隧道工程B第3讲
第03讲 施工现场安全防护(一)
第三节 施工现场安全防护 知识点 专项施工方案和安全技术交底 施工现场安全防护规定 消防责任和消防措施 工伤保险和办理意外伤害保险目录1 专项施工方案和安全技术交底 目录一、编制安全技术措施和施工现场临时用电方案 一、编制安全技术措施和施工现场临时用电方案 施工单位应当在施工组织设计中编制安全技术措施和施工现场临时用电方案。
二、编制安全专项施工方案 二、编制安全专项施工方案 『思路』掌握哪些项目需要编制，谁编制，谁审查签字，谁监督。
『例题·单选题』施工单位应当组织专家对专项施工方案进行论证、审查的专项工程是（ ）。
A.爆破工程 B.脚手架工程 C.模板工程 D.地下暗挖工程『正确答案』D『答案解析』本题考查的是专项施工方案。
对于深基坑、地下暗挖工程、高大模板工程的专项施工方案，施工单位应当组织专家进行论证、审查。
『例题·单选题』对于一定规模的危险性较大的分部分项工程要编制专项施工方案，并附安全验算结果，经（ ）签字后方可实施。
A.施工单位的项目负责人 B.施工单位的项目负责人和技术负责人 C.施工单位的项目负责人和总监理工程师 D.施工单位的技术负责人和总监理工程师『正确答案』D『答案解析』本题考查的是专项施工方案。
对下列达到一定规模的危险性较大的分部分项工程编制专项施工方案，并附具安全验算结果，经施工单位技术负责人、总监理工程师签字后实施，由专职安全生产管理人员进行现场监督：（1）基坑支护与降水工程；（2）土方开挖工程；（3）模板工程；（4）起重吊装工程；（5）脚手架工程；（6）拆除、爆破工程；（7）国务院建设行政主管部门或者其他有关部门规定的其他危险性较大的工程。
对前款所列工程中涉及深基坑、地下暗挖工程、高大模板工程的专项施工方案，施工单位还应当组织专家进行论证、审查。
（一）危大工程安全专项施工方案的编制 实行施工总承包的，专项方案应由施工总承包单位组织编制；实行分包的，可以由相关专业分包单位组织编制。
隧道工程施工基础知识详解
隧道工程施工基础知识讲解赵源林各位同仁下午好，感谢局给我们这次机会，让我们一起系统的学习隧道施工基础知识。
下面由我给各位介绍，有不对之处欢迎指正，以帮助我在今后工作中提高。
见天我主要介绍以下几个方面：概念、新奥法力学基础、围岩的工程性质、隧道施工方法、隧道辅助施工工法、不良地质隧道施工、隧道施工临时工程、体会。
当然，隧道系统性内容较多（如未介绍的地质学、爆破学、监控量测等），需要各位在施工中不断积累、总结、提升P1.隧道施工基础P2.第一部分概念P3.隧道基本概念地下工程—修筑于地下的建筑结构物称为地下结构。
为建设这些地下结构所进行的工程，通称为地下工程。
隧道—保持地下空间作为交通、水工通道的地下工程，称为隧道。
隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。
隧道可分为交通隧道，水工隧道，市政隧道，矿山隧道。
优点：1、可直线穿越障碍物；2、与障碍物间无冲突并节约土地，输送速度快，输送能力大。
缺点：1、与其它工程相比，隧道工程属于最难人工建筑物之一。
影响因素多，隧道受地质、水文状态等多方面的影响；2、难以保证计算准确性，与其它结构不同，没有精确计算隧道力学的方法，计算结果的准确性受力学模型的限制；3、施工难度大，可发生如塌方、地下涌水、突泥、瓦斯等多种意外情况；4、造价高、波动大，在不同地质条件下，造价的波动大约为5倍，有时可达9～10倍。
导坑—隧道修建首先在地下开挖出一个洞穴并延伸成为一个长形的孔道，称之为导坑。
如平行导坑、超前导坑、泄水洞等。
衬砌—在坑道周围修建的支护结构。
包括初期支护和二次衬砌。
初期支护一般有喷射混凝土、喷射混凝土加锚杆、喷射混凝土锚杆与钢架联合支护等形式；二次衬砌一般是混凝土或钢筋混凝土结构。
洞门—在隧道两端外露部分为保护洞口和排放流水所修建的挡土墙式结构。
端墙式、斜截式。
