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1、,公路隧道,沈阳市政,SHENYANG MUNICIPAL,公路隧道,一、隧道定义及分类,1.1隧道的定义 隧道 是一种修建在地下的工程建筑物。 修建在地下、两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线等通过的通道(在保留上部地层的前提下开挖出能够提供某种用途的地下空间)。 隧道及地下工程 从事研究和建造各种隧道及地下工程的规划、勘测、设计、施工和养护的一门应用科学和工程技术，是土木工程的一个分支。 也指在岩体或土层中修建的通道和各种类型的地下建筑物。,一、隧道的定义及分类,1.2隧道的分类 用途分类：交通运输（铁路、道路、地铁、水底隧道）、矿山、市政工程（地下人行道、地下商场、给排水设施、天然气管
2、道、电缆管道）、水利发电工程、军工与人防工程； 地层分类：岩石(软、硬)隧道、土质隧道； 所处位置分类：山岭隧道、城市隧道、水底隧道； 断面分类：圆形隧道、矩形隧道、马蹄形隧道； 开挖断面分类：特大断面（100m2）、大断面（50100m2）、中等断面（1050m2）、小断面（310m2）、极小断面（3m2）一般大于2平方。 这是按国际隧道协会(ITAInternational Tunnel Association)的定义数值划分的。,一、隧道的定义及分类,一、隧道的定义及分类,长度分类： 铁路：特长隧道L10000 m 长隧道10000L3000 m 中长隧道3000L500m 短隧道L 5
3、00m 公路：特长隧道L3000m 长隧道3000L1000m 中长隧道1000L500m 短隧道L500m,公路隧道,二、新奥法概念,二、新奥法概念,矿山法 矿山法【mine tunnelling method】指的是用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法。 矿山法是一种传统的施工方法。它的基本原理是，隧道开挖后受爆破影响，造成岩体破裂形成松弛状态，随时都有可能坍落。基于这种松弛荷载理论依据，其施工方法是按分部顺序采取分割式一块一块的开挖，并要求边挖边撑以求安全，所以支撑复杂，木料耗用多。随着喷锚支护的出现，使分部数目得以减少，并进而发展成新奥法。,二、新奥法概念,新奥法（New Aus
4、trian Tunnelling Method） 全称是新奥地利隧道工程方法，缩写为NATM。利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，采用毫秒爆破和光面爆破技术开挖施工，并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身，即以网、锚、喷、钢支撑等为外层支护形式，称为初次柔性支护。采用初次喷锚柔性支护的作用是使围岩体自身的承载能力得到最大限度的发挥，第二次衬砌主要是起安全储备和装饰美化作用。 新奥法施工基本原理：充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护结构的监控、测量来指导施工。可概括为“少扰动、早喷锚
5、、快封闭、勤测量”十二字方针。,二、新奥法概念,浅埋暗挖法 是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法。继1984年王梦恕院士在军都山隧道黄土段试验成功的基础上，结合中国特点及水文地质系统，创造了小导管超前支护技术、8字型网构钢拱架设计、制造技术、正台阶环形开挖留核心土施工技术和变位进行反分析计算的方法，提出了“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测” 18字方针(少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量)，突出时空效应对防塌控变的重要作用，提出在软弱地层快速施工的理念。 浅埋暗挖法沿用新奥法 基本原理，初次支护按承担全部基本荷载设计，二次模筑衬砌作为安全储备；初次支护和二次衬
