隧道工程知識(shí)點(diǎn)

隧道工程復(fù)習(xí)資料1.隧道的定義及分類？（1）以某種用途、在地面下用任何方法按規(guī)定形狀和尺寸修筑的斷面積大于2平方米的洞室。（2）（一）交通隧道1.鐵路隧道2.公路隧道3.水底隧道4.地下鐵道5.航運(yùn)隧道6.人行地道（二）水工隧道1.引水隧道2.尾水隧道3.導(dǎo)流隧洞或泄洪隧洞4.排沙隧洞（三）市政隧道1.給水隧道2.污水隧道3.管路隧道4.線路隧道5.人防隧道（四）礦山隧道1.運(yùn)輸巷道2.給水巷道3.通風(fēng)巷道1.選擇越嶺隧道位置的兩大因素：選擇啞口、確定隧道高程。2.河谷線上，隧道位置選擇多年實(shí)踐總結(jié)一條經(jīng)驗(yàn)：“寧里勿外”意思是河谷線上，隧道位置稍向內(nèi)靠為好。3.隧道洞口位置選擇的原則：早進(jìn)晚出.4.隧道洞口位置選擇的依據(jù)：1.洞口不應(yīng)宜設(shè)在埡口溝谷的中心或溝底低洼處，在一般情況下埡口溝谷在地質(zhì)構(gòu)造上是最薄弱的環(huán)節(jié)，常會(huì)遇到斷層帶、古坍方?jīng)_積土等不良地質(zhì)。2.洞口應(yīng)避開不良地質(zhì)地段，如斷層、滑坡、巖溶及避開地表水匯集處。3.當(dāng)隧道線路通過巖壁陡立，基巖裸露處時(shí)，最好不刷動(dòng)或少刷動(dòng)原生地表，以保持山體的天然平衡。4.減少洞口路塹段長度，延長隧道，提前進(jìn)洞。5.洞口線路宜于等高線正交。當(dāng)線路位于有可能被水淹沒的河灘或水庫回水影響范圍以內(nèi)時(shí)，隧道洞口標(biāo)高應(yīng)高出洪水位加破浪高度，以防水灌入隧道。7.為確保洞口穩(wěn)定安全，邊坡及仰坡均不宜開挖過高。當(dāng)洞口附近遇有水溝或水渠橫跨線路時(shí)，可設(shè)置拉槽開溝的橋梁或涵洞，以排泄水流。9.當(dāng)洞口地勢(shì)開闊，有利于施工場地布置時(shí)可利用棄渣有計(jì)劃有目的的改造洞口場地，以便布置運(yùn)輸通道、材料堆放場、生活用房等。5.隧道內(nèi)線路縱斷面設(shè)計(jì)的內(nèi)容、坡道形式？答：(1)就是要選定隧道內(nèi)線路的坡道形式、坡度大小、坡段長度和坡段間的銜接等。（2）單面坡和人字坡6.隧道凈空：指隧道襯砌的內(nèi)輪廓所包圍的空間。隧道建筑限界:指包圍“基本建筑界限”外部的輪廓線?；窘ㄖ藿纾褐妇€路上各種建筑物和設(shè)備均不得侵入的輪廓線。機(jī)車車輛限界：指機(jī)車車輛最外輪廓的限界尺寸。四者關(guān)系：鐵路隧道凈空是根據(jù)隧道建筑限界確定的，而隧道建筑限界是根據(jù)基本建筑限界制定的，基本建筑限界又是根據(jù)機(jī)車車輛限界制定的。7.限界：是一種規(guī)定的輪廓線，這種輪廓線以內(nèi)的空間是保證列車安全運(yùn)行所必需的。建筑限界：是建筑物不得侵入的一種限界。8.掌握單雙線鐵路曲線隧道加寬的原因及加寬值的計(jì)算方法原因：1）車輛通過曲線時(shí)，轉(zhuǎn)向架中心點(diǎn)沿線路運(yùn)行，而車輛本身卻不能隨線路彎曲，仍保持其矩形形狀，故其兩端向曲線外側(cè)偏移，中間向曲線內(nèi)側(cè)偏移。2）由于曲線外軌超高，車輛向曲線內(nèi)側(cè)傾斜，使車輛限界上的控制點(diǎn)在水平方向上向內(nèi)移動(dòng)了一個(gè)距離。9.掌握鐵路曲線隧道與直線隧道襯砌的銜接方法并用圖示表示見書P28。1.掌握隧道襯砌的主要方式及適用條件，復(fù)合式襯砌的主要組成部分主要方式：（一）整體式混凝土襯砌1）直墻式襯砌：適用于地質(zhì)條件比較好，以垂直圍巖壓力為主而水平壓力比較小的情況，主要適用于Ⅰ～Ⅲ級(jí)圍巖。2）曲墻式襯砌：適用于地質(zhì)較差，有較大水平圍巖壓力的情況，適用于Ⅳ級(jí)及以上的圍巖，或Ⅲ級(jí)圍巖雙線。（二）裝配式襯砌：目前多在使用盾構(gòu)法施工的城市地下鐵道和水底隧道中采用。（三）錨噴式襯砌：在圍巖整體性較好的軍事工程、各類用途的使用期較短及重要性較低的隧道中廣泛使用。（四）復(fù)合式襯砌：是目前公路、鐵路隧道主要的結(jié)構(gòu)形式。復(fù)合式襯砌主要由錨噴支護(hù)和混凝土襯砌組成。2.