隧道整體介紹課件

1、隧道工程巖土與地下工程教研室隧道工程第一章 緒論第十章 典型隧道工程簡介第二章 隧道工程的勘測設(shè)計第三章 隧道主體及附屬建筑結(jié)構(gòu)第四章 隧道圍巖分級及圍巖壓力第五章 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)計算第六章 隧道施工方法第七章 隧道工程設(shè)計中的有限元方法第八章 隧道施工組織設(shè)計第九章 隧道運(yùn)營管理與養(yǎng)護(hù)第一章 緒論1 1.1 隧道工程的基本概念 1.2 隧道的分類及其作用 1.3 隧道工程的發(fā)展趨勢隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 一方面是指從事研究和建造各種隧道及地下工程的規(guī)劃、勘測、設(shè)計、施工和養(yǎng)護(hù)的一門應(yīng)用科學(xué)和工程技術(shù)，是土木工程的一個分支；另一方面是指在巖體或土層中修建的通道和各種

2、類型的地下建筑物。 隧道工程 1.2 隧道的分類及其作用按所處地層分土質(zhì)隧道、石質(zhì)隧道按埋置深度分淺埋隧道、深埋隧道按斷面形式分圓形、馬蹄形、矩形按所在位置分山嶺、水底、城市隧道按斷面數(shù)值分特大斷面(100m2以上)大斷面(50100m2)中等斷面(1050m2)小斷面(310m2)極小斷面(3m2以下)隧道分類 虎門某隧道，八車道，370m，跨度21m，247m21. 交通隧道是隧道中為數(shù)最多的一種。作用是提供運(yùn)輸。(1) 鐵路隧道 1888年我國臺灣省修建第一條獅球嶺鐵路隧道。 我國修建10km以上長度的隧道是從14.295km長的雙線隧道大瑤山隧道開始。 秦嶺鐵路隧道,18.456公里,

3、榮獲魯班獎、詹天佑大獎、國家科技進(jìn)步一等獎 2000.056905水柏松河121969.107032京原驛馬嶺111995.127252橫南分水關(guān)10軌距1067mm1979.127757臺灣北回觀音9雙線，軌距1067mm1991.128070臺灣南回中央81994.038144侯月云臺山線71996.068178侯月云臺山線6雙線1988.088460大秦軍都山51996.099392南昆米花嶺42000.0312782朔黃長梁山3雙線1987.1214294衡廣復(fù)線大瑤山22000.0518456西康秦嶺線1備 注建成年月隧道長度/m所在線路隧道名稱序號表1-1 中國鐵路5km以上隧道一

4、覽表中國最長鐵路隧道(雙線)2006.0620050蘭新烏鞘嶺34單線，2005年10月開工2007.106381洛湛線長樂33雙線1987.085058大秦白家灣321970.045140盤西支線平關(guān)312000.105194內(nèi)昆朱嘎301973.055226襄渝武當(dāng)山291994.125240寶中六盤山28軌距1067mm1979.125286臺灣北回南澳272000.055306內(nèi)昆黃蓮坡261972.125334襄渝大巴山25備 注建成年月隧道長度/m所在線路隧道名稱序號表1-1 中國鐵路5km以上隧道一覽表(續(xù))(2) 公路隧道公路的限制坡度和最小曲線半徑都沒有鐵路那樣嚴(yán)格。高速公路

5、不斷涌現(xiàn)。它要求線路順直、平緩、路面寬敞，因此在穿越山區(qū)時，常采用隧道方案，縮短運(yùn)行距離。城市附近，為避免平面交叉，利于高速行車，也常采用隧道方案。全球10km以上的部分公路隧道見表1-2。198610 926Kan-etsu日本199011 010Kan-etsu日本200111 130Folgefonn挪威199111 428Gudvanga挪威196511 660Mont-Blanc法國-意大利198012 895Frjus法國-意大利200612 900Xueshan中國臺灣200618020Qinglin中國197813 972Arlberg奧地利198016 918St.Gotth

6、ard瑞士200024 510Laerdal挪威開通年代隧道長度/m隧道名稱國家表1-2 世界上10km以上的公路隧道2004200610 000Le Tunnel Est法國199510 121Gran Sasso(西向)意大利198410 176Gran Sasso(東向)意大利201010 750Hida日本開通年代隧道長度/m隧道名稱國家表1-2 世界上10km以上的公路隧道(續(xù)) 鐵路與公路隧道按長度分類見表1-3 。表1-3 鐵路與公路隧道按長度分類2501000250300010003000公路隧道(m)500300050010000300010000鐵路隧道(m)短隧道中隧道長

