土木工程概论(姜晨光)第8章 隧道与地下工程

第8章隧道与地下工程深入探讨隧道和地下基础设施的建筑与施工技术。从隧道开挖、支护、防水到机电系统的设计和安装，全面剖析地下工程的关键环节。byJerryTurnersnull8.1隧道工程概述综述特点隧道工程是一种线状建筑,具有较高的投资强度、复杂的施工环境和严格的安全要求等特点。施工难度大隧道需要穿越复杂的地质环境,往往需要采用先进的施工技术和设备。对环境影响大隧道工程在施工和运营过程中会对周围环境造成一定的影响,需要重视环保措施。8.1.1隧道工程的特点隧道工程需要在复杂的地质环境下进行,地质条件变化大,存在诸多不确定因素。隧道施工涉及多种专业技术,如开挖、支护、衬砌等,要求施工设备先进、施工工艺成熟。隧道工程建设周期长,需要大量资金投入,对经济发展具有重要意义。8.1.2隧道工程的分类根据隧道的用途可分为公路隧道、铁路隧道、水运隧道、电力隧道等。根据隧道的施工方法可分为开挖法隧道和掘进法隧道。根据隧道的结构形式可分为岩石隧道、土质隧道和复合式隧道。隧道的设计隧道设计是一项复杂的工程,需要考虑多方面因素。设计师需要选择合适的隧道断面、优化隧道线型,并对隧道衬砌进行精心设计,以确保隧道工程的安全性和可靠性。8.2.1隧道断面的选择隧道断面的选择是隧道设计的关键步骤。根据隧道的功能、地质条件和施工要求,需要仔细分析并确定隧道的断面形状、尺寸和结构。常见的断面形式包括马蹄形、圆形和矩形等,各有其适用的地质条件和应用场景。断面的选择需要平衡多方面因素,如通行能力、结构强度、开挖难度和经济性等。同时还要考虑隧道的排水、通风和照明等需求,确保满足使用要求。隧道线型的设计隧道线型的设计需要综合考虑地质条件、工程规模、经济因素等多方面因素。设计时要注意线型的合理性、安全性和经济性,使隧道线型最大限度地适应地质条件,减少施工难度和成本。隧道线型的设计需要根据具体的地形地质条件,优化平面线形和竖向线形,满足隧道的安全通畅、施工便捷和运营高效等要求。这需要工程师深入调查分析,反复推敲和优化,以确保最佳的隧道线型方案。隧道衬砌的设计隧道衬砌的设计是隧道工程中的关键环节之一。衬砌设计要根据隧道的尺寸、地质条件、施工方法等因素来确定。衬砌结构应能承受围岩的压力并保证隧道的稳定性和安全性。衬砌结构的形式和厚度需要通过力学分析和设计计算来确定。常用的衬砌形式包括浇筑混凝土、预制混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土等。衬砌材料的选择还要考虑耐久性和经济性。隧道施工隧道施工是一项复杂而关键的工程,涉及诸多技术和工艺。从开挖到支护再到衬砌,每个环节都需要精心规划和严格执行。施工方法的选择和施工质量的控制直接影响着隧道的安全性和使用寿命。8.3.1隧道开挖方法爆破法使用炸药进行隧道开挖,可快速高效,但需要严格的安全措施。机械化开挖使用隧道掘进机等设备进行机械化开挖,适用于较为坚硬的地质环境。人工开挖在地质条件较差或空间受限的情况下,采用人工开挖的方式。需要大量人力投入。隧道支护技术临时支护利用钢架、喷射混凝土、锚杆等方式支撑隧道周边岩体,确保开挖安全。永久支护采用钢筋混凝土衬砌,将隧道外围岩体和内部空间永久性固定。特殊支护针对特殊地质条件,如膨胀性岩体、断层破碎带等,采用高强支护技术。隧道衬砌施工衬砌材料选择根据隧道环境和使用要求,选择合适的衬砌材料,如钢筋混凝土、喷射混凝土或砌砖等。