隧道工程技术-况世华-电子教案课件

1、况世华 主编隧道工程技术 况世华 主编隧道工程技术 第二章 公路隧道勘测设计基本知识第三章 公路隧道结构构造第四章 公路隧道施工退 出第六章 盾构隧道施工 第七章 隧道施工组织与管理第五章 特殊地质地段的隧道施工第一章 绪论隧道工程技术 第二章 公路隧道勘测设计基本知识第三章 公路隧道结构构造 返回目录第一章 绪论 第一节 隧道的概念及用途 第二节 隧道工程的发展 第三节 隧道的分类 返回目录第一章 绪论 返回目录第一章 绪论 第一节 隧道的概念及用途 隧道通常指用作地下通道的工程建筑物。1970年，OECD(世界经济合作与发展组织)隧道会议从技术方面将隧道定义为：以任何方式修建，最终使用于地

2、表以下的条形建筑物，其空洞内部净空断面在2以上者均为隧道。隧道修建的地理位置主要是山岭地区、水底(河或海底)和城市。 隧道的用途较广，用作地下通道的有公路（道路）隧道、水底隧道、城市道路隧道、地下地铁、航运隧道等。本教材主要讨论公路隧道。 返回目录第一章 绪论 隧道通常 返回目录第一章 绪论 第二节 隧道工程的发展 人类很早就知道利用自然洞穴作为住处。当社会发展到能制造挖掘工具时，就出现了人工挖掘的隧道。 我国最早用于交通的隧道为“石门”隧道(见中国大百科全书交通卷164页“公路隧道”条目)，位于今陕西省汉中市褒谷口内，建于东汉明帝永平九年(公元66年)。用作地下通道的还有安徽亳州城内的古地下

3、坑道，建于宋末元初(约13世纪)，是我国最早的城市地下通道。 返回目录第一章 绪论 人类很早就知 返回目录第一章 绪论 第三节 隧道的分类 按隧道所处的地层条件划分：修建在岩层中的称为岩石隧道或石质隧道；修建在土层中的称为软土隧道或土质隧道。 按隧道埋置的深度划分，可分为浅埋隧道、深埋隧道。 按隧道所处地理位置划分，可分为山岭隧道、水底(河或海底)隧道、城市隧道。 按隧道的用途进行分类是隧道分类方法中最为常见的一种，可以将隧道分为以下几种。 按隧道断面形式划分，主要包括圆形隧道、多心圆隧道、马蹄形隧道、矩形隧道、直墙拱顶隧道和曲墙隧道。 按国际隧道协会(ITA)定义的断面大小划分，主要包括如下

4、几种。 返回目录第一章 绪论 按隧道所处的地层条件划分： 返回目录 第一节 公路隧道的工程调查与围岩分类 第二节 公路隧道的总体设计 第三节 公路隧道定位 第四节 隧道洞口位置的选择 第五节 公路隧道的勘测设计原则和勘测设计文件 第二章 公路隧道勘测设计基本知识 返回目录 第二章 公路隧道勘测设计基本知识 返回目录 第一节 公路隧道的工程调查与围岩分类 第二章 公路隧道勘测设计基本知识一、 公路隧道调查的阶段目标 公路隧道勘测、设计要预先获得各种有关资料才能顺利完成，因此需要进行包括地形调查、地质调查、气象调查、环境调查、施工条件调查以及与工程有关的法令法规等调查。调查时应首先明确调查的目的、

5、各阶段的任务和调查顺序。由于在规划、设计、施工等各阶段，调查的目的、内容及精度不同，所以通常按收集已有文献资料、初步调查和详细调查的顺序进行。 返回目录 第二章 公路隧道勘测设计基本知识一、 公 返回目录 第一节 公路隧道的工程调查与围岩分类 第二章 公路隧道勘测设计基本知识二、 隧道施工前地形地质调查 隧道施工前各阶段的地形与地质调查，应包括自然地理概况及工程地质和水文地质等，并按阶段要求重点调查和分析以下内容。 返回目录 第二章 公路隧道勘测设计基本知识二、 隧 返回目录 第一节 公路隧道的工程调查与围岩分类 第二章 公路隧道勘测设计基本知识三、 隧道施工中的工程地质调查 隧道施工中的地质

6、调查，宜采取地面补充调查，开挖工作面直接观察、素描、摄像、量测等方法。对于工程地质、水文地质复杂的隧道，可采用超前地震波反射、声波反射、地质雷达等地球物理手段，或采用超前钻孔、平行导坑、试验坑道等进行超前探测，及时预报可能发生地质灾害的位置、性质。施工中工程地质调查应完成如下任务。 根据对围岩性质的直接观察、量测和试验资料，核定岩性、地质构造、地下水等情况，分析判定实际揭露的围岩级别。 及时预报和解决施工中遇到的工程地质和水文地质问题。 为验证和修改(变更)设计及调整施工方案提供依据。 返回目录 第二章 公路隧道勘测设计基本知识三、 隧 返回目录 第一节 公路隧道的工程调查与围岩分类 第二章

7、公路隧道勘测设计基本知识四、 隧道勘察各阶段的工作 公路隧道勘察阶段的划分应与公路隧道设计阶段相适应，一般分为可行性研究勘察、初步勘察与详细勘察三个阶段。主要内容如下。 可行性研究勘察。 初步勘察。 详细勘察。 返回目录 第二章 公路隧道勘测设计基本知识四、 隧 返回目录 第一节 公路隧道的工程调查与围岩分类 第二章 公路隧道勘测设计基本知识五、 公路隧道勘察方法 公路隧道勘察的方法主要包括：收集与研究已有资料，调查与测绘、勘探，试验与长期观测等。其中，收集与研究既有资料，调查与测绘、勘探是公路隧道勘察的主要方法，主要内容如下。1收集研究已有资料 2调查与测绘 返回目录 第二章 公路隧道勘测设

