2_隧道基礎(chǔ)知識(shí)(一).ppt

1、第二講為隧道工程基礎(chǔ)知識(shí)(1)，主講人張俊如，主講人，隧道概念及交通隧道簡(jiǎn)介，隧道斷面，隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)，洞口及明洞附屬建筑，主要內(nèi)容，隧道概念及交通隧道簡(jiǎn)介，交通隧道通常指用作地下通道的工程建筑。1970年，國際經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織召開的隧道會(huì)議綜合考慮了各種因素，將隧道定義為：“為某種目的，按照規(guī)定的形狀和大小，以任何方法在地下修建的橫截面積大于2平方米的洞穴。”隧道和交通隧道的概念介紹根據(jù)隧道的用途，隧道被明確分類。主要有四種類型：(1)交通隧道，(2)水工隧道，(3)市政隧道和(4)礦山隧道。鐵路隧道從1829年修建鐵路隧道到1990年的160年間，全世界修建了12000多公里的鐵路隧道，約

2、占世界鐵路總長(zhǎng)度的1%。修建鐵路隧道可以大大縮短線路長(zhǎng)度，降低線路標(biāo)高，改善通過不良地質(zhì)地段的條件，降低鐵路成本。交通隧道，1號(hào)鐵路隧道，烏鞘嶺隧道，隧道概念和交通隧道介紹，交通隧道，1號(hào)鐵路隧道，大瑤山隧道，隧道概念和交通隧道介紹，交通隧道，1號(hào)鐵路隧道，軍都山隧道，隧道概念和交通隧道介紹，2號(hào)公路隧道隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展，高速公路的出現(xiàn)，此外，在城市附近，為了避免平面交叉和方便高速行駛，隧道經(jīng)常被采用。交通隧道、2號(hào)公路隧道、終南山隧道、隧道概念及交通隧道介紹、交通隧道、2號(hào)公路隧道、雪峰山隧道、隧道概念及交通隧道介紹、交通隧道、2號(hào)公路隧道、雁門關(guān)隧道、隧道概念及交通隧道介紹、3號(hào)水下隧道

3、當(dāng)交通線路穿越河流時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生影響。為了穿越黃浦江，上海已建成一條總長(zhǎng)度為2793米的水下隧道，廣州地鐵已建成一條穿越珠江的水下隧道，武漢地鐵已建成一條穿越長(zhǎng)江的水下隧道。交通隧道、隧道概念及簡(jiǎn)介交通隧道、交通隧道、水下隧道、武漢長(zhǎng)江隧道、隧道概念及簡(jiǎn)介交通隧道、地下鐵路地下鐵路是一種城市交通設(shè)施，可解決大城市的交通擁堵和車輛擁堵問題，并可快速運(yùn)送大量乘客。它可以使大部分地面客流進(jìn)入地面，可以高速行駛，縮短列車之間的時(shí)間，節(jié)省乘車時(shí)間，方便乘客活動(dòng)。在戰(zhàn)時(shí)，它還可以發(fā)揮人民防空的作用。交通隧道、隧道概念和交通隧道簡(jiǎn)介、4地下鐵路、地鐵站、隧道概念和交通隧道簡(jiǎn)介、5航運(yùn)隧道當(dāng)運(yùn)河需要穿越分水嶺時(shí)

4、，克服高程障礙成為一個(gè)非常困難的問題，通常需要很長(zhǎng)的繞道。如果修建一條航運(yùn)隧道來連接分水嶺兩側(cè)的河流，不僅可以縮短航程，還可以節(jié)省船閘的費(fèi)用，航運(yùn)條件將會(huì)大大改善。隧道的概念和交通隧道簡(jiǎn)介在六人地下通道的鬧市區(qū)有很多行人，他們和車輛混在一起，所以交通事故時(shí)有發(fā)生。為了提高運(yùn)輸能力和減少交通事故，除了街道高架橋外，還可以修建人行地道和地下立交車道。交通隧道、交通隧道、六人行地道、青島龍山地下商業(yè)街的概念及簡(jiǎn)介，隧道概念及交通隧道簡(jiǎn)介。隧道凈空是指隧道襯砌內(nèi)輪廓線所包圍的空間。鐵路隧道凈空根據(jù)“隧道建筑凈空”確定，“隧道建筑凈空”根據(jù)“基本建筑凈空”制定，“基本建筑凈空”根據(jù)“車輛凈空”制定?！皟?/p>

