隧道工程复习题

隧道的概念：就是用以保持地下空间作为交通孔道的工程建筑物。1按用途分（1）交通隧道：供应运输的孔道和通道。主要有：铁路隧道、马路隧道、水底隧道、地下铁道、人行地道。（2）水工隧道：是水利工程和水利发电枢纽的一个重要组成部分引水隧道、尾水隧道、导流隧道、排沙隧道（3）市政隧道：是城市中为安置各种不同市政设施的地下孔道。主要有：给水隧道、污水隧道管路隧道、线路隧道、人防隧道。（4）矿山隧道：其作用主要是为采矿服务的。主要有：运输巷道、给水隧道、通风隧道。2、按隧道长度分（马路隧道规范）：（1）特长隧道：L>3000m（2）长隧道：3000m2L>1000m（3）中长隧道：1000mNL>500m（4）短隧道：LW500m3、按断面面积分：（1）特大断面隧道：断面积在100ni2以上（2）大断面隧道：断面积在50-100m2之间。（3）中等断面隧道：断面积在10-50m2之间（4）小断面隧道：断面积在3-10m2之间。（5）微小断面隧道：断面积在3m2以下。4、按隧道所处的地理位置划分：山岭隧道水底隧道城市隧道5、按施工方法划分：1）明挖法（盖挖法）2）暗挖法：矿山法、新奥法、掘进机法（）、盾构法3）特殊施工方法：沉管法、顶管法马路隧道的特点：明暗适、边墙效应、多为双洞断面大、形态扁平、须要通风照明、防水要求高、需监控配勘察设计的几个阶段：可行性探讨勘察、初步勘察、具体勘察可行性探讨勘察内容：主要是探讨建设项目所在地的地理，地形、地貌、地质、地震、气象、水文等自然待征以与良地质、特殊性岩上、筑路材料来源与运输条件等。手段：在充分收集己有地质资料的基础上，以调查为主，并进行必要的工程地质勘察工作。隧道初步勘查具体勘察目的：依据批准的初步设计，对已选定的隧道位置进行具体的工程地质勘察，为编制隧道的施工图供应工程地质资料。收集探讨既有资料：地形地貌、地质状况、区域水文气象状况、环境施工条件、有关法令、类似工程阅历。调查与测绘（1）工程地质调查*干脆视察*访问群众（2）工程地质测绘*目测*仪器（3）调查测绘内容隧道勘察的主要手段（1）挖探：2〜3米（2）简易钻探：3〜10米（3）钻探：冲击钻、回转钻等（4）地球物理勘探（物探）利用岩土体材料的导电性和导磁性等，依据接收信号推断地层缺陷与力学性质。地质勘探初步勘察（1）目的任务：选定隧道位置（2）基本内容：查明限制隧道方案的工程地质问题，如地形、地质、岩性、不良地质等具体勘察（1）目的任务对选定的隧道供应具体的工程地质水文地质等信息。（2）基本内容：查明为施工图设计服务的地质问题水文勘察地下水涌水调查（1）内容：调查地下水的类型与其与地表水的相互补给关系；调查地下水的流量、流向与水质等；（2）预料地下水涌水量：须调查隧道中心线上的“谷”与“梁”的分布状况；（3）利用钻探成果推断涌水状况（4）查明涌向隧道的地下水的范围。枯水调查目的：明确由于修建隧道工程而使地下水与供水受到影响，造成工业用水与居民饮水困难等；2）主要内容：地下水的利用状况（运用时间、水量等）、地下水季节性改变以与雨后改变、植被状况等。建筑环境评价目的：明确环境现状，不因修建工程而使环境恶化。对现有生态环境爱护的项目（1）水资源爱护；（2）植被爱护；（3）特殊区（名胜古迹、温泉、风景等）爱护；（4）特殊地质段的爱护（5）环境污染的爱护（污水、烟尘、噪声、有害物等）（6）弃硝处理；隧道工程四周环境现状的调查（1）地物地貌的调查，包括：洞口旁边居民住宅，单位分布与规模；（2）地形地质的调查，包括：地形特征、地质构造与不稳定地层类型；（3）大气质量的调查，包括：气象资料，大气污染现状。