隧道附属建筑物—避车洞、防排水设备、通风系统等。
隧道施工—施工方法、施工技术和施工管理的总称。
隧道及地下工程施工安全管理技术讲座
①
②
③
F11断层工程和水文地质条件
a .狭长的低洼槽谷，有利于降雨及ห้องสมุดไป่ตู้水的汇聚。 b .厚层的白云岩、灰岩等利于岩溶的发育。 c .走向裂隙、横张裂隙等利于岩溶个体间的水力联系。
上述条件促成槽谷带状富水，在排泄基面控制的水动力作用 下，促使岩溶裂隙发育成管道，最终发育成暗河。并为F11断层 提供了丰富的地下水补给。
案例1：宜万线的齐岳山隧道
➢ 宜万铁路齐岳山隧道是宜万铁路4座重大风险的隧道之 一，其余三座都已贯通，唯有齐岳山凶吉未卜，出口原 施工单位为十五局，后交由我们施工。
➢ 齐岳山隧道进出口段最大的施工安全风险来源于溶洞、 溶槽突水、突泥。针对这一重大风险源我集团项目部高 度重视，采取了一系列综合措施：
二、风险识别及施工安全风险管理技术
3、由于对揭示的水文地质和前方预报的水文地 质分析认知上的错误，采用了与实际水文地质 不相适应的方案和方法，这是最危险和最直接 的风险，可导致重大事故乃致无法挽回的灾难 性事故发生，下面分析几个案例：
二、风险识别及施工安全风险管理技术
4、案例分析
• 宜万线的齐岳山隧道 • 张集铁路的旧堡隧道 • 渝怀线圆梁山隧道 • 北京南站至北京西客站联络线
➢ 齐岳山隧道整体上划分为三个水文地质单元：① 进口 以齐岳山背斜为主体的岩溶富水区；② 中部由得胜场 岩溶、暗河、F11断层组成的槽谷富水区；③ 出口以 箭竹溪向斜为主体的碎屑岩含水区。
➢ 根据水文地质的差异，得胜场槽谷又可划分为可溶岩 富水带、F11断层破碎带，对应段落里程为 DK364+900～DK365+110、DK365+110～ DK365+355。
《隧道工程》作业完整版讲解学习
绪论思考题1. 什么是隧道？2. 隧道的种类有哪些？3. 隧道设计包括的内容有哪些？4. 和地面结构相比，隧道工程有哪些特点？5. 试从隧道的广泛用途上论述学习、研究与发展隧道技术的重要意义。
6. 你认为隧道工程需要解决的难题有哪些？第二章思考题1、隧道工程地质调查与勘测的内容有哪些？2、施工地质超前预报的内容有哪些？3、简述岩石与岩体的区别。
4、岩体的工程性质有哪些？5、围岩的定义，围岩分级的目的？6、围岩分级的基本因素有哪些？7、影响围岩稳定性的主要因素有哪些？8、简述我国铁路隧道设计规范的围岩分级方法。
第三章思考题：1、影响隧道位置选择的因素有哪些？2、越岭隧道与河谷隧道有何区别？它们在位置的选择上采取什么原则？3、地质条件对隧道位置选择有哪些影响？4、隧道洞口位置的选择遵循哪些原则？确定洞口位置考虑哪些因素？5、什么是隧道净空？6、铁路隧道的横断面是根据什么设计的？7、简述曲线铁路隧道加宽的原因和方法。
8、曲线铁路隧道和直线隧道衔接的方法是什么？向直线方向延长13m和22m的理由是什么？9、公路隧道建筑限界包含哪些内容？10、隧道衬砌断面设计的原则是什么？计算题1、某隧道位于半径R=800m的圆曲线上，通过三级围岩地段，设计为直墙式衬砌，曲线加宽40cm,中线偏移值d=12.5cm，外轨超高值E=9.5cm，隧道竣工后，测得DK23+15 DK23+20 DK23+25各起拱线处内外侧宽值如表1所示，试按隧限一2A计算各点侵限情况。
表12、某单线铁路隧道位于圆曲线半径R=1000m缓和曲线长Lc=100m的曲线上，曲线全长L=309.44m，隧道进口桩号DK27+844,出口DK28+344, ZH点桩号DK27+958,设计最高行车速度为120km/h。
试计算隧道加宽值W中线偏移值d,并绘图说明隧道断面的变化位置、线路中线和隧道中线的关系。
1. 解：E = 9.5cm :: 15cm，d _W2)/2 =12.5cm，曲线加宽W3W2=40cm 则：内侧加宽W)=32.5cm，外侧加宽W2=7.5cm。
盾构隧道施工技术现状及展望(第3讲)—盾构隧道应用前景及发展方向
