緒論 建筑材料的基本性質(zhì)

隧道施工技術(shù)模塊1建筑材料的基本性質(zhì)0.3公路隧道的特點0.1隧道概述0.2公路隧道的結(jié)構(gòu)組成0.4公路隧道設(shè)計的有關(guān)規(guī)定0.5公路隧道常見的質(zhì)量問題0.1隧道概述

隧道是一種修建在地下的工程結(jié)構(gòu)物。1970年，國際經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織召開了隧道會議綜合了各種因素，對隧道下了定義：以某種用處、在地面下用任何方法按規(guī)定的形狀和尺寸修筑的斷面積大于2m2的硐室。隧道被廣泛地應(yīng)用于交通、礦山、水利及國防等領(lǐng)域，現(xiàn)已成為土木工程的一個重要分支。交通運輸類隧道與其他用途的隧道相比，不僅長度長、數(shù)量多，而且在施工中遇到的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件也比較復(fù)雜，對其平面、縱斷面、橫斷面及形狀、尺寸要求都較嚴(yán)格。目前，隧道的勘測、設(shè)計和施工體系已日趨成熟。我國隧道的發(fā)展歷程1.0.1隧道概述截至目前，全國已運營的10km以上（包括10km）的公路山嶺隧道有8座（見表0-1）。表0-1全國已運營的10km以上（包括10km）的公路山嶺隧道0.1隧道概述我國的水下隧道也得到了長足發(fā)展。水下隧道穿江過海，施工方法多樣化，有沉管法、盾構(gòu)法及鉆爆法。例如，上海崇明長江隧道采用盾構(gòu)法修建，南京緯三路長江隧道采用盾構(gòu)法修建，武漢長江隧道采用盾構(gòu)法修建，廈門翔安海底隧道采用鉆爆法修建，青島膠州灣海底隧道采用鉆爆法修建，港珠澳海底隧道采用沉管法（將矩形或圓形預(yù)制混凝土構(gòu)件分段沉埋至河底或海底而形成隧道的施工方法）修建，這些都是世界級工程。0.1隧道概述隧道的基本分類2.公路隧道是指供汽車和行人通行的隧道，一般分為汽車專用隧道和汽車與行人混用的隧道。山嶺隧道是指貫穿山嶺或丘陵的隧道，是相對城市隧道和水下隧道而言的，它們表示的修建場所不同。本書所說的隧道一般是指山嶺公路隧道，與現(xiàn)行公路隧道的設(shè)計、施工規(guī)范一致。0.1隧道概述1）交通隧道的分類（1）公路隧道。（2）鐵路隧道。（3）水底隧道。（4）地下鐵道。（5）航運隧道。（6）人行地道。0.1隧道概述2）隧道按長度的分類

《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（TGD70—2004）將公路隧道按其長度分為四類，如表0-2所示。表0-2公路隧道按長度分類0.1隧道概述3）隧道的其他分類（1）國際隧道協(xié)會（InternationalTunnellingAssociation,ITA）規(guī)定了按隧道橫斷面面積的大小劃分隧道，如表0-4所示。表0-4按隧道橫斷面面積的大小分類0.1隧道概述

（2）按埋深的深度來分，隧道可以分為淺埋隧道和深埋隧道。（3）按所在的位置來分，隧道可以分為山嶺隧道、水底隧道和城市隧道。（4）小凈距隧道。小凈距隧道是指上下行雙洞洞壁凈距較小，不能按獨立雙洞考慮的隧道結(jié)構(gòu)。（5）連拱隧道。連拱隧道指雙洞拱部襯砌結(jié)構(gòu)通過中柱相連接的隧道結(jié)構(gòu)。0.2隧道概述主體建筑物1.（1）洞身襯砌。洞身襯砌是幫助圍巖獲得穩(wěn)定的人工部分，分為初期支護(hù)（初襯）和二次支護(hù)（二次襯砌或二襯）。隧道在開挖后，除圍巖完全能夠自穩(wěn)而無須支護(hù)外，在圍巖穩(wěn)定能力不足時必須加以支護(hù)才能使其進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，并將其作為永久承載結(jié)構(gòu)的一部分，此項工作稱為初期支護(hù)。

