第一次地下作业答案

1．名词解说
地下工程：在山体内或地面下修建的建筑物
地道：以保持地下空间作为运输孔道的地下工程
导坑：在地下开挖出一个洞窟并延长成为一个长形的孔道
衬砌：在坑道的四周修建支护结构
洞门：在地道端部外露面修建的为保护洞口和排放流水的挡土墙式结构明
洞：在洞门与洞身间用明挖法修建的地道
垭口：分水岭的山脊线上高程相对较低处
越岭线 :当铁路路线需要从一个水系过渡到另一个水系时，一定超越高程
很大的分水岭。

这段线路称之为越岭线。

河谷线 :铁路沿河傍山而行时称之为河谷线。

地道长度：其进进口洞门墙表面面与线路内轨顶面的交线同线路中线的交
点之间的距离。

地道净空 :指地道衬砌的内轮廓线所包围的空间。

地道建筑限界 :指包围“基本建筑限界”外面的轮廓线。

即要比“基本建筑
限界”大一些，留出少量空间，用于安装通信信号、照明、通风、电力等设备。

2．简答题
（ 1）地道的种类
1.从地道所处的地质条件来分，能够分为土质地道和石质地道。

2.依据地道的长度能够分为短地道（铁路地道规定：L≤ 500m；公路地道规定： L≤500m）、中长地道（铁路地道规定： 500＜L≤3000m；公路地道规定500＜L＜1000m）、长地道（铁路地道规定：3000＜L≤10000m；公路地道规定
1000 ≤ L≤ 3000m）和专长地道（铁路地道规定：L＞10000m；公路地道规定： L ＞
3000m）。

3.按国际地道协会（ ITA）定义的地道的横断面积的大小区分标准能够分为
极小断面地道（ 2～3 ㎡）、小断面地道（ 3～10 ㎡）、中等断面地道（ 10～50㎡）、大断面地道（ 50～100 ㎡）和特大断面地道（大于100 ㎡）。

4.从地道所在的地点来分，能够分为山岭地道、水底地道和城市地道。

5.从埋深的深度来分，能够分为浅埋地道和深埋地道。

6.依据它的用途来分，能够分为交通地道、水工地道、市政地道和矿山隧
道.（2）剖析战胜高程阻碍三种方案的优弊端
路行进方向假如碰到高峰，高峰就成了高程阻碍。

有三种解决方案：
（1）绕行方案；（ 2）深堑方案；（ 3）地道方案
（3）剖析解决平面阻碍两种方案的优弊端
在山区，线路不得不依山傍河迂回行进。

假如山嘴伸出太急，线路就没法
随之围绕。

这就出现了平面阻碍。

解决平面阻碍有以下两种方案：（ 1）沿河傍山
绕行方案；（ 2）地道直穿方案从长久的利益来看，地道方案常常是比较合理的。

（4）地质结构对地道地点选择的影响
（1）单斜结构区地道地点的选择
脆弱结构面指的是层间接触面，有的是密切贴附的，有的是出现裂痕又为
一些细碎物质所填补了的。

从力学看法来看，一种岩体的强度经常不是由岩石
自己的强度来控制，而是由它的脆弱结构面的强度来控制的。

单斜结构的层次大概平行而有同一倾角。

常有的工程地责问题为不平均的
地层压力、偏压、顺层滑动等现象，故地道中线以垂直走向穿越最为有益。

在单斜结构的地质条件下，一定预先把地层的结构和倾角大小检查清楚，
必定要尽可能避开脆弱结构面。

特别是不要把地道中线设成与脆弱结构面的走
向一致或平行，起码要成必定的交角。

（2）褶曲结构区地道地点的选择
在褶曲结构的地域，地层一部分翘起成为背斜，另一部分下绕成为向斜。

（3）断裂结构、接触带地道地点的选择
断裂结构及不一样岩层的接触带，其裂隙发育，并有被挤压呈破裂的块
碎石、角砾及断层泥存在，断层泥遇水时强度很低，破裂的块碎石常常是地下
水的优秀通道。

