隧道工程知识点

1、隧道定义：隧道是一种修建在地下的工程建筑物，1970年国际经济合作与发展组织召开的隧道会议综合了各种因素，对隧道所下的定义为：“以某种用途、在地面下作用任何方法规定形状和尺寸修筑的断面积大于2㎡的洞室。”2、隧道分类：按照穿越障碍和作用的不同，交通线上的隧道可分为铁路隧道，公路隧道，水底隧道，地下铁道隧道。3、隧道主要用途：“作为地下通道，隧道的主要用途有两方面：即用作交通运输通道和水流通道。4、隧道工程特点：1）、地质条件对其决定性影响；2）、地处偏远，交通运输不便；3）、工作面小，少，施工速度慢；4）、施工环境差；5）、一旦建成，难以更改，设计和施工应完善；6）、受天气气候影响小。5、地质勘察工作：隧道通过地段的地质调查测绘是隧道工程地质勘测的核心工作。6、地质超前预报内容：地区地质分析与宏观地质，预报不良地质及灾害地质超前预报，重大施工地质灾害临警预报。7、地质超前预报方法有：地质分析法、超前平行导坑预报法、超前水平钻孔法、物探法、特殊灾害地质的预测方法。8、围岩分级：根据岩体的若干指标，按照稳定性将围岩分成不同的级别。9、围岩的定义：围岩指的是隧道开挖后产生应力重分布岩体（或土体），或隧道开挖后对其对稳定有影响产生影响的那部分岩体(或土体)。10、掌握我国铁路隧道的围岩分级方法：我国现行的《铁路隧道设计规范》，明确规定了要采用以围岩稳定性为基础的分级法和按弹性波速度的分级法。该分级法主要考虑了围岩的结构特征和完整状态、岩石强度和地下水等工程地质中的三方面因素，把围岩分为6级。11、围岩稳定性的影响因素：三个基本因素：岩性（岩石的强度和变形性质）地质构造（岩体的完整性或结构状态）地下水（地下水发育时，围岩级别应该降低）一个附加因素：初始地应力12、围岩压力的定义：围岩压力是指地下开挖空间周围的岩体和支护结构变形或破坏的作用力。从狭义上指围岩作用在支护结构上的压力。13、围岩压力分类：围岩压力按作用力发生的形态，一般可分为如下四种类型：松动压力、形变压力、膨胀压力、冲击压力。常见的围岩压力以松动压力和形变压力为主。形变压力除了与围岩应力状态有关还与支护时间和支护刚度有关。围岩压力是作用于隧道支撑或衬砌结构上的主要的荷载之一。14、影响围岩压力的因素：1）地质因素，包括初始应力状态、岩石力学性质、岩体结构面等；2）工程因素，包括施工方法、支护设置时间、支护刚度、坑道形状等。其中其决定作用的是围岩的地质条件，它是内因。15、铁路隧道结构由主体建筑物和附属建筑物两部分组成。隧道的主体建筑物是为了保持隧道的稳定，保证列车的安全运行而修建的，由洞身衬砌和洞门组成。16、什么叫天然拱？一种地质现象，又叫压力拱，自然拱当洞室的埋深足以使开挖作用局限在地表以下时，上覆地层的变形-松动-坍塌过程中，会在地表以下某个相对稳定的范围内终止，就好像在这个坍塌范围的周边出现了一架能够支撑以上地层全部重量的压力供结构，这个结构就是天然拱。17、隧道施工中采用最广泛的衬砌材料及其特点混凝土：整体性和抗渗性较好，加入外加剂，可提高混凝土性能，能够现场浇筑，也可加工预制，还能机械化施工；但是浇筑后不能立即承受荷载，需要养生，需要的模板和拱架多。18、隧道衬砌断面设计主要确定的有：内轮廓线、轴线、厚度。19、端墙式洞门（一字式）适用于地形开阔，石质较稳定，20、洞身的衬砌结构类型和适用条件：（一）整体式混凝土衬砌1）直墙式衬砌：适用于地质条件比较好，以垂直围岩压力为主而水平压力比较小的情况，主要适用于Ⅰ～Ⅲ级围岩。2）曲墙式衬砌：适用于地质较差，有较大水平围岩压力的情况，适用于Ⅳ级及以上的围岩，或Ⅲ级围岩双线。（二）装配式衬砌：目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道和水底隧道中采用。（三）锚喷式衬砌：在围岩整体性较好的军事工程、各类用途的使用期较短及重要性较低的隧道中广泛使用。（四）复合式衬砌：是目前公路、铁路隧道主要的结构形式。复合式衬砌主要由锚喷支护和混凝土衬砌组成。外层衬砌以锚喷为基本组合。16、洞口的作用及隧道洞口位置选择的原则：洞口是隧道进出的咽喉，又是隧道施工中的主要通道。作用：1）减少洞口土石方开挖量2）稳定边、仰坡3）引离地表水流4）装饰洞口1）.洞口不应宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，在一般情况下垭口沟谷在地质构造上是最薄弱的环节，常会遇到断层带、古坍方冲积土等不良地质。2）.洞口应避开不良地质地段，如断层、滑坡、岩溶及避开地表水汇集处。3）.