隧道工程考点

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资源描述

1、隧道:以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面尺寸大于2m2的洞室。2、隧道按断面面积分为:极小断面(2-3m2)、小断面(3-10m2)、中等断面(10-50m2)、大断面(50-100m2)、超大断面(100m2)3、交通隧道分为:公路隧道、铁路隧道、水底隧道、地下铁道、航运隧道、人行地道4、隧道按线路所处位置分为:越岭隧道、傍山隧道5、我国最长的单线双洞隧道:乌鞘岭隧道,我国最长的公路隧道:太行山隧道6、地质超前预报的内容:(1)地区地质分析与宏观地质预报、(2)不良地质及灾害地质超前预报、(3)重大施工地质灾害临警预报7、地质超前预报的方法:(1)地质分析法、(2)超前平行导坑预报法、(3)超前水平钻孔法、(4)物理探测法、8、围岩分级的依据:岩体的完整度、岩石的坚硬度9、隧道洞口位置确定的依据:早进晚出,即在决定隧道洞口位置时,为了确保施工、运营的安全,宁可早一点进洞,晚一点出洞。10、隧道平面设计平曲线要求:隧道内的线路宜设计为直线,当因地形、地质等条件限制必须设计为曲线时,宜采用较大的曲线半径,慎用最小曲线半径,并宜将曲线设在洞口附近,隧道内不宜设置反向曲线11、隧道纵断面设计内容:选定隧道内线路的坡道形式、坡度大小、坡段长度、坡段间的衔接12、隧道净空:隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。13、机车车辆限界:机车车辆最外轮廓的限界尺寸14、基本建筑限界:线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线15、隧道建筑限界:包围“基本建筑限界”外部的轮廓线。即要比“基本建筑限界”大一些,留出少许空间,用于安装通讯信号、照明、电力等设备16、隧道支护的主要方式:锚杆、钢架、钢筋网、喷射混凝土17、隧道衬砌的主要方式:整体式衬砌、装配式衬砌、锚喷式衬砌、复合式衬砌。18、整体式衬砌:隧道开挖后,以较大厚度和刚度的整体模筑混凝土作为隧道的结构,按照形式可分为(1)直墙式衬砌:适用于地质条件比较好的,以垂直围岩压力为主而水平围岩压力较小的情况。主要适用于Ⅰ~Ⅲ级围岩,由上部拱圈、两侧竖直边墙、下部铺底组成;(2)曲墙式衬砌:适用于地质较差,有较大水平围岩压力的情况。主要适用于Ⅳ级以上的围岩,或Ⅲ级围岩双线。由顶部拱圈、侧面曲边墙和底板(或铺底)组成。19、装配式衬砌:将衬砌分成若干块构件,这些构件在现场或工厂预制,然后运到坑道内用机械将它们拼装成一环接着一环的衬砌。这种衬砌特点:拼装成环后立即受力,便于机械化施工,改善劳动条件,节省劳力。20、锚喷式衬砌:锚喷结构既作为隧道临时支护,又作为隧道永久结构的形式。具有隧道开挖后衬砌及时、施工方便和经济显著特点21、复合式衬砌:把衬砌分成两层或两层以上,可以是同一种形式、方法和材料施作的,也可以是不同形式、方法、时间和材料施作。分为初期支护和二次衬砌。22、隧道洞门形式:(1)洞口环框,当洞口石质坚硬稳定(Ⅰ~Ⅱ级围岩),且地形陡峻无排水要求时,可仅修建洞口环框,以起到加固洞口和减少洞口雨后滴水作用。(2)端墙式(一字式)洞门,适用于地形开阔,石质较稳定(Ⅱ~Ⅲ级围岩)的地区,有端墙和洞门顶排水沟组成。(3)翼墙式(八字式)洞门,适用于洞口地质条件较差(Ⅳ级以及上围岩),山体纵向推力较大时,可以在端墙式的单侧或双侧设置翼墙。(4)柱式洞门,适用于当地形较陡(Ⅳ级围岩),仰坡有下滑的可能性,又受地形或地质条件限制,不能设置翼墙时,可在端墙中部设置2个(或4个)断面较大的柱墩,以增加端墙的稳定性,适用于城市附近、风景区或长大隧道洞口(5)台阶式洞门,适用于当洞门位于傍山侧坡地区,洞门一侧边仰坡较高时,为了提高靠山侧仰坡起点,减少仰坡高度,将端墙顶部改为逐级升高的台阶形式,以适应地形的特点,减少洞门圬工及仰坡开挖数量,也能起到一定的美化作用。