《隧道工程》课件第 1讲 隧道工程概况、发展现状及趋势

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1、隧 道 工 程,1、隧道工程概况、发展现状及趋势 1.5时 2、隧道工程地质环境及围岩分级 1.5时 3、隧道位置选择与平、纵、横断面 1.0时 4、隧道结构构造 1.0时 5、隧道结构设计方法的基本原理 1.0时 6、隧道施工方法 1.5时 7、隧道施工辅助工法 1.5时 8、不良地质隧道施工 1.5时 9、新奥法、新意法及复合式衬砌设计要点 1.5时 10、施工组织设计 0.5时 1、隧道施工视频 2.0时 2、乌鞘岭隧道、地铁暗挖及盾构视频 2.0时,授课大纲,参考书-规范类,铁路隧道设计规范TB10003-2005 铁路隧道施工规范TB10204-2002 公路隧道设计规范JTG D7

2、0-2004 公路隧道施工技术规范JTJ 042-94 锚杆喷射混凝土支护技术规范GB 50086-2001 铁路隧道喷锚构筑法技术规范TB10108-2002,参考书-图书类,隧道工程朱永全，中国铁道出版社，2006 隧道施工于书翰，人民交通出版社，1999 隧道工程现场施工技术周爱国，人民交通出版社，2004 公路隧道施工黄成光，人民交通出版社，2001 公路隧道设计与施工新法朱汉华，人民交通出版社 公路连拱隧道工程技术姚振凯，人民交通出版社，2006 隧道工程施工要点集关宝树编，人民交通出版社，2003 隧道工程设计要点集关宝树编，人民交通出版社，2004 地下工程施工与管理杨其新，西南

3、交通大学出版社,隧道的概念及种类 我国隧道及地下工程的发展现状 发展前景,第一章 绪论,一、 隧道的概念及种类,第一章 绪论,1 隧道的概念,狭义定义：用以保持地下空间作为交通孔道的工程建筑物。,第一章 绪论,广义定义：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。,第一章 绪论,按不同的分类方式不同的分类方法：,土质隧道,按所处的地质条件：,石质隧道,2 隧道的分类,第一章 绪论,浅埋隧道,按隧道的埋置深度：,深埋隧道,第一章 绪论,山岭隧道,按所处的地理位置 ：,水底隧道,城市隧道,第一章 绪论,交通类隧道,按用途分类,水工隧道,市政隧道,铁路隧道,公路隧道,

4、地下铁道,航运通道,人行通道,引水隧洞,尾水隧洞,导流(泄洪)隧洞,排沙隧洞,给水隧道,污水隧道,管路隧道,线路隧道,人防隧道,矿山隧道,运输巷道,给水巷道,通风巷道,共同沟,水底隧道,第一章 绪论,按公路、铁路隧道长度,(1)特长隧道： L3000 m (2)长 隧 道：3000 m L1000 m (3)中长隧道：1000 m L500 m (4)短 隧 道： L500 m,按断面面积分,(1)特大断面隧道：断面积在100m2 以上 (2)大断面 隧 道：断面积在50100m2 之间 (3)中等断面隧道：断面积在1050m2 之间 (4)小断 面 隧道：断面积在310m2 之间 (5)极小

5、断面隧道：断面积在3 m2 以下,第一章 绪论,其它分类,按断面形状分，有圆形隧道、拱形隧隧道、卵(蛋)形隧道、矩形隧道等； 按衬砌结构分，有直墙式衬砌隧道、曲墙式衬砌隧道等； 按隧道内铁路线路数分，有单线隧道、双线隧道和多线隧道等,第一章 绪论,二、我国隧道及地下工程的发展现状,(一)规模,1交通类隧道,(1)铁路隧道 运营隧道7538座，长4314km，总数已列世界第一。 襄渝线：隧道长度占线路长度的30%； 成昆线：隧道长度占线路长度的31.6%； 西康线：隧道长度占线路长度的50.42%。,第一章 绪论,具有标志性的铁路隧道： 大瑶山隧道（14.295km）：京广线衡广段国内最长的双线