（4）水体质量的调查，包括：水源类型、供水量、供水方式、水源补给转化状况；（5）噪声振动的调查，包括：运输装卸与爆破产生的噪声。（6）生态资源的调查，包括：森林、草场、水域的面积和位置；野生动物。预料环境影响（1）大气（2）水质（3）振动与噪声（4）地表沉陷（5）动物与植物（6）自然景观山岭隧道的类型;越岭隧道，傍山隧道马路隧道选址的基本原则（1）必需与马路总体设计相协调适应（交通量、马路等级等）；（2）隧道位置应选择在稳定的地层中；（3）越岭隧道应进行较大范围的方案选择，进行全面的技术、经济比较，选择在地质条件较好的地段穿越；（4）沿河傍山隧道，其位置宜向山侧内移，避开一侧洞壁过薄产生偏压；（5）选择隧道位置时，应留意洞口位置和有关工程的处理，一般宜实行“早进洞，晚出洞”原则。越岭隧道的选址：选择娅口、确定隧道高程隧道总体设计：路途和隧道位置选择、平面线形、纵断线形、隧道引线、平行隧道间间距、净空断面和建筑限、断面设计越岭隧道平面位置的选择：采纳直线或大半径曲线为好；优选考虑在路途总方向上或其旁边的低i亚口，展线好，隧道较短；虽远离线路总方向，但坟口两侧有良好的展线条件；工程地质和水文地质条件良好的垃口.越岭隧道标高的选择：隧道标高越高，隧道越短，施工期短，两端展线长度增加，运营条件差；隧道标凹凸，隧道加长，施工期长，运营条件较好；选择越岭隧道标高时，综合考虑施工、运营等多因素比较确定最优隧道标高。越岭隧道选址尚应考虑以下原则：宁长勿短，早进晚出避开洞口深挖；宁深勿浅，避软就硬避开不良地质。傍山隧道选址傍山隧道一般埋藏较浅，简洁造成各种病害；山坡亦常有滑坡，松散积累，泥石流等不良地质现象，地质状况较为困难。选择傍山隧道时应留意：（1）傍山隧道的洞身覆盖厚度问题。为保持山体稳定和避开偏压产生，隧道位置宜往山体内侧靠宁里勿外！（2）要考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响，。（3）应考虑施工便道设置和既有马路的位置，应留意既有马路边坡的可能坍塌和施工便道对洞身稳定的影响。（4）线路沿山嘴绕行应与直穿山嘴的隧道方案进行比较。不良地质地段隧道位置的选择探讨地质条件的重要性：不论是沿河（溪）线还是越岭线，地质条件对隧道位置的选择往起确定性作用。好的地层，对施工和营运均有利，亦可节约投资。对岩性不好的地层、断层破裂带、含水层等不良地段应避开穿越，以免增大投资，造成施工与营运的困难，影响隧道平安，留下后患。若不能绕避而必需通过时，应实行牢靠的工程处理措施，以确保隧道施工与营运平安。常见不良地质条件有：滑坡、崩坍、松散积累、泥石流、岩溶与含盐、含煤、地下水发育等地质条件。（1）滑坡、错落滑坡、错落对隧道的危害很大，在隧道通过滑坡地区时，必需查明滑坡类型范围、深度、滑动方向等。一般应避开滑坡体或错动体，或在可能滑动面以下肯定深度通过。（2）、松散积累层积累层常处在短暂稳定状态，一旦扰动，稳定即会丢失而造成崩坍。在这种地质条件下隧道应避开不稳定、松散的积累层，使洞身处于基岩中，并具有足够的平安厚度。如图甲的位置上。（3）、泥石流隧道通过泥石流地段时，应结合地质状况考虑泥石流沟的改道和最大下切深度，确保洞口和洞身的平安。隧道洞顶距基岩面或最大下切面要有肯定的覆盖厚度，如图所示，隧道洞口应避开泥石流沟与泥石流可能扩展的范围。