《隧道與地下工程》PPT課件.ppt

第七章,隧道工程及地下工程,化學(xué)工業(yè)出版社,一、概述,1.概念,是修筑在巖體、土體或水底的，兩端有出入口的，供車(chē)輛、行人、水流及管線等通過(guò)的通道。包括交通運(yùn)輸方面的鐵路、道路、水（海）底隧道和各種水工隧道等。,楊浦電廠取水工程,第一節(jié) 隧道工程,2.特點(diǎn),是交通運(yùn)輸線路穿越天然障礙的有效方法。,穿越的地質(zhì)條件復(fù)雜多變，工程定位、設(shè)計(jì)、施工方法要隨時(shí)作相應(yīng)調(diào)整。,施工作業(yè)面窄，勞力設(shè)備受到限制，工業(yè)化、機(jī)械化施工要求高。,造價(jià)昂貴。,八達(dá)嶺隧道口前石拱橋,上海市大連路隧道工程，使用兩臺(tái)直徑為11.22米的超大型盾構(gòu)機(jī)施工。 建成后為雙向四車(chē)道，設(shè)計(jì)車(chē)速為每小時(shí)40公里，通行凈高4.5米。隧道線路總長(zhǎng)約2.5公里。 施工中采用了冰凍法加固等新技術(shù)，日最大推進(jìn)達(dá)15米。 工程總投資16.55億元。,大閣山隧道全長(zhǎng)496米，開(kāi)挖高度18米，開(kāi)挖跨度22米，凈寬18米，單跨雙向四車(chē)道，是目前國(guó)內(nèi)單孔跨度最大的公路隧道。工程造價(jià)為3806.52萬(wàn)元。,3.發(fā)展簡(jiǎn)況,世界第一座交通隧道是公元前21802160年在巴比倫城中幼發(fā)拉底河下修筑的人行通道。,我國(guó)古代（公元前8世紀(jì)前3世紀(jì)）建造有深達(dá)40m以上的銅礦礦井（豎井和斜井）,19世紀(jì)20年代蒸汽機(jī)的出現(xiàn)以及鐵路和煉鋼工業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了隧道工程的發(fā)展。18261830年英國(guó)在利物浦硬巖中修建了兩座最早的鐵路隧道。,1843年英國(guó)在泰晤士河修建了第一條水底道路隧道。,20世紀(jì)50年代，人們才總結(jié)出各種類型隧道工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工的基本原理，在土木工程中逐漸形成了一個(gè)獨(dú)立的工程領(lǐng)域。,4.主要施工方法,明挖法或圍堤明挖法（敞口開(kāi)挖基坑，修建隧道后覆填）,鉆眼爆破法（適用于硬巖中開(kāi)挖隧道）,盾構(gòu)法：盾構(gòu)為一鋼制圓筒，周邊設(shè)置千斤頂推向前方。,頂管法,沉管法：多用于水底隧道。,龐大的隧道施工設(shè)備,5.隧道結(jié)構(gòu),洞身：隧道結(jié)構(gòu)的主體部分。 襯砌：承受地層壓力，維持巖體穩(wěn)定，阻止坑道周?chē)貙幼冃蔚挠谰眯灾挝铩Ｋ晒叭?、邊墻、托梁和仰拱組成。 洞門(mén)：位于隧道出入口處，用來(lái)保護(hù)洞口土體和邊坡穩(wěn)定，排除仰坡流下的水。它由端墻、翼墻及端墻背部的排水系統(tǒng)所組成。,二、各類隧道簡(jiǎn)介,1.鐵路隧道,組成,由洞口路塹（或引道）、洞門(mén)、洞身襯砌結(jié)構(gòu)和隧道內(nèi)外附屬構(gòu)筑物（道床、避車(chē)洞、水溝、照明、設(shè)置電氣化設(shè)備的洞室等）組成。,大瑤山隧道是我國(guó)鐵路隧道中最長(zhǎng)的，長(zhǎng)14.295km。,隧道內(nèi)的線路可用單向坡或雙向坡,隧道襯砌的橫斷面,2.