土木工程概论第10章-隧道工程及地下工程课件

第十章隧道工程及地下工程从1863英国伦敦建成世界上第一条地铁开始，地下空间开始逐步被人类利用。

图10-1英国第一条地铁第十章隧道工程及地下工程从1863英国伦敦建成世地下空间的发展历史大致分为下列四个阶段第一时代：从人类出现至公元前3000年的远古时期，原始人类利用洞穴居住。第二时代：从公元前3000年至5世纪的古代时期，埃及金字塔、古巴比伦引水隧道等均为此时代的经典建筑。我国东周及秦汉时期的陵墓和地下粮仓，已经初具规模。第三时代：从5世纪到14世纪的中世纪的古代时期。约于公元7世纪，我国隋末唐初时的孙思邈在《丹经》一书中记载了黑火药的制法，公1225年以后传入伊斯兰国家，13世纪后期传到欧洲，世界范围矿石开采技术出现，推动了地下工程的发展。

第十章隧道工程及地下工程地下空间的发展历史大致分为下列四个阶段第一时代：从人类出现至第四时代：从15世纪开始的近代与现代。近代隧道兴起于运河时期，从17世纪起，欧洲陆续修建了许多运河隧道。法国的兰葵达克运河隧道，建于1666一1681年，长157m，它可能是最早用火药开凿的隧道。1830年前后，铁路成为新的运输手段。1866年瑞典人诺贝尔发明了黄色炸药，为开凿坚硬岩石创造了条件。第十章隧道工程及地下工程图10-2现代铁路隧道第四时代：从15世纪开始的近代与现代。近代隧道兴起于运河时期10.1隧道图10-3石门隧道第十章隧道工程及地下工程世界上最古老的隧道是古代巴比伦城连接皇宫与神庙间的人行隧道，建在公元前2160一公元前2180年。我国最早的交通隧道是位于今陕西汉中县的“石门”隧道，建于公元66年。10.1隧道图10-3石门隧道第十章隧道工程及地下10.1.1公路隧道第十章隧道工程及地下工程1.公路隧道线行和净空根据公路设计规范要求，公路隧道平面尽可能采用直线。在必须采用曲线时，应尽可能采用大半径曲线。隧道净空(ClearanceofTunnel)是指隧道内轮廓线所包围的空间，包括公路隧道建筑限界、通风及其他功能所需的断面积。2.公路隧道通风公路隧道的通风是保证公路隧道正常安全使用的重要条件。按照隧道通风的方式可以分为以下两大类(1)自然通风(2)机械通风图10-4公路隧道线性

图10-5公路隧道通风

10.1.1公路隧道第十章隧道工程及地下工程1.公路隧10.1.1公路隧道表10-1隧道通风方式第十章隧道工程及地下工程10.1.1公路隧道表10-1隧道通风方式第十章隧10.1.1公路隧道3.隧道照明隧道照明是为了防止驾驶员因视觉信息不足引发交通事故。其显著特点是昼夜间均需要照明，隧道照明的设计应保证驾驶人由明亮宽阔的外界进人隧道后仍能认清行车方向，正常驾驶。隧道照明主要由入口照明、基本照明、出口照明与接续道路照明构成。图10-6公路隧道照明第十章隧道工程及地下工程10.1.1公路隧道3.隧道照明图10-6公路隧道照明10.1.2铁路隧道1.地铁隧道结构地铁隧道分为两种：浅埋区间隧道和深埋区间隧道。图10-7隧道结构形式a单跨矩形b双跨矩形c单跨双层d单供形第十章隧道工程及地下工程10.1.2铁路隧道1.地铁隧道结构图10-7隧道结构10.1.2铁路隧道第十章隧道工程及地下工程2.铁路隧道施工铁路隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。其施工方法有两类(1)明挖法常用的明挖法有三种：敞口放坡明挖、板桩法、地下连续墙施工法。(2)暗挖法暗挖法有时也称为矿山法，是指不挖开地面，采用在地下挖洞的方式施工。常用的暗挖法有：盾构法、注浆法、沉管法、顶管法等。图10-8隧道施工方法10.1.2铁路隧道第十章隧道工程及地下工程2.铁路隧10.1.3水底隧道1.水底隧道的埋置深度水底隧道的埋置深度与以下几个因素有关：地质及水文地质条件、施工方法要求、抗浮稳定的需求、防护要求、断面形式等。2.隧道防水水底隧道防水的主要措施有:采用防水混凝土、壁厚回填、围岩注浆、双层衬砌等。3.海底隧道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。第十章隧道工程及地下工程10.1.3水底隧道1.水底隧道的埋置深度第十章隧道工10.1.3水底隧道图10-9日本青函海底隧道和英吉利海峡隧道第十章隧道工程及地下工程10.1.3水底隧道图10-9日本青函海底隧道和英吉利10.2地下工程

