《土木工程概论》课件-第8讲机场、隧道与港口工程

《土木工程概论》课件-第8讲机场、隧道与港口工程第一页，共67页。土木工程概论第5章交通土建工程

【教学要求】了解隧道工程的种类、特点及基本构造；了解机场工程的特点和组成；了解港口工程的特点组成。

【教学重点】隧道工程的种类、特点及基本构造。

【教学难点】隧道工程的特点及基本构造。

第二页，共67页。土木工程概论

1隧道工程

4.1隧道概述

⑴概念：是修筑在岩体、土体或水底，两端有出入口的，供车辆、行人、水流及管线等通过的通道。包括交通运输方面的铁路、道路、水（海）底隧道和各种水工隧道等。第8讲机场、隧道及港口工程共65张第1张第三页，共67页。土木工程概论1.1隧道概述

⑵特点

●是交通运输线路穿越天然障碍的有效方法。 ●穿越的地质条件复杂多变，工程定位、设计、施工方法要随时作相应调整。 ●施工作业面窄，劳力设备受到限制，工业化、机械化施工要求高。 ●造价昂贵。

20世纪50年代，人们才总结出各种类型隧道工程规划、设计和施工的基本原理，在土木工程中逐渐形成了一个独立的工程领域。共65张第2张第四页，共67页。土木工程概论1.1隧道概述

⑶发展简况

●世界第一座交通隧道是公元前2180~2160年在巴比伦城中幼 发拉底河下修筑的人行通道。 ●我国古代（公元前8世纪~前3世纪）建造有深达40m以上的 铜矿矿井（竖井和斜井） ●19世纪20年代蒸汽机的出现以及铁路和炼钢工业的发展， 促进了隧道工程的发展。1826~1830年 英国在利物浦硬岩中修建了两座最早 的铁路隧道。台湾狮球岭隧道全长261m，1890年建成，是中国最早的铁路隧道，现已成为台湾基隆的旅游景点。共65张第3张第五页，共67页。土木工程概论

⑷隧道结构

●洞身：隧道结构的主体部分。

●衬砌：承受地层压力，维持岩体稳定，阻止坑道周围地层变形的永久性支撑物。它由拱圈、边墙、托梁和仰拱组成。

●洞门：位于隧道出入口处，用来保护洞口土体和边坡稳定，排除仰坡流下的水。由翼墙、端墙及背部的排水系统所组成。

小团山隧道金字山隧道1.1隧道概述共65张第4张第六页，共67页。土木工程概论1隧道工程

1.2公路隧道

按隧道所处的位置分为山岭道路隧道、水底道路隧道、城市路隧道。 道路隧道要尽量设计成直线，隧道内纵坡不宜大于3.5%，也不应小于0.3%。 道路隧道要有较完善的通风、照明、防灾等附属设施。

纽 约 林 肯 隧 道 万松岭隧道共65张第5张第七页，共67页。土木工程概论⑴公路隧道的建筑限界及断面形状公路建筑限界公路隧道横断面净空公路隧道的各种主要断面形状共65张第6张1.2公路隧道第八页，共67页。土木工程概论

⑵公路隧道通风

公路隧道空气污染的主要原因是汽车排出的废气，公路隧道要有较完善的通风、照明、防灾等附属设施。通风方式的种类：通风方式纵向方式半横向式 横向式 混合式射流式风道式和喷嘴式 竖井式1.2公路隧道

不设置专门通风设备，利用存在于洞口间的自然压力差或汽车行驶时活塞作用产生的交通风力，达到通风目的。

自然通风 机械通风●自然通风：共65张第7张第九页，共67页。土木工程概论射流式风机

射流式竖井式●纵向式通风：1.2公路隧道

●半横向式通风●横向式通风共65张第8张第十页，共67页。土木工程概论

秦岭终南山公路隧道

西康高速穿越秦岭的隧道，全长18.02km，规模世界第1、长度亚洲第1，隧道横断面高5m、宽10.5m，双车道各宽3.75m。上、下行隧道间每750m设紧急停车带一处。2004年12月13全线贯通。1.2公路隧道共65张第9张第十一页，共67页。土木工程概论1.2公路隧道共65张第10张第十二页，共67页。土木工程概论1隧道工程

