第七章隧道构造设计
5.2.隧道构造设计
隧道工程
公路隧道建筑限界
H—净高，一条公路应用一个净高，高速公路和一级、二级公路为 净高，一条公路应用一个净高，高速公路和一级、二级公路为5.0m； 净高 ； 四级公路为4.5m； 三、四级公路为 ； E—建筑限界顶角宽度，当L≤1m时，E=L；当L＞1m时，E=1m； 建筑限界顶角宽度， 建筑限界顶角宽度 时 ； ＞ 时 ； L—侧向宽度，高速公路、一级公路的侧向宽度为硬路肩宽度（L1或L2）， 侧向宽度，高速公路、一级公路的侧向宽度为硬路肩宽度（ 侧向宽度 其它各级公路的侧向宽度为路肩宽度减去0.25m； 其它各级公路的侧向宽度为路肩宽度减去 ；
喷锚支护
金属网和钢架 共同支护
复合式衬砌—外衬和内衬两层， 复合式衬砌 外衬和内衬两层，所
以也叫它为“双层衬砌” 以也叫它为“双层衬砌”
隧道构造设计
---衬砌的适用条件
•
隧道工程
对地质条件的适用性较强， 整体式模筑混凝土衬砌 — 对地质条件的适用性较强，易于按需要
成型，整体性好，抗渗性强，并适用于多种施工条件，如可用木模板、 成型，整体性好，抗渗性强，并适用于多种施工条件，如可用木模板、钢 模板或衬砌模板台车等
隧道构造设计
---衬砌的一般构造要求
- 石料和混凝土预制块
隧道工程
石料或混凝土预制块用强度等级不低于M10的水泥砂浆砌筑衬砌。石料 的水泥砂浆砌筑衬砌。 石料或混凝土预制块用强度等级不低于 的水泥砂浆砌筑衬砌 的强度等级不应低于MU60，并且有裂隙和易风化的石料不应采用。混凝 的强度等级不应低于 ，并且有裂隙和易风化的石料不应采用。 土预制块强度等级不应低于MU20。 土预制块强度等级不应低于 。
• •
拼装成环后立即受力，便于机械化施工， 装配式衬砌 — 拼装成环后立即受力，便于机械化施工，改善劳动条
第七章 桥梁隧道养护技术PPT课件
桥梁支座的形式
桥梁支座的日常养护
锥坡、桥台搭板及翼墙等附属设施的日常 养护
1、锥坡应保持完好、稳定 2、桥台搭板出现破损或下沉应及时维修 3、翼墙出现下沉、断裂或其他形式的损坏时，
应及时维修
四、涵洞的养护与维修
涵洞的日常养护 涵洞的维修加固及改造
涵洞的日常养护
一、涵洞洞口应经常保持清洁、干净，发现堆 积杂物应该立即清除，涵洞内应经常保持排水 畅通，发现淤塞应及时疏通清除。
一、隧道的检查与维护
（二）隧道的维护 2、隧道的保养维护 洞口 洞身 路面 人行和车行横洞 斜（竖）井 风道 排水设施
二、隧道常见病害与处治
（一）隧道常见病害 隧道常见的病害有10种： 1、隧道衬砌常见病害：衬砌变形、开裂、渗
漏水；衬砌表面腐蚀、剥落及灰缝脱落；端墙、 侧墙、翼墙位移、开裂；路面拱起、沉陷、错 台、开裂 2、无衬砌隧道中松动、破碎危石 3、隧道内孔洞、溶洞或裂缝 4、隧道渗漏水
预应力混凝土梁桥的日常养护及维修
拱桥养护
钢桥的养护
1、日常养护 2、钢桥油漆
斜拉桥的养护
1、日常养护 2、斜拉锁索的调整和更换
悬索桥的养护
三、桥梁下部结构的养护
桥梁下部结构的日常养护 桥梁支座的日常养护 锥坡、桥台搭板及翼墙等附属设施的日常养护
桥梁下部结构的日常养护
1、必须采取措施保持桥梁墩台基础附近河床的 稳定
2、必须保持墩台结构表面的整洁，及时清除墩 台表面的青苔、杂草、灌木和污秽物
3、桥梁墩台、桩柱排架混凝土结构物表面发生 侵蚀剥落、蜂窝麻面、裂缝、露筋等病害时， 应及时采用水泥砂浆修补。
4、基础局部掏空，护底、护坡等构筑物局部损 坏，应及时分析情况抓紧修复。
隧道施工组织设计
第七章铁路隧道工程实施性施工组织设计第一节概述一、隧道工程施工特点隧道工程施工组织设计的编制必须从隧道工程施工的特点着手，其施工特点可归纳为：1．施工环境差。
隧道工程埋置于地下，施工较为不便；加上洞内施工的动力供应不如地面建筑工程方便，施工运输也不如地面灵活方便，隧道的施工环境当然比地面要恶劣得多，同时施工本身还会产生大量的噪声、粉尘及废气，使得环境进一步恶化。
2．工作面狭窄。
隧道是一长条形管状结构物，一般只有两个工作面，有时由于洞口地质不良或施工干扰等原因，两个工作面还不能充分利用。
如要增加工作面又比较困难，因此，隧道工程往往成为控制工期的重点工程。
3．工序较多，彼此干扰大。
隧道施工技术是一项综合性很强的技术，其主要工序通常包括开挖、出碴、支护和衬砌。
它的施工过程是在地层中挖出土石，以形成符合设计要求的隧道断面轮廓，并进行必要的支护和衬砌，以控制围岩的变形，确保隧道长期安全使用。
为了保证主要工序的进行，还需配备必要的动力和机具设备，以及保持地下施工环境良好的通风、照明、排水、防尘等辅助措施。