8、计基本知识五、 公 返回目录 第一节 公路隧道的工程调查与围岩分类 第二章 公路隧道勘测设计基本知识六、 公路隧道地质勘探 公路隧道地质勘探常用的主要手段有挖探、简易钻探、钻探、地球物理勘探(简称物探)等。1挖探 2简易钻探简易钻探是工程地质勘探中经常采用的方法。 3钻探 4地球物理勘探 返回目录 第二章 公路隧道勘测设计基本知识六、 公 返回目录 第一节 公路隧道的工程调查与围岩分类 第二章 公路隧道勘测设计基本知识七、 公路隧道围岩分级与评判 1围岩分级 2公路隧道围岩自稳能力判断 返回目录 第二章 公路隧道勘测设计基本知识七、 公 返回目录 第二节 公路隧道的总体设计 第二章 公路隧道勘

9、测设计基本知识一、 总体设计的内容 隧道的总体设计包含隧道的土建设计和附属设施设计。隧道土建设计包括引线，边仰坡，洞顶排水系统，洞体（含平面、纵断面、横断面、明洞、洞门构造、洞内排水系统、电缆沟、预留洞、预埋管线等）及消防和供水系统等。 返回目录 第二章 公路隧道勘测设计基本知识一、 总 返回目录 第二节 公路隧道的总体设计 第二章 公路隧道勘测设计基本知识二、 隧道管理区 在一般人的印象里，隧道的主体设计，就是隧道的土建部分，甚至有的认为就是洞体设计，这种认识是不完备的。高速公路、一级公路的长隧道和特长隧道都应有完善的隧道设施，其他隧道要根据具体情况配置相应的隧道设施。一般情况下要根据路线等

10、级、隧道的长度、所在位置和环境、交通量及其流动特点、经济条件等作具体设计。隧道设施在隧道设计中所占比例较大，除特长和长隧道外，不一定非追求完善不可，要充分考虑合理性和经济条件，按照规范或标准配置。从总体设计内容中可看出，这些设施从洞内到洞外分布在一个很大的范围内，为了使这些设施布置得很合理，使这些设施充分发挥作用，为了在一旦发生事故时能有条不紊地运作，设置隧道管理区是非常必要的。 返回目录 第二章 公路隧道勘测设计基本知识二、 隧 返回目录 第二节 公路隧道的总体设计 第二章 公路隧道勘测设计基本知识三、 环境设计 1 水资源的保护 2植被的保护 3特殊保护区的保护 4特殊地质段的保护 5对环

11、境污染的防治 6弃渣处理 返回目录 第二章 公路隧道勘测设计基本知识三、 环 返回目录第三节 公路隧道定位 第二章 公路隧道勘测设计基本知识一、 路线和隧道位置的选择 按照公路工程基本建设项目的设计阶段来讲,隧道路线和隧道位置的选择是在初步设计阶段进行的, 通常是在经过审批的工程可行性研究报告的基础上，根据地形、地质图和其他各种调查所进行的技术、经济综合论证资料，从不同的建设方案中提出的推荐方案以及比较方案中，确定初步设计采纳的数条路线。 返回目录第三节 公路隧道定位 第二章 公路隧 返回目录第三节 公路隧道定位 第二章 公路隧道勘测设计基本知识二、 隧道平面线形 隧道的平面线形设计和明线道路

12、一样，要按公路路线设计规范(JTG D202006)的规定进行，但应照顾到隧道的特点。隧道的平面线形可以采用直线或曲线。直线便于施工；曲线段施工难度相对较大，除测量上难度加大以外，例如模板台车在曲线段施工很困难，有超高时就更困难。曲线段的施工都是采用拼装模板。所以尽量采用直线，如必须设曲线时，宜采用不设超高的平曲线半径并应满足视距要求。有两点应注意：一是小半径曲线会产生视距问题，为确保视距势必要加宽断面，这样不仅相应地增加工程费用，还会使施工变得困难。因为断面不统一，对施工中的相互过渡增加了难度。二是超高也会导致断面的改变。隧道内一般是禁止超车的，所以只能采用停车视距。根据停车视距可以计算出设

13、置曲线时不加宽的最小曲线半径。 返回目录第三节 公路隧道定位 第二章 公路隧 返回目录第三节 公路隧道定位 第二章 公路隧道勘测设计基本知识三、 隧道纵断线形 隧道纵坡同样必须根据公路路线设计规范(JTG D202006)(以下简称规范)的规定进行线形设计，不过对其要求更严格。隧道纵坡的大小对通风影响很大，汽车排出的有害物质随纵坡的增大而急剧增多(尤其是载重汽车)，坡度越大，汽车废气排放量就越大。关于隧道纵坡对废气排放量的影响，按车型和引擎种类不同而有很大差别。规范从总体出发规定了纵坡不应大于3%或小于03%。实际上这是对排水“不冲不淤”的笼统标准，隧道的纵坡以不妨碍排水的缓坡为宜。所以在隧道

14、内不能设置平坡，即使在明洞和短于50 m的隧道内也不能使用平坡。 返回目录第三节 公路隧道定位 第二章 公路隧 返回目录第三节 公路隧道定位 第二章 公路隧道勘测设计基本知识四、 隧道横断面 1隧道净空 2隧道建筑限界 返回目录第三节 公路隧道定位 第二章 公路隧 返回目录第三节 公路隧道定位 第二章 公路隧道勘测设计基本知识四、 隧道横断面 1隧道净空 2隧道建筑限界 图2-1 公路隧道横断面示意图 返回目录第三节 公路隧道定位 第二章 公路隧 返回目录第三节 公路隧道定位 第二章 公路隧道勘测设计基本知识四、 隧道横断面 1隧道净空 2隧道建筑限界 图2-2 公路隧道建筑限界 返回目录第三