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ＧＥ ＯＴＥ ＣＨＮ Ｃ ＮＧＩ Ｉ ＡＬ Ｅ ＮＥＥ ＮＧ Ｗ ＯＲＬ Ｖ Ｎ ＲＩ Ｄ ＯＬ５ ｏ
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编者按： 随着我 国地铁建设逐步开展 ， 城市地下工程施 工技术 的研 究开发 已成 为一个重要 的课 题。盾构隧道施工 以其 具
施 工 ， 量 的 新 型 盾 构 施 工 技 术 应 运 而 生 。 这 些 新 大 型 技 术 不但 解决 了 一些 常 规技 术 难 以解 决 的施 工 工
无法使用明挖等施工方法时 ， 用三圆形盾构 （ ｌ 采 第 讲 彩 图 ８ 修 建 地 铁 车 站 具 有 一 定 的 技 术 、 济 效 ） 经 果 。从 土 地 使 用 上 讲 ， 于 国 外 的 土 地 所 有 权 包 括 由 地下的部分 ， 在 日本 ， 下 ５ （ 地 ０ ｍ范围 内的土 地使 用 权 属 于 地 面 所 有 者 ） 所 以 ， 了 避 免 交 涉 土 地 为 使 用 权 而 ｆ 大 量 的 费 用 ， 用 设 施 一 般 在 国 有 公 ｌ Ｊ 公 路 的下 部 设 置 。这 样 ， 当公 路 狭 窄 而 需 要 隧 道 断 面 较大突 出到公路 以外时 ， 不得不使 用圆形 以外 的断 面， 象椭圆形 、 矩形 、 形盾构 等。虽然这些 断面的 方 结构受力上不如 圆形， 是空间利 用上往往优 于 圆 但 形 ， 也 是 最 近 被 应 用 的 主 要 理 由 之 一 。 由 于 各 种 这 使用用途 、 施工条件的要求 ， 各种断 面已发展成 为一 个 大家 庭 （ ２） 图 。 复 杂 断 面盾 构 的 设 计 、 工 一 般 复 杂 于 单 圆断 施 面 从设计 上讲 ， 管片的分块 、 受力 状况 比较复 杂。
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第四章 隧道结构构造
§4.1 洞身衬砌 §4.2 洞门 §4.3 明洞 §4.4 竖井、斜井 §4.5 内装、顶棚及路面 §4.6 隧道的放水与排水
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隧道 结构 构造
主体构 造物
附属构 造物
洞身 衬砌
洞身衬砌洞身衬砌的平、纵、横断面 的形状由道路隧道的几何设计确定
衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定
① 当初支产生形变及形变压力时，隔离层允许其有少量的变形， 可降低形变压力；
② 当初支支护力不够时，可将少量形变压力均匀的传布到二衬 上，依靠二衬制止其继续变形，且不使初衬出现裂缝时，二衬 也出现裂缝。
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③ 具有防水效果，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。
※ 预留初期支护变形量：在确定开挖尺寸时，应预留必要的初 期支护变形量以保证初期支护稳定后，二次衬砌的必要厚度
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※ 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；
③ 增加底部和墙部的支护抵抗力，防止内挤而产生剪切破坏。
※ 两层衬砌之间宜采用缓冲、隔离的防水夹层，即隔离层。