公路隧道,類別：按隧道所處的位置分為山嶺道路隧道；水底道路隧道；城市道路隧道。,道路隧道要盡量設(shè)計(jì)成直線。隧道內(nèi)縱坡不宜大于3.5%,也不應(yīng)小于0.3%。,道路隧道要有較完善的通風(fēng)、照明、防災(zāi)等附屬設(shè)施。,發(fā)展情況：據(jù)西歐、日本等13個(gè)國(guó)家的統(tǒng)計(jì)資料，長(zhǎng)度超過(guò)3km的已有105座，最多的國(guó)家為日本，29座，最長(zhǎng)的為瑞士與意大利間的穿越阿爾卑斯山的圣哥達(dá)隧道，長(zhǎng)16.918km,單孔雙車(chē)道。,四川成渝高速公路隧道長(zhǎng)5006m,公路隧道的各種主要斷面形狀,公路建筑限界,公路隧道橫斷面凈空,公路隧道通風(fēng),公路隧道空氣污染造成危害的主要原因是一氧化碳道路隧道要有較完善的通風(fēng)、照明、防災(zāi)等附屬設(shè)施。 通風(fēng)方式的種類：,通風(fēng)方式,自然通風(fēng),機(jī)械通風(fēng),縱向方式,半橫向式,橫向式,混合式,射流式,風(fēng)道式和噴嘴式,豎井式,自然通風(fēng)：不設(shè)置專門(mén)通風(fēng)設(shè)備，利用存在于洞口間的自然壓力差或汽車(chē)行駛時(shí)活塞作用產(chǎn)生的交通風(fēng)力，達(dá)到通風(fēng)目的。 縱向式通風(fēng)：,射流式,豎井式,橫向式通風(fēng)與半橫向式通風(fēng)： 混合式通風(fēng),鐵路或公路遇到水面障礙物時(shí)，除可修建橋梁通過(guò)外，修建水底隧道可能是最佳方案。尤其在水面寬，航運(yùn)繁忙，通過(guò)巨型船只較多，不宜建造高橋和長(zhǎng)引橋的情況下。,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、敞開(kāi)及出口部分。,施工方法：盾溝法、沉管法,用盾溝法建造的水底隧道，自兩端至洞口，一般為槽形敞開(kāi)式引道段，穿越水底的暗埋段，斷面大多為圓形。,引道段,用沉管法建造水底隧道除有引道段外，穿越水底的沉管有時(shí)是由幾個(gè)通道組成的矩形管段組成。,目前，全世界已建成和計(jì)劃建設(shè)的海底隧道有20多條，主要分布在日本、美國(guó)、西歐、中國(guó)的香港九龍等地區(qū)。 從工程規(guī)模和現(xiàn)代化程度上看，當(dāng)今世界最有代表性的跨海隧道工程，莫過(guò)于英法隧道和日本青函隧道。,英法隧道橫貫多佛爾海峽，從英國(guó)的?？怂雇ǖ椒▏?guó)的桑加特，把英倫三島與歐洲大陸連接起來(lái)。隧道由兩股火車(chē)隧道和一股工作隧道構(gòu)成，全長(zhǎng)53公里，海底部分37公里。該隧道已于1995年建成通車(chē)。,由于英倫海峽隧道把歐洲大陸與英倫三島聯(lián)系起來(lái),再乘座高速列車(chē)(Eurostar歐洲之星),從倫敦到巴黎僅需要3小時(shí),穿越英吉利海峽僅需要20分鐘.,地下工程：指地面以下土層或巖體中修建各種類型的地下建筑物或結(jié)構(gòu)的工程。它包括： 交通運(yùn)輸方面的地下鐵道、隧道、停車(chē)場(chǎng)、通道等； 軍事方面和野戰(zhàn)軍事的地下指揮所、通訊樞紐、掩蔽所、軍火庫(kù)等； 工業(yè)與民用方面的地下車(chē)間、電站、庫(kù)房、商店、人防與市政地下工程； 文化、體育、娛樂(lè)與生活等方面的聯(lián)合建筑體。,第二節(jié) 地下工程,1.