当地道线路一定经过断层带时，应尽量使线路与断层走向正交，使经过断
层的地段最短，同时在施工时，做好各样支护及防水举措。

切忌沿着(或凑近平行)断层带或破裂带修建地道，同时应避开严重破裂带，不得已时，也要与严
重断层破裂带分开足够的安全距离。

（5）不良工程地质和不良水文地质对地道地点选择的影
响不良地质对地道地点的选择
从地质条件进行地道地点选择时，最重要的影响要素是不良地质。

不良地
质系指滑坡、参差、崩坍，岩堆，危岩，落石、岩溶、陷穴、泥石流、流砂、
断层、褶皱、涌水及第四纪聚积层等不良地段。

它们各有其特色，也各有其影
响。

（1）滑坡地域
山坡土体在重力作用下，沿某一脆弱面有整体下滑的趋向，形成了滑坡。

滑坡产生的原由：① 地下水的活动；② 河流冲洗坡脚；③ 人为切坡。

选择地道地点时，应尽可能避开滑坡区，可把地道置于滑坡面以下的稳固岩体
中。

当确知滑坡是多年静止了的死滑坡或古滑坡，则不得已时，也可把地道置
于滑坡体以内，但要上部减载和增强排水。

山坡陡峻的地段，山体裂隙受风化而崩解，离开母岩，成块地从斜坡翻腾
坠落。

在选择地道地点时，应尽量避开，不得已时，也不要把地道置于地表不厚
的傍山地点，应尽可能地深进山体之中，穿过稳固的岩层。

当倒塌不太严重，而洞口一定落在倒塌地域，则可设置一段明洞来解决。

（ 3）岩堆地域
岩石经过风化作用，分解和剥离成为大小不一的块体，从山坡上方滚下，
或冲洗夹持而聚积在山坡较缓和处或坡脚处，形成无粘结力的聚积体。

在选择地道地点时，宜把地道地点放在岩堆以下的稳固岩体之中。

（4）泥石流山顶齐集的土壤和各样砾石、岩块遇到水的浸融成为流体，
顺山沟或狭谷流淌而下、来势凶狠，损坏力极大。

在决定地道地点时，务必躲
开泥石流泛滥区。

如闪避不开，也应选在泥石流下切深度以下的基岩中经过。

要查明泥石流冲积扇范围，不行把洞口放在冲积扇范围以内。

（5）溶洞地域石灰岩质地域，岩石受流水的化学作用，溶蚀而形成空穴。

穴中有的积水，有的被土石填补，均为不行承重的虚地基。

尽量避开，如
没法避开时，地道与溶洞应有足够的安全距离，以垂直或大角度穿过，使经过
岩溶地段为最短。

实在没法做到而又在坚硬的盐类时，则可在地道内建桥越过。

（ 6）瓦斯地域在产煤的地域中，储藏着有害气体，如甲烷 (CH4)和二氧化碳(CO2)。

地道开挖时，有害气体逸出；轻则致人窒息，重则惹起爆炸，危害甚
大。

选择地道地点时，最好能避开。

不得已时，应做好通风稀释的举措。

（ 7）黄土地域选择地道时应避开沟壑及地下水活动和地面陷穴密集的地区。

3.不良水文地质对地道地点的选择
根源：地下水多是由地表水的浸透或地下水源补给的。

地下水有时是流动的，有时是静止的，有时还有压力水头。

地下水的存在，使岩石融化、强度降低，层间夹层融化或稀释，促成了层间的滑动。

选择地道地点时，最好不从富水区中经过。

不得已时，也要尽可能地把地道置于地下水位以上的地方，或在不透水层中穿过。

（ 2）地温
恒温层：地表以下在必定的深度内陆温基本上是恒定不变的，称恒温层。

地温梯度：恒温层以下地温每提升一度所需增大的深度。

据一般测定，地温梯度约为33m 左右。

尽量不把地道放在山体太深处。

碰到部分地域埋深太大或高地温时，则应作好通风降温举措。

（ 6）越岭线上地道地点的选择应试虑的问题
越岭线路的特色是要战胜很大的高差，线路长度和平面地点又取决于线路纵坡。

越岭地道主要应解决的问题是：垭口的选择、过岭高程确实定、垭口双侧线路展线方案的布局，其三者是互相联系又互相影响的。

（7）河谷线上地道地点的选择应试虑的问
题河谷线上地道地点的选择
铁路沿河傍山而行时称之为河谷线。

简单产生的问题：坍方落石，浅埋偏压。

选定原则：宁里勿外。

傍山浅埋地道外侧拱肩山体最小覆盖厚度：地道结构不致遇到偏压，还可
以形整天然供，洞顶以上外侧应有足够的厚度。

（ 8）在决定采纳一种地道方案以前，应与那些方案进行比较？考虑哪些因素？
一、地道方案与明堑的比较
地道方案造价高，施工技术复杂，工期长，战时可做车辆遮蔽所。

明堑方案省钱，省事，迅速，但需展线和抬坡，营运后患多。

明堑太深
时，开挖后边坡不稳，施工时坠石掉块，营运后因为风化和地表水冲洗可能致
使边坡坍方。

二、地道方案与跨河建桥方案的比较
当河对岸地形平展，可使路线条件有所改良时，可建桥跨河，交替利用左
右岸有益地质、地形条件的方案，以便绕避不良地质和减小地道工程。

