第九章隧道工程绪论

1、第九章第九章 隧道工程隧道工程一、隧道的概念及种类一、隧道的概念及种类1隧道的概念隧道的概念 狭义定义：用以保持地下空间作为交通孔道的工狭义定义：用以保持地下空间作为交通孔道的工程建筑物。程建筑物。 广义定义：以某种用途，在地面下用任何方法按广义定义：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。的洞室。2隧道的种类 按不同的分类方式不同的分类方法：按不同的分类方式不同的分类方法：土质隧道土质隧道石质隧道石质隧道按所处的地质条件按所处的地质条件浅埋隧道浅埋隧道深埋隧道深埋隧道按隧道的埋置深度按隧道的埋置深度h(22.5)hq山岭隧道山

2、岭隧道城市隧道城市隧道按所处的地理位置按所处的地理位置 水底隧道水底隧道铁路隧道铁路隧道公路隧道公路隧道地下铁道地下铁道人行通道人行通道交通类隧道交通类隧道引水隧道引水隧道尾水隧道尾水隧道导流隧道导流隧道泄洪隧道泄洪隧道水工隧道水工隧道给水隧道给水隧道排水隧道排水隧道管路隧道管路隧道市政隧道市政隧道采矿巷道采矿巷道运输巷道运输巷道矿山矿山隧道隧道按隧道的用途按隧道的用途人防隧道人防隧道二、我国隧道及地下工程发展的现状 (一)规模 1交通类隧道 (1)铁路隧道铁路隧道 已建、在建和拟建铁路隧道数量已建、在建和拟建铁路隧道数量 截止到截止到20052005年年1212月已建隧道月已建隧道68746

3、874座，座，4158km4158km 49 49年以前年以前664664座座156km,156km,共共75387538座座4314km4314km。长度大。长度大 于于5km5km的的5353座。座。 20062006年在建的年在建的17581758座，座，2164km2164km。 即将开工的高速铁路隧道即将开工的高速铁路隧道146146座，座，184km184km。 规划建设客货共线铁路隧道规划建设客货共线铁路隧道2100km2100km，10km10km以以上隧道上隧道760km760km。武广222座172.152km广深24座32.016km郑西38座76.876km石太32座7

4、4.904km合武37座64.706km甬温59座88.115km温福59座149.423km福厦37座40.406km广珠4座4.172km在建客运专线隧道在建客运专线隧道 10km以上的长大铁路隧道： 秦岭隧道18.4km 大瑶山隧道14.295km 乌鞘岭隧道20.05km 太行山隧道27.8km（在建） 吕梁山隧道20.8km（在建双洞） 东秦岭铁路隧道12.26km(2)公路隧道公路隧道 运营隧道运营隧道1684座以上，总长座以上，总长628km以上。其以上。其中中10km以上的长大隧道：以上的长大隧道： 秦岭终南山特长公路隧道秦岭终南山特长公路隧道18.02km(双座双座) 锦屏隧

5、道锦屏隧道14.7km(双座双座) 西山隧道西山隧道13.68km（在建太原（在建太原古交高速）古交高速） (3)地下铁道地下铁道 目前有北京、天津、上海、广州等城市运营地铁。目前有北京、天津、上海、广州等城市运营地铁。 而在建工程则很多：有南京、重庆、青岛、深圳、杭州、武而在建工程则很多：有南京、重庆、青岛、深圳、杭州、武汉等。汉等。 北京：规划了北京：规划了20条线路共条线路共700km； 上海：规划了上海：规划了17条线路共条线路共450km； 天津：规划了天津：规划了4条线路共条线路共248km； 广州：规划了广州：规划了7条线路共条线路共206.5km； 深圳：规划了深圳：规划了9条

6、线路共条线路共254km； 完成规划的城市：大连、长春、哈尔滨、鞍山、乌鲁木齐、完成规划的城市：大连、长春、哈尔滨、鞍山、乌鲁木齐、合肥、成都、佛山、桂林、昆明、西安、济南、福州、宁波。合肥、成都、佛山、桂林、昆明、西安、济南、福州、宁波。2水利水电 国内外已建成的国内外已建成的10km以上的水工隧洞达以上的水工隧洞达90座，中国座，中国占占11座。国内已建成长度座。国内已建成长度5km以上的引水发电隧道以上的引水发电隧道20座。座。 小浪底水利枢纽三条导流隧洞；清江隔河岩水利枢小浪底水利枢纽三条导流隧洞；清江隔河岩水利枢纽导流隧洞；李家峡水电站导流隧洞；公伯峡水电站导纽导流隧洞；李家峡水电站