当隧道线路通过岩壁陡立，基岩裸露处时，最好不刷动或少刷动原生地表，以保持山体的天然平衡。4）.减少洞口路堑段长度，延长隧道，提前进洞。5）.洞口线路宜于等高线正交。当线路位于有可能被水淹没的河滩或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应高出洪水位加破浪高度，以防水灌入隧道。6）.为确保洞口稳定安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高。当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，可设置拉槽开沟的桥梁或涵洞，以排泄水流。8）当洞口地势开阔，有利于施工场地布置时可利用弃渣有计划有的改造洞口场地，以便布置运输通道、材料堆放场、生活用房等。17、洞门的形式1）、洞门环框；2）、端墙式（一字式）洞门；3）、翼墙式洞门；4）、柱式洞门；5）、台阶式洞门；6）、斜交式洞门；7）、喇叭口式洞门18、明洞构造形式：明洞的采用最多的构造形式有拱式明洞和棚式明洞。1）、拱式明洞（路堑式对称型、路堑式偏压型、半路堑式偏压型、半路堑式单压型）；2）、棚式明洞19、掌握避车洞的类型作用及其设置方法（图示）避车洞分为小避车洞和大避车洞。小避车洞是为了保证隧道内行人和维修人员的安全而设置的。大避车洞是为了存放一些必要的维修材料、工具、及轨道小车避让列车而设置的。20、隧道的附属设施主要包括：通风、照明、防排水、安全设备等。21、隧道防排水原则：隧道防排水一般应采用“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则，达到防水可靠、排水通畅、线路基床底部无积水、经济合理的目的。22、隧道中主要的排水设施有：衬砌内的纵横向排水沟、衬砌上的引水管或泄水孔、衬砌背后的纵横向盲沟和集水钻孔等。23、隧道施工中使用的防水措施主要有：在初期支护与二次衬砌之间铺设土工布、防水板，对变形缝、施工缝采用中埋式橡胶止水带等措施。24、矿山法的定义：凡采用一般开挖地下坑道方法修筑隧道的都称为矿山法。铁路隧道绝大多数都采用矿山法，也称为钻孔爆破法，简称钻爆法。25、隧道施工核心问题在大量的地下工程实践中，人们普遍认识到，隧道及地下洞室工程，其核心问题，都归结在开挖和支护两个问题上。26、隧道施工的两大理论体系：即为“松弛荷载理论”和“岩承理论”，前者建立的是“荷载-结构”力学体系，即视围岩为荷载的来源；后者建立的是“围岩-支护”力学体系，即视围岩为荷载的主体，强调的是对围岩自身承载能力的充分利用。27、简述新奥法：新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。28、矿山法与新奥法的区别在矿山法中，隧道坑道开挖后的支护方法，一般钢木构件支撑和锚杆喷射混凝土支护两类。作为隧道施工方法，习惯将采用钻爆开挖加钢木构件支撑的施工方法，称为传统矿山法；而将钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称之为“新奥法”。松弛荷载理论是在传统矿山法施工实践的基础上提出的；而“岩承理论”是在新奥法设计施工的基础上提出的。29、新奥法的施工原则：为充分保护并利用围岩的承载能力；施工要点为控制爆破、喷锚支护、施工监测；实施方法为设计、施工和监测三位一体的动态模式。30、隧道净空：指隧道衬砌的内轮廓所包围的空间。隧道建筑限界:指包围“基本建筑界限”外部的轮廓线。基本建筑限界：指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线。机车车辆限界：指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。四者关系：铁路隧道净空是根据隧道建筑限界确定的，而隧道建筑限界是根据基本建筑限界制定的，基本建筑限界又是根据机车车辆限界制定的。31、限界：是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间是保证列车安全运行所必需的。建筑限界：是建筑物不得侵入的一种限界。32、曲线隧道的净空为什么需要加宽？如何加宽？加宽后隧道中线与线路中线有什么关系？曲线地段隧道不同加宽段面如何过渡和衔接？说明原因结合图示的方法加以说明。P27原因：1）车辆通过曲线时，转向架中心点沿线路运行，而车辆本身却不能随线路弯曲，仍保持其矩形形状，故其两端向曲线外侧偏移，中间向曲线内侧偏移。