各个工序之间必须衔接紧密，才能保证正常的施工进度，但由于工作面有限，各工序间的相互干扰较大，且难以避免。
4．隧道所经的地层，地质条件复杂多变，在施工过程中往往需要改变施工方法。
隧道施工前，只有在充分考虑隧道工程的特点的前提下，编制出合理、科学的施工组织设计，才能使施工安全、快速、优质、低价、高效地进行。
当然，在施工中不能一成不变，必须结合变化了的实际情况和考虑不周的地方，边施工边改进，不断充实提高，使之更好地指导施工。
二、隧道工程实施性施工组织设计的编制依据1．设计文件及变更设计文件；2．施工承包合同书。
3．建设单位有关指标、条约等；4．有关施工会议精神或指导性施工组织设计方案及要求。
三、隧道工程实施性施工组织设计的主要内容隧道施工组织设计通常是以一座隧道为单位进行编制的，对长大隧道而言，在具体施工时还可以每一洞口为单位进行编制，它主要包括：说明书、施工进度图及洞口工地布置图和洞内三管两线布置图等。
第七章 隧道
第一节 隧道的定义、作用及组成 隧道属于地下工程的一种。 地下工程 ：在山体内或地面下修建的建筑物。 一、定义 1、狭义定义：用于保持地下空间作为交通孔道的工程建筑物。 2、广义定义：以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和 尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。（1970年国际经济合作与发
（4） 地下铁道 地下铁道是解决大城市中交通拥挤、车辆堵塞问题、能大量 快速运送乘客的一种城市交通设施。它可以使很大一部分地面客 流转入地下，可以高速行车，且可缩短车次间隔时间，节省了乘 车时间，便利了乘客的活动。在战时，还可以起到人防的功能。 （5）航运隧道 当运河需要越过分水岭时，克服高程障碍成为十分困难的问 题。如果修建航运隧道，把分水岭两边的河道沟通起来，既可以 缩短船只航程，又可以省掉船闸的费用，迅速而顺直地驶过，航 运条件大为改善。 （6）人行地道 城市交叉口，为了提高交通运送能力及减少交通事故，除架 设街心高跨桥以外，也可以修建人行地道来穿越街道或跨越铁路、 高速公路等。这样可以缓解地面交通互相交叉，少占用地面空间， 同时也大大减少了交通事故。
三、隧道组成 主体建筑物
隧道 附属建筑物
洞身衬砌 洞门 明洞 通风 照明 防排水 安全设备
1、洞身衬砌:为控制和防止围岩的变形或坍落，确保围岩的稳定， 或为处理涌水或漏水，或为隧道的内空整齐或美观等目的，将隧 道的周边围岩被覆起来的结构体。 作用：承受围岩压力、结构自重及其它荷载，防止围岩风化、 崩塌和洞内的防水、防潮等。 2、洞门：在隧道的洞口部位，为挡土、坡面防护等而设臵的隧 道结构物。 作用:防止洞口坍方落石、保持仰坡和边坡的稳定。 3、明洞：以明挖法施工修建的隧道，或在露天修建而有回填土 予以遮盖的衬砌结构。 4、通风照明、防排水、安全设备等:确保行车安全、舒适。 5、超前导坑：因隧道断面较大或围岩条件复杂等，在开挖中采 用全断面法有困难的情况下，往往在隧道的开挖断面内超前开挖 小断面的隧道，这种小断面的隧道称为超前导坑。
隧道结构设计
一、衬砌1衬砌形式整体式模筑混凝土衬砌—就地灌筑混凝土衬砌装配式衬砌—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。
喷锚支护—喷射混凝土和加设锚杆、金属网和钢架共同支护复合式衬砌—外衬和内衬两层，所以也叫它为“双层衬砌”2衬砌的适用条件整体式模筑混凝土衬砌—对地质条件的适用性较强，易于按需要成型，整体性好，抗渗性强，并适用于多种施工条件，如可用木模板、钢模板或衬砌模板台车等装配式衬砌—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。
目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道中采用。
喷锚支护—喷锚支护是目前常用的一种围岩支护手段，适用于各种围岩地质条件，但是若作为永久衬砌，一般考虑在Ⅰ、Ⅱ级等围岩良好、完整、稳定的地段中采用。
复合式衬砌—是一种较为合理的结构形式，适用于多种围岩地质条件，有其广阔的发展前途。
3衬砌的一般结构要求混凝土与钢筋混凝土隧道工程所用的混凝土强度等级不应低于C15洞门用混凝土整体灌筑，其强度不应低于C20强度等级对于衬砌段不应低于C20，对于洞门不应低于C15片石混凝土在岩层较好地段的边墙衬砌，可采用片石混凝土（片石的掺量不应超过总体积的20%）。
当起拱线以上1m以外部位有超挖时，其超挖部分也可用片石混凝土进行回填。