5、空”是一條規(guī)定的輪廓線，該輪廓線內(nèi)的空間是確保列車安全運(yùn)行所必需的?！敖ㄖ藿纭笔侵附ㄖ锊坏们秩氲南藿纭Ｋ淼罊M截面，(1)隧道凈空，以及(1)機(jī)車和車輛凈空。2.各種建筑物和設(shè)備在基本建筑凈空線上的輪廓線不允許侵入。3.隧道建筑凈空包圍“基本建筑凈空”之外的輪廓線。它大于“基本建筑凈空”，為安裝通信信號(hào)、照明、電力(接觸網(wǎng))和其他設(shè)備留出空間。4.直線隧道凈空“直線隧道凈空”略大于“隧道建筑凈空”。除滿足凈空要求外，還應(yīng)考慮襯砌結(jié)構(gòu)的合理受力形狀(拱墻為三心圓，邊墻為直墻或曲墻)和施工方便。隧道橫截面，(1)隧道凈空，(1)隧道凈空，(1)隧道凈空，(2)曲線加寬，(1)當(dāng)車輛通過曲線時(shí)，轉(zhuǎn)

6、向架的中心點(diǎn)沿著路線運(yùn)行，但是車輛本身不能沿著路線彎曲并且仍然保持其矩形形狀，因此其兩端偏移到曲線的外側(cè)，(d)隧道橫截面，(2)曲線加寬，(2)因?yàn)榍€的外軌太高， 車輛向彎道內(nèi)側(cè)傾斜，這使得車輛間隙上的控制點(diǎn)在水平方向上向內(nèi)移動(dòng)距離d，如圖2-4-9所示。 因此，曲線隧道的凈空加寬值為，隧道襯砌結(jié)構(gòu)，為了保持圍巖的穩(wěn)定性，隧道開挖后一般需要進(jìn)行支護(hù)和襯砌。主要支護(hù)方式有：錨桿、鋼架、鋼網(wǎng)、噴射混凝土及其組合；襯砌方式主要有：整體式混凝土襯砌、組合式襯砌、噴射混凝土襯砌和復(fù)合式襯砌。隧道支護(hù)和錨桿是一種將破碎或不穩(wěn)定的巖體與堅(jiān)固穩(wěn)定的巖體連接起來以提高整體穩(wěn)定性的支護(hù)措施。(1)錨桿、隧道支

7、護(hù)，(1)錨桿，(1)錨桿、隧道支護(hù)，當(dāng)圍巖軟弱、破碎嚴(yán)重、自穩(wěn)性差時(shí)，必須及時(shí)提供足夠強(qiáng)的支護(hù)，以抑制隧道開挖后圍巖的變形。在初期支護(hù)中設(shè)置鋼拱可以增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的早期剛度，防止圍巖過度變形，并承受一定的松弛荷載。鋼架可分為型鋼和格柵鋼架。(2)鋼框架、隧道支護(hù)，(2)鋼框架(型鋼)、型鋼框架接頭(尺寸單位：mm)、隧道支護(hù)，(2)鋼框架(格柵)、隧道支護(hù)，(2)鋼框架(格柵)、隧道支護(hù)，(3)鋼網(wǎng)、鋼網(wǎng)噴射混凝土目前在我國各種隧道工程中廣泛使用，主要用于軟弱破碎圍巖，多與錨桿或鋼拱架結(jié)合使用。鋼織物通常沿圓周和縱向排列。環(huán)向鋼筋通常是機(jī)械鋼筋，由設(shè)計(jì)決定，直徑約為12毫米；縱向鋼筋通常是直徑

8、為610毫米的結(jié)構(gòu)鋼筋；通常，網(wǎng)格尺寸為20厘米x20厘米、20厘米x25厘米、25厘米x25厘米、25厘米x30厘米或30厘米x30厘米。隧道支護(hù)，(3)鋼筋網(wǎng)，(4)噴射混凝土，噴射混凝土不僅是一種新的支護(hù)結(jié)構(gòu)，也是一種新的施工技術(shù)。按照一定的攪拌程序，將摻有速凝劑的細(xì)石混凝土噴到巖壁表面，并快速固化成一層支護(hù)結(jié)構(gòu)，從而支護(hù)圍巖。噴射混凝土可用作隧道工程的永久或臨時(shí)支撐，也可與各種形式的錨桿、鋼拱、鋼網(wǎng)等支撐結(jié)構(gòu)相結(jié)合。它也非常靈活，可以根據(jù)需要多次增加厚度。隧道支護(hù)，(4)噴射混凝土，(5)多措施聯(lián)合支護(hù)，(5)多措施聯(lián)合支護(hù)，(5)多措施聯(lián)合支護(hù)，(5)隧道襯砌，隧道開挖后，采用厚度和