有困难时，可修建一段明洞，使泥石流在明洞顶通过隧道洞口位置的选择洞口位置选择好坏，将干脆影响隧道施工、造价、工期和运营平安。选择时要结合洞口的地形，地质条件、施工、运营条件以与洞口的相关工程（桥涵、通风设施等）综合考虑。（1）洞口部分在地质上通常是不稳定的。一般应设在山体稳定，地质条件好，排水有利的地方。隧道宜长不宜短，应“早进洞，晚出洞”，尽量避开大挖大刷，破坏山体稳定。（2）洞口不宜设在沟谷低洼处和汇水沟处，一般宜将洞口移到沟谷地质条件较好的一侧有足够宽度的山嘴处，如图中的B线。（3）当洞口处为悬崖陡壁时，依据地质状况采纳贴壁或采纳接长明洞的方法，将洞口堆到坍方范围以外3-5m处.（4）洞口地形平缓时，一般也应早进洞晚出洞。这时洞口位置选择余地较大，应结合洞外路堑、填方、弃渣场地、工期等具体确定。须要时可接长明洞，以确保施工和运营平安。（5）考虑洞口边仰坡不致开挖过高和洞口段衬砌结构受力，洞口位置宜与地形等高线大体上正交。特殊是在土质松软、岩层破裂、构造不利的傍山隧道，更应留意。道路隧道一般不宜设计斜交洞门。若为斜交时，应尽可能加大斜交角度（一般不小于450）,或实行工程措施，以降低垂直等高线方向的开挖高度（6）长大度隧道在洞门旁边应考虑施工场地、弃渣场以与便道等的位置。（7）洞口旁边有居民点时，考虑提前进洞，尽可能削减旁边地上构筑物，地下埋设物与隧道的相互影响，与削减对环境（农业、交通、居民生活）的影响。（8）洞口路肩应高出设计洪水位（包括浪高）以上0.5m,以免洪水浸入隧道。（9）考虑通风设备排出的废气和噪声对四周环境的影响程度和解决方法。（10）考虑设置防雪工程、防风工程和防路面冻害工程的必要性。总之，隧道洞口和洞身是不行分的整体，在位置选择时不能顾此失彼，应当同样的重视。隧道方案与自然条件的关系：当地的工程地质与水文地质条件、地形地貌条件、气象条件，一般而言是隧道方案主要考虑的问题。另外，还有工程的难易程度、经济、工期要求，甚至还有政治、经济、军事与地区发展都有关。依据隧道轴线与地形的关系主要有：（1）坡面正交型；（2）坡面斜交型；（3）坡面平行型；（4）尾部进入型；（5）深化谷地型。平面线形（1）、隧道平面是指隧道中心线在水平面上的投影。隧道是线路的组成部分，线形至少满意《马路工程技术标准》规定；（2）、平面设计的任务：确定隧道的平面位置，选定洞口位置与洞内各种地下管线埋设位置；（3）平面设计的基本要求：①原则上采纳直线，避开曲线，若必需设置时，宜大于不设超高的平曲线半径，并应满意停车视距的要求；②隧道平面线形应考虑行驶平安，在洞口不应运用小半径的引线与隧道连接；③隧道内尽量避开设反曲线。曲线隧道的不利因素：①行车视距问题；②加宽断面问题，造成变截面隧道，施工难度大；③曲线隧道内装修困难；④增加通风阻抗，对自然通风不利；纵断线形隧道纵断面是指沿隧道中心线绽开的垂直面上的投影。纵坡类型下行单坡人字坡上行单坡限制隧道纵坡大小的主要因素：通风问题，排水问题；纵坡坡度大小与其影响隧道纵坡坡度范围：0.33%；纵坡坡度与通风的关系，要求设以下，大于2%,排量快速增加；与排水的关系，纵坡越大，水流越快；纵坡坡度与施工运营的关系采纳大竖曲线半径和竖曲线长度；综合通风和排水考虑，纵坡为不防碍排水的缓坡为宜。隧道引线⑴、隧道洞口的连接线平面与纵断面线形应与隧道线形相协作，保证有足够的视距和行驶平安；（2）、隧道两端平面线形与路途线形相一样，必需有肯定的连接线长度过渡；（3）、隧道两端的接线纵坡应有一段距离与隧道纵坡保持一样，以满意设置竖曲线和保证各级马路停车或会车视距的要求；（4）、当隧道净宽大于所在马路的路基宽度时，两端接线应有不短于50nl的同隧道等宽的加宽段，并设计过渡段加以连接。