（2）洞門。洞門是為保持洞口上方及兩側(cè)路塹邊坡的穩(wěn)定，在隧道洞口修筑的墻式構(gòu)造物，是明暗交界處的結(jié)構(gòu)部分。洞門結(jié)構(gòu)主要起穩(wěn)定洞口邊坡、仰坡，防止洞口塌方落石，美化洞口的作用。0.2隧道概述0.2隧道概述附屬建筑物2.公路隧道的附屬建筑物包括通風(fēng)建筑物、避難救援通道、防排水設(shè)備、照明設(shè)施和電力及通信信號的安放設(shè)備等。隧道的附屬建筑物是為了養(yǎng)護(hù)、維修工作的需要及通風(fēng)、供電、消防、通信等方面的要求而修建的。隧道內(nèi)設(shè)置何種附屬建筑物，應(yīng)根據(jù)具體情況而定。

兩車道公路隧道的斷面面積可達(dá)80～96m2，三車道公路隧道的斷面面積遠(yuǎn)超過100m2。公路隧道的圍巖受擾動范圍較大，開挖空間暴露的圍巖結(jié)構(gòu)面較多，不利地質(zhì)現(xiàn)象揭露更充分，圍巖內(nèi)的拉伸區(qū)與塑性區(qū)范圍加大，導(dǎo)致施工難度增大。0.3公路隧道的特點斷面大1.形狀扁平2.在確定隧道斷面和開挖輪廓線時，為了盡可能降低拱頂高度，公路隧道的斷面常為扁平狀的馬蹄形或曲墻拱形斷面。扁平狀斷面容易導(dǎo)致在拱頂圍巖內(nèi)出現(xiàn)拉伸區(qū)，在斷面面積相同的條件下，公路隧道施工較一般鐵路隧道、水工隧洞和礦山巷道難度要大。0.3公路隧道的特點圍巖條件的不確定性3.0.3公路隧道的特點公路隧道所面對的圍巖巖性多種多樣，不同巖性的圍巖具有不同的物理力學(xué)特性，不同地區(qū)大地構(gòu)造運動及風(fēng)化侵蝕作用不同，人類活動如礦山采空區(qū)等，更加劇了圍巖條件的復(fù)雜程度。公路隧道作為線狀構(gòu)造物，不可避免地要遇到并穿越各種復(fù)雜圍巖條件。在公路隧道設(shè)計前期的勘察階段只能通過有限的鉆孔、地表物探、踏勘等工作，推斷隧道圍巖狀況，但這些工作并不能完全準(zhǔn)確地反映實際的圍巖條件，而只有在隧道開挖后才能揭露出真實的圍巖情況。而對于圍巖穩(wěn)定性，需根據(jù)揭露的地質(zhì)條件，結(jié)合事前的計算分析、施工過程中的監(jiān)控量測結(jié)果和工程經(jīng)驗來判斷，針對不同的圍巖條件，應(yīng)采取不同的工程措施，須做出相應(yīng)的調(diào)整，這將給工程設(shè)計和施工帶來很大的困難。0.3公路隧道的特點隧道襯砌結(jié)構(gòu)的受力不確定4.隧道襯砌結(jié)構(gòu)受力通常是根據(jù)經(jīng)驗公式進(jìn)行計算的，圍巖物理力學(xué)參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場取樣試驗和經(jīng)驗取值。然而，由于隧道施工是在有原始應(yīng)力場的介質(zhì)內(nèi)構(gòu)筑結(jié)構(gòu)，隧道開挖后將形成一定的臨空面，圍巖力學(xué)參數(shù)隨著受力條件的改變而有所變化；同時，由于臨空面的形成，圍巖會產(chǎn)生變形，并隨時間和支護(hù)條件變化。所以，隧道襯砌結(jié)構(gòu)的受力除與地質(zhì)條件有直接關(guān)系外，也與隧道的開挖方式、支護(hù)時間、支護(hù)剛度有很大關(guān)系。

隧道內(nèi)照明亮度不足、空氣污濁、粉塵濃度高、噪聲大、一些施工部位排水不良等，這些施工環(huán)境條件會對隧道施工作業(yè)的效率、施工質(zhì)量、質(zhì)量檢查與施工安全造成不良影響。0.3公路隧道的特點施工環(huán)境差5.0.3公路隧道的特點隱蔽工程多6.除二次襯砌外，超前支護(hù)，噴錨網(wǎng)支護(hù)，剛架支護(hù)，防水層及縱向、環(huán)向排水盲溝，路面下排水暗溝，仰拱填充，預(yù)留預(yù)埋設(shè)施等都屬于隱蔽工程。需要在施工過程中對這些隱蔽工程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查和驗收，以保證隧道的整體質(zhì)量。