(6)斜交式洞门,适用于当隧道洞口线路与地面等高线斜交时,为了缩短隧道长度,减少挖方数量,可采用平行于等高线与线路呈斜交的洞口(洞门与线路中线的交角不应小于45°)。由于斜交式洞门及衬砌斜口段的受力复杂,施工也不方便,所以只有在十分必要时才采用(7)喇叭式洞门,高速铁路隧道,为减缓高速列车的空气动力学效应,对于单线隧道,一般设喇叭口洞口缓冲段,同时兼做隧道洞门23、明洞形式:路堑式对称式:适用于路堑边坡处于对称或接近对称,边坡岩层基本稳定,仅防止边坡有少量坍塌、落石,或用于隧道洞口岩层破碎,覆盖层较薄而难以用暗挖法修建隧道时路堑式偏压式:适用于两侧边坡高差较大的不对称路堑半路堑式偏压式:适用于地形倾斜,低侧处路堑外侧有较宽敞的地面供回填土石,以增加明洞抵抗侧向压力的能力半路堑式单压式:适用于傍山隧道洞口或傍山线上的半路堑地段。盖板式:适用于当基岩层完整,坡面较陡,地面水不大钢架式:适用于地形狭窄,山坡陡峭,基岩埋置较深而上部地基稳定性较差时,为了使基础置于基岩上且减小基础工程悬臂式:适用于稳定而陡峻的山坡,外侧地形难以满足一般棚洞的地基要求,且落石不太严重时24、隧道防排水原则:防、堵、截、排,因地制宜,综合治理“防”,衬砌防水,即防止地下水从衬砌背后渗入隧道内“堵”,向支护背后压注水泥砂浆,用以充填支护与围岩之间的空隙,以堵住地下水的通路。“截”,截断地表水和地下水流入隧道的通路“排”,将地下水排入隧道内,再经由洞内排水沟排走。拱式明洞棚式明洞25、隧道施工方法:基坑开挖放坡开挖支挡开挖明挖法地下连续墙盖挖传统矿山法新奥法沉管法顶管法盾构法掘进机法26、隧道主要开挖方法:全断面开挖、台阶法、分部开挖法(1)全断面开挖:①适用条件:适用于Ⅰ~Ⅳ级围岩,在用于Ⅳ级围岩时,围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内,保持其自身稳定的条件;有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备;隧道长度或施工区段长度不宜太短,根据经验一般不应小于1KM,否则采用大型机械化施工时且经济性较差。②特点:开挖断面与作业空间大,干扰小;工序少,便于施工组织与施工管理,改善劳动条件;开挖一次成形,对围岩扰动少,有利于围岩稳定。(2)台阶法适用条件:对初期支护形成闭合断面的时间要求,围岩越差,要求闭合时间越短;对上部断面施工所采用的开挖、支护、出矿山法暗挖法渣等机械设备需要施工场地大小的要求①长台阶法:一般适用于Ⅰ~Ⅴ级围岩,一般在围岩条件相对好较好,工期不受控制,无大型化作业时选用②短台阶法:适用于Ⅲ~Ⅴ级围岩,台阶长度为10~15m即1~2倍开挖宽度,特点:可缩短支护闭合时间,改善初期支护的受力条件,有利于控制围岩变形。上部出渣下部断面施工干扰较大,不能全部平行作业③微台阶法:适用于Ⅴ~Ⅵ围岩,一般台阶长度为3~5m特点:上下断面相距较近,机械设备集中,作业相互干扰大,生产效率低,施工速度慢。(3)分部开挖法:包括环形开挖预留核心法,双侧壁导坑法,中洞法,中隔壁法(CD),交叉中隔壁法(RD)27、新奥法(NATM):以喷射混凝土锚杆作为主要支护手段,通过监测控制围岩变形,充分发挥围岩的自承能力基本原则:少扰动、早支护、勤量测、紧封闭少扰动:在隧道开挖时,要尽量减少对围岩的扰动次数、强度、范围和持续时间。早支护:开挖后及时施作初期锚喷支护,使围岩的变形进入受控制状态勤量测:直观、可靠地量测方法和量测数据来准确评价围岩(或围岩加支护)的稳定状态、或者判断其动态发展趋势、以便及时调整支护形式、开挖方法、确保施工安全和顺利进行。紧封闭:一方面是采取喷射混凝土等防护措施,避免围岩长时间暴露而导致强度和稳定性的衰减,另一方面是指适时对围岩施作封闭形支护。28、超前锚杆:适用于地下水较少的破碎,软弱围岩隧道工程设计施工要点:①超前长度为循环进尺的3~5倍,环向间距0.3~1.0m,外插角10°~30°,搭接长度为超前长度的40%~60%左右②宜用早强砂浆全黏结式锚杆,锚杆材料可用不少于直径22mm的螺纹钢筋③安装孔位偏差不超过10cm,外插角不超过1°~2°,锚入长度不小于设计长度的96%④开挖时应保留前方有一定长度的锚固区,以使超前锚杆的前端有一个稳定的支点,其尾端应尽可能多的与系统锚杆及钢筋网焊接⑤开挖后应及时喷射混凝土,并尽快封闭环形初期支护⑥开挖过程中密切注意观察锚杆变形及喷射混凝土层的开裂、起鼓等情况29、管棚:适用于围岩压力来的快,来的大,对围岩变形及地表下沉又较严格要求的软弱,破碎围岩隧道工程中。