2）由于曲线外轨超高，车辆向曲线内侧倾斜，使车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动了一个距离。33、隧道施工方法：1)、山岭隧道施工方法（矿山法、掘进机法、新奥法）2)、浅埋及软土隧道施工方法（明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法、盾构法）3)、水底隧道施工方法（沉埋法、盾构法）34、新奥法的施工工序新奥法的施工过程主要包括：开挖、初期支护、构筑防水层、二次模筑混凝土衬砌。防水层设置在初期支护与二次衬砌之间，其形式和材料根据设计而定。35、新奥法施工基本原则是：总结概括为“少扰动、早支护、勤量测、紧封闭”。（1）少扰动，是指在进行隧道开挖时，要尽量减少对围岩的扰动次数、强度、范围和持续时间。（2）早支护,是指开挖后及时施做初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控制状态。（3）勤量测，是指以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩（或围岩加支护）的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调整支护形式、开挖方法，确保施工安全和顺利进行。4）紧封闭，一方面是指采取喷射混凝土等防护措施，避免围岩因长时间暴露而导致强度和稳定性的衰减（尤其是对易风化的软弱围岩）；另一方面是指要适时对围岩施做封闭性支护，这样做不仅可以及时阻止围岩变形，而且可以使支护和围岩能进入良好的共同工作状态。36、隧道主要开挖方法的类型及适用条件：全断面开挖法：（1）Ⅰ~Ⅳ级围岩，在用于Ⅳ级围岩时，围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内，保持其自身稳定的条件。（2）有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。（3）隧道长度或施工区段长度不宜太短，根据经验一般不应小于1km，否则采用大型机械化施工时其经济型较差。台阶法：（1）长台阶法开挖断面小，有利于维持开挖面的稳定，适用范围较全断面法广，一般适用Ⅰ~Ⅴ级围岩。进度快，仅次于全断面法。（2）短台阶法适用于Ⅲ~Ⅴ级围岩，台阶长度定为10~15m，即1~2倍开挖宽度。支护闭合时间加快，围岩稳定性增加；台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰。（3）微台阶法是全断面开挖的一种变异形式，适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩，一般台阶长度为3~5m。分部开挖法（1）环形开挖预留核心法常用于Ⅴ~Ⅵ级围岩双线隧道掘进。（2）双侧壁导坑法适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩双线或多线隧道掘进。洞室稳定性好，但耗材耗时。（3）中洞法适用于双连拱隧道。（4）中隔壁法(CD法）适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩的双线隧道。（5）交叉中隔壁法（CRD法）适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩浅埋的双线或多线隧道。37、全断面开挖法的施工顺序1）用钻孔台车钻孔，然后装药连线。2）退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道的断面轮廓。3）排除危石，安装拱部锚杆和喷射第一层混凝土。4）装渣、运渣5）安装边墙锚杆和喷射第一层混凝土6）拱、墙喷射第二层混凝土，下一轮循环作业7）在围岩和初期支护基本稳定后，或按施工组织要求的日期，施作二次模筑混凝土衬砌及浇筑隧道底部混凝土。38、各开挖方法的特点：1）、开挖断面和作业空间大，干扰小；2）、有条件充分利用机械，减少人力；3）、工序少，便于施工组织和管理，改善劳动条件；4）、开挖一次成形，对围岩扰动少，有利于围岩稳定。台阶法特点：将断面从上至下分成2个或3个台阶开挖；随着台阶长度的调整，它几乎可以用于所有的地层，因而是在现场使用的主导方法。CD法和CRD法特点：将大断面施工化成小断面施工，局部成环时间短，控制早期沉降好，结构受力均匀，形变小，支护刚度大。因此施工沉降不大，易于控制。39、