15、节 公路隧道定位 第二章 公路隧 返回目录第四节 隧道洞口位置的选择 第二章 公路隧道勘测设计基本知识一、 确定公路隧道洞口位置的一般要求 洞口的位置一般处在山体的表面，洞口部分在地质上通常是不稳定的。在具体设置洞门时，由于受到路线走向和线形(平面曲线、纵坡)的影响，经常会发现很难使洞门刚好位于理想位置上，往往是线形摆顺了但洞门位置不好，而洞门位置好了线形又不顺。这种情况下就需对地质、线形、经济等因素综合考虑，认真比选。洞口是隧道的咽喉，其稳定与否直接关系到施工难易与营运安全；而洞口位置在高位或低位会影响隧道的长短等。所以，在选择隧道洞口位置时不可简单行事。通常，掌握以下一些确定隧道位置的基本

16、要求对选择帮助较大。 返回目录第四节 隧道洞口位置的选择 第二章 返回目录第四节 隧道洞口位置的选择 第二章 公路隧道勘测设计基本知识二、 不同环境条件下的位置选择 1洞口为悬崖陡壁时 2洞口地形平缓时 3洞口段埋深较小时 返回目录第四节 隧道洞口位置的选择 第二章 返回目录第四节 隧道洞口位置的选择 第二章 公路隧道勘测设计基本知识图2-3 隧道洞口轴线与地形关系示意图 返回目录第四节 隧道洞口位置的选择 第二章 返回目录第五节 公路隧道的勘测设计原则和勘测设计文件 第二章 公路隧道勘测设计基本知识一、 公路隧道设计的原则和要求 首先应遵循有关国家规范、规定与要求。主要的规范、规定有：公路隧

17、道设计规范(JTG D702004)公路工程技术标准(JTG B012003)锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB 500862001)工程岩体分级标准(GB 502181994)公路工程抗震设计规范(JTJ 0041989)地下工程防水技术规范(GB 501082001)公路隧道施工技术规范(JTJ 0421994)公路隧道通风照明设计规范(JTJ 02611999)公路隧道交通工程设计规范(JTGT D712004) 返回目录第五节 公路隧道的勘测设计原则和勘测设计文件第 返回目录第五节 公路隧道的勘测设计原则和勘测设计文件 第二章 公路隧道勘测设计基本知识二、 公路隧道勘测设计文件的主要内容

18、 公路隧道勘测设计的资料和成果是相应的设计文件，应按交通部颁发的公路基本建设工程设计文件编制办法和公路隧道勘测规程(JTJ 0631985)的要求进行。勘测结束后应提出隧道勘测说明书，其内容如下。 1一般隧道 2长大隧道或地质复杂隧道 返回目录第五节 公路隧道的勘测设计原则和勘测设计文件第 返回目录 第一节 隧道衬砌 第二节 洞门 第三节 明洞 第四节 隧道路面及其他构造设施 第五节 公路隧道结构荷载与结构设计概述 第三章 公路隧道结构构造 返回目录 第三章 公路隧道结构构造 返回目录 第一节 隧道衬砌 第三章 公路隧道结构构造一、 衬砌材料 隧道是埋藏在地层深处的工程建筑物，其衬砌通常需要承

19、受较大的围岩压力、地下水压力，有时还要受到化学物质的侵蚀，地处高寒地区的隧道往往还要受到冻害等。所以，要求用于村砌的材料具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性等。另一方面，隧道是大型工程构造物，每米隧道都需要大量建筑材料，工程量很大。所以，从经济观点看，衬砌材料应价格便宜、就地取材、便于机械化施工。通常采用以下材料。1混凝土2钢筋混凝土3喷射混凝土4锚杆与锚喷支护5石料6装配式材料 返回目录 第三章 公路隧道结构构造一、 衬砌材料 返回目录 第一节 隧道衬砌 第三章 公路隧道结构构造二、 衬砌支护形式 山岭隧道与软土隧道、水下隧道相比较，由于其受力、施工方法等存在差异，在结构形式上也

20、有很大差别。 返回目录 第三章 公路隧道结构构造二、 衬砌支护形 返回目录 第一节 隧道衬砌 第三章 公路隧道结构构造图3-1 直墙式衬砌 返回目录 第三章 公路隧道结构构造图3-1 直 返回目录 第一节 隧道衬砌 第三章 公路隧道结构构造 图3-2 曲墙式衬砌 返回目录 第三章 公路隧道结构构造 图3-2 返回目录 第一节 隧道衬砌 第三章 公路隧道结构构造图3-3 喷（混凝土）锚（杆）衬砌 返回目录 第三章 公路隧道结构构造图3-3 喷 返回目录 第一节 隧道衬砌 第三章 公路隧道结构构造 图3-4 复合式衬砌 返回目录 第三章 公路隧道结构构造 图3-4 返回目录 第一节 隧道衬砌 第三

21、章 公路隧道结构构造三、 衬砌内轮廓线的确定原则 隧道内轮廓设计除应符合隧道建筑限界的规定外，还应满足洞内路面、排水设施、装饰的需要，并为通风、照明、消防、监控、营运管理等设施提供安装空间，同时考虑围岩变形、施工方法影响的预留富裕量，使确定的断面形式及尺寸符合安全、经济、合理的原则。通常公路隧道断面宜采用内轮廓统一标准，即拱部为单心圆，侧墙为大半径圆弧，仰拱与侧墙间用小半径圆弧连接。公路等级和设计速度相同的一条公路上的隧道断面宜采用相同的内轮廓。隧道断面内轮廓在推行标准化的同时，还应考虑个别情况，如对内空断面有特殊要求的情况，或在受力条件方面极为复杂的情况，应做特殊设计。 返回目录 第三章 公