(1)管棚布设:①扇形布设,用于隧道断面内地层比较稳定,但拱部附近的地层不稳定的场合。②门形布设,隧道基础稳定,但断面内层及上部地层不稳定时采用③全局布设,用于软弱地层或膨胀性,挤出性围岩等级极差的场合。但不提倡采用全局布设,用垂底部和边墙的锚杆注浆取代,效果更好④半圆形布设:用于隧道下半部地层稳定,但起拱线以上的地层不稳定的场合。此外,即使地层比较稳定,但地表周围有结构物,埋深较小⑤上部一侧布设:隧道一侧有公路、铁路,重要结构物等需防护,或斜坡地形可能形成偏压时采用⑥上部双层布设:隧道上部有重要设施,拱部地层是崩塌性的,不稳定的地段或地铁车站等特大断面隧道施工或突破水下段施工时采用⑦一字形布设:在铁路、公路正下方施工,或在某些结构物下方施工时采用(2)施工要点:①长度10~45cm,管径70~180mm,孔径比管径大20~30mm,环向间距0.2`~0.8m,外插角1°~2°②两组管棚间的纵向搭接长度不小于1.5m③第一节钢管前端要加工成尖堆状,以利导向插入,要打一眼,装一管,由上而下顺序安装④长钢管应用4~6m的管节逐渐接长,打入一节,再连接后一节,连接头应采用后壁管箍,上满丝扣,丝扣长度不应小于15cm,为保证受力均匀性,钢管接头应纵向错开⑤当需增加管棚刚度时,可在安装好的钢管内注入水泥砂浆,一般在第一节的前段管壁交错钻10~15mm孔若干,以利排开和出气导管,浆注满后可停止压住30、超前小导管:适用于一般软弱破碎岩石,含水的软弱破碎围岩布置安装:①小导管钻孔安装前,应对开挖面及5m范围内的坑道喷射5~10cm厚的混凝土封闭②导管一般采用ψ32mm的焊接管或ψ40mm的无缝管,长度3~6m,前端做成尖堆形③钻孔直径较管径大35mm以上,环向间距采用35~50cm,外插角3°~15°④极破碎围岩或处理坍方时开采用双排管,地下水丰富的松软层,可采用双排以上的多排管,大断面或注浆效果差时,可采用双排管⑤小导管插入后应外露一定长度,以便连接注浆管,并用塑胶水泥将导管周围孔隙封堵密实31、隧道爆破设计:(1)炮眼的种类和作用:①掏槽眼,装药量较多,作用,先在开挖面上炸出一个槽腔,为后续炮眼的爆破创造新的临空面。②辅助眼,布置在掏槽眼和周边眼之间,作用,扩大槽腔,为周边眼创造临空面③周边眼,沿坑道周边布置的炮眼,作用,炸出较平整的导坑断面轮廓临空面:又叫自由面,暴露在大气中的开挖面(3)炮眼布置原则和方法①将计算出炮眼数目均匀或大致均匀地分布到开挖面上,②先布置掏槽眼,其次周边眼,最后辅助眼。掏槽眼布置在导坑中央偏下方,比其他炮眼深10~25cm,底部与掏槽眼同深,其他炮眼底部应在同一平面上③周边眼应严格沿设计开挖轮廓线布置,布置应尽量均匀④周边眼中的帮眼和顶眼的底部在坚硬岩层中应超出导坑边界10cm左右,在中硬岩层中应到达导坑的边界,在软岩中应在导坑边界以内10cm,底眼不论任何情况均应超出边界10cm⑤辅助眼与掏槽眼之间的距离应由最小抵抗线来确定,其深度同周边眼⑥当岩层层理明显时,炮眼方向应垂直于层理面,若节理发育,则炮眼位置应避开节理,以防卡钻和影响爆破效果(4)掏槽形式①小断面浅眼掏槽:小断面一般指分布开挖的局部断面单向掏槽:由数个炮眼同一方向倾斜组成,有爬眼掏槽,侧向掏槽,插眼掏槽锥形掏槽:数个共同向中心倾斜的炮眼组成,有三角锥形,四角锥形,五角锥形水平楔形掏槽楔形掏槽由数对对称相向倾斜的炮眼组成垂直楔形掏槽直眼掏槽:由若干彼此距离很近,垂直于开挖面,互相平行的炮眼组成(2)大断面深眼掏槽“V”型掏槽:适用于单线隧道全断面爆破开挖扇形掏槽单螺旋大直径空直眼掏槽双螺旋对称螺旋斜眼掏槽(5)参数设计:①炮眼直径:一般在φ32~50mm之间,药卷与眼
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