地下水電站,一、 地下電站,地下水電站劃分為兩種主要類型 1)利用江河水源的地下水力發(fā)電站 2)循環(huán)使用地下水的抽水蓄能水電站 地下水電站包括水壩和電站兩大部分 龍灘水電站的地下廠房系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)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廠房,2.地下抽水蓄能水電站,具有地上、地下兩個(gè)水庫(kù)。 供電時(shí)，水由地上水庫(kù)、經(jīng)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電后流入地下水庫(kù)；供電低峰時(shí)，用多余的電力反過(guò)來(lái)將地下水庫(kù)的水抽回原地面水庫(kù)，以便循環(huán)使用。,3.地下原子能發(fā)電站,原子能發(fā)電站的優(yōu)點(diǎn) 1）選址容易 2）巖體對(duì)地下放射物質(zhì)有良好的遮蔽效果 3）耐震、有良好的防護(hù)性 原子能發(fā)電站的形式 1）半地下式 2）完全地下式,二、地下倉(cāng)庫(kù),1.為何要建造地下倉(cāng)庫(kù)？ 1)地下環(huán)境對(duì)于許多物質(zhì)的貯存有突出的優(yōu)越性，地下環(huán)境的熱穩(wěn)定性、密閉性和地下建筑良好的防護(hù)性能，為在地下建造各種貯庫(kù)提供了十分有利的條件。 2)人口的增長(zhǎng)、集中和都市化，世界各國(guó)都面臨能源、糧食、水的供應(yīng)和放射性以及其它廢棄物的處理問(wèn)題。,水封油庫(kù)（變動(dòng)水位法）,2.地下燃料貯庫(kù)可分為以下幾種類型,1)開(kāi)鑿硐室貯庫(kù) 2)巖鹽溶淋洞室油庫(kù) 3)廢舊礦坑油庫(kù) 4)其它油庫(kù),儲(chǔ)藏室,地下倉(cāng)庫(kù),三、城市地下綜合體,1.地下綜合體定義 為建設(shè)沿三維空間發(fā)展的，地面地下連通的，結(jié)合交通、商業(yè)貯存、娛樂(lè)、市政等多用途的大型公共地下建筑。 2.地下綜合體特點(diǎn) 多重功能、空間重疊、設(shè)施綜合。,上海人民廣場(chǎng)地下綜合體,3.結(jié)構(gòu)形式 地下建筑物可以構(gòu)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盤(pán)式和房間式的布置，并可建成多層多跨的框架結(jié)構(gòu)。,平頂直墻式隧道,北京天外天地下商場(chǎng)主要采用了五連拱多跨梁柱柱結(jié)構(gòu)施工方法，雙層導(dǎo)洞轉(zhuǎn)向技術(shù)。平頂直墻田字型開(kāi)挖施工技術(shù)；暗挖拱型結(jié)構(gòu)與明挖框架結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。,五連拱效果圖,地下建筑物的橫斷面有各種不同形狀。最常見(jiàn)的有圓形、矩形、拱頂直墻（包括厚拱薄墻）、拱頂曲墻、落地拱、穹頂直墻等。,平頂直墻,曲頂直墻,4.地下綜合體的特點(diǎn) 可作為有效的防空、防炸設(shè)施，形成恒溫恒濕防震防振的環(huán)境，并能節(jié)約地面建筑占地。但地質(zhì)條件要求較高，施工困難、投資較高。,5.地下綜合體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 與巖（土）接觸處必須有襯砌結(jié)構(gòu)