1.3铁路隧道

⑴组成

由洞口路堑（或引道）、洞门、洞身衬砌结构和隧道内外附属构筑物（道床、避车洞、水沟、照明、设置电气化设备的洞室等）组成。

朔黄铁路龙宫隧道共65张第11张第十三页，共67页。土木工程概论共65张第12张

兰新铁路乌鞘岭隧道长

20.05km，是中国最长 的铁路隧道。2006年8

月23日开通隧道内的线路可用向坡或双向坡1.3铁路隧道第十四页，共67页。土木工程概论

衡广复线大瑶山隧道长14.295km，是目前国内最长的双线电气化隧道，在世界铁路隧道中列第十位。1989年12月建成通车。1.3铁路隧道共65张第13张第十五页，共67页。土木工程概论

四 臂 液 压 凿 岩 台 车穿越高压富水断层地段1.3铁路隧道共65张第14张第十六页，共67页。土木工程概论

秦岭隧道全长18456m，最大埋深1600m，是当时我国洞身最长、埋置最深、围岩特硬并首次采用全断面、大直径TBM施工、工程规模最大的隧道。2000年8月18日开通运营。1.3铁路隧道共65张第15张第十七页，共67页。土木工程概论4.3铁路隧道

大瑶山一号隧道

2008年6月16日，武广客运专线大瑶山一号隧道胜利贯通。隧道全长10081m，开挖断面为150m2，是全线最长的山岭隧道。共65张第16张第十八页，共67页。土木工程概论

4.4水底隧道

铁路或公路遇到水面障碍物时，除可修建桥梁通过外，修建底隧道可能是最佳方案。尤其在水面宽、航运繁忙，通过巨型船只较多，不宜建造高桥和长引桥的情况下。4隧道工程上海外环越江隧道

武汉过江隧道

共65张第17张第十九页，共67页。土木工程概论4.4水底隧道武汉过江隧道示意图 江底隧道布置示意图

水底隧道一 般分水底段 和河岸段， 后者又有暗 埋、敞开及 出口部分。共65张第18张第二十页，共67页。土木工程概论通车典礼隧道内景隧道入口4.4水底隧道共65张第19张第二十一页，共67页。土木工程概论

4.5海底隧道

目前，全世界已建成和计划建设的海底隧道有20多条，主要分布在日本、美国、西欧、中国的香港等地区。

从工程规模和现代化程度上看，当今世界最有代表性的跨海隧道工程，莫过于英法隧道和日本青函隧道。4隧道工程日本东京湾隧道日本青函隧道共65张第20张第二十二页，共67页。土木工程概论

英法隧道横贯多佛尔海峡，把英伦三岛与欧洲大陆连接起来。隧道由两股火车隧道和一股工作隧道构成，全长53km，海底部分37km，从伦敦到巴黎仅需要3h，穿越英吉利海峡仅需要20min。该隧道已于1995年建成通车。

英法海底隧道断面构造示意图4.5海底隧道共65张第21张第二十三页，共67页。土木工程概论

厦门翔安海底隧道外景

全长9km，海底隧道5.95km，是中国第一条海底隧道，也是第一条由国内自行设计的海底隧道，2005年8月9日正式动工建设，计划于2009年底建成通车。共65张第22张4.5海底隧道第二十四页，共67页。土木工程概论广州白云机场鸟瞰图

2机场工程

机场是飞机起飞、着陆、运行、停放、维修和实施飞行保障等 活动的场所。机场工程则是指规划、设计和建造各项设施的统称。 机场工程的内容包括：机场规划设计、场道工程、导航工程、 通讯工程、空中交通 控制、气象工程、旅 客航站楼及指挥楼工 程等。机场可分为国际机场、干线机场和支线机场。第8讲机场、隧道及港口工程共65张第23张第二十五页，共67页。第一要素第二要素代号飞机基准飞行场地 长度(m)代号翼展(m)主要起落架外轮外 侧间距(m)1＜800A＜15＜4.52800～1200B15～244.5～631200～1800C24～366～94≥1800D36～529～14E52～659～14土木工程概论2机场工程

⑴民航机场的飞行区等级为使机场各种设施的技术要求与运行的飞机性能相适应，按照飞机起飞着陆性能和飞机主要尺寸规定飞行区等级。如波音757-200飞机需要的飞行区等级为4D，民航飞行区分级见下表：共65张第24张第二十六页，共67页。土木工程概论