7、导流隧洞；公伯峡水电站导流隧洞；水布垭水利枢纽导流隧洞。流隧洞；水布垭水利枢纽导流隧洞。 已建成的由青海大通河引水至甘肃的调水工程总干已建成的由青海大通河引水至甘肃的调水工程总干线全长线全长168.9km，其中隧道，其中隧道33座，总长座，总长75.11km；万家寨；万家寨水利枢纽引黄河水穿过海河流域至太原的引水工程，隧水利枢纽引黄河水穿过海河流域至太原的引水工程，隧洞总长超过洞总长超过200km；辽宁省东水西调工程输水隧洞长；辽宁省东水西调工程输水隧洞长85km。(二)技术状况1长大隧道 钻爆法施工钻爆法施工(大瑶山隧道、秦岭铁路隧道平导、大瑶山隧道、秦岭铁路隧道平导、秦岭公路隧道秦岭公路隧

8、道) 快速掘进快速掘进(月进尺月进尺500m，已达世界水平，已达世界水平) 出碴运输系统出碴运输系统 通风系统通风系统 TBM施工施工(秦岭隧道、在建大伙房隧道秦岭隧道、在建大伙房隧道) TBM快速掘进与对不良地层的适应性快速掘进与对不良地层的适应性 出碴运输系统出碴运输系统 vTBM（Tunnel Boring Machine）隧道掘进机，是利用回转刀具开挖，同时破碎洞内围岩及掘进，形成整个隧道断面的一种新型、先进的隧道施工机械；相对于目前常用的方法，TBM集钻、掘进、支护于一体，使用电子、信息、遥测、遥控等高新技术对全部作业进行制导和监控，使掘进过程始终处于最佳状态。在国际上，现已广泛应用

9、于水利水电、矿山开采、交通、市政、国防等工程中。 大瑶山隧道大瑶山隧道v标志性工程标志性工程位于京广铁路广东省北位于京广铁路广东省北部大瑶山的坪石至乐昌间部大瑶山的坪石至乐昌间目前建成的最长双线铁路隧道目前建成的最长双线铁路隧道新奥法成功应用新奥法成功应用施工进度施工进度全隧道最高年成洞全隧道最高年成洞4245m,月成洞月成洞521m单口月成洞单口月成洞218m，开挖，开挖205m，衬砌，衬砌303m秦岭隧道秦岭隧道v标志性工程标志性工程20世纪建成的世纪建成的最长铁路隧道最长铁路隧道TBM成功应用成功应用施工进度施工进度最高日进尺最高日进尺40.5m,月进尺月进尺528.1m钻爆法施工钻爆法

10、施工最高月进尺最高月进尺456m乌鞘岭隧道乌鞘岭隧道v标志性工程标志性工程通过通过4条区域性大断层和条区域性大断层和3000m千枚岩地层千枚岩地层创造了单线隧道施工进度最快纪录创造了单线隧道施工进度最快纪录级围岩单工作面级围岩单工作面436m/月月级围岩连续级围岩连续5个月进度个月进度200m、级围岩交错情况下平均月掘进级围岩交错情况下平均月掘进324m、级围岩交错情况下单工作面最高成级围岩交错情况下单工作面最高成洞洞271.8m/月，连续月，连续6个月成洞超过个月成洞超过200m乌鞘岭隧道乌鞘岭隧道v标志性工程标志性工程软岩深埋复杂应力隧道的修建技术取得突破软岩深埋复杂应力隧道的修建技术取得

11、突破高地应力高地应力软岩大变形软岩大变形富水富水风火山和昆仑山隧道风火山和昆仑山隧道v标志性工程标志性工程高海拔高海拔4995m冻土冻土设计施工设计施工双层模筑混凝土双层模筑混凝土多道防水措施多道防水措施保温隔热措施保温隔热措施低温早强耐久性防水混凝土低温早强耐久性防水混凝土洞内空调洞内空调2不良地质隧道施工技术 富水断层破碎地质富水断层破碎地质 流砂地质流砂地质 岩溶地质岩溶地质 高地应力岩爆高地应力岩爆 高地应力挤压大变形高地应力挤压大变形 煤系地层煤系地层 湿陷性黄土湿陷性黄土 3设计理论 隧道结构或地下结构与地面结构所处环境不同，隧道结构或地下结构与地面结构所处环境不同，它是处在岩土地