掌握隧道洞門的類型作用類型：洞口環(huán)框、端墻式洞門、翼墻式洞門、柱式洞門、臺(tái)階式洞門、斜交式洞門、喇叭口式洞。作用：1）減少洞口土石方開挖量2）穩(wěn)定邊、仰坡3）引離地表水流4）裝飾洞口3.了解隧道主要附屬結(jié)構(gòu)的名稱防排水措施、電力及通信信號(hào)的安放設(shè)施、運(yùn)營通風(fēng)設(shè)施4.掌握隧道防排水原則?！敖亍⒎?、堵、排結(jié)合，因地制宜，綜合治理5.掌握鐵路隧道避車洞的類型及布置原則，并會(huì)用圖示表示類型：大避車洞、小避車洞見書P44。1.圍巖：指隧道開挖后其周圍產(chǎn)生應(yīng)力重分布范圍內(nèi)的巖體，或指隧道開挖后對(duì)其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的那部分巖體。初始應(yīng)力：指巖體在天然狀態(tài)下所具有的內(nèi)在應(yīng)力。構(gòu)造應(yīng)力：由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用，使得巖體內(nèi)積存了一定的應(yīng)力，稱構(gòu)造應(yīng)力。巖體的質(zhì)量指標(biāo)ROD：以巖芯未破壞巖塊的總長與所取巖芯總長L的比值來決定,以百分?jǐn)?shù)表示。圍巖壓力：從狹義上指圍巖作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力。松動(dòng)壓力：由于開挖而松動(dòng)或坍塌的巖體以重力形式直接作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力。形變壓力：是由于圍巖變形受到與之密貼的支護(hù)如錨噴支護(hù)等的抑制，而使圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)在共同變形過程中，圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)施加的接觸壓力。膨脹壓力：當(dāng)巖體具有吸水、應(yīng)力解除等膨脹性特征時(shí)，由于圍巖膨脹所引起的壓力。沖擊壓力：是在圍巖中積累了大量的彈性變形能以后，由于隧道的開挖，威嚴(yán)的約束被解除，能量突然釋放所產(chǎn)生的壓力。彈性抗力：指由于支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生向圍巖方向的變形而引起的圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的約束反力。新奧法：是以噴射混凝土錨桿作為主要支護(hù)手段，通過檢測控制圍巖的變形，充分發(fā)揮圍巖的自承能力的施工方法。2.掌握我國鐵路隧道圍巖分級(jí)法我國目前鐵路隧道圍巖分級(jí)采用以圍巖穩(wěn)定性為基礎(chǔ)的分級(jí)方法。圍巖基本分級(jí)由巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度兩個(gè)因素確定。3.地下水對(duì)圍巖的主要影響表現(xiàn)在那些方面1）軟化圍巖2）軟化結(jié)構(gòu)面3）承壓水作用4.掌握圍巖壓力按作用力發(fā)生的形態(tài)的分類松動(dòng)壓力、形變壓力、膨脹壓力、沖擊壓力5.影響圍巖壓力的因素1）地質(zhì)因素，包括初始應(yīng)力狀態(tài)、巖石力學(xué)性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)面等；2）工程因素，包括施工方法、支護(hù)設(shè)置時(shí)間、支護(hù)剛度、坑道形狀等。6.掌握我國鐵路隧道圍巖壓力的計(jì)算方法見書P67~P75。1、掌握襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法中結(jié)構(gòu)力學(xué)方法的基本原理、了解巖體力學(xué)方法（掌握其中的收斂-約束法的基本原理）了解信息反饋方法及經(jīng)驗(yàn)方法結(jié)構(gòu)力學(xué)方法基本原理：這種方法是將支護(hù)和圍巖分開考慮，支護(hù)結(jié)構(gòu)是承載主體，地層對(duì)結(jié)構(gòu)的作用只是產(chǎn)生作用在地下結(jié)構(gòu)上的荷載，以計(jì)算襯砌在荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力和變形的方法，也稱為荷載-結(jié)構(gòu)法。