第4章 隧道工程

第4章隧道工程§4.1概述一、隧道及其分类隧道按其所处的位置不同可分为山岭隧道、水下隧道(河底和海底)以及城市隧道等。隧道按其横断面形状分为圆形、椭圆形、马蹄形、眼镜形(孪生形)等。隧道按其用途可分为交通隧道(包括公路隧道、铁路隧道、城市地铁、人行隧道等)和运输隧道(包括输水隧道、输气隧道、输液隧道等)。公路隧道一般指的是山岭隧道。例题（选择题）：隧道按其所处的位置不同可分为（）A山岭隧道B铁路隧道C水下隧道D城市隧道答案：ACD公路隧道按其长度的不同又分为四类：隧道分类特长隧道长隧道中隧道短隧道隧道长度(m)L30003000≥L10001000≥L500L≤500例题（选择题）：长度为1800m的隧道为（）A特长隧道B长隧道C中隧道D短隧道答案：B隧道长度，是指进出口洞门端墙之间的水平距离，即两端端墙面与路面的交线同路线中线交点间的距离，并以此作为计量支付的依据。尽管隧道有各种用途、不同长度及横断面形状，但其构造组成大体相同，均由主体建筑物和附属建筑物两大部分组成。判断题：隧道长度，是指进出口洞门端墙之间的水平距离，即两端端墙面与路面的交线同路线中线交点间的距离，并以此作为计量支付的依据。（√）二、隧道主体建筑物隧道主体建筑物包括洞口和洞身。1．洞口洞口工程是隧道出入口部分的建筑物，包括洞门，洞口通风及排水设施，边坡、仰坡支挡构造物和引道等。例题（选择题）：洞口工程是隧道出入口部分的建筑物，包括（）A洞门B洞口通风设施C洞口排水设施D洞身答案：ABC洞门是为了保证边坡和仰坡稳定，并将仰坡流下的水引离隧道而在洞口修建的建筑物。隧道洞门有翼墙式、端墙式、柱式、环框式、遮光或遮阳式等不同形式。公路隧道一般采用翼墙式。洞门墙应根据实际需要设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔。构筑洞门常用的材料有混凝土、钢筋混凝土、浆砌片石、镶面块石等。2．洞身洞身是隧道工程的主要组成部分，按其所处地形、地质条件及施工方法的不同，分为隧道洞身、明洞洞身和棚洞洞身。判断题：洞身是隧道工程的主要组成部分，按其所处地形、地质条件及施工方法的不同，分为隧道洞身、明洞洞身和暗洞洞身。（×）(1)隧道洞身隧道衬砌按功能分为承载衬砌、构造衬砌和装饰衬砌，按组成可分为整体式衬砌和复合式衬砌，就使用材料而言，有喷射混凝土、锚杆、钢筋网或铁丝网、模筑混凝土、石料及混凝上预制块衬砌等。例题（选择题）：隧道衬砌按功能分为（）A承载衬砌B构造衬砌C整体式衬砌D装饰衬砌答案：ABD判断题：隧道衬砌，组成可分为整体式衬砌和复合式衬砌。（√）承载衬砌的作用是承受围岩垂直与水平方向的压力，一般由拱顶、边墙和仰拱(无仰拱时做铺底)组成。。构造衬砌是在围岩压力很小，但为了防止岩石局部松动塌落和防止岩石风化而建造的衬砌，其无需进行受力计算。装饰衬砌系在山体岩石整体性很好，且在Ⅵ类围岩以上时，为防止表面岩石风化而做的衬砌。复合式衬砌也称二次衬砌，由内外两层复合而成。复合式衬砌通常适用于Ⅳ类以下的软弱围岩。判断题：复合式衬砌通常适用于Ⅳ类以下的软弱围岩。（√）（2）明洞洞身明洞的结构形式有拱形明洞和箱形明洞两种。明洞衬砌一般采用对称变截面拱圈、直线或曲线墙。（3）棚洞洞身棚洞随地形、地质条件的不同有多种类型，但其基本构造均有内墙、外侧支撑结构(悬臂式棚洞无此结构)以及顶板三部分组成。三、隧道附属建筑物隧道除了组成其主体结构的洞口、洞门及洞身外，一般还有如下一些附属建筑物。1．防水排水系统隧道的防水排水要求拱部不滴水，边墙不漏水，路面不冒水、不积水，设备箱洞处不渗水，冻害地区隧道衬砌背后不积水、排水沟不冻结。