隧道內(nèi)一般實行24h循環(huán)施工作業(yè)，施工監(jiān)理人員、施工技術(shù)人員、管理人員及施工監(jiān)控量測人員、超前地質(zhì)預(yù)報人員等應(yīng)配合隧道內(nèi)的作業(yè)循環(huán)開展工作，配置要求高，管理難度大。0.3公路隧道的特點24h不間斷施工7.0.3殘公清路隧道悲的特點防水要求奴高8.在高等級公路上，車輛行駛速度較快，如果隧道出現(xiàn)滲漏或路面溢水，則會造成路面濕滑，不利于安全行車，特別是在嚴(yán)寒地區(qū)，冬季隧道內(nèi)的滲漏水會在隧道上部吊掛冰柱，或在路面形成冰湖，常常會誘發(fā)交通事故。此外，長期或大量的滲漏水，還會對隧道內(nèi)的機(jī)電設(shè)備、動力及通信線路構(gòu)成威脅。因此，公路隧道應(yīng)有較高的防水要求。0.3踏公路隧籮道的特點機(jī)動車餐輛通過宜隧道時攀，會不填斷地向芽隧道內(nèi)眨排放廢欠氣。一魔般來說聞，由于盜受自然屆風(fēng)和交霜通活塞抗風(fēng)的作朵用，短最隧道內(nèi)佩有害氣遺體的濃肆度積聚塔不會太聲高，不則會對駕篩乘人員塑的身體訂健康和兩行車安月全構(gòu)成惰威脅。以但是對返于長隧負(fù)道和特環(huán)長隧道捷就不同寧了，自算然風(fēng)和繳交通活獄塞風(fēng)對高隧道內(nèi)拳空氣的貓置換作熊用相對拖較小，義如不采張取措施柴，隧道槳內(nèi)有害捎氣體的條濃度就塔會逐漸志升高，描當(dāng)達(dá)到懂一定濃割度時，磁駕乘人走員會感榴到不適伐，隧道庭內(nèi)能見漆度降低倚。因此亦，必須皺根據(jù)隧糟道的具減體條件非，采用刷適當(dāng)?shù)纳w通風(fēng)方錯式，將災(zāi)新鮮空湯氣隨風(fēng)燦流一起望送入隧竹道，稀老釋有害番氣體，灘使其濃成度降至急安全指改標(biāo)以內(nèi)建。需要運蹦營通風(fēng)9.0.3羊公哀路隧道禁的特點高速行駛的車輛在白天接近并穿過隧道時，其行車環(huán)境要經(jīng)歷一個“亮—暗—亮”的變化過程，駕駛員的視覺在此過程中也會發(fā)生微妙的變化以適應(yīng)環(huán)境變化。為了減小駕駛員通過隧道時的生理和心理壓力，消除車輛進(jìn)洞時的黑框或黑洞效應(yīng)及出洞時的眩光現(xiàn)象，從有利于安全行車的角度考慮，公路隧道一般都需設(shè)照明設(shè)施。需要運清營照明10.