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※ 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。 ※ 不宜采用锚喷支护作为永久衬砌的情况 ① 在某些不良地质、大面积涌水地段和特殊地段不宜采用锚 喷衬砌作为永久衬砌； ② 对衬砌有特殊要求的隧道或地段，如洞口地段，要求衬砌 内轮廓很整齐、平整； ③ 有很高的防水要求的隧道； ④ 寒冷和严寒地区有冻害的地方(锚喷衬砌抗冻胀能力较差) ⑤ 围岩及覆盖太薄，且其上已有建筑物，不能沉落或拆除者 ⑥ 地下水有侵蚀性，可能造成喷射混凝土和锚杆材料的腐蚀
隧道稳定性分析与设计方法讲座之三_隧道设计理念与方法_郑颖人
对深埋隧道，按照散体力学压力拱理论，给出隧道 围岩的松散压力，并以结构力学计算方法计算衬砌的 安全系数，作为设计依据。但这种算法与深埋隧道实 际受力情况相差较远，也与当前隧道及时支护的施工 方法不相适应。拱形深埋隧道并不存在压力拱，其破 坏主要来 自 隧 道 两 侧，围 岩 主 要 承 受 形 变 压 力。对 于 施 工 中 ，隧 道 围 岩 块 体 脱 落 和 局 部 失 稳 ，也 应 按 块 体理论计算松散压力。浅埋隧道一般按松散压力计 算 ，采 用 浅 埋 隧 道 相 应 的 计 算 公 式 ，通 常 实 测 压 力 会 远小于计 算 压 力，计 算 偏 于 保 守。但 浅 埋 隧 道 还 应 考 虑 雨 水 、环 境 等 对 围 岩 强 度 降 低 的 影 响 ，尤 其 是 土 体隧道和具 有 不 良 裂 隙 的 岩 体 隧 道，浅 埋 隧 道 计 算 公式还有待改进。
现行的隧道深、浅埋分界是基于散体理论，以隧道 顶部上方能否形成压力拱为原则，按压力拱原理，深埋 隧道能形成压力拱可以自稳，因而深埋隧道一定是稳 定的；浅埋隧道按理是不稳定的，但按浅埋围岩压力公 式计算，围岩可能稳定，也可能不稳定。至于隧道深、 浅埋分界线的确定原则上是基于压力拱高度，而目前 并没有从理论上导出压力拱高度，因而一般采用经验 值。如普氏压力拱拱高按岩石坚硬系数确定，而国内 规范采用经验统计值，所以至今仍是人为经验值。按 这种分法深、浅埋分界高度不仅与洞形、洞跨有关，还 与围岩的强度有关。
Tunnel Design Idea and Tunnel Design Method
超级工程第三季第三集知识点
超级工程第三季第三集知识点【引言】超级工程第三季第三集，聚焦于我国基础设施建设领域的璀璨成果。
通过讲述高速铁路、桥梁工程、隧道工程等领域的壮丽篇章，为我们展现了当代中国科技力量的崛起。
在这一篇章中，我们将详细了解这些超级工程背后的故事，以及它们对中国乃至全球科技发展的影响。
【超级工程第三季第三集的主要内容】第二集主要围绕高速铁路、桥梁工程、隧道工程、科技创新以及背后的中国力量展开。
1.高速铁路：本集展示了我国高速铁路的快速发展。
从无到有，我国高铁已经成为世界上最先进、运营里程最长的高速铁路系统。
高铁的飞速发展，不仅改变了人们的出行方式，还提升了国家经济竞争力。
2.桥梁工程：本集通过介绍我国一座座壮观的桥梁，展示了我国桥梁建设的卓越成就。
其中，港珠澳大桥、杭州湾跨海大桥等代表性工程，彰显了中国桥梁建设的最高水平。
3.隧道工程：第三集讲述了我国隧道工程的突破性进展。
隧道工程技术在地下空间开发、城市交通建设等方面具有重要意义。
我国已经成为全球隧道工程建设领域的重要力量。
4.科技创新：节目中展示了我国在高铁、桥梁、隧道等领域所取得的科技创新成果。
这些技术的突破，为全球基础设施建设提供了有力支持。
5.背后的中国力量：本集通过讲述一个个感人至深的故事，展示了广大工程建设者们的辛勤付出。
正是他们的努力，铸就了我国超级工程的辉煌。
【高铁的发展历程与现状】我国高铁从21世纪初开始起步，经过几十年的发展，已经取得了举世瞩目的成就。
目前，我国高速铁路运营里程超过4.2万公里，占全球高铁运营里程的70%以上。
高铁不仅在国内成为人们出行的主要方式，还积极走出国门，参与国际市场竞争。