为达到上述要求，应采取防、截、排、堵综合治理，形成防水排水系统。该系统包括洞顶防水排水、洞门排水、洞内排水和洞内防水四个方面。例题（选择题）：隧道的防水排水系统包括（）A洞顶防水排水B洞门排水C洞内排水D洞内防水答案：ABCD2．通风、照明与供电系统道内保持良好的空气是行车安全的必要条件，隧道的通风方式有机械通风和自然通风两种。交通量小的中、短隧道可采用自然通风，交通量大的长隧道应采用机械通风。采用机械通风时，常采用纵向通风形式，配以射流风机，并按正常通风量的50％配置备用通风机。为了保证车辆的正常行驶和交通安全，隧道应设电光照明，对于能通视、交通量较小和行人密度不大的短隧道，可以不设白天照明设施。但长度超过100m的高速公路，一、二级公路的隧道，则仍应设置白天照明设施。判断题：为了保证车辆的正常行驶和交通安全，长度超过100m的高速公路，一、二级公路的隧道，则应设置白天照明设施。（√）3．隧道运营管理设施隧道的运营管理设施包括动力网路使用的电缆与电缆槽，通信、信号及标志，消防及救援设施，以及装饰、消音、收费设施等。救援设施包括避人洞及行人横洞和行车横洞。隧道内不设人行道时，除短隧道外，应设置避车洞。长隧道必要时应设置报警、消防及其他应急设施。4.辅助坑道在隧道建设中，为了增加工作面、提高施工进度、缩短工期以及改善施工条件，可适当增设辅助坑道。辅助坑道有横洞、竖井、斜井和平行导坑几种形式。四、洞内线路构筑物对于不同种类的隧道，有不同的洞内线路构筑物。例如，铁路隧道的洞内线路构筑物为道床；公路隧道的洞内线路构筑物为路基和路面。§4.2公路隧道的要求一、隧道位置选择与线形要求(详见教材129页）二、横断面公路隧道的横断面，主要是指隧道的净空断面，即衬砌内轮廓线所包围的空间，也称为内轮廓限界。它包括隧道建筑限界，以及照明、通风等所需的空间断面积。在建筑限界内，不得有任何构件侵入。判断题：公路隧道的横断面，主要是指隧道的净空断面，即衬砌内轮廓线所包围的空间，也称为内轮廓限界。它包括隧道建筑限界，以及照明、通风等所需的空间断面积。（√）三、路面公路隧道洞内行车道路面宜采用水泥混凝土路面，它能提高照明亮度，并具有耐久使用等优点。当洞内干燥无水、施工方便时，也可采用沥青混凝土路面。四、防水与排水防水与排水设施，是隧道工程重要的组成部分。应结合隧道衬砌采用可靠的防水和排水措施，使洞内外形成一个完整的畅通的防排水系统。五、照明与通风、供电1．照明公路隧道长度大于l00m的隧道应设置照明，照明设计应综合考虑环境条件、交通状况、土建结构设计、供电条件、建没与营运费用等因素。2．通风公路隧道的通风方式，有机械通风和自然通风两种。3．供电公路隧道的照明与通风所需的原动力，主要是电力，所以应设置完善的供电系统，做到保证人身安全、供电可靠、技术经济合理。六、救援及消防设施（133页）七、装饰§4.3公路隧道施工一、隧道施工方法概述山岭隧道的施工方法有：矿山法、新奥法、掘进机法。浅埋及软土隧道的施工方法有：明挖法、地下连续梁法、浅埋暗挖法、盾构法。水底隧道的施工方法有：沉埋法、盾构法。二、公路隧道围岩分类及施工要点（教材135页）三、新奥法1、理论依据2、设计特点3、施工（教材139页）施工可分为开挖、喷锚支护、模筑混凝土和装饰四个过程新奥法施工的基本原则可以归纳为“少扰动、早支护、勤量测、紧封闭”。例题（判断题）：新奥法施工的基本原则可以归纳为“少扰动、早支护、勤量测、紧封闭”。(√)四、矿山法（详见教材142页）1.