加大行車阻力加大，引起對列車動力和能耗的特殊要求；列車過風(fēng)加劇列車通過隧道時產(chǎn)生的過風(fēng)加劇，會影響在隧道中的工作人員安全；產(chǎn)生微壓波高速列車進(jìn)入隧道時產(chǎn)生微壓波，引起爆炸噪聲并危及洞口建筑物；隧道內(nèi)熱量積聚隧道內(nèi)熱量積聚，產(chǎn)生空氣動力學(xué)噪音。 修建在城市地下，用作敷設(shè)各種市政設(shè)施地下管線的隧道。由于在城市中進(jìn)一步發(fā)展工業(yè)和提高居民文化生活條件的需要，供市政設(shè)施用的地下管線越來越多，如自來水、污水、暖氣、熱水、煤氣、通信、供電等。管線系統(tǒng)的發(fā)展，需要大量建造市政隧道，以便從根本上解決各種市政設(shè)施的地下管線系統(tǒng)的經(jīng)營水平問題。在布

24、置地下的通道、管線、電纜時，應(yīng)有嚴(yán)格的次序和系統(tǒng)，以免在進(jìn)行檢修和重建時要開挖街道和廣場。市政隧道 山體中或地下開鑿的過水隧道。水工隧道包括以下幾種：引水隧道、尾水隧道、導(dǎo)流隧道或泄洪隧道、排沙隧道。 水工隧道歷史悠久，早在公元前120前111年，中國就在今陜西省龍首渠上修筑了長達(dá)10余里的輸水隧道。近代，由于灌溉、供水和水電建設(shè)的發(fā)展，采用隧道的工程日益增多。 20世紀(jì)60年代以后，隨著巖石力學(xué)、施工技術(shù)以及新奧地利隧道施工法的應(yīng)用和計算技術(shù)的發(fā)展，水工隧道建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，設(shè)計理論也逐步趨向合理，預(yù)應(yīng)力襯砌、錨噴支護(hù)、利用高壓噴射灌漿在軟基上開挖洞室、將襯砌與圍巖視為整體的有限單元法等都在

25、發(fā)展。 世界上最長的水工隧道是芬蘭首都赫爾辛基供水修建的長達(dá)120km的引水隧道；開挖斷面最大的是瑞典斯托諾爾福斯水電站的尾水隧道，斷面面積為390m2。中國陜西省馮家山灌溉引水隧道長12.6km；黃河上的龍羊峽水電站導(dǎo)流隧道，斷面面積為15m16m。 水工隧道 在實(shí)際工程中，為簡化樞紐布置，節(jié)省投資，在可能條件下宜考慮一洞多用。如發(fā)電與灌溉、供水相結(jié)合，將發(fā)電后的尾水用于灌溉、工業(yè)及城鎮(zhèn)供水；導(dǎo)流隧道在完成導(dǎo)流任務(wù)后，可以改作灌溉隧道或泄洪隧道。較地面上的水電站相比，其受季節(jié)性降水影響小，即使在枯水季節(jié)也能發(fā)揮作用。圖6.29為錦屏水電站地下廠房透視圖。 錦屏水電站地下廠房三維透視圖 在礦山

26、開采中，為了能從山體以外通向礦床和將開采到的礦石運(yùn)輸出來，是通過修建隧道來實(shí)現(xiàn)的，其作用主要是為采礦服務(wù)的，有下列幾種：(1) 運(yùn)輸巷道 向山體開鑿隧道通到礦床，并逐步開辟巷道，通往各個開采面。前者稱為主巷道，為地下礦區(qū)的主要出入口和主要的運(yùn)輸干道；后者分布如樹枝狀，分向各個采掘面，此種巷道多用臨時支撐，僅供作業(yè)人員進(jìn)行開采工作的需要。(2) 給水隧道 送入清潔水為采掘機(jī)械使用，并將廢水積水通過泵抽排出洞外。(3) 通風(fēng)隧道 礦山地下巷道穿過的地層，一般都有地下有害氣休涌出，采掘機(jī)械業(yè)要排出廢氣，工作人員呼出氣體，使得巷道內(nèi)空氣變得污濁。如果地層中的氣體含有瓦期，將會危及人身安全。因此，必設(shè)置

27、通風(fēng)巷道，把有害氣體排除出去，補(bǔ)充新鮮空氣。 礦山隧道 6.3 地下工程 隧道與地下工程是指從事各種隧道與地下工程的規(guī)劃、設(shè)計、施工和運(yùn)營養(yǎng)護(hù)的一門應(yīng)用科學(xué)和工程技術(shù)，是土木工程專業(yè)的一個分支；也可以指巖體或土層中修筑的各類通道和地下構(gòu)筑物，包括地鐵、地下商場等。6.3.1 城市地下工程 日本大阪長掘地下結(jié)構(gòu)示意圖。是一條連接四條地鐵線路車站，并將商業(yè)、停車、人行過街等設(shè)施整合為一體，成功實(shí)現(xiàn)地區(qū)性人車立體分流的大型地下綜合體。其地下分為四層：一層是集商業(yè)、飲食和人行公共步道為一體的地下步行商店街；二三層為地下車庫，四層為換乘系統(tǒng)，最深處達(dá)50米。為多層次城市地下空間充分利用的一個很好實(shí)例。

