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文档简介
1、隧道工程简介隧道工程简介 天堑总能变通途,人类的智慧除了建造大厦,很大程度上都体现在交通的开发中。“遇水搭桥,遇山凿隧”,面对高山阻挡,人们总能开山凿洞,缔造一个个令人惊叹的隧道奇观。隧道的定义及用途隧道的定义及用途l隧道是埋置于地层内的一种地下建筑物,对于改善公路线型、节省占地、节省工程投资有着重要意义,特别是在山区高速公路隧道修建短隧道中,有着较大的优势。l隧道大部分的功能,为提供行人、脚踏车(自行车)、一般道路交通、机动车、铁路交通、或运河使用,而部分隧道只运送水、石油或其他特定服务,包括军事及商业物流等。隧道的组成隧道的组成l隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分。主体建筑物由洞身和
2、洞门组成,附属设备包括避车洞和防排水设施,长大隧道还有专门的通风和照明设备。最长的双洞单向公路隧道最长的双洞单向公路隧道 - -秦岭终南山公路隧道秦岭终南山公路隧道l北起西安市长安区青岔,南至商洛市所辖的柞水县营盘镇,全长18.02公里,设计时速80公里。l在设计上也体现了人性化的理念:隧道里专门设置了特殊灯光带,通过不同的灯光和幻灯图案变化呈现出“蓝天”“白云”“彩虹”等景象,可以使驾驶员和乘客仿佛置身室外,有助于缓解驾驶和乘车的疲劳感。 最长的单洞公路隧道最长的单洞公路隧道 - -挪威洛达尔隧道挪威洛达尔隧道l全长约24.5公里。它位于挪威中部地区,东起洛达尔城,西至艾于兰城,是连接首都奥
3、斯陆与第二大城市卑尔根的咽喉要道。l根据设计,洛达尔隧道每小时通车能力为400辆。但由于挪威人口较少,隧道每昼夜通过的轿车仅为1000辆,仅为设计流量的十分之一。 最长的汽车专用隧道最长的汽车专用隧道 - -瑞士圣哥达隧道瑞士圣哥达隧道l长16.32公里,隧道穿越苏黎世东南阿尔卑斯山脉圣哥达峰,是瑞士国有公路系统中连接南北干线的重要枢纽。l在防火设计中,隧道顶部被分隔成进风道和排风道,一旦发生火灾,横向通风可分区段隔断而不影响其他通风区。隧道两端还设有计算机控制站,以监视和控制车流,并对空气清洁度变化、失火及照明亮度及时预警。隧道的分类隧道的分类l1、按照隧道所处的地质条件分类:分为土质隧道和
4、石质隧道。 l2、按照隧道的长度分类:分为短隧道(铁路隧道规定:L500m;公路隧道规定:L500m)、中长隧道(铁路隧道规定:500L3000m;公路隧道规定:500L1000m)、长隧道(铁路隧道规定:300010000m;公路隧道规定:L3000m)。 l3、按照国际隧道协会(ITA)定义的隧道的横断面积的大小划分标准分类: 分为极小断面隧道(23)、小断面隧道(310)、中等断面隧道(1050)、大断面隧道(50100)和特大断面隧道(大于100)。 l4、按照隧道所在的位置分类:分为山岭隧道、水底隧道和城市隧道。 l5、按照隧道埋置的深度分类:分为浅埋隧道和深埋隧道。 l6、按照隧道
5、的用途分类:分为交通隧道、水工隧道、市政隧道和矿山隧道。特别要提出的是海底隧道特别要提出的是海底隧道l海峡像一道天堑将大陆与大陆,大陆与海岛,海岛与海岛之间隔开,这给人们的生活、旅行带来许多不便。于是,人们设计建造接通海峡两岸的海底隧道。l海底隧道,是为了解决横跨海峡、海湾之间的交通,而又不妨碍船舶航运的条件下,建造在海底之下供人员及车辆通行的海底下的海洋建筑物。l海底隧道不占地,不妨碍航行,不影响生态环境,是一种非常安全的全天候的海峡通道。海底隧道图示海底隧道图示南京海底世界南京海底世界l在南京市海底世界里,也有着一个小型的“海底隧道”。海底隧道是一个半圆形的通道,使用玻璃建筑的, 在玻璃后