22、路隧道结构构造三、 衬砌内轮廓 返回目录 第二节 洞门 第三章 公路隧道结构构造一、 洞门的作用与形式 隧道通常都做洞门设计。山岭隧道、城市隧道与水底隧道等的洞门构造形式有很大区别。从岩(土)体稳定上看，山岭隧道洞门附近通常都比较破碎松软，易于失稳，形成崩塌。为了保护岩(土)体的稳定和使车辆不受崩塌、落石等威胁，确保行车安全，应根据实际情况选择恰当的洞门形式，修筑洞门，并对边仰坡进行适宜的护坡。洞门是各类隧道的咽喉，也是外露部分，在保障安全的同时，还应根据洞门的环境对洞门进行美化。山岭隧道常用的洞门形式主要有端墙式、翼墙式、环框式、削竹式和遮光棚式。城市隧道既可能是山岭隧道，也可能是水底隧道，

23、不过一般情况下交通量都比较大，对建筑工艺上的要求也较高，除应注意结构的稳定以外还要特别讲究建筑设计。 返回目录 第三章 公路隧道结构构造一、 洞门的作用 返回目录 第二节 洞门 第三章 公路隧道结构构造二、 常见洞门形式的适用条件 公路隧道洞门形式的选择是根据其所在的环境和条件而考虑的。设计时应根据条件选择适应性最好的形式。1端墙式洞门2翼墙式洞门 3环框式洞门4遮光棚式洞门 返回目录 第三章 公路隧道结构构造二、 常见洞门形 返回目录 第二节 洞门 第三章 公路隧道结构构造图3-5 端墙式洞门(尺寸单位：cm ) 返回目录 第三章 公路隧道结构构造图3-5 端 返回目录 第二节 洞门 第三章

24、 公路隧道结构构造 图3-6 翼墙式洞门(尺寸单位：cm ) 返回目录 第三章 公路隧道结构构造 返回目录 第二节 洞门 第三章 公路隧道结构构造图3-7 环框式洞门 返回目录 第三章 公路隧道结构构造图3-7 环 返回目录 第二节 洞门 第三章 公路隧道结构构造图3-8 削竹式洞门 返回目录 第三章 公路隧道结构构造图3-8 削 返回目录 第二节 洞门 第三章 公路隧道结构构造图3-9 端墙式洞门 返回目录 第三章 公路隧道结构构造图3-9 端 返回目录 第三节 明洞 第三章 公路隧道结构构造一、 明洞的设置 以明挖法或在露天修建的隧道（洞顶及拱背可有回填土石遮盖，也可没有回填土石遮盖）可称

25、为明洞。下穿公路、铁路、建筑物、防雪遮阳棚洞等以掘开地表土修建隧道结构后再在上面回填或修建其他建筑物的隧道都可称为明洞。下列情况下应设明洞衬砌。 洞顶覆盖层薄，不宜大开挖修建路堑，并难于用暗挖法修建隧道的地段。明挖修建隧道在技术经济上比暗挖修建隧道更合理，施工技术条件、施工工期和施工安全更容易得到保证，有利于环境保护。 路基或隧道洞口受边坡塌方、岩堆、落石、泥石流等不良地质危害以及修建路堑会危及附近建筑物安全的地段。 铁路、公路、沟渠和其他人工构造物必须在隧道上方通过，不宜采用暗洞或立交桥、涵跨越时，可采用明洞结构代替跨线桥、过水渡槽等。 为了保护洞口的自然景观而延伸隧道长度时。 返回目录 第

26、三章 公路隧道结构构造一、 明洞的设置 返回目录 第三节 明洞 第三章 公路隧道结构构造二、 明洞的结构类型和适用环境 明洞结构类型可分为拱形明洞、箱形明洞和棚洞等。选择明洞的结构类型，应根据地形、地质、施工条件，考虑结构安全、经济实用、美观等因素综合分析确定，做到选择的结构类型与环境相适应。 边坡一边塌方量大、落石较多且基底地质条件较好时，宜采用拱形明洞。 当路基外侧地形狭窄、内外侧墙基底地质明显不同，外侧基础工程量较大或洞顶荷载较小时，可采用棚洞。 在建筑高度受到限制或地基软弱的地方，可采用框架明洞。 为保护洞口自然环境或防止洞口边、仰坡滚石须加长隧道而修建明洞时，可采用拱形、箱形明洞，并

27、可在洞顶植草、植树等。 返回目录 第三章 公路隧道结构构造二、 明洞的结构 返回目录 第四节 隧道路面及其他构造设施 第三章 公路隧道结构构造一、 路面 公路隧道内路基路面与洞外路堑段相比存在如下特殊性。 针对上述特殊性，在进行公路隧道内路基路面设计时应注意满足如下要求。 公路隧道水泥混凝土面层设计应满足以下要求。 公路隧道内复合式路面沥青上面层设计应满足以下要求。 返回目录 第三章 公路隧道结构构造一、 路面 返回目录 第四节 隧道路面及其他构造设施 第三章 公路隧道结构构造二、 内部装饰 我国公路隧道的内部装饰以前做得很少。但随着高速公路的发展和对美观要求的提高，以及为保持隧道内墙面的亮度

28、和改善隧道内的环境，隧道内用适当的材料加以装饰处理较好。因为内壁装饰可提高行车舒适性。 返回目录 第三章 公路隧道结构构造二、 内部装饰 返回目录 第四节 隧道路面及其他构造设施 第三章 公路隧道结构构造三、 紧急停车带与车行横道、人行横道 1紧急停车带与方向转换场 2车行横通道、人行横通道 返回目录 第三章 公路隧道结构构造三、 紧急停车带 返回目录 第四节 隧道路面及其他构造设施 第三章 公路隧道结构构造图3-10 有横通道的单向交通长隧道事故时的交通信号控制状态 返回目录 第三章 公路隧道结构构造图3-10 有 返回目录 第四节 隧道路面及其他构造设施 第三章 公路隧道结构构造 图3-1