选用的石料要坚硬，其强度等级不应低于MU40，有裂隙和易风化的石料不应采用。
石料和混凝土预制块石料或混凝土预制块用强度等级不低于M10的水泥砂浆砌筑衬砌。
石料的强度等级不应低于MU60，并且有裂隙和易风化的石料不应采用。
混凝土预制块强度等级不应低于MU20。
喷射混凝土喷射混凝土的强度等级采用C20，所用的水泥应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥喷射钢纤维混凝土中的钢纤维宜采用普通碳素钢制成，等效直径为0.3～0.5㎜的方形或圆形断面，长度宜为20～25㎜锚杆锚杆的杆体宜用20 MnSi钢筋，也可采用Q235钢筋；缝管式锚杆宜采用16 MnSi钢管，亦可采用Q235钢管；锚杆直径宜为18～22㎜，垫板可采用Q235钢板。
《水工建筑物》第七章：水工隧洞的类型特点、布置构造、总体布置及坝下涵管
泄水隧洞常在出口外设置扩散段，使单宽 流量减小；常用的消能方式有挑流消能和底流 消能。底流式消能具有工作可靠，对下游水面 波动影响范围小的优点。
7.4 坝下涵管
当土石坝枢纽两岸地质条件或其他原因不 宜开挖隧洞时,可采用坝下设涵管的方法满足泄、 放水要求。
优点：结构简单、施工方便、造价较低。 缺点：如设计施工不良或运用管理不当， 极易影响土石坝的安全。 一般在软基上不得采用；对于高坝和多地 震区的坝，在岩基上也应尽量避免采用坝下涵 管。
进入21世纪以来，我国的水工隧洞有了更 快的发展，在建最长的水工隧洞为引黄入晋工 程的南干线7号洞，洞长42.9km。在南水北调工 程中尚有待建的长73km的隧洞（西线一期）。 以上两工程的隧洞总长将超过400km。
我国已建断面积最大的水工隧洞为龙滩右 岸导流洞，其最大开挖断面面积达596平方米 （24.88×26.15)，号称亚洲第一。
7.5.1涵管的类型和位置选择 1.坝下涵管的类型
按过流形态分： 无压涵管、有压 涵管、半有压涵 管。 按断面型式分： 圆形、圆拱直墙 形、箱形。
2.涵管的位置选择 （1）地质条件 应尽可能将涵管设在岩基上。 （2）地形条件 涵管应选在与进口高程相适应的位置。 （3）运用要求 引水灌溉的涵管，应布置与灌区同岸。 （4）管线宜直 涵管的轴线应为直线并与坝轴线垂直。
2.有压隧洞的断面型式和尺寸 断面型式多为圆形，当围岩坚硬且内水压 力不大时，也可采用更便于施工的非圆形断面。 断面尺寸应根据水力计算确定。
二、隧洞衬砌 1.衬砌的作用 承受荷载、保护围岩、减小隧洞表面糙率， 防止渗漏等。
英法海底隧道 拱楔块衬砌
总共用了72万块
2.衬砌的类型 （1）平整衬砌 当围岩坚固、内水压力不大时，用混凝土、 喷浆、砌石等做成平整的护面。 （2）混凝土、钢筋混凝土衬砌 当承受较大的荷载或围岩条件教差时，采用 钢筋混凝土衬砌。 （3）预应力衬砌 对混凝土或钢筋混凝土衬砌施加预压应力， 以抵消水压力产生的拉应力。
《隧道结构构造》课件
隧道结构组成
01
02
03
洞身
隧道的主体部分，包括衬 砌和仰拱。
洞门
隧道的进出口部分，通常 采用端墙式洞门结构。
排水系统
用于排出隧道内的积水， 通常包括排水沟和集水坑 。
隧道结构设计原则
安全可靠
隧道结构设计应满足强 度、稳定性和耐久性的 要求，确保运营安全。
经济合理
结构设计应充分考虑施 工难度、工程造价等因
二次衬砌应在隧道施工完成后 进行，以确保隧道结构的稳定 性和安全性。
仰拱设计
仰拱是隧道底部结构的重要组成部分，主要作用是承受 围岩压力和外部荷载，同时控制底部的变形。
仰拱材料可选用混凝土或钢筋混凝土等，应具备足够的 强度和耐久性。
设计时应根据隧道跨度、围岩压力、外部荷载等因素进 行计算和分析，确定合适的仰拱厚度和材料。
支护结构
根据围岩等级和地质条件，选 择合适的初期支护和二次衬砌 结构。
施工监控
采用自动化监测系统，实时监 测隧道施工过程中的位移、应 力等数据。
防水排水
设计完善的防水排水系统，确 保隧道在使用过程中不渗漏。
某山区公路隧道防排水技术研究
防水材料
选用高分子防水材料，提高隧道的防水性能 。
排水系统
设计合理的排水系统，将隧道内的水引至集 水井，再通过水泵排出洞外。
初期支护应尽早施做，以控制 围岩变形，减少对隧道结构的
影响。
二次衬砌设计
二次衬砌是隧道永久结构的重 要组成部分，主要作用是承受
围岩压力和外部荷载。
设计时应根据隧道跨度、围岩 压力、外部荷载等因素进行计 算和分析，确定合适的衬砌厚
度和材料。
衬砌材料可选用混凝土、钢筋 混凝土或复合材料等，应具备 足够的强度和耐久性。
隧道工程第七章 第七节 二次衬砌
第七章 隧道施工工艺及施工技术