⑵跑道

跑道是专供飞机起飞和降落时滑跑之用。是机场上最重要的工程设施。

跑道布置是确定跑道的条数及方位，称为构形。分为单条跑道、多条跑道、开口V形跑道和交叉跑道四种。共65张第25张2机场工程第二十七页，共67页。土木工程概论

决定机场跑道长度的因素有：机型、最大起飞全重、气候、机场海拔高程、风速、跑道坡度等。跑道长度取决于起飞距离、加速停止距离、着陆距离等条件。国产新舟60涡桨支线飞机在天津滨海国际机场首航共65张第26张2机场工程第二十八页，共67页。土木工程概论机场除跑道外，还有跑道起飞

我国民航机场的跑道通常用水泥砼筑成，也有用沥青砼筑成。跑道按其作用可分为主要跑道、辅助跑道和起飞跑道。

降落

道肩、停止道、净空道等起辅 助作用的道路设施。

滑行韩亚航空公司的波音767-38E型客机降落触地瞬间共65张第27张2机场工程第二十九页，共67页。土木工程概论

机场道面的使用要求

为保证飞机起降安全，机场道路应满足下列要求：

强度—道面的整体结构应有对变形的抵抗能力和抗弯、抗压及抗磨耗的能力；

平坦度—道面应坚实平整，否则会使飞机受振引起疲劳破损，旅客不适，增加道路受载；

粗糙度—保证飞机着陆后能在跑道范围内刹车停止的需要；

横坡—保证道面排水的主要措施；

稳定性—在使用年限内具有足够的强度和刚度，并不受燃油等溶剂侵蚀，具有耐高速气流的稳定性；

洁净—无砂、石等松散物。共65张第28张2机场工程第三十页，共67页。土木工程概论

⑶滑行道及停机坪

滑行道是供飞机从一处安全便捷地滑行至另一处的通道。

北京机场滑行东桥

停机坪是供飞机停 放、上下旅客、完成起 飞前准备和到达后各项 作业用。共65张第29张2机场工程第三十一页，共67页。土木工程概论⑷航站楼

航站楼供旅客完成从地面到空中或从空中到地面转换交通之用，是机场的主要建筑。

浦东国际机场夜景长沙黄花机场共65张第30张2机场工程第三十二页，共67页。土木工程概论

3港口工程

概念：港口是具有水陆联运设备和条件的，有一定面积的水和陆域，供船舶出入和停泊、货物和旅客集散并变换运输方式的场地，它为船舶提供安全停靠、进行作业的设施，并为船舶提供补给、修理等技术服务和生活服务。

港口工程是兴建港口所需的各项工程设施和工程技术的总称，包括港址选择、规划设计和各项工程的修建。

港口工程是土木工程中的一个分支，在我国港口工程已成为与土木工程关系密切的相对独立分支。

天 津 港共65张第31张第8讲机场、隧道及港口工程第三十三页，共67页。土木工程概论5.1港口的分类

海岸港●按所在位置分河口港 内河港●按用途分商港军港渔港工业港避风港●按成因分天然港人工港海岸港—上海洋山深水港河口港—上海黄浦港内河港—湖北宜昌港5港口工程共65张第32张第三十四页，共67页。土木工程概论杂货码头矿石木材煤炭物客运码头工作船码头工程维修基地导航标志 铁路装卸线 露天堆场 铁路分区 调车场仓库客运站港口管理局警卫室海港的组成入口5.2港口的组成

油料码头共65张第33张5港口工程第三十五页，共67页。土木工程概论

⑴水域：供船舶航行、运转、锚泊和停泊装卸之用，要求有适当的深度和面积，水流平缓，水面稳静。

水域包括进港航道、港地、锚地、防波堤等。 港口水域可分为港外水域和港内水域，港外水域包括进港航道和港外锚地；港内水域港内航道、转头水域、港内锚地和码头前水域或港池。5港口工程共65张第34张第三十六页，共67页。土木工程概论

⑵陆域：供旅客集散、货物装卸、货物堆存和转载之用，要求有适当的高程、岸线长度和纵深。岸边建有码头，岸上设港口仓库、堆场、港区铁路和道路，并配有装卸和运输机械，以及其它各种辅助设施和生活设施。上海港外高桥港区四、五期工程共65张第35张5港口工程第三十七页，共67页。土木工程概论