12、层或通称为围岩中，既受到围岩的它是处在岩土地层或通称为围岩中，既受到围岩的荷载作用，又受到围岩的约束有利作用。荷载作用，又受到围岩的约束有利作用。荷载荷载结构结构地层地层结构结构目前的设计理论目前的设计理论收敛收敛约束约束经验类比经验类比 针对不同条件采用不同的设计理论。针对不同条件采用不同的设计理论。 水平压力e竖直压力q脱离区拱棚边墙变形后外轮廓线仰拱抗 力 区底压力弹性抗力 4 4施工方法施工方法 明挖法明挖法 暗挖法暗挖法 盾构法盾构法 掘进机法掘进机法 盖挖法盖挖法 顶进法顶进法 沉埋法沉埋法盖挖逆作法施工步骤构筑顶板步骤3回填土，恢复路面步骤4构筑围护结构步骤1构筑主体结构中间桩柱

13、步骤2开挖下层土步骤7构筑下层主体结构步骤8构筑上层结构步骤6 开挖中层土步骤5三、发展前景三、发展前景1交通类隧道交通类隧道 经济发展，交通建设先行经济发展，交通建设先行 交通标准不断提高交通标准不断提高 国力增强，技术进步国力增强，技术进步 需建设更多，可以建设更多、标准更高的隧需建设更多，可以建设更多、标准更高的隧道，前景美好。道，前景美好。2城市隧道城市隧道v解决城市交通拥挤问题的唯一途径是采用快捷、解决城市交通拥挤问题的唯一途径是采用快捷、大运量公共交通系统大运量公共交通系统地铁地铁v城市发展要求包括地下空间的开发城市发展要求包括地下空间的开发v各类市政设施趋势各类市政设施趋势隧道管

14、沟化隧道管沟化 继十九世纪的城市桥梁、二十世纪的摩天继十九世纪的城市桥梁、二十世纪的摩天大楼，二十一世纪是地下空间的开发和利用。大楼，二十一世纪是地下空间的开发和利用。太行山隧道太行山隧道四四 长大隧道工程概况长大隧道工程概况 太行山特长隧道位于石太客运专线孤山车站太行山特长隧道位于石太客运专线孤山车站和盂县车站之间，是本线的重点控制工程，隧和盂县车站之间，是本线的重点控制工程，隧道通过该段太行山山脉的主峰越宵山，越宵山道通过该段太行山山脉的主峰越宵山，越宵山最高高程为最高高程为1320m，隧道最大埋深，隧道最大埋深445m，太行，太行山隧道设计为双洞单线隧道，两线线间距山隧道设计为双洞单线隧

15、道，两线线间距35m。隧道左线进口里程为隧道左线进口里程为DK69+276，出口里程为，出口里程为DK97+168，隧道全长，隧道全长27892 m；隧道右线进口；隧道右线进口里程为右里程为右DK69+286，出口里程为右，出口里程为右DK97+163，隧道全长，隧道全长27877 m。太行山隧道右线进口里程：DK69+280太行山隧道右线出口里程：DK97+1604号斜井右DK80+901.368=DK85+401.803=DK87+301.994=DK89+782.248=DK92+302.512=DK96+802.580=2号斜井太行山隧道左线进口里程：DK97+1659号斜井8号斜井6

16、号斜井7号斜井斜8 0+00斜9 0+00斜7 0+005号斜井3号斜井斜4 0+00斜6 0+00斜5 0+00DK75+800.899=DK78+801.171=斜3 0+00斜2 0+00太行山隧道左线进口里程：DK69+2701号斜井斜1 0+00DK73+200.672=太行山隧道平面示意图大瑶山隧道群大瑶山隧道群 大瑶山一号隧道、二号隧道和三号隧道共大瑶山一号隧道、二号隧道和三号隧道共3座隧道组成，长度分别为座隧道组成，长度分别为10081m、6024m和和8387m。双线隧道，线间距。双线隧道，线间距5m，最高时速，最高时速350km/h，有效断面积，有效断面积100m2。总工期

