土木工程概論第10章-隧道工程及地下工程課件

第十章隧道工程及地下工程從1863英國(guó)倫敦建成世界上第一條地鐵開始，地下空間開始逐步被人類利用。

圖10-1英國(guó)第一條地鐵第十章隧道工程及地下工程從1863英國(guó)倫敦建成世地下空間的發(fā)展歷史大致分為下列四個(gè)階段第一時(shí)代：從人類出現(xiàn)至公元前3000年的遠(yuǎn)古時(shí)期，原始人類利用洞穴居住。第二時(shí)代：從公元前3000年至5世紀(jì)的古代時(shí)期，埃及金字塔、古巴比倫引水隧道等均為此時(shí)代的經(jīng)典建筑。我國(guó)東周及秦漢時(shí)期的陵墓和地下糧倉，已經(jīng)初具規(guī)模。第三時(shí)代：從5世紀(jì)到14世紀(jì)的中世紀(jì)的古代時(shí)期。約于公元7世紀(jì)，我國(guó)隋末唐初時(shí)的孫思邈在《丹經(jīng)》一書中記載了黑火藥的制法，公1225年以后傳入伊斯蘭國(guó)家，13世紀(jì)后期傳到歐洲，世界范圍礦石開采技術(shù)出現(xiàn)，推動(dòng)了地下工程的發(fā)展。

第十章隧道工程及地下工程地下空間的發(fā)展歷史大致分為下列四個(gè)階段第一時(shí)代：從人類出現(xiàn)至第四時(shí)代：從15世紀(jì)開始的近代與現(xiàn)代。近代隧道興起于運(yùn)河時(shí)期，從17世紀(jì)起，歐洲陸續(xù)修建了許多運(yùn)河隧道。法國(guó)的蘭葵達(dá)克運(yùn)河隧道，建于1666一1681年，長(zhǎng)157m，它可能是最早用火藥開鑿的隧道。1830年前后，鐵路成為新的運(yùn)輸手段。1866年瑞典人諾貝爾發(fā)明了黃色炸藥，為開鑿堅(jiān)硬巖石創(chuàng)造了條件。第十章隧道工程及地下工程圖10-2現(xiàn)代鐵路隧道第四時(shí)代：從15世紀(jì)開始的近代與現(xiàn)代。近代隧道興起于運(yùn)河時(shí)期10.1隧道圖10-3石門隧道第十章隧道工程及地下工程世界上最古老的隧道是古代巴比倫城連接皇宮與神廟間的人行隧道，建在公元前2160一公元前2180年。我國(guó)最早的交通隧道是位于今陜西漢中縣的“石門”隧道，建于公元66年。10.1隧道圖10-3石門隧道第十章隧道工程及地下10.1.1公路隧道第十章隧道工程及地下工程1.公路隧道線行和凈空根據(jù)公路設(shè)計(jì)規(guī)范要求，公路隧道平面盡可能采用直線。在必須采用曲線時(shí)，應(yīng)盡可能采用大半徑曲線。隧道凈空(ClearanceofTunnel)是指隧道內(nèi)輪廓線所包圍的空間，包括公路隧道建筑限界、通風(fēng)及其他功能所需的斷面積。2.公路隧道通風(fēng)公路隧道的通風(fēng)是保證公路隧道正常安全使用的重要條件。按照隧道通風(fēng)的方式可以分為以下兩大類(1)自然通風(fēng)(2)機(jī)械通風(fēng)圖10-4公路隧道線性

圖10-5公路隧道通風(fēng)

10.1.1公路隧道第十章隧道工程及地下工程1.公路隧10.1.1公路隧道表10-1隧道通風(fēng)方式第十章隧道工程及地下工程10.1.1公路隧道表10-1隧道通風(fēng)方式第十章隧10.1.1公路隧道3.隧道照明隧道照明是為了防止駕駛員因視覺信息不足引發(fā)交通事故。其顯著特點(diǎn)是晝夜間均需要照明，隧道照明的設(shè)計(jì)應(yīng)保證駕駛?cè)擞擅髁翆掗煹耐饨邕M(jìn)人隧道后仍能認(rèn)清行車方向，正常駕駛。隧道照明主要由入口照明、基本照明、出口照明與接續(xù)道路照明構(gòu)成。圖10-6公路隧道照明第十章隧道工程及地下工程10.1.1公路隧道3.隧道照明圖10-6公路隧道照明10.1.2鐵路隧道1.地鐵隧道結(jié)構(gòu)地鐵隧道分為兩種：淺埋區(qū)間隧道和深埋區(qū)間隧道。圖10-7隧道結(jié)構(gòu)形式a單跨矩形b雙跨矩形c單跨雙層d單供形第十章隧道工程及地下工程10.1.2鐵路隧道1.地鐵隧道結(jié)構(gòu)圖10-7隧道結(jié)構(gòu)10.1.2鐵路隧道第十章隧道工程及地下工程2.鐵路隧道施工鐵路隧道是修建在地下或水下并鋪設(shè)鐵路供機(jī)車車輛通行的建筑物。根據(jù)其所在位置可分為山嶺隧道、水下隧道和城市隧道三大類。其施工方法有兩類(1)明挖法常用的明挖法有三種：敞口放坡明挖、板樁法、地下連續(xù)墻施工法。(2)暗挖法暗挖法有時(shí)也稱為礦山法，是指不挖開地面，采用在地下挖洞的方式施工。常用的暗挖法有：盾構(gòu)法、注漿法、沉管法、頂管法等。圖10-8隧道施工方法10.1.2鐵路隧道第十章隧道工程及地下工程2.鐵路隧10.1.3水底隧道1.水底隧道的埋置深度水底隧道的埋置深度與以下幾個(gè)因素有關(guān)：地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、施工方法要求、抗浮穩(wěn)定的需求、防護(hù)要求、斷面形式等。2.隧道防水水底隧道防水的主要措施有:采用防水混凝土、壁厚回填、圍巖注漿、雙層襯砌等。3.海底隧道海底隧道是為了解決橫跨海峽、海灣之間的交通，而又不妨礙船舶航運(yùn)的條件下，建造在海底之下供人員及車輛通行的海底下的海洋建筑物。第十章隧道工程及地下工程10.1.3水底隧道1.水底隧道的埋置深度第十章隧道工10.1.3水底隧道圖10-9日本青函海底隧道和英吉利海峽隧道第十章隧道工程及地下工程10.1.3水底隧道圖10-9日本青函海底隧道和英吉利10.2地下工程

