隧道工程勘测设计

?按地形条件和地质条件?按线路类别进行选择通过高程障碍通过平面障碍单斜构造与隧道位置的选择褶皱构造与隧道位置的选择断裂构造，接触带与隧道位置的选择不良地质的影响不良水文地质的影响地形条件地质条件越岭线上隧道位置的选择河谷线上隧道位置的选择?正交进山、早进晚出、处稳避险?减少扰动、让水高水、和谐自然主要内容1.1隧道工程勘测1.2隧道位置选择隧道方案比较1.3隧道洞口位置1.4隧道线路设计隧道工程勘测设计一、隧道勘测的一般规定1.制定勘测计划3.勘测资料应完备2.勘测的两个阶段4.评价隧道工程对环境的影响既有资料的收集和调查地质勘察环境调查施工条件调查——环评越来越重要！设计阶段勘测施工阶段勘测生态环境尽可能齐全、准确有益补充隧道工程勘测设计二、调查测绘?自然概况1.隧道工程调查的内容?工程地质特征?水文地质特征?不良地质地段?地震基本烈度等级?气象资料?施工条件地形地貌等自然地理特征地层、岩性、构造、围岩及其与隧道的关系地下水类型、水位、分布、透水情况、补给情况等特殊岩土地段的类型、规模、成因及对隧道的影响气温、气压、风、温、湿度、降水、冻融情况等水电、周边环境、交通、建筑物、地下管线、场地、环境保护要求等历史地震对建筑物的损毁情况、自然破坏等隧道工程勘测设计2.隧道工程测绘遵守的规定?搜集或测绘地形图，纵断面图、横断面图?图纸内容需反映隧道所在地的工程地质及水文地质情况?设置必要的平面控制点和水准点——隧道洞口和辅助坑道口的附近?测绘资料符合规定的精度要求?隧道线路方案平面图?隧道线路平面图?隧道洞口平面图?隧道纵断面图?合理的比例尺?表达和反映的内容隧道工程勘测设计?特点:地质复杂、风险因素多、施工难度大?大面积的区域性工程地质调查、测绘?加强地质勘探和试验工作?查明区域地质构造及工程地质、水文地质条件；?当地下水对隧道影响较大时，应进行地下水的动态勘测?开挖试验坑道?勘探坑道3.长隧道、特长隧道和地质条件复杂的隧道的调查隧道工程勘测设计?采用测绘、弹性波勘测、遥感、钻孔、试验坑道等方法4.设计阶段地质调查?地质构造、岩性、地下水等?预测和解决施工中遇到的工程地质及水文地质问题?为验证修改设计提供依据5.施工阶段地质调查?施工中的超前地质预报非常重要！?是现代隧道施工技术的一个重要方面！隧道工程勘测设计?围岩自稳性?隧道涌水量、涌水压力、突然涌水等?岩土膨胀压力?滑坡、偏压?围岩状态和土压特性?高地应力区应力场?瓦斯、岩溶、及人为坑洞等6.工程评价及处理措施针对以下问题：隧道工程勘测设计?围岩级别？?判断围岩级别是决策隧道设计、施工中各种问题的基础?围岩级别的判定是按设计和施工两个阶段进行?施工阶段可根据已暴露的围岩条件判定围岩级别，是对设计阶段的预判断进行修正，是客观、可靠、可信的判断7.围岩分级隧道工程勘测设计选择合理的隧道位置?是选线的重要组成部分?关系施工难易、工期长短、造价大小、运营安全和运输效率?隧道位置选择的重要性?选择隧道位置时考虑的主要因素（1）社会条件：政治、经济、国防、对自然环境的影响。（2）自然条件：工程地质、水文地质、地形、地貌等。主导因素：?工程地质和水文地质条件，因为它往往控制着线路方案的取舍和隧道位置的选择。?地形条件也是选定隧道位置的重要条件之一。隧道工程勘测设计一、按地形条件和地质条件1.高程障碍?绕行方案—当附近地形开阔，山坡地带宽敞时，克服高程障碍的一个比较简易的办法是避开前方的山峰，迂回绕行而过。?深堑方案—当地形比较开阔，有山谷台地可资展线时，就可以尽量地把线路展长，坡度用足以争取把线路标高抬起到可能的高度。然后把高程尚有不足之处，在山顶部位开凿深路堑通过。?隧道方案—当地形紧迫，山坡陡峭，不具备上述条件时，开凿隧道，穿山而过，就成为唯一可行，而且是比较有利的方案。(一)按地形条件选择遇到山岭怎么办？隧道工程勘测设计?沿河傍山绕行方案—沿着山体自然弯曲傍山绕行，如果地形条件尚能允许，则可采用。