6、砌共同承担特殊荷载。,公路隧道,三、隧道常见工法介绍,三、隧道常见工法介绍,从施工造价及施工速度考虑，施工方法的选择顺序为：全断面法台阶法环形开挖留核心土法中隔壁法（CD法）交叉中壁法（CRD法）双侧壁导坑法；从施工安全角度考虑，其选择顺序应反过来。 全断面法：全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形，然后修建衬砌的施工方法。,三、隧道常见工法介绍,台阶法施工：台阶法是先开挖上半断面，待开挖至一定长度后同时开挖下半断面，上、下半断面同时并进的施工方法；按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种。近年由于大断面隧道的设计，又有三台阶法，甚至多台阶法。,三、隧道常见工法介绍,三台阶七步开挖法是以弧形
7、导坑开挖留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开，平行推进的隧道施工方法。,三、隧道常见工法介绍,三、隧道常见工法介绍,中隔壁法（CD法）：CD 法是在软弱围岩大跨度隧道中，先开挖隧道的一侧，并施作中隔壁，然后再开挖另一侧的施工方法，主要应用于双线隧道级围岩深埋硬质岩地段以及老黄土隧道（级围岩）地段。,三、隧道常见工法介绍,三、隧道常见工法介绍,交叉中隔壁法（CRD法）：交叉中隔壁法是在软弱围岩大跨度隧道中，先开挖隧道一侧的一或二部分，施作部分中隔壁和横隔板，再开挖隧道另一侧的一或二部分，完成横隔板施工；然后再开挖最先施工一侧的最后部分，并延长中隔壁
8、，最后开挖剩余部分的施工方法。采用短台阶法难确保掌子面的稳定时，宜采用分部尺寸小的CRD法，该工法对控制变形是比较有利的。,三、隧道常见工法介绍,三、隧道常见工法介绍,CD法与CRD法的比较,三、隧道常见工法介绍,双侧壁导坑法一般将断面分成四块：左、右侧壁导坑、上部核心土和下台阶。其原理是利用两个中隔壁把整个隧道大断面分成左中右3个小断面施工，左、右导洞先行，中间断面紧跟其后；初期支护仰拱成环后，拆除两侧导洞临时支撑，形成全断面。两侧导洞皆为倒鹅蛋形，有利于控制拱顶下沉。,三、隧道常见工法介绍,三、隧道常见工法介绍,简单总结： 越复杂的工法，每次开挖的工作面越小，支护结构越多，超前和锚喷结构越
9、复杂。优先减少开挖的断面（例如三台阶七步法），在满足不了施工的情况下加强支护，结合十八字方针“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”，主要针对的是“短进尺、强支护”结合着“管超前、严注浆”。,公路隧道,四、隧道结构组成,四、隧道结构组成,管棚施工：管棚法或称伞拱法，是地下结构工程浅埋暗挖时的超前支护结构。其实质是在拟开挖的地下隧道或结构工程的衬砌拱圈隐埋弧线上，预先钻孔并安设惯性力矩较大的厚壁钢管，起临时超前支护作用，防止土层坍塌和地表下沉，以保证掘进与后续支护工艺安全运作。,四、隧道结构组成,四、隧道结构组成,四、隧道结构组成,钻爆施工 要求： 按设计要求开挖出断面； 石碴块度适中
10、，抛掷范围相对集中，便于装碴运输； 钻眼工作量少，掘进速度快，少占作业循环时间； 减小对围岩的震动破坏，以保证围岩的稳定； 减少对施工用机具设备及支护结构的破坏，减少对周围环的破坏。,四、隧道结构组成,钻孔设备,四、隧道结构组成,四、隧道结构组成,炮眼常见种类及布置 掏槽眼-针对隧道开挖爆破只有一个临空面的特点，为提高爆破效果，宜先在开挖断面的适当位置布置几个掏槽眼 辅助眼-位于掏槽眼和周边眼之间的炮眼； 周边眼-沿隧道周边布置的炮眼成为周边眼,四、隧道结构组成,光面爆破-是通过正确确定周边眼的各爆破参数，使爆破后的围岩断面轮廓整齐，最大限度地减轻爆破对周围岩体的震动和破坏，尽可能维持围岩原有