9、剛度較大的整體模制混凝土作為隧道結(jié)構(gòu)。整體襯砌根據(jù)工程類比和不同圍巖等級(jí)采用不同的襯砌厚度。其形式有直墻式和曲墻式，而曲墻式又分為仰拱式和非仰拱式。(1)整體混凝土襯砌，隧道襯砌結(jié)構(gòu)，(1)直墻襯砌適用于較好的地質(zhì)條件，以垂直圍巖壓力為主，水平圍巖壓力為輔。主要適用于類圍巖，直墻襯砌由上拱圈、兩側(cè)垂直邊墻和下基礎(chǔ)三部分組成。(1)整體混凝土襯砌、拱頂、拱腰、拱腳、基礎(chǔ)、隧道襯砌結(jié)構(gòu)，(1)整體混凝土襯砌、隧道襯砌結(jié)構(gòu)，(2)曲線墻襯砌曲線墻襯砌適用于地質(zhì)條件差、圍巖壓力大的條件。主要適用于類及以上圍巖，或類圍巖雙線隧道；多線隧道也有弧形墻和倒拱。曲墻襯砌由頂拱環(huán)、側(cè)曲邊墻和仰拱/底板(或基礎(chǔ))

10、組成。(1)整體混凝土襯砌、拱頂、拱腰、拱腳、墻腳、仰拱、隧道襯砌結(jié)構(gòu)，(2)曲線墻襯砌，(1)整體混凝土襯砌，(2)當(dāng)圍巖中無地下水且基礎(chǔ)不沉降時(shí)，曲線墻襯砌可代替仰拱用于基礎(chǔ)鋪設(shè)；一般要求仰拱抵抗隧道底部的圍巖壓力，防止襯砌下沉，并使襯砌形成一個(gè)環(huán)形封閉整體結(jié)構(gòu)，以提高襯砌的承載力。隧道襯砌結(jié)構(gòu)、2)曲線墻襯砌、1)整體混凝土襯砌、隧道襯砌結(jié)構(gòu)、復(fù)合襯砌是指將襯砌分為兩層或兩層以上，可采用相同的形式、方法和材料，也可采用不同的形式、方法、時(shí)間和材料。目前，主要使用內(nèi)襯和外襯。根據(jù)內(nèi)外襯的組合，可分為一次支護(hù)和二次支護(hù)。根據(jù)不同的圍巖條件，采用不同的斷面形式、支護(hù)和襯砌參數(shù)。復(fù)合襯砌，隧道襯

11、砌結(jié)構(gòu)，復(fù)合襯砌是在開挖的隧道壁表面噴一層早強(qiáng)混凝土(有時(shí)同時(shí)用作錨桿)，固化后形成一層薄的柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)(稱為初期支護(hù))。它不僅能允許圍巖有一定的變形，還能限制圍巖的有害變形，其厚度大多在520厘米之間。一般情況下，襯砌將在初期支護(hù)和圍巖變形基本穩(wěn)定后進(jìn)行。為防止地下水流入或滲入隧道，可在外襯和內(nèi)襯之間設(shè)置防水層，材料可為軟質(zhì)聚氯乙烯薄膜、聚異丁烯片材、聚乙烯等防水卷材，或噴涂防水涂料等。復(fù)合襯砌、隧道襯砌結(jié)構(gòu)、復(fù)合襯砌能滿足初期支護(hù)及時(shí)、剛度低、易變形的要求，并與圍巖緊密貼合，從而保護(hù)和加固圍巖，充分發(fā)揮圍巖的自承作用。二次襯砌后，襯砌內(nèi)表面光滑平整，可防止外層風(fēng)化，裝飾內(nèi)墻，增強(qiáng)安全感。它

12、是一種合理的結(jié)構(gòu)形式，也是目前公路和鐵路隧道的主要結(jié)構(gòu)形式。復(fù)合襯砌、隧道襯砌結(jié)構(gòu)、隧道襯砌結(jié)構(gòu)、錨噴襯砌是指錨噴結(jié)構(gòu)既用作隧道臨時(shí)支護(hù)又用作隧道永久結(jié)構(gòu)(單層襯砌)的形式。它具有襯砌及時(shí)、施工方便、隧道開挖后經(jīng)濟(jì)的顯著特點(diǎn)。錨噴支護(hù)廣泛應(yīng)用于圍巖完整性好的軍事工程、使用壽命短、重要性低的隧道等各種用途。公路、鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定，根據(jù)隧道地質(zhì)條件、施工條件和圍巖應(yīng)用要求，可采用錨噴支護(hù)。根據(jù)隧道襯砌和鐵路隧道設(shè)計(jì)的規(guī)定，錨噴襯砌的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：錨噴襯砌的內(nèi)輪廓線應(yīng)適當(dāng)加大，除考慮施工誤差和位移外，必要時(shí)應(yīng)預(yù)留10 cm進(jìn)行加固。錨噴混凝土隧道襯砌結(jié)構(gòu)組合式襯砌是將襯砌分成若干塊，在現(xiàn)