6、电气化隧道 秦岭隧道（18.4km）：西康线，20世纪国内最长的铁路隧道 乌鞘岭隧道（20.05km）：兰新线增建二线，高地应力软岩隧道 太行山隧道（27.8km）(在建)：石太客运专线 关角隧道32.0km(在建)：青藏线西宁格尔木复线 风火山隧道，昆仑山隧道：青藏线多年冻土隧道 吕梁山隧道20.8km(在建), 东秦岭铁路隧道12.26km,大瑶山隧道处在京广铁路衡广复线的坪石至乐昌间，位于广东省乐昌市境内，全长14.295公里,是目前国内最长的双线电气化隧道,其长度在世界铁路隧道中列第十位。隧道采用“三斜一竖“的施工方案,隧道中部穿过的465米长的9#断层地段，最大涌水量每昼夜高达420

7、0吨,是整座隧道的控制地段。隧道全面运用新奥法原理施工,最高单口独头月成洞217双线米。1981年11月开工，1989年12月建成。获国家科技进步奖特等奖。,西康铁路秦岭隧道由两座基本平行的单线隧道组成，线隧道全长18460m；线隧道全长18456m。线隧道使用2台8.8m敞开式掘进机（TBM）由隧道两端相向施工。线隧道采用新奥法施工。 线隧道采用掘进机施工，在我国铁路隧道施工尚属首次。秦岭特长隧道的修建，使中国隧道工程建设从整体上提高到一个新的技术水平。隧道1995年1月18日正式开工，1999年9月6日全部贯通，2000年8月18日西康铁路开通运营。,乌鞘岭隧道设计为两座单线隧道，单洞长2

8、0050m，线间距为40m；最大埋深约1050m。乌鞘岭隧道岭脊F4F7之间长约7km ，分布有四条大的区域性断层，为由四条区域性大断层组成的宽大“挤压构造带”，工程地质及地应力情况非常复杂，施工中发生不同程度的大变形，尤其是F7 和志留系地段。,太行山隧道是石太铁路客运专线建设的重点控制工程，是目前全国最长的山岭隧道，右线全长27848m。自2005年6月11日开工以来，2007年12月右线贯通。隧道成功穿过太行山山脉主峰越宵山和横跨4410m的膏溶角砾岩层，为铁路特长大隧道建设探索和积累了宝贵经验。,青藏铁路西宁至格尔木增建第二线以32.605km长的关角隧道穿越青海南山(隧道进口高程为3

9、378.72，出口高程为3325.22)，为两座平行的单线隧道，位于直线段上，隧道进口段为10的上坡，在岭脊设坡度代数差后，以11的坡度连续下坡。,世界海拔第一高的铁路隧道 -风火山隧道,风火山隧道是世界海拔第一高的铁路隧道，位于青藏铁路青海境内青藏高原可可西里“无人区”边缘，全长1338米，轨面海拔4905米，是世界上海拔最高的隧道，也是青藏铁路重点控制工程。隧道所在区域地质复杂，主要为含土冰层、饱冰冻土、富冰冻土，还有裂隙冰、融冻泥岩等病害性地质。这里平均海拔4900米左右，年均气温零下7，寒季最低气温达零下41，空气中氧气含量只有内地的50左右，被喻为“生命禁区”。隧道冻土层最厚达150

10、米、覆盖层最薄处仅有米，施工稍有不慎，就会导致大塌方，工程难度之大前所未遇。,第一章 绪论,(2)公路隧道 运营隧道1782座以上，总长704km以上。其中 10km以上的长大隧道： 秦岭终南山特长公路隧道18.04km(双座) 锦屏隧道14.7km(双座) 西山隧道13.68km（在建太原古交高速）,我国大陆特长公路隧道,我国主要水下公路隧道,我国大跨径公路隧道,公路隧道标准断面,2车道 A=65m2 高宽比=0.67,3车道 A=96m2 高宽比=0.54,4车道 A=136m2 高宽比=0.48,连拱隧道,小净距隧道,3车道隧道（深圳大梅沙）,连拱隧道(南峰),小净距隧道（福建联南）,双

11、洞8车道隧道（深圳雅宝）,秦岭北口, 秦岭终南山隧道位于国家高速公路网包-茂线陕西境内，是世界建设规模最大的高速公路隧道(长218.02km)，最大埋深超过1700m。 于2007年1月试通车,为通风与防灾，采取竖井送排式纵向通风方式，设置三座换风竖井及地下机房，竖井直径为11.5m，井深661m。通风主要按照正常运营和火灾工况下需风量设计。交通量按2025年交通量N=25849辆/日，2035交通量N=45000辆/日；,为了降低驾驶员长时间在隧道内行驶的疲劳，每座隧道洞内共设三处特殊照明带，每处特殊照明区段长150m，宽20.9m(隧道标准宽:10.5 m)，高11.9m (隧道标准高:7