其設(shè)計(jì)原理是按圍巖分級(jí)或由實(shí)用公式確定圍巖壓力，圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的約束作用是通過彈性支撐來體現(xiàn)的，而圍巖的承載能力則在確定圍巖壓力和彈性支撐的約束能力時(shí)間接考慮。收斂-約束法又稱特征法或變形法，它是一種以理論為基礎(chǔ)、實(shí)測為依據(jù)、經(jīng)驗(yàn)為參考的較為完善的隧道設(shè)計(jì)方法。（其后見書99頁中間三段，自己總結(jié)）2、彈性抗力的概念1、新奧法、初期支護(hù)、最佳造殼水灰比的概念。新奧法：即奧地利隧道施工新方法，是以噴射混凝土錨桿作為主要支護(hù)手段，通過監(jiān)測控制圍巖的變形，充分發(fā)揮圍巖的自承能力的施工方法。初期支護(hù)：為控制圍巖應(yīng)力適量釋放和變形，增加結(jié)構(gòu)安全度和方便施工，隧道開挖后立即施做剛度較小并作為永久承載結(jié)構(gòu)一部分的結(jié)構(gòu)層，稱為初期支護(hù)。最佳造殼水灰比：對(duì)普通中砂，當(dāng)造殼水灰比W1/C為0.20~0.25時(shí)，28d強(qiáng)度及其他指標(biāo)均最高，稱為最佳造殼水灰比。2、新奧法施工的基本原則（1）少擾動(dòng)，是指在進(jìn)行隧道開挖時(shí)，要盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)、強(qiáng)度、范圍和持續(xù)時(shí)間。（2）早支護(hù),是指開挖后及時(shí)施做初期錨噴支護(hù)，使圍巖的變形進(jìn)入受控制狀態(tài)。（3）勤量測，是指以直觀、可靠的量測方法和量測數(shù)據(jù)來準(zhǔn)確評(píng)價(jià)圍巖（或圍巖加支護(hù)）的穩(wěn)定狀態(tài)，或判斷其動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)，以便及時(shí)調(diào)整支護(hù)形式、開挖方法，確保施工安全和順利進(jìn)行。（4）緊封閉，一方面是指采取噴射混凝土等防護(hù)措施，避免圍巖因長時(shí)間暴露而導(dǎo)致強(qiáng)度和穩(wěn)定性的衰減（尤其是對(duì)易風(fēng)化的軟弱圍巖）；另一方面是指要適時(shí)對(duì)圍巖施做封閉性支護(hù)，這樣做不僅可以及時(shí)阻止圍巖變形，而且可以使支護(hù)和圍巖能進(jìn)入良好的共同工作狀態(tài)。3、隧道主要開挖方法的類型及適用條件。分部開挖法的種類開挖方法類型及適用條件：全斷面開挖法：（1）Ⅰ~Ⅳ級(jí)圍巖，在用于Ⅳ級(jí)圍巖時(shí)，圍巖應(yīng)具備從全斷面開挖到初期支護(hù)前這段時(shí)間內(nèi)，保持其自身穩(wěn)定的條件。（2）有鉆孔臺(tái)車或自制作業(yè)臺(tái)架及高效率裝運(yùn)機(jī)械設(shè)備。（3）隧道長度或施工區(qū)段長度不宜太短，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般不應(yīng)小于1km，否則采用大型機(jī)械化施工時(shí)其經(jīng)濟(jì)型較差。臺(tái)階法（1）長臺(tái)階法開挖斷面小，有利于維持開挖面的穩(wěn)定，適用范圍較全斷面法廣，一般適用Ⅰ~Ⅴ級(jí)圍巖。（2）短臺(tái)階法適用于Ⅲ~Ⅴ級(jí)圍巖，臺(tái)階長度定為10~15m，即1~2倍開挖寬度。（3）微臺(tái)階法是全斷面開挖的一種變異形式，適用于Ⅴ~Ⅵ級(jí)圍巖，一般臺(tái)階長度為3~5m。分部開挖法（1）環(huán)形開挖預(yù)留核心法常用于Ⅴ~Ⅵ級(jí)圍巖雙線隧道掘進(jìn)。（2）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法適用于Ⅴ~Ⅵ級(jí)圍巖雙線或多線隧道掘進(jìn)。