平行隧道间距：一般分别式隧道连拱隧道小净距隧道两相邻隧道最小间距问题：由于地质条件的关系，隧道宽度过大则不经济，施工上也增加难度，所以高速马路、一级马路一般应设计为上，下行分别的两座独立隧道。两相邻隧道最小净距视围岩类别，断面尺寸、施工方法、爆破振动影响等因素确定。隧道净空断面和建筑限界（1）、隧道净空：指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间，包括通风、照明、消防、通讯等设备所占空间；（2）、隧道建筑限界：是为保证隧道内各种交通的正常运行与平安而规定在肯定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间限界。断面设计（1）衬砌内轮廓线：是衬砌的完成线，在内轮廓线之内的空间，即为隧道的净空断面。（2）衬砌外轮廓线：指为保持净空断面的形态，衬砌必需有足够的厚度（或称最小衬砌厚度）的外缘线。为保证衬砌的厚度，侵扰该线的山体必需全部除掉，木质临时支撑或木模板等也不应侵入所以该线又称为最小开挖线。（3）实际开挖线为保证衬砌外轮廓，开挖时往往稍大，尤其用钻爆法开挖时，实际开挖线不行避开的成为不规则形态。施工图设计文件：1.隧道平面图：显示地质平面、隧道平面位置与路途里程和进出口位置等设U形回车场错车道爬坡车道时应显示其位置和长度。2.隧道纵断面图：显示隧道地质概况、衬砌类型（有加宽或设U形回车场时，应显示加宽值与加宽段长度）、埋深、路面中心设计标高有高路肩时显示路肩标高设计坡度地面标高、里程桩等。3.隧道进口（出口）纵横断面图：显示设置洞门处的地形、地质状况、边仰坡开挖坡度与高度等。4.隧道进口（出口）平面图：显示洞门旁边的地形、洞顶排水系统（有平导时，与平导的相互关系等）、洞门广场的减光设计等。5.隧道进口（出口）洞门图：显示洞门的构造、类型与具体尺寸，采纳建筑材料、施工留意事项，工程数量等。有遮光棚等构造物时，应显示其与洞身连结关系与完整的遮光棚构造设计图。6.隧道衬砌设计图：显示衬砌类型、构造和具体尺寸、采纳的建筑材料；施工留意事项、工程数量等。设回车场、错车道、爬坡车道时应单独设计。7.协助坑道结构设计图。8.运营通风系统的结构设计图。9.运营照明系统的结构设计图。10.监控与管理系统结构设计图。11.附属建筑物的结构设计图。洞身衬砌衬砌材料1、混凝土2、钢筋混凝土3、喷射混凝土4、锚杆与喷锚支护5、石材6、装配式材料衬砌类型:复合式衬砌整体式衬砌锚喷衬砌整体式衬砌:该种衬砌类型是传统的衬砌结构形式。不考虑围岩的承载作用，主要是通过围岩的结构刚度来抵挡地层的变形，承受围岩的压力,就地整体模注现浇碎，适用较广，可以是变截面。其工艺流程为：立模一灌筑一养生一拆模。模筑衬砌的特点是：对地质条件的适应性较强，易于按须要成型，整体性好，抗渗性强，并适用于多种施工条件。锚喷衬砌:喷混凝土是将拌和好并加有速凝剂的混凝土料，用高压空气喷向岩壁，可以很快凝固、硬化、承载，并和岩壁紧密结合。锚杆是把高抗拉性能的杆状物置于岩体中，并与其结成两者都可以很快发挥作用，防坍、承载，起临时支撑作用；而且封闭岩体的裂隙和节理。复合式衬砌:初期支护（喷锚支护）：限制围岩在施工期间的变形，主要承载结构；二次支护：平安储备或承受后期围岩压力；in级与以上围岩时按平安储备设计；在w级与以下围岩时按承载（后期围压）结构设计，并均应满意构造要求。