29、1 紧急停车带与车行横通道的配合布置 （尺寸单位： m） 返回目录 第三章 公路隧道结构构造 图3-11 返回目录 第四节 隧道路面及其他构造设施 第三章 公路隧道结构构造四、 公用隧管及预留洞室、预埋件 公用隧管(亦称公用沟、管线沟)是在隧道中为敷设各种管线而设置的专用隧管。其中有隧道本身所需要的各种设备，也有公用事业要求通过的各种管线。但不应通过易燃、易爆和有毒物质管道。高压电的容许进入电压值应满足电力行业规范要求。公用隧管所需断面，应根据所需通过管线的数量、种类、维修通道和操作空间确定，通常按建筑行业规范或标准图设计。沿纵向在适当间隔处应设置检修口，供检修人员进出、搬料、通风等使用。隧道

30、内的任何空间和部件的产权和管理权应划归隧道管理部门所有，在操作上可以实行出租方式，以免在营运期间发生纠纷。 返回目录 第三章 公路隧道结构构造四、 公用隧管及 返回目录 第四节 隧道路面及其他构造设施 第三章 公路隧道结构构造五、 防排水设施 在公路隧道中，防排水是保持正常营运的重要因素之一。隧道漏水，将损坏内装、通风、照明，以及其他各种附属设施，使之霉烂、锈蚀、变质、失效。路面积水后将改变路面反光条件，引起眩光；使车辆打滑，影响正常行驶。在严寒地区，隧道渗水将产生侵入限界的“挂冰”，路面结冰会导致路面凸起和车轮打滑。结冰冻胀还会破坏衬砌。 返回目录 第三章 公路隧道结构构造五、 防排水设施

31、返回目录 第五节 公路隧道结构荷载与结构设计概述 第三章 公路隧道结构构造一、 公路隧道结构荷载 作用在衬砌上的荷载，按其性质可分为主动荷载和被动荷载。主动荷载是主动作用于结构并引起结构变形的荷载；被动荷载是因结构变形压缩围岩而引起的围岩被动抵抗力，即弹性抗力，它对结构变形起到约束作用。 返回目录 第三章 公路隧道结构构造一、 公路隧道结 返回目录 第五节 公路隧道结构荷载与结构设计概述 第三章 公路隧道结构构造二、 衬砌结构设计 公路隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等，并应充分利用围岩的自承能力。最大限度地利用和发挥围岩的自承能力是隧道衬砌结构设计的基本原则。隧道

32、围岩自身具有一定的结构作用，通过一些工程措施和合理的衬砌形式使围岩的这一特性得以充分发挥，达到节省工程投资的目的。隧道衬砌是永久性的重要建筑物，运营中一旦破坏很难修复，维护费用高，给交通运营带来极大不便。因此，隧道衬砌结构除必须满足建筑限界和保证足够的净空外，还要求有足够的强度和稳定性，以保证在使用期内结构物有可靠的安全性。 返回目录 第三章 公路隧道结构构造二、 衬砌结构设 返回目录 第一节 隧道工程施工基本认识 第二节 公路隧道施工方法 第三节 出渣与运输 第四节 初期支护 第五节 防排水设计 第六节 二次衬砌 第七节 监控量测 第八节 施工辅助措施 第九节 洞口段施工方法 第十节 明洞施

33、工方法 第四章 公路隧道施工 返回目录 第四章 公路隧道施工 返回目录 第一节 隧道工程施工基本认识 第四章 公路隧道施工一、 隧道工程的特点 为了快速、优质、经济地完成隧道工程，特别是保证施工的安全，必须了解隧道工程所具有的特点，这对于决策施工方法、实施工程投资等都有着重要的意义。隧道工程的特点可归纳如下。1工程地质和水文地质条件的重要作用2施工速度慢、工期长3施工环境差4交通运输不便、材料供应困难 返回目录 第四章 公路隧道施工一、 隧道工程的特点 返回目录 第一节 隧道工程施工基本认识 第四章 公路隧道施工二、 隧道施工现状 在隧道工程发展的历史上，矿山法一直占据主导地位，但近一个多世纪

34、以来，又出现了其他的隧道施工方法，并得到了相当程度的发展。隧道施工方法可以归纳为：矿山法、明挖法、盾构法、掘进机法、沉管法、顶进法等。 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 隧道施工现状 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工一、 全断面法 全断面法全称为“全断面一次开挖法”，其横断面工序图和纵断面工序展开图如图4-2所示。这是一种将隧道整个设计断面一次爆破成型的方法，施工顺序如下： 用钻孔台车钻眼，然后装药、连线。 退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断面。 排除危石(俗称“找顶”)。 喷射拱圈混凝土，必要时安设拱部锚杆。 用装渣机将石渣装入运输车辆，运出洞外。 喷射边墙混

35、凝土，必要时安设边墙锚杆。 根据需要可喷第二层混凝土和隧道底部混凝土。 开始下一轮循环。 通过量测判断围岩和初期支护的变形，待基本稳定后，施作二次模注混凝土衬砌。 返回目录 第四章 公路隧道施工一、 全断面法 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工一、 全断面法 图4-1 隧道施工工艺 返回目录 第四章 公路隧道施工一、 全断面法图4- 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工一、 全断面法 图4-2 全断面法施工(单位：m) 返回目录 第四章 公路隧道施工一、 全断面法图4- 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工二、 台阶法1长台阶法2短

36、台阶法3超短台阶法 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 台阶法 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工图4-3 台阶法施工 返回目录 第四章 公路隧道施工图4-3 台阶法 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工三、 分部开挖法 1环形开挖留核心土法2单侧壁导坑法3双侧壁导坑法 返回目录 第四章 公路隧道施工三、 分部开挖法 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工图4-4 环形开挖留核心土法 返回目录 第四章 公路隧道施工图4-4 环形开 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工 图4-5 单侧壁导坑法 返回目录 第四章 公路

37、隧道施工 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工图4-6 双侧壁导坑法 返回目录 第四章 公路隧道施工图4-6 双侧壁 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工四、 钻爆施工 钻爆开挖作业是隧道钻爆法施工中首要的一项，它是在岩体上钻凿出一定孔径和深度的炮眼，装上炸药进行爆破，从而达到开挖的目的。开挖作业占整个隧道施工工程量的比重较大，造价约占2040，是隧道施工中较关键的基本作业。 返回目录 第四章 公路隧道施工四、 钻爆施工 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工图4-7 无限介质中的爆破作用 返回目录 第四章 公路隧道施工图4-7 无限介

