隧道工程

第一章第一章第一章第一章绪论绪论绪论绪论一一一一、、、、隧道在交通事业中隧道在交通事业中隧道在交通事业中隧道在交通事业中的地位及发展的地位及发展的地位及发展的地位及发展1、、、、隧道的定义隧道的定义隧道的定义隧道的定义狭义的定义狭义的定义狭义的定义狭义的定义：：：：通常是指用作地下通道的工程建筑物。狭义的定义狭义的定义狭义的定义狭义的定义：：：：通常是指用作地下通道的工程建筑物。广义的定义广义的定义广义的定义广义的定义：：：：1970年，OECD(世界经济合作与发展组织)隧道会议从技术方面给隧道定义：以任何方式修建，最终使用于地表以下的条形建筑物，其空洞内部净空断面在2m2以上者均为隧道。2222、、、、在交通建设中的地位在交通建设中的地位在交通建设中的地位在交通建设中的地位※重要性重要性重要性重要性：：：：隧道是交通线上的重要组成部分，是国家重要的基础设施；※必要性必要性必要性必要性：：：：快速畅通的交通网是经济发展的前提，随着我国国民经济的发展，低等级公路已不适应发展的需要，阻碍了国家和地区的发展；的需要，阻碍了国家和地区的发展；※紧迫性紧迫性紧迫性紧迫性：：：：目前高速公路较少，与我国人口、经济发展相比，太少。经济要发展，交通必先行。为了解决好路面交通的规划和修建，隧道工程在其中显示着重要而紧急的作用。3333、、、、隧道工程的发展前景及需解决的难题隧道工程的发展前景及需解决的难题隧道工程的发展前景及需解决的难题隧道工程的发展前景及需解决的难题※※※※前景前景前景前景：：：：(1)、交通类隧道◆经济要发展，交通建设必先行；◆交通标准不断提高；◆国力增强，技术进步。随着国民经济的发展，科技技术的进步，需要建设更多，可以建设更多、标准更高的隧道。(2)、城市隧道◆解决城市交通拥挤问题的唯一途径是采用快捷、大运量的公共交通系统——地铁；◆城市的发展，要求包括地下空间的开发；◆各类市政设施的发展趋势——隧道管沟化。——十九世纪：城市桥梁二十世纪：摩天大楼二一世纪：地下空间的开发与利用。(3)、水利隧道◆南水北调（东线、中线、西线）；◆其他水利工程；◆水电工程。※※※※发展方向发展方向发展方向发展方向※※※※发展方向发展方向发展方向发展方向(1)非爆破的机械化施工；(2)合理的规划与环保(3)设计可靠合理方面：结构－荷载法、松散压力等(4)使用安全※※※※需要解决的难题需要解决的难题需要解决的难题需要解决的难题(1)围岩力学性质与破坏的关系；(2)理论计算如何与实际相符；(3)施工技术水平与经济效益(爆破开挖、机械开挖、人力开挖)；(4)设计施工管理水平与经济效益（如同一地方，采用不同的高程的长隧道还是短隧道等）4444、、、、隧道工程的发展隧道工程的发展隧道工程的发展隧道工程的发展隧道的产生与发展是和人类的文明历史发展相呼应的。※※※※古代古代古代古代：：：：时间跨越较长时间跨越较长时间跨越较长时间跨越较长。。。。人类出现到纪元前3000年隧道用于抵御自然威胁用兽骨、石器等工具开挖元前3000年用兽骨、石器等工具开挖纪元前3000年到5世纪隧道用于生活及军事抵御形成了现代隧道开发技术的基础(明挖法等)5世纪到14世纪隧道技术没有显著进步，开始了矿山开采※※※※近代近代近代近代：：：：从从从从16161616世纪产业革命开始世纪产业革命开始世纪产业革命开始世纪产业革命开始，，，，隧道技术得到了较隧道技术得到了较隧道技术得到了较隧道技术得到了较快发展快发展快发展快发展。。。。(1)测量技术的出现，产生了如棚架支撑岩层，卷扬提升土石两端洞口开挖隧道等等，促进了隧道的发展。(2)火药的发明，促进了隧道开挖掘进技术的发展。※※※※现代现代现代现代：：：：我国公路隧道发展相对较缓我国公路隧道发展相对较缓我国公路隧道发展相对较缓我国公路隧道发展相对较缓。。。。随着高速公路随着高速公路随着高速公路随着高速公路※※※※现代现代现代现代：：：：我国公路隧道发展相对较缓我国公路隧道发展相对较缓我国公路隧道发展相对较缓我国公路隧道发展相对较缓。。。。