➢斜井与隧道正洞的平面联接形式有单联式、斜交双
联式和正交双联式三种。
正
洞
➢提升机械一般 用卷扬机牵引斗 车，坡度很小时 亦可采用皮带输 送或无轨运输， 斜井内的轨道数 视出碴量而定。
安全岔线 车站长度
变坡点 斜井
双道会车 段>20m
斜交双联式
第七章 隧道施工工艺及施工技术
第七章 隧道施工工艺及施工技术
6.封口方法。当衬砌混凝土灌筑到拱部时，需改为
沿隧道纵向进行灌筑，边灌筑边铺封口模板，并进行
人工捣固，最后堵头，这种封口称为“活封口”。当
两段衬砌相接时，纵向活封口受到限制，此时只能在
拱顶中央留出一个50cm×50cm的缺口，待后进行“死
封口”(图)。 缺口支撑
预留缺口
第七章 隧道施工工艺及施工技术
3. 衬砌 4. 超前量
•平行导坑一般应超前正洞导坑横通道间距的 1~3倍。
5. 平行导坑与正洞的各项作业应分区分段进行， 以减少干扰。分区分段长度应结合横通道及运 输组织来选择。
第七章 隧道施工工艺及施工技术
五、斜井
1.概念
当隧道洞身一侧有较开阔的山谷且覆盖不太厚时， 可考虑设置斜井。
第七章 隧道施工工艺及施工技术
•辅助坑道的净空应根据其用途、运输方式、通风、 排水主要机具尺寸及安全间隙等要求确定，兼顾 运营服务的辅助坑道尚应满足有关使用的要求。
•辅助坑道衬砌可采用模筑混凝土衬砌或锚喷衬砌。
•特长隧道辅助坑道的设置，应在隧道方案研究阶 段结合工期进行系统的研究，通过满足工期目标 的多种辅助坑道组合方案的经济技术比较，择优 选择。
➢坑道大小在单线行车道时，一般底宽为2.6m；三轨 双线行车道时，底宽为3.4m；双线行车道时，底宽 为4.1m(以上均包括单侧设宽70cm的人行道)，高度 通常≥2.6m。
《隧道工程》精品课件第七章 掘进机与盾构
隧道工程 刀具在完整岩石中破岩过程如下图
(1)在完整、密实、均一的岩石中，刀具的刀刃在巨大推力作用下切入岩体，形成割痕。刀刃顶部的 岩石在巨大压力下急剧压缩，随着刀盘的回转，滚刀滚动，这部分岩石首先破碎成粉状，积聚在刀刃 顶部范围内形成粉核区。 (2)刀刃侵入岩石和刀刃的两侧劈入岩体，在岩石结合力最薄弱处产生多处微裂纹。 (3)随着滚刀切入岩石深度的加大，岩粉不断充入微裂纹；再由于微裂纹端部容易应力集中，微裂纹 逐渐扩展成显裂纹。 (4)当显裂纹与相邻刀具作用产生的显裂纹交汇，或显裂纹发展到岩石表面时，就形成了岩石断裂体。 (5)在产生断裂体的同时，各断裂体相互之间会形成一些粒度较小的碎裂体。在断裂体从掌子面落入 洞底进入铲斗时，由于断裂体与刀盘相互间的碰撞作用，又会产生新的碎裂体和岩粉。
1)掘进作业：回转刀盘——伸出辅助推进缸，撑在管片上掘进，将整个掘 进机向前推进一个行程。
2)换步作业：刀盘停止回转——收缩辅助推进缸——安装混凝土管片。 重复上述动作实现掘进。此时管片安装与掘进不能同时进行，成洞速度减 半。
2．开敞式掘进机的掘进循环步骤
开敞式掘进机使用在洞壁岩石能自稳并能经受水平(或X形)支撑的巨大支 撑力的条件下，其作业循环如图所示。
由公式(7-1)可知，在机长L、转弯半径R一定时，可以缩短掘进行程S 来减少水平位移量△。即在转弯时采取短行程多循环的方式来避免由于过大
(1)掘进循环开始时，水平支撑已移动到主机架的前端，将撑靴撑紧在洞壁 上。仰拱刮板与仰拱处的岩面轻微接触，收回后下支撑，此时大刀盘可以 转动，推进千斤顶将转动的大刀盘向前推进一个行程，此即是掘进状态。 (2)在向前推进到达推进千斤顶行程终点处，结束开挖，大刀盘停止转动， 放下后下支撑，同时仰拱刮板支撑大刀盘，此时整个机器的重量全部由前、 后支撑支承。 (3)收回两对水平支撑靴，移动水平支撑到主机架的前端。掘进机掘进方向 的调整可以通过后下支撑进行水平、垂直的调整，达到调整目标。 (4)当水平支撑移到前端限位后，又重新撑紧在洞壁上。此时收回后下支撑， 仰拱刮板与仰拱又转换成浮动接触状态。此时掘进机即处于准备进行下一 个掘进循环。
隧道结构设计隧道工程结构构造设计课件PPT(共43页)
※ Ⅳ级及以下围岩或可能出现偏压时，应设置仰拱。
※ 仰拱的重要性
① 解决基础承载力不够，减少下沉：防止底鼓的隆起变形，调 整衬砌应力的作用；
② 封闭围岩，制止围岩过大的松弛变形，将围岩塑性变形和形 变压力控制在允许范围，提高结构的整体承载力；
偏压衬砌示意图
6、喇叭口隧道衬砌
在山区双线隧道， 可将一条双幅公路隧道 分建为二个单线隧道或 二条单线并建为一条双 幅的情况，衬砌产生了 一个过渡区段，这部分 隧道衬砌的断面及线间 距均有变化，相应成了 一个喇叭型，称为喇叭 口隧道衬砌。
嗽叭口隧道衬砌示意图
二、支护结构