施工程序及基本原则矿山法施工的基本原则可以归纳为“少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌”。例题（判断题）：矿山法施工的基本原则可以归纳为“少扰动、早支护、慎撤换、紧封闭”。(×)2．开挖方法矿山法的开挖方法比较多，公路隧道常用上下导洞开挖法和下导洞扩大开挖法两种。例题（选择题）：矿山法的开挖方法比较多，公路隧道常用（）两种A全断面开挖法B上下导洞开挖法C台阶开挖法D下导洞扩大开挖法答案：BD3.临时支撑的架设和加强4.整体式衬砌的施工及回填压浆五、明挖法公路隧道施工中，明洞和棚洞都是采用明挖法施工的。明洞的施工方法，有先墙后拱法、先拱后墙法和拱墙交替法三种。例题（选择题）：明洞的施工方法常有（）三种A先墙后拱法B上下导洞开挖法C先拱后墙法D拱墙交替法答案：ACD六、辅助坑道当隧道较长时，则应采取开挖平行导洞、横洞和竖井等辅助坑道来增加工作面，便于施工出渣、进料，加快施工进度，达到缩短施工工期的目的。例题（选择题）：矿山法的各种开挖方法，都因开挖面积小，又严格要求按部就位的顺序进行施工操作，以致严重地制约了施工进度，因此当隧道稍长时，则应采取（）等辅助坑道来增加工作面。A开挖平行导洞B横洞C明洞D竖井答案：ABD§4.4开挖面的稳定与辅助稳定措施1．超前锚杆超前锚杆是沿开挖轮廓线，以稍大的外插角，向开挖面前方安装锚杆，形成前方围岩的预锚固，在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖等作业。2．管棚管棚是利用拱架与沿开挖轮廓线，以较小的外插角，向开挖面前方打人钢管或钢插板构成的管棚来形成对开挖面前方围岩的预支护。采用长度小于l0m的小钢管的称为短管棚；采用长度为10~45m且较粗钢管的称为长管棚；采用钢插板(长度小于10m)的称为板棚3．超前小导管注浆4．超前深孔围幕注浆§4.5隧道工程的工程量计算与造价分析一、工程量计算1．洞口土石方土石方体积以天然密实体积(自然方)计算，回填按压实后的体积(压实方)计算，工程量根据设计图纸所示尺寸，按不同土壤类别，以立方米计算。土石方运距根据施工组织设计确定，并按填、挖方体积中心间距离计算。平整场地、原土夯实(碾压)按设计图纸或施工组织设计确定，以平方米计算。例题（判断题）：洞口土石方，石方体积以天然密实体积(自然方)计算，回填按压实后的体积(压实方)计算，工程量根据设计图纸所示尺寸，按不同土壤类别，以立方米计算。(√)2．洞门洞门工程量，根据设计图纸按不同砌筑圬工类别及附属工程项目，以立方米计算。洞门装饰则按设计图纸要求，以平方米计算。3．洞身洞身开挖工程量，根据不同围岩类别，不同开挖方式和施工方法、不同的支护类型等，分别按设计断面及允许超挖回填数量，以立方米计算。隧道根据不同衬砌类型、不同围岩类别、不同隧道长度、不同衬砌材料，按设计图纸以立方米计算。4．支护喷射混凝土应按喷射厚度乘以喷射面积，以立方米计算。锚杆、钢支撑、钢筋网和超前小导管等按设计图纸计算。5．防排水截水沟和排水沟等的土石方及砌筑工程量，按设计图纸计算。盲沟、止水带、防水板及喷涂均按设计图纸，以平方米计算二、造价分析§4.6长大隧道施工(教材152页）一、特长隧道的掘进问题二、特长隧道的施工机械化配套三、特长隧道的施工通风问题四、特长隧道施工时的地质灾害问题§4.7连拱隧道施工简述(教材153页）一、连拱隧道的技术特点二、连拱隧道的施工方法简述三、连拱隧道的防排水措施§4.8小间距隧道施工简述(教材155页）一、小间距隧道的技术特点二、小间距隧道的施工方法简述