在地面以下土层或岩体中修建各种类型的地下建筑物或结构的工程，称为地下工程。它包括交通运输方面的地下铁道、公路隧道、地下停车场、过街或穿越障碍的各种地下通道等，军事方面的野战工事、地下指挥所、通信枢纽、掩蔽所、军火库等，工业与民用方面的各种地下车间、电站、各种储存库房、商店、人防与市政地下工程，以及文化、体育、娱乐与生活等方面的联合建筑体等。第十章隧道工程及地下工程10.2地下工程在地面以下土层或岩体中修建各种10.2.1地下电站1.地下水电站地下水电站可以划分为两种主要类型，即利用江河水源的地下水力发电站和循环使用地下水的抽水蓄能水电站。地下水电站可以充分利用地形、地势，尤其在山谷狭窄地带，在地下建站，布置发电机组，十分经济有效。电站建于地下，可获得更大水头压力，并且在枯水季节，水位较低时也能发电。一般水电站的压力隧道，选建于坚硬、完整的岩石中，可简化衬砌结构。地下水电站在我国的东北和西南地区建设较多。图10-10地下水电站布置图第十章隧道工程及地下工程10.2.1地下电站1.地下水电站图10-10地下水电10.2.1地下电站2.地下抽水蓄能水电站地下抽水蓄能水电站，有时也称地下扬水水电站。这种水电站通常设于千米左右的地下深处，具有地上、地下两个水库。供电时，水由地上水库、经水轮发电机发电后流人地下水库;供电低峰时，用多余的电力反过来将地下水库的水抽回原地面水库，以便循环使用。3.核电站地下核电站有半地下式和完全地下式两类。半地下式核电站，关键设备进入地下。地下核电站的优点表现在:不需要宽阔的平坦地，在海岸和山区均可修建，选址容易;岩体对地下放射物质有良好的遮蔽效果;耐震，并具有良好的防护性。通常，地下核电站，除了需开凿发电大厅以装备发电机和原子炉之外，尚须开发一系列隧道，以供人员通行、物质运输等用。第十章隧道工程及地下工程10.2.1地下电站2.地下抽水蓄能水电站第十章隧道工图10-11地下核电站示意图图10-11地下核电站示意图10.2.2地下仓库由于地下环境对于许多物质的储存有突出的优越性，地下环境的热稳定性、密闭性和地下建筑良好的防护性能，为在地下建造各种储库提供了十分有利的条件。由于人口的增长、集中和都市化，世界各国都面临能源、粮食、水的供应和放射性及其他废弃物的处理问题。目前各种类型的地下储藏设施，在地下工程的建造总量中已占据很大的比重。在地下空间开发利用的储能、节能方面，北欧、美国、英国、法国和日本成效显著。图10-12地下仓库第十章隧道工程及地下工程10.2.2地下仓库由于地下环境对于许多物质的储存10.2.3地下城市综合体

城市地下空间的开发利用，已经成为现代城市规划和建设的重要内容之一。一些大城市从建造地下街、地下商场、地下车库等建筑开始，逐渐发展为将地下商业街、地下停车场和地下铁道、管线设施等结为一体，形成与城市建设有机结合的多功能的地下综合体。因此，地下综合体可以考虑定义为建设沿三维空间发展的，地面地下连通的，结合交通、商业储存、娱乐、市政等多用途的大型公共地下建筑。地下综合体具有多重功能、空间重叠、设施综合的特点，与城市的发展应统筹规划、联合开发和同步建设。图10-13地铁站第十章隧道工程及地下工程10.2.3地下城市综合体城市地下空间的开发利用，10.2.3地下城市综合体图10-14东京八重州地下街交通图第十章隧道工程及地下工程10.2.3地下城市综合体图10-14东京八重州地下街10.2.3地下城市综合体图10-15地下商场第十章