随着高速公路随着高速公路随着高速公路随着高速公路的发展的发展的发展的发展，，，，近几年公路隧道有了较快的发展近几年公路隧道有了较快的发展近几年公路隧道有了较快的发展近几年公路隧道有了较快的发展。。。。隧道施工技术发生了质的飞跃。人力为主体的施工机械开挖为主体的施工爆破施工(光面爆破)发展发展设计理论方面：◆目前的设计理论方法：★★★★荷载结构模型荷载结构模型荷载结构模型荷载结构模型（（（（结构力学方法结构力学方法结构力学方法结构力学方法））））★★★★地层结构模型地层结构模型地层结构模型地层结构模型（（（（岩体力学方法岩体力学方法岩体力学方法岩体力学方法））））★★★★收敛约束模型收敛约束模型收敛约束模型收敛约束模型（（（（信息反馈方法信息反馈方法信息反馈方法信息反馈方法））））★★★★收敛约束模型收敛约束模型收敛约束模型收敛约束模型（（（（信息反馈方法信息反馈方法信息反馈方法信息反馈方法））））★★★★经验类比法经验类比法经验类比法经验类比法几种隧道洞门图几种隧道洞门图几种隧道洞门图几种隧道洞门图：：：：梅坎铁路松南隧道梅坎铁路松南隧道梅坎铁路松南隧道梅坎铁路松南隧道株六复线凉风坳隧道株六复线凉风坳隧道株六复线凉风坳隧道株六复线凉风坳隧道西安南京铁路磨沟岭隧道西安南京铁路磨沟岭隧道西安南京铁路磨沟岭隧道西安南京铁路磨沟岭隧道京珠高速公路洋碰隧道京珠高速公路洋碰隧道京珠高速公路洋碰隧道京珠高速公路洋碰隧道徽杭高速公路三阳隧道徽杭高速公路三阳隧道徽杭高速公路三阳隧道徽杭高速公路三阳隧道北碚隧道北碚隧道北碚隧道北碚隧道厦门仙岳山市政隧道厦门仙岳山市政隧道厦门仙岳山市政隧道厦门仙岳山市政隧道乌鞘岭特长隧道洞门乌鞘岭特长隧道洞门乌鞘岭特长隧道洞门乌鞘岭特长隧道洞门二二二二、、、、隧道的分类及其作用隧道的分类及其作用隧道的分类及其作用隧道的分类及其作用1、按用途用途用途用途用途用途用途用途分（这是隧道分类方法中最为常用的一种）(1)交通隧道：提供运输的孔道和通道，主要有：铁路隧道、公路隧道、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。主要包括：引水隧道：把水引入水电站发电机组，产生动力资源尾水隧道：把发电机组排出的废水送出去的隧道。导流隧道（泄洪隧道）：疏导水流排沙隧道：用于冲刷水库中淤积的泥沙而修建的隧道(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：起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、按隧道长度长度长度长度长度长度长度长度分：2、按隧道长度长度长度长度长度长度长度长度分：(1)特长隧道：L3000m(2)长隧道：3000m≥L≥1000m(3)中长隧道：1000mL500m(4)短隧道：L≤500m3、按断面面积面积面积面积面积面积面积面积分：(1)特大断面隧道：断面积在100m100m100m100m100m100m100m100m22222222以上(2)大断面隧道：断面积在50~100m50~100m50~100m50~100m50~100m50~100m50~100m50~100m22222222之间(3)中等断面隧道：断面积在10~50m10~50m10~50m10~50m10~50m10~50m10~50m10~50m22222222之间(4)小断面隧道：断面积在3~10m3~10m3~10m3~10m3~10m3~10m3~10m3~10m22222222之间(5)极小断面隧道：断面积在3m3m3m3m3m3m3m3m22222222以下4、按隧道所处的地理位置划分：山岭隧道、水底隧道、城市隧道三三三三、、、、本课程的学习方法本课程的学习方法本课程的学习方法本课程的学习方法1、复习工程地质、力学、材料等已学课程；2、注重本课程的基本理论与方法。3、广泛阅读有关期刊、报告等文献。隧道施工的重点知识
支护目录
超前支护
隧道管棚超前支护
超前小导管
超前锚杆
超前锚杆
初期支护
锚杆
钢筋网
钢拱架（格栅拱架、型钢拱架）
锁脚锚杆
喷射混凝土
隧道支护施工安全知识
超前支护
隧道管棚超前支护