初期支护 (一次支护)
支护 结构 永久支护(二
※ 采用就地整体模注现浇砼，适用较广，截面可以是等截面或 是变截面。
※ IV级以上围岩，地基松软，往往侧压力较大，故宜采用 曲墙带仰拱的衬砌。
设置 作用 仰拱
使结构及时封闭，提高整体承载力和侧墙抵抗侧 压力的能力
抵御结构下沉变形，调整围岩和衬砌的应力状态
※ 严寒地区隧道，不管围岩等级如何，只要有地下水存在， 衬砌型式仍应采用曲墙式衬砌，并在施工中根据情况设置伸 缩缝
※ 在层状围岩中，采用喷锚支护效果较好；
※ 喷锚支护作为柔性支护，变形量较大，其外轮廓线宜预留稍 大的空间（20cm）；
※ 为了使开挖时外轮廓线圆顺，尽可能减少围岩中的应力集中 锚喷衬砌的内轮廓线，宜采用曲墙式的断面形式；
※ 锚喷衬砌内表面不太平整顺直，美观性差，影响司机在行车 中视觉感观，应根据需要考虑内装。
③ 具有防水效果，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。
隧道工程第七章第三节 装渣与运输
28.14
Km/h KW
5.09 22×2
Km/h
5.6
型号
机车用途 机车功率 机车构造速度 最低持续速度 最低持续速度时的牵引力 起动牵引力 机车整备重量
轴重 轮径
JMY240 F型
调车式 175kW 20km/h 6km/h 50.14kN 64.68kN
20t 10t Ø840mm
轨距
轴列式 通过最小曲线半径
•蓄电池电机车俗称电瓶车。它具有体积小，占 用空间小，不排放有害气体，不需要架设供电 线路，使用较安全等特点，但也存在需要有专 门的充电设备，充电工作比较麻烦，牵引力有 限等不足。
第七章 隧道施工工艺及施工技术
•内燃机车具有较大的牵引动力，配合大型斗车 可以加快出碴速度。但在机车运行中排除有害气 体，需要安装废气净化装置或配备强大的通风设 施，故隧道施工中一般不采用。
单பைடு நூலகம்道运输能力较低，一般用在地质较差的短隧道 中。
为解决错车问题，在成洞地段可铺设会车线，有效 长度应能容纳一个列车，一般为50~60m，如图。 在距离开挖面20~30m处应铺设5~10m长的简易道 岔岔线或安装平移调车器供调车之用。
翻斗式
侧卸式
第七章 隧道施工工艺及施工技术
•梭式矿车：由前后车体组成车厢，底部安装刮板 式运输机，其外形如梭而得名。可以单车运输，也 可组成列车运输；可以在栈桥上单轨道卸渣，也可 以在双轨线路上向侧面卸渣。
大型梭式矿车，容积16~25m3
小型梭式矿车，容积4~14m3
第七章 隧道施工工艺及施工技术
ITC320-V45
ITC312-SL
第七章 隧道施工工艺及施工技术
(5)铲斗式装渣机
多采用轮胎走行，也有采用履带走行或轨道走 行的。轮胎走行的铲斗式装渣机多采用铰接车 身，燃油发动机驱动和液压控制系统。
隧道结构体系设计(原理与方法)
隧道支护结构
防水排水设计
采用复合式衬砌结构，包括初期支护和二 次衬砌。初期支护采用喷射混凝土和钢拱 架，二次衬砌采用钢筋混凝土。
采用全包防水设计，设置中心深埋水沟和 侧沟，配备专业的排水系统。
某铁路隧道结构设计
隧道长度与规模
该隧道全长8公里，为双线铁路 隧道。
结构设计原则
确保隧道结构的强度、刚度和 稳定性，满足高速铁路的行车 要求。
力。
智能材料
如形状记忆合金、压电陶瓷等， 能够感知外界刺激并作出响应， 可用于监测隧道结构的健康状况，
实现结构的自适应调节。
智能化技术在隧道结构体系中的应用
1 2 3
智能传感器技术
通过安装智能传感器，实时监测隧道结构的应力、 应变、位移等参数，为结构安全性评估提供数据 支持。
数值模拟与优化设计
利用数值模拟软件对隧道结构进行精细化建模和 分析，优化设计方案，提高结构的经济性和安全 性。
自动化施工与监控
通过自动化施工设备和智能监控系统，实现隧道 施工过程的实时监测和自动控制，提高施工效率 和安全性。
绿色环保理念在隧道结构体系中的应用
节能设计
优化隧道照明、通风等系统设计，采用节能设备和技术，降低能耗 和碳排放。
资源循环利用
对隧道施工过程中的废旧材料进行回收和再利用，减少资源浪费和 环境污染。
结构的耐久性。
03
隧道结构体系设计方法
隧道结构的断设计
根据隧道的功能和用途，确定隧道的断面形状和 尺寸，以满足行车、行人的安全和舒适性要求。
考虑地质条件、施工方法等因素，优化隧道断面 设计，降低施工难度和成本。
考虑环保和景观要求，将隧道断面设计与周围环 境相协调，提高隧道的美观性和舒适性。
隧道衬砌结构设计课程设计