11、的完整性和稳定性的爆破技术。 预裂爆破-实际是光面爆破的一种，原理相同，爆破顺序不同。 光爆起爆顺序：掏槽眼-辅助眼-周边眼-底板眼 预裂爆破顺序：周边眼-辅助眼-掏槽眼-底板眼,四、隧道结构组成,光面爆破效果图，炮眼保存率为50-80%,四、隧道结构组成,隧道简易断面图,四、隧道结构组成,初期支护,四、隧道结构组成,四、隧道结构组成,四、隧道结构组成,四、隧道结构组成,四、隧道结构组成,四、隧道结构组成,四、隧道结构组成,洞内超前管棚支护 洞内,四、隧道结构组成,支护结构连接板,四、隧道结构组成,仰拱施工：为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构，是隧道结构的主要组成部分之一
12、通俗解释为向上仰的拱。,四、隧道结构组成,仰拱的工艺流程,四、隧道结构组成,二衬：是相对初次柔性支护来说的，主要起到安全贮备及装饰美化作用。,四、隧道结构组成,衬砌台车,四、隧道结构组成,防水处理： 排水盲管的原理通过二衬浇筑时 利用预先埋入的盲管使衬砌背后 有流水通道。,四、隧道结构组成,防水处理防水处理 防水板预留蓬松度是为防止 防水板铺挂过紧导致浇筑砼 涨裂防水板。,四、隧道结构组成,绑扎钢筋 绑扎钢筋主要控制钢筋的排距 及钢筋的保护层,四、隧道结构组成,台车定位及支模 台车,四、隧道结构组成,洞门定义：在隧道洞口用圬工砌筑并加以一定建筑装饰的支挡结构物。 洞门作用： 减少洞口土石方开挖
13、量 稳定边坡 引离地表流水 装饰洞口,四、隧道结构组成,洞门分类： 洞口环框式洞门,四、隧道结构组成,端墙式洞门：适于地形开阔，岩质基本稳定的 级围岩,四、隧道结构组成,翼墙式洞门 ：适用于山体纵向推力较大,洞口地质较差的级及以上的围岩，增加洞门的抗滑动和抗倾覆能力。,四、隧道结构组成,柱式洞门：适用于地形较陡，地质条件较差，仰坡可能下滑，而又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时。,四、隧道结构组成,台阶式洞门：适于傍山侧坡地区，洞门一侧边坡较高时,四、隧道结构组成,削竹式洞门：削竹式在公路隧道中被普遍使用 。 适用于洞口段有较长的明洞衬砌，由于洞门背后一定范围内是以回填土为主，山体的推滑力不
14、大；地形相对比较对称和不太陡峻。,四、隧道结构组成,四、隧道结构组成,明洞-明挖法修建的隧道。,五、隧道一般概念名词解释,五、隧道一般概念名词解释,五、隧道一般概念名词解释,隧道净空与限界 隧道净空：隧道衬砌内轮廓线所包围的空间，根据“隧道建筑限界”确定的。 隧道建筑限界：为了保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间范围。,五、隧道一般概念名词解释,埋置深度embedment depth; depth of tunnel 隧道内轨顶面（top face）至地表面的垂直距离。简称埋深。 隧道断面tunnel cross-section; tunnel
15、 section 与线路方向垂直的隧道横断面轮廓。,五、隧道一般概念名词解释,导坑：因隧道断面较大或因围岩条件差，采用全断面开挖困难，而在隧道开挖断面内超前开挖中小断面的坑道，称为导坑或导洞。 斜井：指在垂面上按一定倾斜角度开挖的地下通道，其作用是增加作业面、通风道、排水道、逃生道。 竖井：指垂直开挖的坑道，可作为隧道与地表的连通道、通风道、排水道。,五、隧道一般概念名词解释,预留沉降量：是组装隧道支撑到衬砌完成前的期间内，考虑到围岩荷载引起的下沉量或变形量，也是指比设计位置预先提高的量。 围岩：隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩（土）体，隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩(土)体。 围岩分级：根据岩体完整程度和岩石强度等主要指标，按稳定性对围岩进行曲的分级。又称围岩分类。 超前探测：超前于开挖空心思面进行地质预测、预报的调查和探测。,汇报完毕 谢 谢,
