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1、第七章,隧道工程及地下工程,化学工业出版社,一、概述,1.概念,是修筑在岩体、土体或水底的，两端有出入口的，供车辆、行人、水流及管线等通过的通道。包括交通运输方面的铁路、道路、水（海）底隧道和各种水工隧道等。,杨浦电厂取水工程,第一节 隧道工程,2.特点,是交通运输线路穿越天然障碍的有效方法。,穿越的地质条件复杂多变，工程定位、设计、施工方法要随时作相应调整。,施工作业面窄，劳力设备受到限制，工业化、机械化施工要求高。,造价昂贵。,八达岭隧道口前石拱桥,上海市大连路隧道工程，使用两台直径为11.22米的超大型盾构机施工。 建成后为双向四车道，设计车速为每小时40公里，通行净高4.5米。隧道线路
2、总长约2.5公里。 施工中采用了冰冻法加固等新技术，日最大推进达15米。 工程总投资16.55亿元。,大阁山隧道全长496米，开挖高度18米，开挖跨度22米，净宽18米，单跨双向四车道，是目前国内单孔跨度最大的公路隧道。工程造价为3806.52万元。,3.发展简况,世界第一座交通隧道是公元前21802160年在巴比伦城中幼发拉底河下修筑的人行通道。,我国古代（公元前8世纪前3世纪）建造有深达40m以上的铜矿矿井（竖井和斜井）,19世纪20年代蒸汽机的出现以及铁路和炼钢工业的发展，促进了隧道工程的发展。18261830年英国在利物浦硬岩中修建了两座最早的铁路隧道。,1843年英国在泰晤士河修建了
3、第一条水底道路隧道。,20世纪50年代，人们才总结出各种类型隧道工程规划、设计和施工的基本原理，在土木工程中逐渐形成了一个独立的工程领域。,4.主要施工方法,明挖法或围堤明挖法（敞口开挖基坑，修建隧道后覆填）,钻眼爆破法（适用于硬岩中开挖隧道）,盾构法：盾构为一钢制圆筒，周边设置千斤顶推向前方。,顶管法,沉管法：多用于水底隧道。,庞大的隧道施工设备,5.隧道结构,洞身：隧道结构的主体部分。 衬砌：承受地层压力，维持岩体稳定，阻止坑道周围地层变形的永久性支撑物。它由拱圈、边墙、托梁和仰拱组成。 洞门：位于隧道出入口处，用来保护洞口土体和边坡稳定，排除仰坡流下的水。它由端墙、翼墙及端墙背部的排水系
4、统所组成。,二、各类隧道简介,1.铁路隧道,组成,由洞口路堑（或引道）、洞门、洞身衬砌结构和隧道内外附属构筑物（道床、避车洞、水沟、照明、设置电气化设备的洞室等）组成。,大瑶山隧道是我国铁路隧道中最长的，长14.295km。,隧道内的线路可用单向坡或双向坡,隧道衬砌的横断面,2.公路隧道,类别：按隧道所处的位置分为山岭道路隧道；水底道路隧道；城市道路隧道。,道路隧道要尽量设计成直线。隧道内纵坡不宜大于3.5%,也不应小于0.3%。,道路隧道要有较完善的通风、照明、防灾等附属设施。,发展情况：据西欧、日本等13个国家的统计资料，长度超过3km的已有105座，最多的国家为日本，29座，最长的为瑞士
5、与意大利间的穿越阿尔卑斯山的圣哥达隧道，长16.918km,单孔双车道。,四川成渝高速公路隧道长5006m,公路隧道的各种主要断面形状,公路建筑限界,公路隧道横断面净空,公路隧道通风,公路隧道空气污染造成危害的主要原因是一氧化碳道路隧道要有较完善的通风、照明、防灾等附属设施。 通风方式的种类：,通风方式,自然通风,机械通风,纵向方式,半横向式,横向式,混合式,射流式,风道式和喷嘴式,竖井式,自然通风：不设置专门通风设备，利用存在于洞口间的自然压力差或汽车行驶时活塞作用产生的交通风力，达到通风目的。 纵向式通风：,射流式,竖井式,横向式通风与半横向式通风： 混合式通风,铁路或公路遇到水面障碍物时