在不得已时，只得大劈坡，或高层填土，上设御土墙，下设护坡护岸，有时还须跨谷建桥，有时为防滚石坠落，还需设置防护明洞。?隧道直穿方案—如果在平面障碍的前方，开凿隧道，穿山而过，虽然初期工程略大一些，但线路顺直平缓，工程单一，可不设急弯，没有陡坡，路线行程缩短，运营条件改善，而且不受山坡坍方落石的威胁。2.平面障碍(一)按地形条件选择?从长远的利益来看，隧道方案往往是比较合理的。注意比较吆隧道工程勘测设计1.单斜构造与隧道位置的选择?水平或缓倾角岩层—隧道通过坚硬的厚层岩层，较为稳定。若通过很薄岩层，施工时顶部易产生掉块现象，以不透水坚硬岩层作顶板为好。一、按地形条件和地质条件(二)按地质条件选择隧道工程勘测设计?陡倾角岩层：陡倾角岩层一般有偏压和不均匀压力存在，当有软弱夹层伴以有害节理切割时，易产生坍方和顺层滑动。?岩层均一性影响：当隧道中线可能沿两种不同岩性岩层走向通过时，地层滑动将使隧道结构受到很大剪力，会把结构物损坏。应避免将隧道置于两种不同岩层软弱构造(破碎)带，而宜将隧道置于岩性较好单一岩层中；?层间软弱面影响：如软弱面在隧道方，会把隧道拱部挤裂?要地层构造和倾角大小，尽可能避开软弱结构面，特别是不要把隧道中线设成与软弱结构面的走向一致或平行。1.单斜构造与隧道位置的选择(二)按地质条件选择隧道工程勘测设计?直立岩层—隧道通过直立岩层时，其中线宜垂直于岩层的走向穿过。?若隧道轴线与岩层走向一致，在隧道开挖过程中，易产生坍塌，甚至会导致大的坍塌力，致使地面形成“天窗”1.单斜构造与隧道位置的选择(二)按地质条件选择隧道工程勘测设计?褶皱构造有向斜和背斜两种基本类型?向斜和背斜的比较?轴部与翼部的比较2.褶皱构造与隧道位置的选择?尽量避免在向斜和背斜轴部?应置于翼部?背斜轴部较向斜轴部好看谁受的挤压力大？隧道工程勘测设计3.断裂构造、接触带与隧道位置的选择?在选择隧道位置时，切忌沿着(或靠近平行)断层带或破碎带修建隧道，特别是对于区域性大断裂，尤应注意绕避。当隧道线路必须通过断层带时，应尽量使线路与断层走向正交，同时应避开严重破碎带，并应使通过断层的地段最短。思考断层带或破碎带的危害？隧道工程勘测设计?采用隧道避开滑坡时，应使隧道洞身埋藏在滑床(可能的滑动面)以下一定厚度的稳固地层中.4.不良地质的影响(1)滑坡地区?隧道穿越山坡进洞，不稳定或软弱夹层，注意选址、施工爆破、避软、保证覆盖厚度.?隧道或明洞必须穿越滑坡体，查明原因、减载、支挡排水、加强衬砌.隧道工程勘测设计(2)岩堆、崩坍、错落、堆积层以及危岩落石地区?选择隧道位置时，应查明工程地质及水文地质情况，原则上应避免从不稳定的岩堆、崩坍、错落、堆积层地区中通过，应将洞身置于稳定的地层，当隧道必须通过时，首先应分析并确认其具有稳定性，且一定要采取有效可靠的工程措施。?注意其各自特点堆积层隧道工程勘测设计?当线路通过泥石流地区时，首先应充分预计和判明泥石流的成因、规模、发展趋势和冲、淤变化规律，论证以路基、桥梁通过或者以隧道等方式绕道的合理性，并判定工程安全度，以决定隧道方案的可行性。思考泥石流对隧道的不利影响？(3)泥石流的影响?当隧道(明洞)洞口位置毗邻泥石流沟时，应注意适当延长以避免泥石流可能扩散范围的影响。隧道工程勘测设计?力求避免穿越岩溶严重发育的网状洞穴区、巨大空洞区及有利于岩溶发育的构造带。?尽量避开洞身置于碳酸盐岩与非碳酸盐岩(可溶岩与非可溶岩)的接触带。当不可能时，应选择在较狭窄地段，以垂直或大角度穿过，使通过岩溶地段为最短。?注意足够的岩壁厚度?注意突水的可能性(4)溶洞的影响隧道工程勘测设计侧蚀或下切对隧道的危害溶洞地区隧道位置的选择溶洞的危害隧道工程勘测设计?隧道开挖时，有害气体如甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)逸出；轻则致人窒息，重则引起爆炸，危害甚大。选择隧道位置时，最好能避开。不得已时，应做好通风稀释的措施。(6)黄土地区?黄土具有干燥时甚坚固，遇水易剥落和受侵蚀的特征。