设计方法以工程类比为主理论验算为辅施工中依据监控数据，不断修改和完善设计；w级与以下围岩或可能出现偏压时，应设置仰拱。仰拱的重要性:①解决基础承载力不够，削减下沉：防止底鼓的隆起变形，调整衬砌应力的作用；②封闭围岩制止过大的松弛变形，将围岩塑性变形和形变压力限制在允许范围，提高其整体承载力；③增加底部和墙部的支护反抗力，防止内挤而产生剪切破坏。两层衬砌之间宜采纳防水夹层，即隔离层。①隔离层允许初支少量的变形，可降低形变压力；②可将少量形变压力匀称的传布到二衬上；且不使初衬出现裂缝时，二衬也出现裂缝。③具有防水效果，且可削减二次衬砌的收缩裂缝。初期支护（一次支护）一次支护是为了保证施工的平安、加固岩体和阻挡围岩的变形支护结构永久支护；（二次支护，二次衬砌）二次支护是为了保证隧道运用的净空和结构的平安而设置的永久性衬砌结构.洞门的作用：①保证洞口边坡的平安和仰坡的稳定；②汇合引离在洞口旁边的仰、边坡上的地表水；③作为隧道的标记性建筑物，装饰洞口。洞门的型式与适用条件（1）端墙式洞门适用于岩质稳定的III级以上围岩和地形开阔的地区，是最常运用的洞门型式.（2）翼墙式洞门适用于地质较差的IV级以下围岩，以与须要开挖路堑的地方。翼墙式洞门由端墙与翼墙组成。（3）环框式洞门（4）削竹式洞门⑸遮光棚式洞门当洞外须要设置遮光棚时采纳从功能上讲，隧道洞口具有三大作用：一是防护功能，即承受背后土压力，稳定围岩，爱护洞口旁边道路免于落石、雪崩等危害的基本力学功能；二是调光功能，即缓和隧道洞口内外明暗差异，降低眩晕感，确保眼睛的舒适性和视觉平安性的平安功能；三是景观功能，即与洞口周边的景观协调，缓和高速进入一封闭的暗部空间时心理惊慌感的景观作用。明洞具有地面、地下建筑物的双重特点：①抵挡坍方、落石、滑坡、泥石流等病害；②不相宜暗挖隧道时而取代隧道的作用；③在与马路、铁路、浇灌渠等结构物立交处，用以削减建筑物之间的干扰。明洞类型：棚式明洞拱式明洞1、拱式明洞适用于洞顶地面平缓，路堑两侧地质条件基本相同，原山坡有少量坍塌、落石以与隧道洞口岩层破裂，洞顶覆盖较薄，难以暗挖法修建隧道的地段。2、棚式明洞适用：因受地形条件的限制，难以修建拱形明洞时。有墙式、刚架式，柱式和悬臂式（不修建外墙时）等内装作用如下：①改善隧道内环境，起诱导作用；②提高墙面的反射率，增加照明效果；③汲取噪音（通风机&汽车行驶发出的噪音等）。常用的内装材料①块状混凝土材料；②饰面板、镶板等质地致密材料；③瓷砖镶面材料；④油漆材料。内装材料应具有如下性质①耐火性，在高温条件下仍能维持原状，不燃烧、不分解有害成分等；②耐蚀性，长期在地下水、油垢与有害气体作用下不变质，在洗涤剂等化学物质作用下不被侵蚀；③材料来源广泛，价格相对便宜④能汲取噪音；⑤颜色淡，易清洁；隧道的附属设施1、紧急停车带2、竖井3、斜井堵水措施以衬砌混凝土为基本防水层，以其它防水材料为协助防水层，必要时注浆。基本措施：①喷射混凝土堵水；②塑料板堵水；③模筑混凝土衬砌堵水，施工缝、沉降缝、伸缩缝处采纳止水带；④注浆堵水：超前注浆、事后注浆。注浆液：水泥浆/水泥-水玻璃/丙烯酰胺类浆液排水措施⑴设置盲沟：作用是在衬砌与围岩之间供应过水通道，并使之汇入泄水孔，主要有：①弹簧软管盲沟；②化学纤维渗滤布盲沟。⑵排水沟：依据线路坡度、路面形式、水量大小等因素确定的。可设置成单侧、双侧、中心式三种形式。⑶泄水孔：泄水孔是设于衬砌边墙下部的出水孔道，它将盲沟流来的水干脆泄入隧道内的纵向排水沟。