公路隧道的縱坡形式一般宜采用單向坡；地下水發(fā)育的長隧道、特長隧道可采用雙向坡。隧道縱坡不應(yīng)小于03%，一般情況下不應(yīng)大于3%；受地形限制時，高速公路、一級公路的中、短隧道可適當(dāng)加大，但不宜大于4%；短于100m的隧道，其縱坡可與該公路隧道外的縱坡相同。0.4驗公舞路隧道翁設(shè)計的欠有關(guān)規(guī)尤定高速公路、一級公路的隧道的長度大于100m時，應(yīng)設(shè)置照明設(shè)施；二級公路、三級公路、四級公路的隧道，其照明設(shè)施可根據(jù)具體情況設(shè)置。特長隧道和高速公路、一級公路的長隧道必須配置報警設(shè)施、消防設(shè)施、救助設(shè)施等；二級公路、三級公路的長隧道可根據(jù)需要設(shè)置報警設(shè)施、消防設(shè)施和救助設(shè)施等。0.4堂公脈路隧道噴設(shè)計的魔有關(guān)規(guī)續(xù)定0.5愚公億路隧道穗常見的南質(zhì)量問來題與其他地呢下工程一驗樣，公路藍(lán)隧道在施族工期間和鄙建成后一讓直受地下拿水的影響玩。施工期偵間，地下犁水會給施憶工造成困怠難，影響暖工程質(zhì)量計；隧道建翻成后，隧悠道結(jié)構(gòu)處激于地下水撲的包圍之旅中，當(dāng)?shù)匕柘滤枯^茅大，防水齡工程構(gòu)造班處理不當(dāng)溉、質(zhì)量欠觀佳時，地覺下水便會芳通過一定崖的渠道滲珍入或流入瓶隧道內(nèi)部含，使襯砌綁結(jié)構(gòu)受到災(zāi)侵蝕，路猾面濕滑、歐結(jié)冰，設(shè)膚備銹蝕，么電路短路亭，影響美愛觀等，對嚼行車安全達(dá)及襯砌結(jié)燈構(gòu)的穩(wěn)定組構(gòu)成威脅能。特別是糖對于一些拉巖溶區(qū)隧火道，在極鵝端天氣下霸由于其瞬悠時排水能命力不足，浩可能導(dǎo)致別襯砌背后俯水壓增高德，引發(fā)滲缸漏水或?qū)д僦乱r砌爆開裂。隧道滲漏1.0.5堡公路隧響道常見的抹質(zhì)量問題隧道滲浸漏2.作用在細(xì)隧道襯可砌結(jié)構(gòu)北上的壓厚力與隧器道圍巖駁的性質(zhì)耗、地應(yīng)雄力（存割在于地敗殼中的曲未受工鑼程擾動柄的天然孕應(yīng)力，駐也稱為骨巖體初腎始應(yīng)力塵、絕對今應(yīng)力或沉原巖應(yīng)鼠力，廣伙義上也梢指地球鑒體內(nèi)的蔬應(yīng)力）菠的大小侮及施工伴方法等帥因素有虎關(guān)。由請于受技本術(shù)和資余金條件淚的限制榜，一些其不利因途素在設(shè)散計前是術(shù)很難準(zhǔn)促確確定炭的，所見以在隧咱道襯砌叼結(jié)構(gòu)設(shè)狡計中常奪帶有一菌定的盲揚目性，僻導(dǎo)致結(jié)銳構(gòu)強(qiáng)度發(fā)不足或能與圍巖她壓力不款協(xié)調(diào)，瀉而成襯含砌結(jié)構(gòu)貨開裂、級破壞。貿(mào)然而，棄工程上剩出現(xiàn)的局襯砌開鏟裂更多拜的則是聾由于初卡期支護(hù)笑不到位氏、工藝陽不合理頭，襯砌墓厚度不哲足，混左凝土強(qiáng)說度不夠賭，拆模騙時間不描當(dāng)?shù)仍瓲抟蛟斐赡氐摹Ｒr答砌裂縫士對結(jié)構(gòu)側(cè)的穩(wěn)定即及建成含后隧道辰的安全螺運營構(gòu)零成了潛信在的威嚼脅。因燭此，加醋強(qiáng)施工居管理、役提高隧確道初期接支護(hù)和并襯砌混勢凝土質(zhì)蹦量已迫貧在眉睫春。0.5步公然路隧道凝常見的糧質(zhì)量問淡題限界受侵3.建筑限界是保證車輛安全通過隧道的必要斷面。在公路隧道施工過程中，有時會遇到松軟地層。當(dāng)?shù)貕狠^大時，圍巖的變形量也會很大，如果施工方法不當(dāng)或支護(hù)形式欠妥、支護(hù)不及時，就容易導(dǎo)致塌方。另一種施工中的常見現(xiàn)象是在澆筑過程中襯砌混凝土模板強(qiáng)度、剛度不足，出現(xiàn)走模，從而導(dǎo)致限界受侵。為了保證施工安全和避免塌方，嚴(yán)禁在施工過程中倉促襯砌而忽視斷面界限，使建筑限界受侵。0.5羊公尚路隧道番常見的煎質(zhì)量問綢題支護(hù)結(jié)娛構(gòu)同圍按巖的緊聯(lián)密接觸壺是地下經(jīng)結(jié)構(gòu)區(qū)榮別于地遭面結(jié)構(gòu)知的主要蠻特征。舊所謂新哈奧法的州出發(fā)點揉，正是綠支護(hù)結(jié)趙構(gòu)同圍販巖的共隨同作用搏。但是份，在施遼工中由敢于超欠頂挖的存田在，有負(fù)的承包汁人為了燭經(jīng)濟(jì)省隆事，通靜過鋼筋混網(wǎng)在作夫為初期化支護(hù)的厘噴射混被凝土層灰背后填葵充石塊倒或其他及異物，夏以取代誘噴混凝堂土充填引空間，嚇造成圍宗巖與初墳期支護(hù)誤之間不屯密實，鼠甚至存娘在大的墳空區(qū)（石洞）。捐在二次管襯砌施條工過程鞠中，由揀于泵送旺混凝土購壓力不喚足、流映動性不椒好、重菠力作用億、抽拔倍泵送管鏈過早過水快等原鄉(xiāng)豐因，拱度頂混凝疲土往往激難以飽番滿，造尚成二次會襯砌背忍后形成柱較大空火區(qū)（洞租），襯謹(jǐn)砌結(jié)構(gòu)禁受力條航件變差厲