（3）中洞法適用于雙連拱隧道。（4）中隔壁法適用于Ⅴ~Ⅵ級(jí)圍巖的雙線隧道。（5）交叉中隔壁法適用于Ⅴ~Ⅵ級(jí)圍巖淺埋的雙線或多線隧道。4、隧道超前支護(hù)主要方法1、超前錨桿2、管棚3、超前注漿小導(dǎo)管4、超前深孔帷幕注漿5、水平旋噴預(yù)支護(hù)6、機(jī)械預(yù)切槽法5、隧道爆破中炮眼的種類和各自的作用；目前隧道控制爆破是指光面爆破和預(yù)裂爆破1、掏槽眼，作用是先在開挖面上炸出一個(gè)槽腔，為后續(xù)炮眼的爆破創(chuàng)造新的臨空面。2、輔助眼，作用是擴(kuò)大掏槽眼炸出的槽腔，為周邊眼爆破創(chuàng)造臨空面3、周邊眼，作用是炸出較平整的隧道斷面輪廓。6、隧道施工的洞內(nèi)運(yùn)輸（出碴和進(jìn)料）的方式及它們各自的特點(diǎn)（1）有軌運(yùn)輸。特點(diǎn)：有軌運(yùn)輸基本上不排放有害氣體，對(duì)空氣污染較輕；占用空間小而固定。（2）無軌運(yùn)輸。特點(diǎn)：無軌運(yùn)輸不需要鋪設(shè)復(fù)雜的運(yùn)輸軌道，具有運(yùn)輸速度、管理簡單、配套設(shè)備少等特點(diǎn)。但由于內(nèi)燃機(jī)排放大量廢氣，對(duì)洞內(nèi)空氣污染較為嚴(yán)重，尤其長期在長大隧道中使用，需要有強(qiáng)大的通風(fēng)設(shè)施。7、初期支護(hù)的組成初期支護(hù)一般由錨桿、噴射混凝土、鋼架、鋼筋網(wǎng)等及其它們的組合組成8、噴錨支護(hù)的工程特點(diǎn)1、靈活性2、及時(shí)性3、密貼性4、深入性5、柔性6、封閉性9、錨桿的支護(hù)效應(yīng)1、支承圍巖2、加固圍巖3、提高層間摩阻力，形成“組合梁”4、“懸吊”作用。10、錨桿的種類1、端頭固定式2、全長黏結(jié)式3、摩擦式4、混合式11、噴射混凝土的作用1、支撐圍巖2、“卸載”作用3、填平補(bǔ)強(qiáng)圍巖4、覆蓋圍巖表面5、防止圍巖松動(dòng)6、分配外力12、噴射混凝土的工藝流程種類干噴、潮噴、濕噴和混合噴四種。13、干噴、潮噴、濕噴和混合噴射混凝土的施工工藝流程見書第176頁圖示14、鋼拱架的性能特點(diǎn)（1）鋼拱架的整體剛度較大，可以提供較大的早期支護(hù)強(qiáng)度；型鋼拱架較格柵鋼架能更早承載。（2）鋼拱架可以很好地與錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土相結(jié)合，構(gòu)成聯(lián)合支護(hù)，增強(qiáng)支護(hù)的有效性，且受力條件較好。尤以格柵鋼架結(jié)合最好。（3）格柵鋼架采用現(xiàn)場加工制作，技術(shù)難度和要求并不高；對(duì)隧道斷面變化適應(yīng)性好。（4）鋼拱架的安裝架設(shè)方便。15、現(xiàn)場監(jiān)控量測目的（1）掌握圍巖力學(xué)形態(tài)的變化和規(guī)律；（2）掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)；（3）為理論解析、數(shù)據(jù)分析提供計(jì)算數(shù)據(jù)與對(duì)比指標(biāo)；（4）為隧道工程設(shè)計(jì)與施工積累資料；16、隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測項(xiàng)目和測試儀器或元件見書第189頁表6-9-117、模注混凝土襯砌常用的模板及各自的特點(diǎn)（1）整體移動(dòng)式模板臺(tái)車特點(diǎn)：生產(chǎn)能力大，尺寸大小比較固定，可調(diào)范圍較小，一次性設(shè)備投資較大。（2）穿越式模板臺(tái)車特點(diǎn)：走行機(jī)構(gòu)的利用率較高，可以多段襯砌同時(shí)施作。（3）拼裝式拱架模板。特點(diǎn)：靈活性大，適應(yīng)性強(qiáng)，尤其適用于曲線地段。因其安裝架設(shè)較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，故生產(chǎn)能力較模板臺(tái)車低。18、二次襯砌施工順序和縱向分段長度施工