6、面,有着数以百计的海底生物,有小鲨鱼、八爪鱼、水母、热带鱼等许多品种。在这个隧道里,有300多种,10000多尾海洋生物。隧道施工方法分类隧道施工方法分类l根据隧道穿越地层的不同情况和目前隧道施工方法的发展,隧道施工方法可按以下方式分类:l1.山岭隧道:矿山法(钻爆法)和掘进机法(TBM),其中矿山法又分为传统矿山法和新奥法。l2.浅埋及软土隧道:明挖法,盖挖法,浅埋暗挖法和盾构法。l3.水底隧道:沉埋法和盾构法。1. 1.钻爆法钻爆法 l主要用钻眼爆破方法开挖断面而修筑隧道及地下工程的施工方法。用钻爆法施工时,将整个断面分部开挖至设计轮廓,并随之修筑衬砌。2.2.沉管法沉管法l沉管法是在水底
7、建筑隧道的一种施工方法。沉管隧道就是将若干 个预制段分别浮运到海面(河面)现场,并一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内,以此方法修建的水下隧道。香港多条海底隧道采用沉管法施工。3.3.盾构法盾构法 l盾构法(Shield Method)是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法,它是将盾构机械在地中推进,通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌,同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖,通过出土机械运出洞外,靠千斤顶在后部加压顶进,并拼装预制混凝土管片,形成隧道结构的一种机械化施工方法。盾构法原理图盾构法原理图4.4.新奥法新奥法l新奥法是应用岩体力学的理论,也就是隧道开挖后采取锚杆和喷
8、射混凝土为主要支护手段及时的支护,以维护和利用围岩自身承载能力为基点,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分,并通过对围岩和支护的量测、控制来指导隧道和地下工程设计施工的方法和原则。5.5.掘进机法掘进机法l掘进机法是挖掘隧道、巷道及其它地下空间的一种方法。简称TBM(tunnel boring manchine)法,是用特制的大型切削设备,将岩石剪切挤压破碎,然后,通过配套的运输设备将碎石运出。连接英国及法国的英法海峡隧道就是采用掘进机法开挖。隧道掘进机隧道掘进机l隧道掘进机是用机械破碎岩石、出碴和支护实行连续作业的一种综合设备。l按掘进机在工作面上的切削过程,分为全断面掘进机和
9、部分断面掘进机。l按破碎岩石原理不同,又可分滚压式(盘形滚刀)掘进机和铣切式掘进机。隧道掘进机工作原理隧道掘进机工作原理l中国产品多为滚压式全断面掘进机,适于中硬岩至硬岩。铣切式掘进机适用于煤层及软岩中。在推进油缸的轴向压力作用下,电动机驱动滚刀盘旋转,将岩石切压破碎,其周围有勺斗,随转动而卸到运输带上。硬岩不需支护,软岩支护时可喷射、浇灌混凝土或装配预制块。该机在岩性均匀、巷道超过一定长度时使用,经济合理。TBMTBM面临的局限问题面临的局限问题l随着TBM设备在近几年的兴起,以其简洁,快捷的施工技术特点广受欢迎,现在的应用非常广泛。然而在某些方面仍然能存在某些问题。lTBM在一隧道掘进施工
10、中,通过区域性大断层极大范围的破碎带,拱顶发生严重坍塌,大块岩体将刀盘和护盾卡住而被迫停机。采用固结掌子面、超前灌浆、开挖上导洞对拱顶岩层进行加固、清理刀盘前方塌落岩石等措施进行整理。对于对于TBMTBM的新探索的新探索l最受关注的是其特殊性能, 如TBM 在不同地质条件下的可应用性, 设备较易翻新以适用更大或更小的隧道直径, 在同一工程中开挖直径的变化( 使用扩孔副刀) , 这些已成为TBM制造商节工程技术人员的研究新课题探索方向。l而使用方更希望希望制造商确定TBM和后配套系统, 并选择后配套中的子系统如出碴、注浆和材料运输等。l为使掘进机的工作效率更高,技术人员在很多方面对其做了改进。最新发展动态最新发展动态 在TBM 前方进行非破坏性地层检查的最新发展是BEAM ( 隧道掘进前方
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