7、隧道特長隧道隧道分類 秦嶺終南山公路隧道，長度居世界第二、亞洲第一，建設(shè)規(guī)模世界第一，被譽(yù)為“天下第一隧”. (3) 地下鐵道1863年倫敦建成世界上第一條地下鐵道。地下鐵道是大量快速輸送乘客的一種城市軌道交通運(yùn)輸設(shè)施，能緩解和解決大城市中交通擁擠、車輛堵塞問題。地下鐵道是現(xiàn)代化的交通工具，具有運(yùn)送能力大，運(yùn)行速度快、準(zhǔn)點、安全、成本低和環(huán)境污染小等優(yōu)點，節(jié)省了乘車時間，便利了乘客的活動。迄今為止，我國內(nèi)地已有北京、上海、廣州、天津、深圳等多座城市有地下鐵道在營運(yùn)。 (4) 水底隧道 交通線路橫跨江、河道時，可以采用架橋、輪渡或修建海底隧道通過。但架橋受凈空、戰(zhàn)爭的限制和約束，輪渡又受天氣影響

8、和通行量限制，采用水底隧道可以較好地解決上述問題。 我國自上世紀(jì)60年代開始研究用盾構(gòu)法修建黃浦江水底隧道，并于80年代建成通車。1993年建成的廣州珠江水底隧道，是我國第一條采用沉埋法修建的隧道(地鐵與公交、市政管道共用，長1.23km)，1995年又在寧波甬江建成了第二條沉管水底隧道(高速公路，長1.019km)，擬動工修建的京滬高速鐵路在跨越長江時，亦準(zhǔn)備采用長16.674km的沉管隧道方案。 (5) 航運(yùn)隧道 當(dāng)運(yùn)河需要越過分水嶺時，克服高程障礙成為十分困難的問題。修建航運(yùn)隧道，可以把分水嶺兩邊的河道溝通起來，減少繞行距離，既可以縮短航程，又可以省掉修建多級船閘的費(fèi)用，河道順直，大大改

9、善航運(yùn)條件。 (6) 人行地道在城市鬧市區(qū)中，需要穿越車輛密集的街道、高速公路、高速鐵路以及交通事故易發(fā)路段，通常采用修建人行地道的辦法緩解地面交通壓力，盡量避免或減少交通事故。2. 市政隧道 在城市中為規(guī)劃安置的各種不同市政設(shè)施而在地面以下修建的各種地下孔道稱為市政隧道。 (1) 給水隧道 為滿足城市自來水管網(wǎng)系統(tǒng)需要而修建的隧道 。 (2) 污水隧道 城市中每天需要排放大量的生活污水和工業(yè)廢水，這些污廢水需要排放到污水處理中心進(jìn)行集中處理，這就需要有地下的排污隧道。 (3) 管路、線路隧道 城市中的煤氣、暖氣、熱水等地下管路隧道；輸送電力的電纜以及通訊的電纜，都安置在地下孔道中，稱為線路隧

10、道。 (4) 人防隧道 為了戰(zhàn)時的防空目的，城市中需要建造人防隧道。在受到空襲威脅時，市民可以進(jìn)入安全的庇護(hù)所。3. 水工隧道(1) 給水隧道 是將河流或水庫中的水引入帶動水電站的發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生動力資源的孔道。 (2)尾水隧道 水電站把發(fā)電機(jī)組排出的廢水送出去的孔道。 (3)排沙隧道 用來沖刷水庫中淤積的泥沙，把泥沙裹帶送出水庫大壩的孔道。 (4)導(dǎo)流隧道或泄洪隧道 是水利工程中的一個重要組成部分。由它疏導(dǎo)水流并補(bǔ)充溢洪道流量超限后的泄洪作用，如舉世矚目的三峽工程即建有導(dǎo)流隧道。4. 礦山隧道 在礦山開采中，從山體以外修建一些隧道（巷道）通向礦床而進(jìn)行開采活動，達(dá)到采礦作業(yè)的目的。 (1)運(yùn)