28、6.3 地下工程6.3.1 城市地下工程上海人民廣場地下綜合體地下綜合體特點(diǎn) 多重功能、空間重疊、設(shè)施綜合地下街地下街的作用：(1)有效利用地下空間，改善城市交通。(2)地下街與商業(yè)開發(fā)相結(jié)合，活躍市場，繁榮了城市經(jīng)濟(jì)。(3)改善城市環(huán)境，豐富了人民物質(zhì)與文化生活。 地下商場 中國式的大中型地下綜合體、地下商場在一些城市建成，以下是開封相國寺地下商場平、剖面圖：開封相國寺地下商場平剖面圖地下停車場 我國若干大城市的停車問題已日益尖銳，對有組織的公共停車的需求已十分迫切。 以下所示為城市地下停車庫的形式之一： 附建在高層住宅樓的裝配式地下停車庫 人類自古就有利用地下空間貯存物資的傳統(tǒng)，我國古代就

29、有地下貯糧，歐洲人則在地下建立酒窖貯酒等。但地下倉庫在近幾十年才有大規(guī)模的發(fā)展。 貯存在地上倉庫的物品，由于種種原因在貯存過程中有著不同程度的損耗，如糧食的霉變，油料的揮發(fā)等，而地下貯存?zhèn)}庫的損耗程度要小很多。據(jù)我國的經(jīng)驗(yàn)，地面糧庫的損耗程度約為千分之三，而地下糧庫則為萬分之三。6.3.2 地下倉庫 為防御戰(zhàn)時各種武器的殺傷破壞而修筑的地下工程，如人員掩蔽工事、作戰(zhàn)指揮部、軍用地下工廠和倉庫等等。有些地下工程如地下鐵道和樓房的地下室等，雖以平時使用為主，但也多考慮戰(zhàn)時防護(hù)的需要而加強(qiáng)其主體，并增設(shè)各種防護(hù)設(shè)施，使其在戰(zhàn)時具有防護(hù)工程的作用。 6.3.3 地下防護(hù)工程工程的主要防護(hù)對象應(yīng)是核武器

30、，有的并要兼顧常規(guī)武器的直接命中作用。 隧道與地下工程施工方法種類繁多，總體上可以分為巖石地下工程施工方法和土層地下工程施工方法。其中巖石地下工程施工方法可以分為礦山法、新奧法和隧道掘進(jìn)機(jī)施工法；土層地下施工方法可以分為明挖法、淺挖法、蓋挖法、沉井、沉管、頂管法、盾構(gòu)法等。6.4 隧道與地下工程施工6.4.1 巖石地下工程施工 (1) 礦山法 礦山法也稱鉆爆法，是暗挖法的一種，主要用鉆眼爆破方法開挖斷面而修筑隧道及地下工程的施工方法。因借鑒礦山開拓巷道的方法得名。用礦山法施工時，將整個斷面分部開挖至設(shè)計輪廓，并隨之修筑襯砌。 鉆爆法開挖作業(yè)程序包括鉆孔裝藥爆破通風(fēng)支護(hù)裝碴運(yùn)輸?shù)裙ば颉?(2)

31、新奧法 新奧法全稱是新奧地利隧道施工方法(New Austrian Tunneling Methods，縮寫為NATM)，是在礦山法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。應(yīng)用巖體力學(xué)的理論，通過對隧道圍巖變形的量測、監(jiān)控，采用新型的支護(hù)結(jié)構(gòu)，盡量利用圍巖自承能力指導(dǎo)隧道設(shè)計和施工的方法。新奧法的主要原則為“少擾動、早噴錨、快封閉、勤測量” 。傳統(tǒng)礦山法與新奧法施工的區(qū)別施工過程新奧法傳統(tǒng)礦山法支護(hù)臨時支護(hù)噴錨支護(hù)木支撐為主，鋼支撐永久支護(hù)復(fù)合式襯砌單層模注混凝土襯砌閉合支護(hù)強(qiáng)調(diào)不強(qiáng)調(diào)控制爆破必須采用可采用測量必須采用無施工方法分塊較少分塊較多 新奧法采用噴錨支護(hù)作為臨時支護(hù)，比之木支撐有顯著的優(yōu)點(diǎn)，除了能節(jié)省大量的木材外，它還能及時施作，能有效地控制圍巖的變形，并充分發(fā)揮圍巖的承載能力，并作為復(fù)合式襯砌的一部分。 (3) 隧道掘進(jìn)機(jī)施工 隧道掘進(jìn)機(jī)施工方法是一種采用專門機(jī)械切削破巖來開挖隧道的方法。在不同地質(zhì)條件需要不同的掘進(jìn)機(jī)，適用于軟弱不穩(wěn)定地層的稱為盾構(gòu)機(jī)，適用于堅硬巖石地層的稱為巖石掘進(jìn)機(jī)。掘進(jìn)機(jī)法是在整個隧道斷面上，用連續(xù)掘進(jìn)的聯(lián)動機(jī)械施工的方法。全斷面掘進(jìn)機(jī) 懸臂式掘進(jìn)機(jī) 在土層等較軟地層中進(jìn)行地下工程施工，必須考慮土層不足以提供自身較長時期穩(wěn)定的特性。土層地下工程中常用的施工方法有明挖法、淺埋暗挖法等。 (1) 明挖法