泄水孔的施作，有两种方法：①在立边墙模板时，就安设泄水管。②拆模后再依据记录的盲沟位置钻泄水孔。隧道施工的技术特性：隐藏性大；作业的循环性强；作业空间有限；作业的综合性；施工是动态的，施工过程的力学性态是改变的，围岩的物理力学性质也是改变的；作业环境恶劣；作业的风险性大。隧道施工是指修建隧道与地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。隧道施工法的选择主要依据工程地质和水文地质条件，并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的运用功能和施工技术水同等因素综合考虑探讨确定。山岭隧道的常规施工方法主要为矿山法。将采纳钻爆开挖加钢木构件支撑的施工方法称为“传统的矿山法”；而将采纳钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称之为“新奥法”。矿山法：它是以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成形后，逐步将临时支撑撤换下来而代之以整体式衬久性砌作为永支护的施工方法。新奥法：即奥地利隧道施工新方法（），是以喷射混凝土锚杆作为主要支护手段，通过监测限制围岩的变形便，便于充分发挥围岩的自承实力的施工方法。新奥法施工的基本原则少扰动早支护勤量测紧封闭隧道开挖的基本原则是：在保证围岩稳定或削减对围岩的扰动的前提条件下选择恰当的开挖方法和掘进方式并应尽量提高掘进速度。在选择开挖方法时，应对隧道断面大小与形态、围岩的工程地质条件、支护条件、工期要求、工区长度、机械配备实力经济性等相关因素进行综合分析采纳恰当的开挖方法开挖方法台阶法分部开挖全断面开全断面开挖法：全断面开挖法就是依据设计轮廓一次爆破成形，然后修建衬砌的施工方法。施工特点：开挖断面与作业空间大、干扰小；有条件充分运用机械，削减人力；工序少，便于施工组织与管理，改善劳动条件；开挖一次成形，对围岩扰动次数少，有利于围岩稳定。分部开挖法：环形开挖留核心土法侧壁导坑法中导洞法中隔壁法交叉中隔壁法。初期支护初期支护是为了解决隧道在施工期间的稳定和平安的工程措施；二次衬砌则是为了保证隧道永久稳定和平安，作为平安储备的工程措施。初期支护加二次衬砌，构成复合式衬砌。锚杆喷射混凝土钢筋网钢架初期支护的基本特性深化性敏捷性与时性柔性封闭性深化性锚杆（索）是用金属或其它高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。端头锚固式全长粘结式摩擦式混合式锚杆的支护效应：（1）支承围岩：锚杆能限制约束围岩变形，并向围岩施加压力，从而使处于二轴应力状态的洞室内表面旁边的围岩保持三轴应力状态，因而能制止围岩强度的恶化.（2）减跨作用：在隧道顶板岩层中打入锚杆，相当于在顶板上增加了支点，使隧道跨度减小，从而使顶板岩体应力减小。（3）整体加固作用：锚杆群锚入围岩后，其两端旁边岩体形成圆锥形压缩区，依据肯定间距排列的锚杆在锚固力作用下构成一个匀称的压缩带，即载环。锚杆对加固节理发育的岩体和围岩松动区是非常有效的有助于裂隙岩体和松动区形成整体，成为“加固带”。（4）提高层间摩阻力，形成“组合梁”：对于水平或缓倾斜的层状围岩，用锚杆群能把数层岩层连在一起，增大层间摩阻力，从结构力学观点来看就是形成“组合梁”（5）“悬吊”作用：水平“悬吊”作用是指为防止个别危岩的掉落或滑落，用锚杆将其稳定围岩联结起