隧道衬砌结构设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解隧道衬砌结构的基本概念、分类和作用；2. 掌握隧道衬砌结构设计的基本原理和方法；3. 了解隧道衬砌结构施工技术及其质量控制措施；4. 了解隧道衬砌结构在工程中的应用及发展趋势。
技能目标：1. 能够分析隧道衬砌结构设计中的主要荷载及其作用机理；2. 能够运用专业知识进行隧道衬砌结构的设计计算；3. 能够根据设计要求，合理选择隧道衬砌结构材料和施工工艺；4. 能够对隧道衬砌结构设计进行合理的优化，提高结构性能和经济效益。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱工程专业，增强对隧道工程建设的责任感和使命感；2. 培养学生严谨的科学态度和团队合作精神，提高解决实际问题的能力；3. 增强学生环保意识，让学生认识到隧道衬砌结构设计在资源利用和环境保护方面的重要性；4. 激发学生创新意识，鼓励学生探索隧道衬砌结构设计的新方法和新工艺。
本课程针对高年级土木工程专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，明确以上课程目标，旨在使学生在掌握基本理论知识的基础上，提高解决实际工程问题的能力，为将来从事隧道工程设计和管理奠定坚实基础。
通过对课程目标的分解和实现，培养学生成为具有专业知识、实践技能和创新精神的土木工程人才。
二、教学内容1. 隧道衬砌结构基本概念：包括隧道衬砌结构的定义、分类、功能及其在隧道工程中的重要性；参考教材章节：第一章第一节。
2. 隧道衬砌结构设计原理：介绍隧道衬砌结构设计的基本原理、设计方法及主要设计规范；参考教材章节：第二章。
3. 隧道衬砌结构设计计算：详细讲解隧道衬砌结构设计中的荷载分析、内力计算、截面设计等；参考教材章节：第三章。
4. 隧道衬砌结构材料与施工技术：介绍隧道衬砌结构常用材料及其性能要求，探讨施工工艺及质量控制措施；参考教材章节：第四章。
5. 隧道衬砌结构设计实例分析：分析典型隧道衬砌结构设计案例，使学生掌握实际工程设计方法；参考教材章节：第五章。
第七章-隧道工程施工放样
P7隧道工程施工放样P7.1隧道工程测量内容1．隧道施工测量的特点（1) 洞外总体控制作为指导隧道施工的测量工作，在隧道开挖前一般要建立具有必要精度的、独立的隧道洞外施工控制网，作为引测进洞的依据；对于较短的隧道，可不必单独建立洞外施工控制网,而以经隧道施工复测、调整后并确认的洞外线路中线控制桩为引测进洞的依据。
（2）洞内分级控制洞内控制点控制正式中线点，正式中线点是洞内衬砌和洞内建筑物施工放样的依据，正式中线点控制临时中线点;临时中线点控制掘进方向。
洞内高程控制与平面相仿,临时水准点控制开挖面的高低，正式水准点控制洞内衬砌和洞内建筑物的高程位置.(3）开挖方法影响测量方式先导坑后扩大成型法对隧道的位置还有一定的纠正余地，隧道施工测量可先粗后精；全断面开挖法一次成型，隧道施工测量必须一次到位.对于采用全断面开挖法开挖的隧道，其测量过程与先挖导坑后扩大成型开挖的隧道基本一样，不同的是对临时中线点、临时水准点的测设精度要求较高，或者是直接测设正式中线点、正式水准点。
（4) 隧道施工的特殊环境对控制点布设提出特殊要求隧道贯通前，洞内平面控制测量只能采用支导线的形式，测量误差随着开挖的延伸而积累。
洞外控制网和洞内施工控制测量应保证必要的精度.控制点应设在不易被破坏的位置处。
2.隧道施工测量的主要内容（1）洞外平面控制测量；对于直线隧道，洞外平面控制测量的目的主要是获取两端洞口较为精确点的平面位置和引测进洞的方向。
对于曲线隧道，洞外平面控制测量除具有与直线隧道相同的目的外，还在于间接求算隧道所在曲线的转向角及两端洞口控制桩与交点的相对位置，进而按设计选配的圆曲线半径和缓和曲线长重新确定隧道中线的位置。
建立洞外平面控制常用的方法有：中线法、精密导线法、三角网和GPS网等.①中线法先将洞内线路中线点的平面位置测设于地面,经检核确认该段中线与两端相邻线路中线能够正确衔接后，方可以此作为依据，进行引测进洞和洞内中线测设。
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2.垂直图 垂直图可用于隧道工程进度分析和控制,工程分析情况 和施工日期一目了然. 3.网络图 图7-4是隧道施工一个作业循环的网络图表示形式 .采 用网络图形式进行隧道施工工序分析,网络图既能反映施工 进度,又有反映各工序和各施工项目相互关联相互制约的生 产和协作关系.可采用网络图表示隧道施工中集中性工程或 线型工程的进度,还可以通过计算机对施工计划进行优化. 它是一种较先进的工程进度图的表示形式.