模板搭建精心搭建符合隧道断面形状的模板,确保衬砌质量。采用自爬升模板可提高施工效率。钢筋绑扎依照设计要求进行钢筋绑扎,确保钢筋位置、间距和覆盖厚度符合规范。地下工程概述地下工程是指建设在地下空间内的各类工程项目,包括隧道、地铁、地下管线、地下车库等。这类工程具有独特的特点,需要特殊的设计和施工方法。地下工程的特点与地面工程相比,地下工程隐蔽性强,受自然环境干扰小。地下工程施工难度大,需要专业的设计和施工技术支持。地下工程可节约大量的地表空间,适合高密度建设环境。地下工程建设和运营成本较高,需要长期维护管理。地下工程涉及地质勘探、地下空间开发等专业领域,复杂程度高。8.4.2地下工程的分类地下通道工程:包括地铁、地下公路、隧道等以满足城市交通需求的地下设施地下储藏工程:用于储存石油、天然气、水、食品等物资的地下仓库或储罐地下防空工程:建设于地下的防空设施,包括防空洞和指挥中心等地下工程的设计地下工程的设计是一个复杂的过程,需要考虑多方面因素。从地质条件、工程需求、施工可行性等方面进行综合分析,确定最佳的地下工程布局和结构设计方案。8.5.1地下工程的布置地下工程的布置需要充分考虑工程的实际需求、地质条件和环境因素。合理的布置能够提高工程的功能性和安全性,同时最大限度地减少对周围环境的影响。在设计过程中,应注重主副入口的合理布局、通风系统的设置以及各功能区域的优化组织。地下工程的结构设计地下工程的结构设计是确保地下建筑物稳定性和安全性的关键。根据地质条件、使用功能和施工环境等因素,采用合理的结构形式和构造方案,优化地下空间布局和荷载传递路径。关键包括洞室结构、支护系统和基础处理等内容的深入研究与创新。地下工程的施工地下工程施工涉及多个关键步骤,包括开挖、支护以及防渗等环节。这些工艺需要高度的专业知识和施工技术才能保证工程质量和安全。地下工程的开挖施工开挖设备选择根据地下工程的位置、地质条件和施工环境,选择合适的开挖设备,如隧道掘进机、爆破设备或者人工开挖等。开挖支护措施采用临时支撑、锚杆加固、喷射混凝土等措施,确保开挖过程的地质稳定性和施工安全。渣土运输处理开挖产生的渣土需要及时运输并处理,避免影响周边环境。可采用铁路、管线或车辆等方式进行运输。地下工程的支护施工开挖支护在地下工程开挖过程中,采用钢筋混凝土支护结构,及时支撑并保护边坡和隧道壁,防止坍塌和塌陷。锚杆支护使用钢筋锚杆将支护结构与周围岩土连接,增强整体稳定性,有效防止地下空间的变形。注浆加固在支护施工中,采用高压注浆技术对地基和边坡进行加固处理,提高地层承载力和整体稳定性。地下工程的防渗施工无损开挖采用隧道掘进机等先进设备,最大限度地减少地下水的渗漏。止水帷幕利用水泥浆或化学灌浆等方式,在地下建筑物周围形成止水屏障。防水结构在地下结构表面涂刷特殊防水涂料或粘贴专用防水材料,形成防水层。隧道与地下工程的安全与环保隧道和地下工程作为基础设施建设的重要组成部分,其安全性和环境保护问题越来越受到重视。从开挖、施工到运营维护,都需要严格的安全管理和环境保护措施。隧道与地下工程的安全问题隧道施工存在高空作业、爆破、机械伤害等安全隐患，需要采取严格的安全管理措施。地下工程因工作环境密闭、作业困难、地质条件复杂而存在多方面安全风险，必须落实安全检查、应急预案等。隧道和地下工程在运营阶段也可能发生火灾、通风故障、涌水等事故，需要配置完善的安全防护设施和应急疏散系统。隧道与地下工程的环保问题