38、 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工 图4-8 爆破漏斗示意图 返回目录 第四章 公路隧道施工 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工 图4-9 气腿式凿岩机 返回目录 第四章 公路隧道施工 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工 图4-10 实腹式凿岩台车 返回目录 第四章 公路隧道施工 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工图4-11 火雷管 返回目录 第四章 公路隧道施工图4-11 火雷 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工 图4-12 即发电雷管 返回目录 第四章 公路隧道施工 返回目录 第

39、二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工 图4-13 延期非电雷管 返回目录 第四章 公路隧道施工 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工 图4-14 炮眼种类及布置 返回目录 第四章 公路隧道施工 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工图4-15 锥形掏槽 返回目录 第四章 公路隧道施工 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工图4-16 柱状掏槽 返回目录 第四章 公路隧道施工 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工 图4-17 螺旋形掏槽 返回目录 第四章 公路隧道施工 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章

40、公路隧道施工 图4-18 直线形布眼 返回目录 第四章 公路隧道施工 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工图4-19 多边形及弧形布眼 返回目录 第四章 公路隧道施工图4-19 多边 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工图4-20 周边炮眼布置 返回目录 第四章 公路隧道施工图4-20 周 返回目录 第二节 公路隧道施工方法 第四章 公路隧道施工图4-21 导爆管起爆系统 返回目录 第四章 公路隧道施工图4-21 导爆 返回目录 第三节 出渣与运输 第四章 公路隧道施工一、 装渣1渣量计算2装渣方式3装渣机械 返回目录 第四章 公路隧道施工一、 装渣 返

41、回目录 第三节 出渣与运输 第四章 公路隧道施工一、 装渣 图4-22 翻斗式装渣机 返回目录 第四章 公路隧道施工一、 装渣图4-2 返回目录 第三节 出渣与运输 第四章 公路隧道施工一、 装渣 图4-23 铲斗式装渣机 返回目录 第四章 公路隧道施工一、 装渣图4-2 返回目录 第三节 出渣与运输 第四章 公路隧道施工二、 运输 目前我国隧道施工的洞内运输（出渣和进料）普遍采用有轨运输和无轨运输两种方式。有轨运输是铺设轻型窄轨线路，用专门的出渣车辆装渣，小型机车牵引，适用于长大（3 km以上）及铁路隧道的施工。无轨运输则多采用自卸汽车运输，适用于全断面、半断面等大断面开挖隧道的出渣运输。（

42、一） 有轨运输2牵引机车3运输轨道布置与调车方法 图4-24 单车道布置示意图图4-25 双车道布置示意图4机车、斗车数目的确定和列车运行图 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 运输 返回目录 第三节 出渣与运输 第四章 公路隧道施工二、 运输 （一） 有轨运输 图4-24 单车道布置示意图 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 运输 图4-2 返回目录 第三节 出渣与运输 第四章 公路隧道施工二、 运输 （一） 有轨运输 图4-25 双车道布置示意图 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 运输 返回目录 第三节 出渣与运输 第四章 公路隧道施工二、 运输 （一） 有轨运输 图4-26 列车编组运

43、行图 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 运输 返回目录 第三节 出渣与运输 第四章 公路隧道施工二、 运输 （二） 无轨运输 无轨运输主要是指汽车运输。随着大型装载机械及重载自卸汽车的研制和生产，近年来无轨运输在隧道掘进中得到了越来越广泛的应用。无轨运输不需要铺设复杂的运输轨道，具有运输速度快、管理工作简单、配套设备少等特点。但由于内燃机排放大量废气，对洞内空气污染较为严重，尤其在长大隧道中使用时，需要有强大的通风设备。 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 运输 （二） 返回目录 第三节 出渣与运输 第四章 公路隧道施工二、 运输 （二） 无轨运输 图4-27 自卸汽车 返回目录 第四章 公

44、路隧道施工二、 运输 （二） 返回目录 第三节 出渣与运输 第四章 公路隧道施工三、 卸渣 卸渣工作主要是考虑石渣如何处理，以及卸渣场地的布置。由洞内运出的石渣，一般可考虑进行三方面的处理。 选用合乎强度标准的岩块加工成衬砌混凝土材料的粗骨料。 用作路基填方或洞外工作场地填方。 弃置于山谷或河滩。 返回目录 第四章 公路隧道施工三、 卸渣 返回目录 第四节 初期支护 第四章 公路隧道施工一、 施工基本原则 根据我国的实践经验，隧道施工的基本原则可概况为“少扰动，早支护，勤量测，紧封闭”。具体地说，无论用钻爆法或部分断面掘进机法，均必须达到成型好，对地层扰动最小的要求，对开挖暴露面及时进行地质描

45、述和锚喷加固，施工全过程应在监控量测下进行，并及时反馈，修正设计施工方法。在软弱围岩地段应使断面及早闭合。 返回目录 第四章 公路隧道施工一、 施工基本原则 返回目录 第四节 初期支护 第四章 公路隧道施工二、 喷射混凝土 (一) 喷射混凝土的特点 (二) 喷射混凝土的优越性 (三) 喷射混凝土的喷射方式 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 喷射混凝土 返回目录 第四节 初期支护 第四章 公路隧道施工二、 喷射混凝土图4-28 干喷施工工艺 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 喷射混凝土图 返回目录 第四节 初期支护 第四章 公路隧道施工二、 喷射混凝土图4-29 湿喷施工工艺 返回目录 第四