6、，除可修建桥梁通过外，修建水底隧道可能是最佳方案。尤其在水面宽，航运繁忙，通过巨型船只较多，不宜建造高桥和长引桥的情况下。,3.水底隧道,水底隧道一般分水底段和河岸段，后者又有暗埋、敞开及出口部分。,施工方法：盾沟法、沉管法,用盾沟法建造的水底隧道，自两端至洞口，一般为槽形敞开式引道段，穿越水底的暗埋段，断面大多为圆形。,引道段,用沉管法建造水底隧道除有引道段外，穿越水底的沉管有时是由几个通道组成的矩形管段组成。,目前，全世界已建成和计划建设的海底隧道有20多条，主要分布在日本、美国、西欧、中国的香港九龙等地区。 从工程规模和现代化程度上看，当今世界最有代表性的跨海隧道工程，莫过于英法隧道和日
7、本青函隧道。,英法隧道横贯多佛尔海峡，从英国的福克斯通到法国的桑加特，把英伦三岛与欧洲大陆连接起来。隧道由两股火车隧道和一股工作隧道构成，全长53公里，海底部分37公里。该隧道已于1995年建成通车。,由于英伦海峡隧道把欧洲大陆与英伦三岛联系起来,再乘座高速列车(Eurostar欧洲之星),从伦敦到巴黎仅需要3小时,穿越英吉利海峡仅需要20分钟.,地下工程：指地面以下土层或岩体中修建各种类型的地下建筑物或结构的工程。它包括： 交通运输方面的地下铁道、隧道、停车场、通道等； 军事方面和野战军事的地下指挥所、通讯枢纽、掩蔽所、军火库等； 工业与民用方面的地下车间、电站、库房、商店、人防与市政地下工
8、程； 文化、体育、娱乐与生活等方面的联合建筑体。,第二节 地下工程,1.地下水电站,一、 地下电站,地下水电站划分为两种主要类型 1)利用江河水源的地下水力发电站 2)循环使用地下水的抽水蓄能水电站 地下水电站包括水坝和电站两大部分 龙滩水电站的地下厂房系统是目前国内在建工程中最大、世界第二大的地下工程。,小浪底水利工程地下厂房,2.地下抽水蓄能水电站,具有地上、地下两个水库。 供电时，水由地上水库、经水轮发电机发电后流入地下水库；供电低峰时，用多余的电力反过来将地下水库的水抽回原地面水库，以便循环使用。,3.地下原子能发电站,原子能发电站的优点 1）选址容易 2）岩体对地下放射物质有良好的遮
9、蔽效果 3）耐震、有良好的防护性 原子能发电站的形式 1）半地下式 2）完全地下式,二、地下仓库,1.为何要建造地下仓库？ 1)地下环境对于许多物质的贮存有突出的优越性，地下环境的热稳定性、密闭性和地下建筑良好的防护性能，为在地下建造各种贮库提供了十分有利的条件。 2)人口的增长、集中和都市化，世界各国都面临能源、粮食、水的供应和放射性以及其它废弃物的处理问题。,水封油库（变动水位法）,2.地下燃料贮库可分为以下几种类型,1)开凿硐室贮库 2)岩盐溶淋洞室油库 3)废旧矿坑油库 4)其它油库,储藏室,地下仓库,三、城市地下综合体,1.地下综合体定义 为建设沿三维空间发展的，地面地下连通的，结合
10、交通、商业贮存、娱乐、市政等多用途的大型公共地下建筑。 2.地下综合体特点 多重功能、空间重叠、设施综合。,上海人民广场地下综合体,3.结构形式 地下建筑物可以构筑成隧道形式，也可以和地面房屋相似，在平面布局上采用棋盘式和房间式的布置，并可建成多层多跨的框架结构。,平顶直墙式隧道,北京天外天地下商场主要采用了五连拱多跨梁柱柱结构施工方法，双层导洞转向技术。平顶直墙田字型开挖施工技术；暗挖拱型结构与明挖框架结构连接结构施工技术。,五连拱效果图,地下建筑物的横断面有各种不同形状。最常见的有圆形、矩形、拱顶直墙（包括厚拱薄墙）、拱顶曲墙、落地拱、穹顶直墙等。,平顶直墙,曲顶直墙,4.地下综合体的特点 可作为有效的防空、防炸设施，形成恒温恒湿防震防振的环境，并能节约地面建筑占地。但地质条件要求较高，施工困难、投资较高。,5.地下综合体的结构特点 与岩（土）接触处必须有衬砌结构。,衬砌结构的作用：承受岩（土）层和爆炸等静力和动力荷载，并防止地下水和潮气的侵入。,衬砌结构材料：钢筋混凝土或砖、石。,东京八重洲地下街。分三层，左右两侧上层为商场、中层为车库，底层为机房，中部为地下铁道。,埋入土中的地下街道,地下街,开封相国寺地下商场平剖面图,地下商场,附建在高层住宅楼的装配式地下停车库,地下停车场,