第二节
隧道施工管理
一,隧道施工计划管理
(一)隧道施工计划编制 1.编制依据和原则
隧道施工计划编制依据 隧道施工计划编制原则 2.隧道施工计划种类和内容 隧道施工年度计划 隧道施工季度计划 月(旬)或日隧道施工计划
3.隧道施工计划编制方法 隧道施工计划是施工组织设计的重要组成部分,而隧道 施工进度计划是施工计划的核心,因此,编制隧道施工计划 应先做好进度计划. (二)隧道施工计划执行,检查与调整 1.隧道施工计划执行的基本要求 保证全面均衡完成隧道施工计划,避免施工过程中出现 时松时紧而造成窝工或抢工现象 要执行按劳分配和各种奖惩制度 要加强生产调度工作,技术组织措施,开展劳动竞赛, 进行经济核算,并要加强施工计划,工程质量和生产安全 的检查工作,以保证隧道施工计划顺利完成
2.隧道施工计划的调度(协调)工作 3.隧道施工统计工作
二,隧道施工技术管理
(一)隧道施工技术管理工作任务及内容 1.隧道施工技术管理工作任务
隧道施工技术管理工作保证措施 隧道工程技术管理主要任务
2.隧道施工技术管理主要内容 3.隧道施工技术管理基础工作
(二)隧道施工技术责任制及技术管理 1.隧道施工技术责任制 2.隧道施工技术管理工作内容
4.隧道施工机械场所的位置,要求便道可直达,并用电用 水方便. 5.隧道工地的临时道路 6.行政管理和生活福利设施,应方便生产及方便工人生活. (四)隧道工地生活房屋的布置 生活用房要与洞口保持一定距离,以保证工人和工作人 员有一个较安静的休息环境,但又不宜过远及工人上下班行 走方便. 总而言之,隧道施工场地布置要尽量做到"占山不占地, 占地不占田,修路又造田".
(二)材料库 大宗材料(如砂,石料,水泥,木材,钢材等)的存放 地点(砂,石料堆放场地,水泥仓库,木材仓库,钢材仓库) 及木材,钢材加工场地的布置,应考虑材料运进工地方便, 易于卸车,靠近使用地点,注意防洪,防潮及防火的要求, 并应便于加工搬运和施工使用等. (三)隧道施工生产房屋和生产设施布置 1.通风机房和空压机房应靠近洞口,尽量缩短管道长度,以 减少管道中能量损失,尤其要尽量避免出现过多的角度弯折. 2.搅拌机应尽量靠近洞口,靠近砂,石料,便于装车运输等. 3.炸药和雷管要分别存放.
6.合理组织冬,雨季施工和力求降低冬,雨季施工的 附加费用. 7.节约隧道施工用地,少占或不占农田,注意水土保持 和重视环境保护. 8.统筹布置隧道施工场地,要确保施工安全,要方便职 工,民工的生产和生活. (三)编制程序 编制隧道施工组织设计时,既要遵守一定的程序,还要 按照隧道施工的客观规律,协调和处理好各个因素的关系, 采用科学的方法进行编制,编制程序如图7-1所示.
1.严格遵守签订的工程施工承包合同或上级下达的施工期 限,保证按期或提前完成隧道施工任务,交付使用通车运 营. 2.遵守隧道施工技术规范和操作规程,确保隧道工程质量 及施工安全. 3.采用新技术,新工艺,新方法,不断提高机械化施工及 预制装配化施工进度,降低成本和提高劳动生产率,减轻 劳动强度,统筹安排施工及尽量做到均衡生产. 4.开源节支,精打细算,充分利用现有设施,尽量减少临 时工程,降低工程造价,提高投资经济效益. 5.认真贯彻就地取材的原则,尽量利用当地资源.
隧道施工图纸学习与会审 隧道施工技术交底 隧道施工技术档案管理制度
三,隧道施工质量管理
(一)隧道施工全面质量管理 1.全面质量管理特点 具有广泛群众性,全面性,预防性和可控制性,服务性, 科学性,工作质量与工程质量责任明确性等.
2.全面质量管理基本方法 对施工全过程进行科学管理的系统及包括质量教育,PDCA (Plan,Do,Check,Action,即计划,实施,检查,处理) 制度,技术标准化及QC(Quality Control)小组活动四部分. 隧道施工全面质量管理,常用的几种数理统计方法有: (1)主次因素排列图法(如图7-5所示).
(三)施工场地布置 根据洞口地形,做好材料堆放,临时房舍位置,运输 线路,弃碴场地,专用机械及搅拌站场地等的规划.
四,隧道施工场地布置
(一)弃碴场 1.弃碴场宜设在空地的低洼处,并尽量少占用农田. 2.如无弃碴场地而弃于河道中,应满足水流畅通和通航要 求;并应检查各种水位时弃碴是否会形成挑水影响本岸和彼 岸坡面稳定. 3.运距不远时可考虑弃碴做洞外路基填方和桥头路堤填土, 考虑弃碴做施工场地的填筑及填补沟壑造田. 4.注意环境保护 .