46、章 公路隧道施工二、 喷射混凝土图 返回目录 第四节 初期支护 第四章 公路隧道施工三、 喷射混凝土的施工工艺 (一) 喷射混凝土的施工准备 (二) 施喷作业(指干式喷射) (三) 堵管问题的处理 (四) 喷射混凝土的养护 (五) 水泥裹砂法喷射混凝土工艺 (六) 喷射混凝土的质量检查 返回目录 第四章 公路隧道施工三、 喷射混凝土的施 返回目录 第四节 初期支护 第四章 公路隧道施工图4-30 水泥裹浆法施工工艺 三、 喷射混凝土的施工工艺 返回目录 第四章 公路隧道施工三、 喷射混凝土的施 返回目录 第四节 初期支护 第四章 公路隧道施工四、 锚杆 (一) 锚杆的支护效应 (二) 锚杆的种

47、类 (三) 锚杆的布置 (四) 锚杆的质量检查 返回目录 第四章 公路隧道施工四、 锚杆 返回目录 第四节 初期支护 第四章 公路隧道施工图4-31 悬吊效应 四、 锚杆 返回目录 第四章 公路隧道施工四、 锚杆 返回目录 第四节 初期支护 第四章 公路隧道施工图4-32 组合梁效应 四、 锚杆 返回目录 第四章 公路隧道施工图4-32 组合梁 返回目录 第四节 初期支护 第四章 公路隧道施工图4-33四、 锚杆 返回目录 第四章 公路隧道施工图4-33四、 锚杆 返回目录 第四节 初期支护 第四章 公路隧道施工五、 钢架 (一) 型钢钢架 (二) 格栅网构钢架 返回目录 第四章 公路隧道施工

48、五、 钢架 返回目录 第四节 初期支护 第四章 公路隧道施工五、 钢架图4-34 格栅网构钢架 返回目录 第四章 公路隧道施工五、 钢架图4-34 返回目录 第五节 防排水设计 第四章 公路隧道施工一、 防水措施1喷射混凝土防水2塑料防水板防水3模筑混凝土衬砌防水4涂料防水5防水砂浆抹面6注浆堵水 返回目录 第四章 公路隧道施工一、 防水措施 返回目录 第五节 防排水设计 第四章 公路隧道施工二、 排水措施 1盲沟 2泄水孔 3排水沟 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 排水措施 返回目录 第五节 防排水设计 二、 排水措施第四章 公路隧道施工图4-35 弹簧软管盲沟引排局部水 返回目录 第四

49、章 公路隧道施工图4-35 返回目录 第五节 防排水设计 二、 排水措施第四章 公路隧道施工图4-36 渗滤布盲沟引排大面积渗水 返回目录 第四章 公路隧道施工图4-36 渗滤 返回目录 第六节 二次衬砌 第四章 公路隧道施工（一） 混凝土材料的准备 （二） 模筑衬砌施工准备工作 （三） 混凝土的制备与运送 （四） 混凝土灌筑施工（五） 模筑混凝土灌筑作业机械化 （六） 混凝土的养护与拆模 （七） 压浆、仰拱和底板 返回目录 第四章 公路隧道施工（一） 混凝土材料的 返回目录 第六节 二次衬砌 第四章 公路隧道施工 图4-37 拱部衬砌封口(死封口) 返回目录 第四章 公路隧道施工 返回目录

50、第七节 监控量测 第四章 公路隧道施工一、 监控量测的目的 （1） 为设计和修正支护结构形式和参数提供依据 （2） 正确选择开挖方法和支护施作时间 （3） 为隧道施工和长期使用提供安全信息 （4） 是研究新奥法力学机理和设计理论的重要途径 返回目录 第四章 公路隧道施工一、 监控量测的目的 返回目录 第七节 监控量测 第四章 公路隧道施工二、 监控量测的内容和方法 (一) 基本要求 (二) 量测内容和方法 (三) 量测频率 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 监控量测的内容 返回目录 第七节 监控量测 第四章 公路隧道施工图4-38 地表沉降纵向量测区长度 二、 监控量测的内容和方法 返回目录

51、 第四章 公路隧道施工图4-38 地表沉 返回目录 第七节 监控量测 第四章 公路隧道施工二、 监控量测的内容和方法图4-39 测点布置 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 监控量测的内容 返回目录 第七节 监控量测 第四章 公路隧道施工二、 监控量测的内容和方法图4-40 收敛量测基线 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 监控量测的内容 返回目录 第七节 监控量测 第四章 公路隧道施工二、 监控量测的内容和方法图4-41 位移量测测孔布置 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 监控量测的内容 返回目录 第七节 监控量测 第四章 公路隧道施工三、 监控量测数据应用 (一) 量测数据的处理与分析

52、(二) 围岩稳定性判据 (三) 允许相对位移值 返回目录 第四章 公路隧道施工三、 监控量测数据应 返回目录 第七节 监控量测 第四章 公路隧道施工图4-42 位移-时间曲线 三、 监控量测数据应用 返回目录 第四章 公路隧道施工图4-42 位移- 返回目录 第八节 施工辅助措施 第四章 公路隧道施工一、 超前锚杆 在开挖掘进之前，在开挖面的拱部一定范围内，沿隧道断面的周边，向地层内打入一排纵向锚杆(或小钢管)，通过锚杆对围岩的加固作用，形成超前于工作面的围岩加固棚，在此棚的保护下进行开挖。开挖一个进尺后，再打入一排纵向锚杆，再掘进，如此往复推进，见图4-43。 返回目录 第四章 公路隧道施工

53、一、 超前锚杆 返回目录 第八节 施工辅助措施 一、 超前锚杆第四章 公路隧道施工图4-43 超前锚杆设置方式示意图 返回目录 第四章 公路隧道施工图4-43 超 返回目录 第八节 施工辅助措施 第四章 公路隧道施工二、 管棚 当隧道位于松软地层中；或遇到塌方，需要从塌方体中穿过；或浅埋隧道，要求限制地表沉陷量；或在很差的地质条件下进洞时，均可采用管棚进行预支护。由于管径较粗，故管棚的承载能力比超前锚杆(或小钢管)要大，在所有的预支护措施中，它是支护能力最强大的，但其施工技术也较复杂，造价较高。 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 管棚 返回目录 第八节 施工辅助措施 第四章 公路隧道施工二、