13、場(chǎng)或工廠預(yù)制，然后運(yùn)輸?shù)剿淼?，用機(jī)械將它們組裝成一個(gè)環(huán)接一個(gè)環(huán)的襯砌。這種襯砌的特點(diǎn)是成環(huán)后立即受力，便于機(jī)械化施工，改善勞動(dòng)條件，節(jié)省勞動(dòng)力。目前，主要用于城市地下鐵路和盾構(gòu)法水下隧道。在鐵路和公路隧道中，裝配式襯砌需要一定的機(jī)械化設(shè)備，施工工藝復(fù)雜，襯砌整體性和抗?jié)B性差。(4)預(yù)制襯砌、洞門和明洞，(1)洞門，(1)洞門的作用是減少洞口土石方的開挖量，穩(wěn)定邊緣，引坡遠(yuǎn)離地表水流，裝飾洞口，(1)洞門，(1)洞門的形式，環(huán)形框架洞口的石料堅(jiān)硬穩(wěn)定，地形陡峭，無排水要求；窯洞門和明窯洞(1)窯洞門的形式(1)端墻式(字型)窯洞門適用于地勢(shì)開闊、石材質(zhì)量穩(wěn)定的地區(qū)；峒門、明峒，(1)峒門，(1)

14、峒門翼墻形式(圖-8)當(dāng)洞口地質(zhì)較差(坡度及以上圍巖)且山體縱向推力較大時(shí)，應(yīng)在端墻式峒門一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置翼墻。峒門、明峒，(1)峒門，(1)峒門為柱式大門，地形較陡(類圍巖)，仰拱可能下滑，由于地形或地質(zhì)條件的限制，如果不能設(shè)置翼墻，可在端墻中間設(shè)置兩根(或四根)截面較大的柱子，以增加端墻的穩(wěn)定性。洞門和明洞(1)洞門形式(1)臺(tái)階式洞門當(dāng)洞門位于靠近山體的邊坡區(qū)域，且洞門的邊坡較高時(shí)，為了增加背坡的起點(diǎn)，降低仰拱的高度，將端墻的頂部改為逐步上升的形式。洞門和明洞(1)洞門的形式(1)斜式洞門當(dāng)隧道洞口地面輪廓線呈傾斜狀時(shí)，為了縮短隧道度，減少開挖量，可采用與輪廓線平行、與直線傾斜的洞口。為了

15、減緩高速列車的空氣動(dòng)力效應(yīng)，單線隧道一般設(shè)置喇叭口緩沖段，也作為隧道入口。洞門和明洞(2)明洞是隧道的變體，采用明挖和明蓋建造。明挖是指開挖巖體，在露天修建襯砌，然后回填土石方。以這種方式建造的結(jié)構(gòu)與隧道形狀幾乎相同，有拱圈、側(cè)墻和底板，凈空與隧道相同，在與地面的連接處也有隧道和排水設(shè)施。東門和明洞，(2)明洞，(3)東門和明洞，(4)明洞和明洞一般建在隧道進(jìn)出口處。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較差，頂板較薄，難以通過地下開挖進(jìn)入隧道時(shí)，或當(dāng)洞口路塹邊坡有落石，危及行車安全時(shí)，有必要修建明洞。它是隧道洞口或線路中起保護(hù)作用的重要建筑物，廣泛應(yīng)用于鐵路線路中。由于地形、地質(zhì)和危害程度的不同，明洞的結(jié)構(gòu)類型往往有多種形式，其中拱形明洞和棚式明洞應(yīng)用最為廣泛。，切割對(duì)稱切割偏置型、洞門和明洞，(2)開洞(1)半偏置型和半單向切割型拱形開洞，(2)洞門和明洞，(2)棚明洞有一些山側(cè)隧道，地形的自然橫坡陡，此時(shí)，采用了另一種建筑棚，棚式明挖隧道常見的結(jié)構(gòu)形式有：剛架懸臂、門式明挖隧道、(2)明挖隧道、(2)棚式明挖隧道、鋼框架式明挖隧道、蓋頂式明挖隧道及附屬建筑。為了使隧道正常工作，保證列車安全運(yùn)行，除了主要建筑物外，還必須修建一些附屬建筑物。包括：防排水設(shè)施、電力和通信信號(hào)安裝設(shè)施等。附屬建筑物和隧道的永久防排水通過防排水工程措施實(shí)現(xiàn)。在總結(jié)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了“截、防、堵、排相結(jié)合，因地制宜，