管棚超前支护是为了在特殊条件下安全开挖，预先提供增强地层承载力的临时支护方法。
洞口段打设长管棚，洞口段管棚长度一般10～40m，长管棚需设置导向墙，导向墙采用C20混凝土，截面尺长管棚需设置导向墙，导向墙采用C20混凝土，截面尺寸为1m×1m，为保证长管棚施工精度，导向墙内设3榀i18工字钢架，钢架外缘设Φ140壁厚5mm导向钢管，钢管与钢架焊接。
长管棚采用热扎无缝钢管及钢花管，外径108mm，壁厚6mm，每节长4～6m的钢管制作，环向间距40cm，外插角1～3度打入围岩，管棚设计长度可以根据实际情况调整，但不宜大于40m，并与下一类型超前支护措施的搭接长度不小于3m，注浆压力为0.5～2Mpa，环向数量为45跟。
洞口段长管棚掘进距离取决于管棚深度掘进距离取决于管棚深度掘进距离取决于管棚深度掘进距离取决于管棚深度DDLDDL--300300型钻机型钻机
洞身段中管棚加超前小导管
洞身段中管棚，采用热扎无缝钢管及钢花管，外径89mm，壁厚5mm，制作，环向间距40cm，外插角10°打入围岩，洞身中管棚每环单根长10m，Ⅴ级围岩加强为11榀型钢设置一环，搭接长度不小于3m，超前小导管长置一环，搭接长度不小于3m，超前小导管长4.5m，5榀型钢设置一环，搭接长度不小于1m，每环数量43跟。
注浆压力0.5～2Mpa，注浆时采取低压力、中流量注入，注浆过程中压力逐步上升，流量逐步减小，当压力升至终压时，继续压注5min再结束注浆。注浆孔在注浆结束后及时清除管内浆液，，注浆结束后用M10水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。
超前小导管
超前小导管，是隧道工程掘进施工过程中的一种工艺方法，主要用于自稳时间段的软弱破碎带、浅埋段、洞口偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破碎带等地段的预支护。
钢管采用外径42mm，厚3.5mm，在小导管的前端做成约20cm长的圆锥状，在尾端焊接直径6mm钢筋箍。距后端100cm内不开孔，剩余部分按20~30cm梅花形布设直径10mm100cm内不开孔，剩余部分按20~30cm梅花形布设直径10mm的注浆孔的热扎无缝钢管制作。为便于超前小导管插入围岩内，钢管前端宜做成尖锥状，尾部焊上箍筋,导管环向间距为40cm⁄根，纵向相邻两排的水平投影搭接长度不小于100cm，Ⅳ级衬砌每3m设置一环，Ⅳ级加强衬砌段每3m设置一环，Ⅴ级衬砌每2.4m设置一环。
外插角;5°～10°打入围岩。每根长度4.5米，Ⅳ级围岩、Ⅳ级加强围岩、Ⅴ级围岩，每环数量各45根。
水泥浆液水灰比：1:1（重量比），注浆压力：0.5～1.0Mpa。
Ⅳ、Ⅴ级围岩地段，超前小导管应扣钢架配合使用，从钢架断面腹部穿过。
超前小导管
超前锚杆超前锚杆是沿开挖轮廓线，以较大的外插角，向开挖面前方安装锚杆，形成对前方围岩的预锚固(预支护)，在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖、装渣、出渣和衬砌等作业。超前锚杆采用直径25mm的钢筋制作，环向间距40cm，向上倾角15°打入围岩，长度320cm，搭接长度109cm，每环数量33跟。
初期支护
初期支护应紧跟开挖及时施作，并应及早封闭成环。软弱围岩隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩初期支护封闭位置距离掌子面不得大于35m。
隧道开挖过程中应严格管理施工用水，避免浸泡初期支护拱（墙）脚土体。期支护拱（墙）脚土体。
初期支护仰拱施工应快挖、快支、快速封闭。非爆破开挖和爆破开挖仰拱初期支护应分别于8h和12h内完成开挖、架设拱架、喷射混凝土封闭作业。
双线Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道台阶法施工时，应设置锁脚锚杆（管）、横向临时支撑或临时仰拱等控制拱（墙）脚位移的措施。双线Ⅴ级围岩隧道采用台阶法施工时应设置横向临时支撑或临时仰拱，临时支撑采用型钢