在地面以下土層或巖體中修建各種類型的地下建筑物或結(jié)構(gòu)的工程，稱為地下工程。它包括交通運(yùn)輸方面的地下鐵道、公路隧道、地下停車場(chǎng)、過街或穿越障礙的各種地下通道等，軍事方面的野戰(zhàn)工事、地下指揮所、通信樞紐、掩蔽所、軍火庫等，工業(yè)與民用方面的各種地下車間、電站、各種儲(chǔ)存庫房、商店、人防與市政地下工程，以及文化、體育、娛樂與生活等方面的聯(lián)合建筑體等。第十章隧道工程及地下工程10.2地下工程在地面以下土層或巖體中修建各種10.2.1地下電站1.地下水電站地下水電站可以劃分為兩種主要類型，即利用江河水源的地下水力發(fā)電站和循環(huán)使用地下水的抽水蓄能水電站。地下水電站可以充分利用地形、地勢(shì)，尤其在山谷狹窄地帶，在地下建站，布置發(fā)電機(jī)組，十分經(jīng)濟(jì)有效。電站建于地下，可獲得更大水頭壓力，并且在枯水季節(jié)，水位較低時(shí)也能發(fā)電。一般水電站的壓力隧道，選建于堅(jiān)硬、完整的巖石中，可簡(jiǎn)化襯砌結(jié)構(gòu)。地下水電站在我國(guó)的東北和西南地區(qū)建設(shè)較多。圖10-10地下水電站布置圖第十章隧道工程及地下工程10.2.1地下電站1.地下水電站圖10-10地下水電10.2.1地下電站2.地下抽水蓄能水電站地下抽水蓄能水電站，有時(shí)也稱地下?lián)P水水電站。這種水電站通常設(shè)于千米左右的地下深處，具有地上、地下兩個(gè)水庫。供電時(shí)，水由地上水庫、經(jīng)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電后流人地下水庫;供電低峰時(shí)，用多余的電力反過來將地下水庫的水抽回原地面水庫，以便循環(huán)使用。3.核電站地下核電站有半地下式和完全地下式兩類。半地下式核電站，關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)入地下。地下核電站的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在:不需要寬闊的平坦地，在海岸和山區(qū)均可修建，選址容易;巖體對(duì)地下放射物質(zhì)有良好的遮蔽效果;耐震，并具有良好的防護(hù)性。通常，地下核電站，除了需開鑿發(fā)電大廳以裝備發(fā)電機(jī)和原子爐之外，尚須開發(fā)一系列隧道，以供人員通行、物質(zhì)運(yùn)輸?shù)扔?。第十章隧道工程及地下工?0.2.1地下電站2.地下抽水蓄能水電站第十章隧道工圖10-11地下核電站示意圖圖10-11地下核電站示意圖10.2.2地下倉庫由于地下環(huán)境對(duì)于許多物質(zhì)的儲(chǔ)存有突出的優(yōu)越性，地下環(huán)境的熱穩(wěn)定性、密閉性和地下建筑良好的防護(hù)性能，為在地下建造各種儲(chǔ)庫提供了十分有利的條件。由于人口的增長(zhǎng)、集中和都市化，世界各國(guó)都面臨能源、糧食、水的供應(yīng)和放射性及其他廢棄物的處理問題。目前各種類型的地下儲(chǔ)藏設(shè)施，在地下工程的建造總量中已占據(jù)很大的比重。在地下空間開發(fā)利用的儲(chǔ)能、節(jié)能方面，北歐、美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)和日本成效顯著。圖10-12地下倉庫第十章隧道工程及地下工程10.2.2地下倉庫由于地下環(huán)境對(duì)于許多物質(zhì)的儲(chǔ)存10.2.3地下城市綜合體

城市地下空間的開發(fā)利用，已經(jīng)成為現(xiàn)代城市規(guī)劃和建設(shè)的重要內(nèi)容之一。一些大城市從建造地下街、地下商場(chǎng)、地下車庫等建筑開始，逐漸發(fā)展為將地下商業(yè)街、地下停車場(chǎng)和地下鐵道、管線設(shè)施等結(jié)為一體，形成與城市建設(shè)有機(jī)結(jié)合的多功能的地下綜合體。因此，地下綜合體可以考慮定義為建設(shè)沿三維空間發(fā)展的，地面地下連通的，結(jié)合交通、商業(yè)儲(chǔ)存、娛樂、市政等多用途的大型公共地下建筑。地下綜合體具有多重功能、空間重疊、設(shè)施綜合的特點(diǎn)，與城市的發(fā)展應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃、聯(lián)合開發(fā)和同步建設(shè)。圖10-13地鐵站第十章隧道工程及地下工程10.2.3地下城市綜合體城市地下空間的開發(fā)利用，10.2.3地下城市綜合體圖10-14東京八重州地下街交通圖第十章隧道工程及地下工程10.2.3地下城市綜合體圖10-14東京八重州地下街10.2.3地下城市綜合體圖10-15地下商場(chǎng)第十章