选择隧道时应避开沟壑及地下水活动和地面陷穴密集的地区。(5)瓦斯的影响隧道工程勘测设计?地下水多是由地表水的渗透或地下水源补给的它们的存在，使岩石软化、强度降低，层间夹层软化或稀释，促成了层间的滑动。选择隧道位置时，最好不从富水区中经过。不得已时，也要尽可能地把隧道置于地下水位以上的地方，或在不透水层中穿过。(1)地下水(2)地温?地球核心有巨大的热量隧道如果埋置很深，地温太高，将会降低施工效率。隧道通过高温、高热地段，会给施工带来困难选择隧道位置时，应尽可能不把隧道放在山体太深处。遇到部分地区埋深太大或高地温时，则应作好通风降温措施。5.不良水文地质的影响隧道工程勘测设计?按地形条件和地质条件通过高程障碍通过平面障碍单斜构造与隧道位置褶皱构造与隧道位置断裂构造，接触带与隧道位置不良地质的影响不良水文地质的影响地形条件地质条件1.2隧道位置选择几个问题1.隧道工程应调查哪些内容2.克服高程障碍的方法及优缺点3.克服平面障碍的方法及优缺点4.隧道施工时可能遇到哪些不良的地质条件？怎样避免？隧道工程勘测设计二、按线路类别进行选择?越岭线当线路从一个水系过渡到另外一个水系时，必须跨越很大的分水岭，线路为穿越分水岭而修建的隧道称为越岭隧道。用于缩短线路，克服高程障碍。?越岭线路的特点克服大高差，线路长度和平面位置取决于线路的纵坡?关键问题?垭口的选择?过岭高程的确定?垭口两侧线路展线方案的布局(一)越岭线上隧道位置的选择?越岭线?河谷线隧道工程勘测设计?垭口是选定越岭隧道线路方案的控制点?应根据线路走向及地形条件选择可供越岭的垭口，对各垭口进行比选。垭口选择问题?利用小比例航测照片或地形图根据线路方向和克服高层要求,进行大面积纸上选线。?从平面考虑，连接两端控制点最好是直线，但由于地形的原因，不能完全做到走直线，只能尽可能接近。1.隧道平面位置的选择?垭口处地形和地质条件好坏、隧道长短。因为二者关系到施工难易、工期长短和运营安全等问题。?垭口两侧沟谷引线工程大小、台地开敞程度、展线难易情况、线路顺直与否。隧道工程勘测设计?工程实例1—成昆铁路成昆铁路工程艰巨，全线修建各种桥梁991座，总延长92.7km，占线路长度的8.5%；隧道427座，总延长341km，占线路长度的31.5%；桥梁、隧道总延长达433.7km，占线路长度的40%。在桥隧密集的一些地段，桥隧长度竟占线路长度的80%以上。成昆铁路桥梁、隧道总延长超过了北京至山海关的距离。全线土石方9687万m3；挡土墙和路基加固工程163.4万m3。1.隧道平面位置的选择陈列在联合国总部的“成昆铁路”象牙雕塑，它被喻为人类探索建筑三大成就之一隧道工程勘测设计成昆线从大渡河水系的牛日河进入安宁河水系的孙水河，需穿越小凉山分水岭，该岭与两侧高差约900余米，线路需克服越岭的巨大高差，越岭地段计有沙木拉打、瓦吉木、小相岭、阳糯雪山四个垭口。?成昆线沙木拉打隧道的比选线路方案隧道长（km）高程（m）线路长（km）1沙木拉打6.42188～2243141.52瓦吉木14.51950～2077109.33小相岭19.51782～1815109.34阳糯雪山25.81760～180083.51.隧道平面位置的选择隧道工程勘测设计?隧道位置高，穿越山体较薄，隧道越短，施工工期短，两端展线长，迂回盘绕，以达所需高程。线路陡峭，弯道较多，技术条件恶化。线路拔起高度大，通过能力小，运营条件差。?隧道位置低，相反。但施工难度大，风险增加。?二者之间互为利弊。在选定高程时，应全面权衡利弊，从技术和经济两方面，尤其是今后长远运行条件上，作综合比较。2.隧道立面位置的选择(一)越岭线上隧道位置的选择越岭标高：垭口不同，越岭标高不同，有不同长度的隧道方案1.隧道平面位置的选择隧道工程勘测设计凉风垭方案(采用方案)：在雷神坡方案的基础上，进一步压低越岭位置的较好方案。越岭隧道长4270米，拔起高度小、展线短、线路较顺直。例如：川黔线上的凉风垭隧道即为较为典型的例子。为穿越娄山山脉分水岭的越岭隧道，根据地形特