17、。总工期40个月。个月。 一号隧道右侧设置一号隧道右侧设置2268m的平导，出口左侧的平导，出口左侧设置设置885m的横洞；的横洞； 二号隧道进出口左侧分别设置长约二号隧道进出口左侧分别设置长约340和和320m的横洞；的横洞； 三号隧道进出口左侧分别设置长约三号隧道进出口左侧分别设置长约256m和和1272m的平导。的平导。狮子洋隧道狮子洋隧道 位于广深港客运专线东涌站至虎门站区间，位于广深港客运专线东涌站至虎门站区间，穿越珠江口狮子洋河段，是中国第一座水下铁穿越珠江口狮子洋河段，是中国第一座水下铁路隧道，行车目标值路隧道，行车目标值350km/h。 工程范围全长工程范围全长10800m，隧

18、道长度，隧道长度10490m，引道敞开段长引道敞开段长310m。明、暗挖加盾构法施工。明、暗挖加盾构法施工。隧道采用双洞单线结构，断面净空有效面积约隧道采用双洞单线结构，断面净空有效面积约65m2。盾构段结构内径。盾构段结构内径9.8m，外径，外径10.8m，管，管片厚度片厚度50cm，采用，采用7+1分块方式，单层钢筋混分块方式，单层钢筋混凝土衬砌。左右线之间的联络横通道凝土衬砌。左右线之间的联络横通道23处。盾处。盾构段采用构段采用4台泥水平衡式盾构施工，总工期台泥水平衡式盾构施工，总工期41个月。个月。函谷关隧道函谷关隧道 郑西客运专线，全长郑西客运专线，全长7851m，最大埋深，最大埋

19、深220m，中国最长及断面最大的黄土隧道。设计为单，中国最长及断面最大的黄土隧道。设计为单洞双线，线间距洞双线，线间距5m，行车目标值，行车目标值350km/h。断。断面净空有效面积约面净空有效面积约165m2。 设计施工工期设计施工工期34个月，设置个月，设置1个横洞和三个个横洞和三个斜井。斜井。浏阳河隧道浏阳河隧道 武广客运专线，全长武广客运专线，全长10100m。下穿京珠高速。下穿京珠高速公路、星沙开发区、浏阳河与长沙市机场高速公路、星沙开发区、浏阳河与长沙市机场高速公路。设计为单洞双线，线间距公路。设计为单洞双线，线间距5m，行车目标，行车目标值值350km/h。断面净空有效面积约。断

20、面净空有效面积约100m2。 设计施工工期设计施工工期27个月，设置个月，设置3座竖井和座竖井和1个斜个斜井。竖井采用矩形结构，位于隧道顶；斜井采井。竖井采用矩形结构，位于隧道顶；斜井采用无轨运输。用无轨运输。宜万线岩溶隧道宜万线岩溶隧道 全长正线全长正线378km，隧道长度所占比例高达，隧道长度所占比例高达60%，全线隧道总数为，全线隧道总数为161座，总长约座，总长约33延长延长km，其中岩溶隧道有，其中岩溶隧道有92座，总长为座，总长为247km。 级风险的隧道级风险的隧道8座，施工中曾多次发生突水座，施工中曾多次发生突水、突泥，采用综合超前地质预报、注浆堵水、突泥，采用综合超前地质预报

21、、注浆堵水、限 量 排 水 等 措 施 ， 确 保 施 工 安 全 。限 量 排 水 等 措 施 ， 确 保 施 工 安 全 。吕梁山隧道吕梁山隧道 全长全长20780m，设计为双洞单线，线间距，设计为双洞单线，线间距30m，设计行车速度，设计行车速度200km/h，并满足通行双，并满足通行双层集装箱列车的条件。层集装箱列车的条件。 设设5个斜井，采用无轨运输方式。个斜井，采用无轨运输方式。关角隧道关角隧道 青藏线西宁至格尔木段增建第二线穿越青海青藏线西宁至格尔木段增建第二线穿越青海南山的隧道，设计全长南山的隧道，设计全长32600m，为目前国内规，为目前国内规划最长的铁路隧道。设计为双洞单线，线间距划最长的铁路隧道。设计为双洞单线，线间距40m，行车目标值，行车目标值160km/h，预留，预留200km/h的条的条件。件。 拟采用掘进机法施工，采用拟采用掘进机法施工，采用2台全断面掘进台全断面掘进机相向施工机相向施工线隧道，采用线隧道，采用2台小断面掘进机台小断面掘进机施工施工线隧道，线隧道，线隧道超前。线隧道超前。向莆铁路隧道向莆铁路隧道 向莆