12、.6m)。,业 主 单 位：陕西秦岭终南山公路隧道有限公司 主要设计单位：中铁第一勘察设计院 重庆交通科研设计院 主要施工单位：中铁一局、五局、十二局、十八局 等 主要科研单位：陕西省公路局 重庆交通科研设计院 长安大学 西南交通大学 等,秦岭终南山隧道采用了当今山岭隧道建设的最新技术,是全世界工程技术人员智慧的结晶, 厦门翔安隧道我国第一座钻爆法开挖的六车道海底公路隧道，工程中遇到大量软弱地层和风化槽(囊)，采取了超前预注浆加固、CRD、双侧壁导坑等多种工法，目前工程进展较为顺利。 隧道长 5960 m。为通风与防灾，采取竖井送排式纵向通风方式，在浅海区域设置二座换风竖井。,进口隧道由地表软

13、弱地层逐步进入海底,隧道进口采用CRD工法控制围岩变形,主隧道洞身采用双侧壁导坑法开挖和支护,业主单位：厦门路桥有限公司 设计单位：中交第二公路勘察设计院 重庆交通科研设计院 施工单位：中铁隧道局、十八局、中铁一局、二十二局 等 科研单位：北京交通大学 等,第一章 绪论,(3)地下铁道 地铁通车里程500km，目前共有20多个城市正在建设或规划建设城市轨道交通。 目前有北京、天津、上海、广州、深圳、南京、重庆等城市正在运营。 而在建工程则很多：除上述城市外，还有青岛、杭州、武汉、沈阳、成都、哈尔滨等。,第一章 绪论,小浪底水利枢纽三条导流隧洞；清江隔河岩水利枢纽导流隧洞；李家峡水电站导流隧洞；

14、公伯峡水电站导流隧洞；水布垭水利枢纽导流隧洞。 已建成的由青海大通河引水至甘肃的调水工程总干线全长168.9km，其中隧道33座，总长75.11km；万家寨水利枢纽引黄河水穿过海河流域至太原的引水工程，隧洞总长超过200km；近期正在修建的辽宁省东水西调工程输水隧洞长85km。,2水利水电 国内外已建成的10km以上的水工隧洞达90座，中国占11座。国内已建成长度5km以上的引水发电隧道20座。,第一章 绪论,3地下工程 城市地下空间的开发与利用：地下商场，地下车库，地下仓库等地下建筑物以及各大中型平战结合工程相继建设。 地下共同管沟：如石家庄同其他城市一样供电线路基本要穿行于地下隧道中。,第

15、一章 绪论,某人防工程平时作出租车侯客厅,第一章 绪论,地下粮库,第一章 绪论,(二)技术状况,1设计理论,隧道结构或地下结构与地面结构所处环境不同，它是处在岩土地层或通称为围岩中，既受到围岩的荷载作用，又受到围岩的约束有利作用。,针对不同条件采用不同的设计理论。,目前的设计理论,地层结构,收敛约束,经验类比,荷载结构,第一章 绪论,2施工方法,明挖法,暗挖法,盖挖法,盾构法,掘进机法,沉埋法,顶进法,第一章 绪论,3长大隧道,钻爆法施工(大瑶山隧道、秦岭铁路隧道平导、秦岭公路隧道、乌鞘岭隧道、太行山隧道、关角隧道) 快速掘进(月进尺500m，已达世界水平) 出碴运输系统 通风系统 TBM施工

16、(秦岭隧道、在建大伙房隧道) TBM快速掘进与对不良地层的适应性 出碴运输系统,第一章 绪论,4不良地质隧道施工技术,富水断层破碎地质 流砂地质 岩溶地质 高地应力岩爆 高地应力挤压大变形 煤系地层 湿陷性黄土,第一章 绪论,1交通类隧道,经济发展，交通建设先行 交通标准不断提高 国力增强，技术进步 需建设更多，可以建设更多、标准更高的隧道，前景美好。,三、我国隧道工程的发展前景,第一章 绪论,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、大运量公共交通系统地铁 城市发展要求包括地下空间的开发 各类市政设施趋势隧道管沟化 继十九世纪的城市桥梁、二十世纪的摩天大楼，二十一世纪是地下空间的开发和利用。,第一章 绪论,3水利(国策),其它调水工程及水电工程,第一章 绪论,第一章 绪论,第