5.3港口水工构筑物

港口水工构筑物是港口的重要组成部分，包括码头、防波堤、 护岸、船台、滑道、船坞等。

⑴码头：供船舶系靠、装卸货物或上下旅客的建筑物的总称。

①码头的布置方式：有顺岸式、突岸式和挖入式三种。码头前沿与自然岸线大体平行，优点是陆域宽阔、疏运方便、工程量小

顺岸式码头布置的四种方案5港口工程共65张第36张第三十八页，共67页。土木工程概论

突堤式码头布置的二种方案码头前沿线与自然岸线间有较大角度，优点是在一定水域内有较多泊位，缺点是宽度有限，库场面积较小，作业不方便港池由人工

开挖形成， 在大型河港 及河口港中 较常见采用挖入式港池布置 的唐山港

共65张第37张5港口工程第三十九页，共67页。土木工程概论

②码头的型式：按其前沿的横断面外形有直立式、斜坡式、半直立式和半斜坡式等。直立式适用于岸边有较大的 水深半直立式适用于高水位时间较长而低水位时间较短的情况斜坡式适用于水位变化较大的情况半斜坡式适用于枯水时间较长而高水位时间较短的情况5港口工程共65张第38张第四十页，共67页。土木工程概论③码头的结构形式：重力式、板桩式、高桩式、混合式等。

重力式码头依靠自重（包括结构自重和结构范围内的填料重量）来抵抗滑动和倾覆。5港口工程青岛港前湾20万吨矿石码头

沉箱重力式结构共65张第39张第四十一页，共67页。土木工程概论板桩式码头5港口工程天津中心渔港游艇码头直立式板桩结构

依靠打入土中的板桩来挡土，由于板桩较薄又承受较大的土压力，只适用水深10m以下的码头。

京唐港14#、15#码头

全遮帘板桩结构共65张第40张第四十二页，共67页。土木工程概论5港口工程

高桩码头

由上部结构和桩基两部分组成，适用于软土地基

曹妃甸25万t矿石码头

高桩码头共65张第41张第四十三页，共67页。土木工程概论混合式码头1

下部为重力 墩，上部为梁板 式结构，码头前沿为板桩结构5港口工程曹妃甸30万吨级原油码头桩基墩式结构由1座工作平台、2座靠船墩和6座系缆墩组成

由基础板、 立板、水平 拉杆及锚碇 结构组成

混合式码头2共65张第42张第四十四页，共67页。土木工程概论

⑵防波堤

为港口提供掩护条件，阻止波浪和漂沙进入港内，保持港内水面的平稳和所需的水深，兼有防沙、防冰的作用。

防 波 堤 的 平 面 布 置共65张第43张5港口工程第四十五页，共67页。土木工程概论防波堤的类型共65张第44张第四十六页，共67页。土木工程概论

⑶护岸建筑

①直接护岸建筑：即利用护坡和护岸墙等加固天然岸边，抵抗侵蚀。直接护岸建筑有斜面式护坡、直立式护岸墙，混合式护岸也被经常采用。

斜面式护坡5港口工程共65张第45张第四十七页，共67页。土木工程概论直立式护岸墙5港口工程共65张第46张第四十八页，共67页。土木工程概论5港口工程

烟台港西港池顺岸码头 四脚块护岸工程护坡和护岸墙 的混合结构共65张第47张第四十九页，共67页。土木工程概论

②间接护岸建筑：利用在沿岸建筑的丁坝或潜堤，促使岸滩前发生淤积，以形成稳定的新岸坡。

●潜堤：潜堤位置布置在波浪的破碎水深以内而临近于破碎水深之处，大致与岸线平行，堤顶高程应在平均水位以下，并将堤的顶面作成斜坡状。修建潜堤不仅是削减波浪的冲击和反射，也是一种积极的护岸措施。5港口工程共65张第48张第五十页，共67页。土木工程概论

●丁坝：自岸边向外伸出，对斜向朝着岸坡行进的波浪和与岸平行的沿岸流都具有阻碍作用，同时也阻碍了泥沙的沿岸运动，使泥沙落淤在丁坝之间，使滩地增高，原有岸地就更为稳固。5港口工程共65张第49张第五十一页，共67页。土木工程概论船坞及滑道第五十二页，共67页。土木工程概论第5章交通土建工程

6交通工程掠影

天门山盘山公路

全长10.77km，绝对高