1．跨河建桥方案的优弊端
① 一般状况是桥梁长度短而每延米的造价高；
② 一般越过河谷的桥梁，河心不宜设墩，因此中孔跨度较大，两头基础
一定十分坚固；
③ 在洪水或寒冷期间，施工就比较困难，因此施工有季节性；④ 跨河桥的最大弊端是桥头两头必定是曲线，甚至曲线半径很小。

这就使得线路的行车条
件变坏；
⑤ 假如线路本来要抬坡争取高程的，转为桥梁后，桥身及两头引线都要放
在平坡上，于是就达不到争取高程的目的。

经验指出：“山体可穿而不宜大挖，大挖必坍”。

在保证安全的前提下，进行经济和技术上的比较。

⑥ 在国防意义上，跨河建桥常常是空袭的显然目标，一旦遇到损坏，全
线就要中止，并且不可以做暂时便线。

2．地道方案的优弊端
① 地道相对较长而每延米的造价要低一些；② 地道穿山而过，线路直、短、平；③ 施工不受季节影响；④ 地道建成后维涵保养的工作量较小；⑤ 战时可
作列车遮蔽所；⑥ 假如线路前面碰到不良地质地段，修建地道将增添困
难。

⑦ 假如地道太长，工程太大，出碴太多，将会拥塞河流，施工场所不如
桥梁宽阔，不可以容纳更多的人同时施工，那就不如建桥了。

线路经过地质不良的地域，或是要战胜前面的高程阻碍，在准备采纳地道
方案时，还应该从工程难易，规模大小、工期长短、造价高低以及此后营运的
能力、经济效益和国防作用等方面与其余的方案进行比较，才能服气地显示出
地道方案的合理性。

（9）地道洞口地点的选择原则和指导思想 :早进晚出，保护环境
选择地道洞口地点的原则： 1．让水：洞口选在沟谷一测，让出沟心。

2．地质条件要好：避开不良地质地段。

3．保持陡立岩体的均衡：少损坏
地表坡面，保持山体的天然均衡。

4．提早进洞：解决路堑弃土及排水困难。

5．正面如山：无偏侧压力。

斜交时其交角不小于45o。

6．防治洪水倒灌：地道洞口标高应超出洪水位加波涛高。

7．限制边仰坡的高度和坡度。

8．洞口邻近要有相应的排水设备，劝导横跨线路的水流。

9．地势宽阔，易安排生产。

（ 10）曲线地道的弊端
① 需加宽：地道建筑限界需加宽，坑道尺寸加大，增大了开挖土石数目，增
添了衬砌的圬工量。

② 断面变化：支护和衬砌的尺寸不一致，施工时技术上较为
复杂。

③ 空气阻力大：抵消了一部分牵引力。

④ 不利于通风：洞壁对气流的阻
力加大，增添了风机能耗。

⑤ 钢轨磨耗严重：列车运转产生了离心力，再加上洞
内空气湿润。

⑥ 增添了保护作业量和难度：需检查线路平面和水平。

⑦施工丈量偏差：操作复杂，精度降低。

（11）曲线地道设计应注意的问题
① 短曲线，大部分径，设两头（大部分径曲线尽可能设在两边且尽量短）。

② 缓在外（和缓曲线设在洞外）：半径渐变，外轨超高渐变，致使列车行驶不安稳。

③ 圆大一勿频频（圆曲线的长度不该短于一节车厢的长度，尽可能不要设一个以上的曲线，更不要设反向曲线或复合曲线）。

④ 夹直线须大三：假如列车同时跨在两条曲线上时，两曲线间应有足够长的夹直线，一般是要求
在三倍车辆长度以上。

总结起来就是：短曲线，大部分径，设两头，缓在外，
圆大一，勿频频，夹直线须大三。

（ 12）地道内线路的坡道形式、优弊端及合用范围
1．单坡型：用于紧急地段或须展线的地域，可争取高程。

长处：①争取高程；② 施工及丈量方便；③ 促使洞内的自然通风。

弊端：施工阶段，关于下坡进洞的一端，① 洞内水流向开挖工作面；② 运碴时，空车下坡重车上坡，运输效率低。

2．人字型坡：合用于长地道，特别是越岭地道。

长处：①施工时水自然流向洞外；② 运碴时，重车下坡，空车上坡，运输效率高。

弊端：坡顶的通风状况不好，列车经过时排出的有害气体齐集在两坡间的巅峰处。

（ 13）地道内坡道折减的原由及方法
地道内坡度折减的原由：① 洞内粘着系数降低：湿度大，煤烟渣滓落在轨面上；② 洞内空气阻力增大。

洞外曲线上： i
允=i
限-i
曲
i
允——设计中同意采纳的最大限坡；
i
限——依据线路等级规定的限制最大坡度；
i
曲——曲线阻力折算的坡度折减量。

长度大于 400m 的曲线地道内： i
允= m i
限-i
曲
式中 m 为地道内线路的坡度折减系数，与地道的长度和机车种类相关。

（14）地道内坡段长度的限制
（15）地道内相邻坡段的连结方式及要求
1．限制相邻坡段坡度的代数差值：从安全的看法出发，两坡段间的代数差
值△P 不该大于重车方向的限坡值 i
允。