图7-4 导坑掘进循环网络图
(三)隧道施工进度计划编制步骤 1.将隧道工程分部项目的施工划分工序 2.计算各工序的工程量 3.计算各工序的劳动量和机械台班量 4.计算各工序的生产周期 5.安排各工序的施工进度 6.检查和调整施工进度计划 7.隧道施工资源需求量计划及其它图表 8.特殊地段的施工进度图绘制
表7-1衬砌质量检查结果统计表
不良原因 1.模板表面不平 2.配合比不当 3.捣固不充分 4.拱架未支牢 5.接头不良 图7-5主次因素排列图 不良处数 198 25 103 18 不良率(%) 47.7 6.0 24.7 4.3
(2)因果关系分析图法 分析工程质量问题因果 关系,寻找产生质量问题原 因的一种方法,以便对症下 药采取良方予以解决.如图 7-6所示. (3)直方图法 通过概率数分布来分析 研究数据的集中程度和波动 范围的数学方法.用横坐标 表示特性单位,以纵坐标表 示频率数,如图7-7所示.
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(二)隧道工程成本管理 1.隧道工程成本的计划 2.隧道施工工程成本责任的控制 3.隧道工程成本核算与分析
五,隧道施工安全管理
隧道为地下线型工程建筑,隧道施工属地下作业,存在 很多不安全的因素,主要有:坍塌方,冒顶片帮,危石坠落, 物质打击,爆破和运输事故,车辆伤害,机械伤害,起重伤 害,瓦斯爆炸,岩爆,中毒和窒息,触电,火灾,灼烫,涌 水,淹溺,放炮,其它伤害等.所以在隧道施工中,必须高 度认识"领导是关键,教育是前提,设施是基础,管理是保 证"这一真理,建立健全隧道安全生产的管理体系,一定要 做好安全管理工作.
五,施工进度计划
(一)隧道施工作业方式 隧道施工作业方式有: 1.顺序作业 按工艺流程和施工程序安排作业,即按先后顺序进行组织 施工操作. 2.平行作业 线型隧道工程施工作业面特点是很长,因此,根据隧道各 分项工程和施工技术的需要,分为几段或几个施工点,同 时按程序施工.
3.流水作业 这种作业方式是将隧道工程划分为若干个施工段或工区, 某一工种的工人队(组)先在第一施工段完成第一道工序, 再转移到第二施工段完成同一道工序. (二)隧道施工进度图 隧道施工进度计划一般采用隧道施工进度图来表示.隧 道施工进度图有横道图,垂直图和网络图三种形式. 1.横道图 横道图表示方法,适用于绘制集中性的工程进度图,材 料供应计划图,或作为辅助性的图示,附在说明书中向隧道 施工单位下达任务.
(二)隧道工程的实施性施工组织设计
实施性施工组织设计的主要内容有: 1.工程概况 2.施工准备工作的安排 3.工程数量 4.材料数量 5.机械(具)配备 6.劳力及工班组织 7.提供各种施工设计 8.洞口平面布置图 9.施工组织进度图 10.质量及安全措施
二,隧道实施性施工组织设计编制依据原则及程序
(一)编制依据 1.隧道的各种设计文件,标准图,工程数量. 2.工期要求,劳力,材料,机械(具),运输等条件. 3.现场调查资料,预先选定的施工方案. 4.各种定额指标,包括劳动定额,材料定额和机械定额. 5.各种质量,安全规划及管理制度. (二)编制原则 根据隧道工程的技术与经济特点,在编制隧道施工组 织设计时应贯彻以下原则:
图7-1 施工组织设计编制程序
三,隧道施工前的准备工作
(一)技术准备 1.审核设计文件. 2.控制桩的复核和复测. 3.施工调查. 4 4.确定施工方案. 5.培训专业人员. 6.编制实施性施工组织设计. (二)物资准备 对隧道施工中的各种材料,机械(具)需要量及其供应 计划,来源,采购,运输等都要做到件件落实.特别要保证五 大材(木材,钢材,水泥,油料,炸药)的需求.
第七章
隧道施工组织设计与施工管理
第一节 隧道的施工组织设计
一,隧道各阶段施工组织设计的内容
(一)隧道工程的指导性施工组织设计 1.施工组织设计说明书 2.主要工程数量表 3.主要机具设备表
4.隧道进出口及斜井,竖井,横洞,平行导坑洞口施工场 地布置图. 5.隧道各口施工通风设计图 6.隧道各口施工通风风道及机械安装设计图 7.施工排水设计图 8.施工动力及照明线路布置图 9.隧道防尘及其它必要措施设计图 10.指导性施工组织设计图(含劳动力动态图) 11.过渡工程设计图 12.其它必要的布置图或设计图
图7-7 直方图 图7-6 因果关系分析图
(4)控制图法(又称管理图或监控图法) 对隧道工程施工进行分析,监督和控制的工具,可用于工程 质量控制,隧道施工进度控制及原材料的消耗控制等. (二)确保隧道工程质量和工期的保证措施 (三)隧道施工工程质量检查与验收工作
四,隧道施工经济管理
隧道工程施工经济管理工作,主要是施工定额和控制工程项 目的成本管理两大项内容. (一)隧道工程建设标准定额使用 标准定额是指在规定的一定时间内完成工程质量合格的单 位工程数量所消耗的劳力,材料和机械台班等数量的标准.