11、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。 (2)給水隧道 送入清潔水為采掘機(jī)械使用，并通過泵及時將廢水及積水排出洞外的通道。 (3)通風(fēng)隧道 采用通風(fēng)機(jī)把礦山巷道中污濁空氣抽出去，并把新鮮空氣補(bǔ)進(jìn)來的通道稱通風(fēng)隧道。通風(fēng)隧道既可以利用原有巷道也可以單獨(dú)修建。 1.3 隧道工程的發(fā)展趨勢 隧道工程是一門古老的學(xué)科： 第一座隧道是用蒸汽機(jī)車牽引的鐵路隧道是18261830年在英國利物浦至曼徹斯特的鐵路線上，全長1190m。1898年建成了穿越阿爾卑斯山的辛普郎隧道。在該座隧道中，第一次應(yīng)用了TNT炸藥(硝化甘油)和鑿巖機(jī)。1971年日本新干線上修建了大清水隧道，全長22,2

12、30m，是目前世界上最長的鐵路山嶺隧道。 現(xiàn)代隧道設(shè)計、施工理念和方法發(fā)生了重大變化和改觀。如新奧法施工理念的提出和應(yīng)用，以可靠度理論為基礎(chǔ)的概率極限狀態(tài)設(shè)計法引入隧道結(jié)構(gòu)計算，使得隧道設(shè)計施工理論不斷得到補(bǔ)充和完善。 在克服不良地質(zhì)的困難條件方面，已經(jīng)取得了豐富經(jīng)驗。如海拔46004900m的高原多年凍土地帶的青藏線上修建昆侖山、風(fēng)火山隧道；在零下40的嚴(yán)寒地區(qū)修建了楓葉嶺隧道；在渝懷線上，克服了2000m3/h大量涌水的困難，修建了園梁山隧道(11068m)；在南昆線上，防止了瓦斯量達(dá)60m3/h的威脅，修成了家竹箐隧道。隧道工程又是一門快速發(fā)展中年輕的科學(xué): 進(jìn)一步提高隧道施工機(jī)械化施工

13、水平。20世紀(jì)80年代在大瑤山隧道中開始應(yīng)用大型全液壓的鉆孔臺車。襯砌已由磚石壘砌過渡到混凝土就地模筑，再到目前普遍推廣使用雙層復(fù)合式襯砌。開挖程序已由小導(dǎo)坑超前，進(jìn)而采用少分塊的大斷面開挖；從木支撐、鋼木支撐，進(jìn)而采用錨桿支撐。施工方法上，從礦山法逐步過渡到新奧法。20世紀(jì)90年代中期，又引進(jìn)全斷面掘進(jìn)機(jī)用于西康線的秦嶺隧道(長18.5km)施工中。而在廣州、上海、南京、深圳等城市的地下鐵道建造中，已普遍開始使用機(jī)械化盾構(gòu)。 青藏鐵路風(fēng)火山隧道，是目前世界上海拔最高的鐵路隧道。平均海拔4900米左右，年均氣溫零下7，最低氣溫零下41，隧道洞身全部位于凍土、凍巖中，地質(zhì)巖層復(fù)雜，集飽冰凍土、富

14、冰凍土、裂隙冰、泥砂巖等惡劣地質(zhì)于一體。 楓葉嶺隧道位于吉林省白山市灣溝鎮(zhèn)境內(nèi)，全長2188米，設(shè)計凈高 7.4米，凈寬10.5米，隧道地處長白山高寒山區(qū)，最低氣溫達(dá)43.8；隧道穿越多處斷層，地質(zhì)復(fù)雜，施工難度大。 家竹箐隧道是中國鐵路瓦斯含量最高的長大隧道,據(jù)測算，隧道施工通過煤層時，瓦斯涌出量最多達(dá)到每小時349立方米。因此，家竹箐隧道屬高瓦斯有突出危險的隧道，其施工難度和危險性，在我國鐵路隧道建設(shè)史中還沒有先例。 完善和提高隧道工程的理論分析和計算水平。從結(jié)構(gòu)力學(xué)計算轉(zhuǎn)到以矩陣分析的方式用電子計算機(jī)計算，并進(jìn)一步應(yīng)用有限元、數(shù)值流形等方法進(jìn)行分析；從把地層壓力視為外力荷載，到把圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)組成受力統(tǒng)一體系的共同作用理論；從過去認(rèn)為地層巖體為松散介質(zhì)，進(jìn)而考慮巖體的彈性、塑性和粘性，以及各種性質(zhì)的轉(zhuǎn)變，擬出各種能進(jìn)一步體現(xiàn)巖性的模型，進(jìn)行受力的分析。 隧道工程還要進(jìn)一步做好地質(zhì)勘測和發(fā)展完善地質(zhì)超前預(yù)報技術(shù)。由于隧道工程地質(zhì)條件復(fù)雜有許多不可預(yù)見的因素，其風(fēng)險比地面工