２．人字坡：坡顶代数坡差△P 很简单超出限值，此时，同意在坡项处设置
一段长度不超出 200m 的分坡平道。

３．在变坡点处应设置竖曲线来连结。

铁路地道设计规范规定，Ⅰ 、Ⅱ级铁路相邻坡段的坡度差大于 3‰，Ⅲ级铁路相邻坡段的坡度差大于 4‰时，应圆曲线型竖曲线连结；竖曲线的半径在Ⅰ、Ⅱ级铁路应为10000m，Ⅲ级铁路应为5000m。

防止和缓曲线与竖向曲线相重叠，免得列车到此，既要摇晃又要仰
俯，同时也降低了保养工作的难度。

４．检算车速：经过地道的最低速度。

铁路地道设计规范规定，内燃机车牵引的铁路地道，长度在 1000m 及以下的地道检算车速不该小于计算速度，长度在1000m 以上的地道检算车速不该小于 25km/h 。

当检算车速小于上述值时，应在洞外设置加快缓坡。

５．其余方面车站上的地道，因受站场作业限制，应采纳必需的工程措
施，以保排水通畅 .当地道洞口位于滨河可能被洪水吞没地带、水库回水影响范
围或受山洪威迫地段，其路肩高程应超出设计水位加波涛侵袭高度和壅水高度
起码 0.5m。

设计水位的洪水频次标准在Ⅰ、Ⅱ级铁路应为1/100，Ⅲ级铁路为
1/50；当观察洪水 (包含检查靠谱的有重现可能的历史洪水 )高于上述设计洪水频次标准时，则应按观察洪水设计，但当观察洪水的频次在Ⅰ、Ⅱ级铁路超出1/300，Ⅲ级铁路超出 1/100 时，则应分别按 1/300 和 1/100 设计。

（ 16）曲线地道净空加宽的原由和方法
1.加宽原由①车辆经过曲线时，转向架中心点沿线路运转，而车辆自己却
不可以随线路曲折仍保持其矩形形状。

故其两头向曲线外侧偏移（d 外），中间向曲线内侧偏移（d
内1）。

②因为曲线外轨超高，车辆向曲线内侧倾斜，使车辆限界上的
控制点在水平方向上向内挪动了一个距离（ d
内2）。

2．加宽值的计算
（1）单线曲线地道加宽值的计算
① 车辆中间部分向曲线内侧的偏移
d
内1= l2/8R
② 车辆两头向曲线外侧的偏移
d
外=(L2- l2) /8R
③ 外轨超高使车体向曲线内侧倾移
d
内2= HE/150=2.7E
式中 l——车辆转向架中心距，可取18m；L——标准车辆长度，我国为26m；
R——曲线半径（ m）；
H——地道限界控制点自轨面起的高度；
E——曲线外轨超高值，其最大值不超出15 ㎝。

关于单线曲线地道净空的加宽值为：
内侧加宽 W
1=d
内1+d
内2=4050/R+2.7E（㎝）
外侧加宽 W
2=d
外= 4400/ R（㎝）
总加宽 W= W 1+
W
2=d
内1+d
外
=8450/ R + 2.7E（㎝）
（2）双线曲线地道加宽值的计
算双线曲线地道的内侧加宽值 W
1 及外侧加宽值 W
2与单线曲线地道加宽值的计算同样。

即内侧加宽 W
1=d
内1+d
内2= 4050/R+2.7E（㎝）
外侧加宽 W
2=d
外= 4400/ R（㎝）
内外侧线路中线间的加宽值 W
3
HE/150/2（㎝）
其余状况时 W
3= 8450/R（㎝）
总加宽 W= W
1+ W
3
（ 17）曲线地道与直线地道衬砌的连接方法
地道衬砌施工中，对不一样宽度衬砌断面的连接，可采纳在衬砌断面变化点错成直角台阶的错台法及自加宽断面终点向不加宽断面延长 1m 范围内渐渐过渡的顺坡法。

（ 18）地道衬砌断面的初步制定应试虑的要素
1.内轮廓——选定净空形状
原则：紧贴限界，衬砌表面平顺圆滑。

2.结构轴线——抽象出进行计算的几何形状
地道衬砌是一种受压结构，结构的轴线尽可能地切合荷载作用下的压力
线。

2014.10 按以下两种状况计算：
当外侧线路的外轨超高大于内侧线路的外轨超高时W
3=8450/ R+。