54、 管棚 图4-44 管棚设置示意图 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 管棚 图4-4 返回目录 第八节 施工辅助措施 第四章 公路隧道施工二、 管棚 图4-45 管棚钢管构造示意图(单位：mm) 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 管棚 图4-4 返回目录 第八节 施工辅助措施 第四章 公路隧道施工三、 超前小导管注浆 超前小导管注浆也是一种广泛使用的辅助施工措施，它往往与钢拱架一起设置。小导管注浆属渗入性注浆，虽然钢管本身的支护能力不如管棚，但其注浆加固地层的效果比管棚好。它适用于较干燥的砂土层、砂卵(砾)石层、断层破碎带、软弱围岩浅埋段。其支护刚度和预支护效果均大于超前锚杆，施工工艺见图

55、4-46。 返回目录 第四章 公路隧道施工三、 超前小导管注浆 返回目录 第八节 施工辅助措施 第四章 公路隧道施工三、 超前小导管注浆图4-46 超前小导管施工工艺图 返回目录 第四章 公路隧道施工三、 超前小导管注浆 返回目录 第八节 施工辅助措施 第四章 公路隧道施工三、 超前小导管注浆图4-47 小导管构造示意图 返回目录 第四章 公路隧道施工三、 超前小导管注浆 返回目录 第八节 施工辅助措施 第四章 公路隧道施工四、 预注浆加固地层 (一) 注浆方法 (二) 钻孔机械和灌注管 (三) 注浆数量控制 返回目录 第四章 公路隧道施工四、 预注浆加固地层 返回目录 第八节 施工辅助措施

56、第四章 公路隧道施工图4-48 预注浆加固地层的几种方式 四、 预注浆加固地层 返回目录 第四章 公路隧道施工图4-48 预注 返回目录 第八节 施工辅助措施 第四章 公路隧道施工五、 地表锚喷预加固 (一) 地表锚喷预加固类型与加固方法(二) 地表锚喷预加固经验参数 返回目录 第四章 公路隧道施工五、 地表锚喷预加固 返回目录 第八节 施工辅助措施 第四章 公路隧道施工 图4-49 洞口上方陡坎加固 五、 地表锚喷预加固 返回目录 第四章 公路隧道施工 五、 地表锚喷预加 返回目录 第八节 施工辅助措施 第四章 公路隧道施工图4-50 地表锚杆加固宽度估算图式五、 地表锚喷预加固 返回目录

57、第四章 公路隧道施工图4-50 地表锚 返回目录 第九节 洞口段施工方法 第四章 公路隧道施工一、 洞口地段的概念 所谓“洞口段”，是指隧道开挖可能给洞口地表造成不良影响(下沉、塌穴等)的洞口范围。由于每座隧道的地形、地质及线路位置不同，所以洞口段的范围都不尽相同。一般情况下，可将洞口浅埋段划分为洞口段，参见图4-51。 返回目录 第四章 公路隧道施工一、 洞口地段的概念 返回目录 第九节 洞口段施工方法 第四章 公路隧道施工一、 洞口地段的概念 图4-51 洞口段的一般范围 返回目录 第四章 公路隧道施工一、 洞口地段的概念 返回目录 第九节 洞口段施工方法 第四章 公路隧道施工二、 洞口段

58、施工方法 (一) 全断面法 (二) 台阶法 (三) 其他方法 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 洞口段施工方法 返回目录 第九节 洞口段施工方法 第四章 公路隧道施工二、 洞口段施工方法图4-52 下导坑进洞方式 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 洞口段施工方法 返回目录 第十节 明洞施工方法 第四章 公路隧道施工一、 先墙后拱法 又称为“全部明挖先墙后拱法”，如图4-53所示。这种方法适用于埋深较浅，且按临时边坡开挖能暂时稳定的对称式明洞。根据地质条件及开挖深度，选择临时边坡坡率(图中的1KG-*2m、1KG-*2n)，从上往下分台阶开挖，直至路基设计标高。如果地质条件较好，也可只用一种

59、坡率。纵断面图中所示的开挖为分台阶直立坡，是为了坡体的稳定。如果地质条件较差，则应将直立坡改为斜坡(见图中虚线)。随即灌注边墙及拱圈混凝土，并做外贴式防水层，最后进行两侧及洞顶回填。 返回目录 第四章 公路隧道施工一、 先墙后拱法 返回目录 第十节 明洞施工方法 第四章 公路隧道施工一、 先墙后拱法 图4-53 明洞先墙后拱法 返回目录 第四章 公路隧道施工一、 先墙后拱法 返回目录 第十节 明洞施工方法 第四章 公路隧道施工二、 先拱后墙法 当路堑边坡较高、明洞埋置较深，或明洞位于松软地层中，不能明挖一挖到底时(全部明挖可能引起边坡坍塌)，应采用先拱后墙法施工，见图4-54。施工步骤为：开挖

60、拱部以上土石(挖至拱脚)，灌注拱圈，作外贴式防水层，进行初步回填，然后暗挖拱脚以下土石，灌注边墙，故又称明拱暗墙法。因边墙是暗挖，在选择挖马口方式时要慎重，以防掉拱。 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 先拱后墙法 返回目录 第十节 明洞施工方法 第四章 公路隧道施工二、 先拱后墙法图4-54 明洞先拱后墙法 返回目录 第四章 公路隧道施工二、 先拱后墙法图4 返回目录第五章 特殊地质地段的隧道施工 第一节 膨胀土围岩 第二节 黄土 第三节 溶洞 第四节 瓦斯地层 第五节 松散地层、流砂 返回目录第五章 特殊地质地段的隧道施工 返回目录第五章 特殊地质地段的隧道施工 第一节 膨胀土围岩 一、