【桥梁与隧道工程的技术突破】在桥梁工程方面，我国已经掌握了各类桥梁的设计和施工技术，包括斜拉桥、悬索桥、拱桥等。
杭州湾跨海大桥、港珠澳大桥等工程，代表了世界桥梁建设的最高水平。
在隧道工程方面，我国隧道建设技术不断突破，特别是在隧道掘进机（TBM）研发和应用方面取得了重要进展。
道路工程质量评定方法与检查项目
2
单位工程
完全类似分部工程的等级评定。 所属各分部工程全部合格，则该单
位工程评为合格；所属任一分部工 程不合格，则该单位工程为不合格。
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三、工程质量等级评定（续2）
合同段和建设项目
合同段和建设项目所含单位工程全部合格，其工程 质量等级为合格；
所属任一单位工程不合格，则合同段和建设项目为 不合格。
土方路基※，石方路基※、软土地 基※，土工合成材料处置层※等
路基 工程 （每10km 或每 标段）
排水工程 （1～3km路段）
小桥及符合小桥标准 的通道※，人行天桥， 渡槽（每座）
……
大型挡土墙※，组合式挡土墙※（每 处）
管节预制，…，检查（雨水） 井砌筑※
基础及下部构造※，…，人行道等
…… 基础※，墙身※，墙背填土，…
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ห้องสมุดไป่ตู้
分部工程—在单位工程中，应按结构部位、路段长度及施工特 点或施工任务划分为若干个分部工程。
3
几个基本概念（续）
分项工程—在分部工程中，应按不同施工方法、材料、工序及路段长度等 划分若干个分项工程。 举例(仅列出部分内容)
一般工程项目的工程划分
单位工程
分部工程
分项工程
路基土石方工程※ （1～3km路段）
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1、分项工程评分方法（续1） ——实测项目举例
1、分项工程评分方法（续2）
涉及结构安全和使用功能的重要实测项目为关键项目（标有“△”标识），其合格 率不得低于90%（属于工厂加工制造的桥梁金属构件不低于95%，机电工程为 100%），且检测值不得超过规定极值，否则必须进行返工处理。
按规定的方法进行评定的关键项目，不符合要求时则该分 项工程评为不合格。
隧道工程图文讲解ppt课件
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※ 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
① 当初支产生形变及形变压力时，隔离层允许其有少量的变形， 可降低形变压力；
② 当初支支护力不够时，可将少量形变压力均匀的传布到二衬 上，依靠二衬制止其继续变形，且不使初衬出现裂缝时，二衬 也出现裂缝。
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③ 具有防水效果，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。
※ 预留初期支护变形量：在确定开挖尺寸时，应预留必要的初 期支护变形量以保证初期支护稳定后，二次衬砌的必要厚度
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4.3 明洞
当隧道埋深较浅，上覆岩(土)体较薄，难采用暗挖法时，则 应采用明挖法来开挖隧道。用这种明挖法修筑的隧道结构，通 常称明洞。
※ 明洞具有地面、地下建筑物的双重特点：①作为地面建筑 物用以抵御边坡、仰坡的坍方、落石、滑坡、泥石流等病害； ②作为地下建筑物用于深路堑、浅埋地段不适宜暗挖隧道时而 取代隧道的作用；③用于在与公路、灌溉渠立交处，以减少建 筑物之间的干扰。 ※ 明洞的结构形式应根据地形、地质、经济、运营安全及施工 难易等条件进行选择，采用最多的是拱形明洞和棚式明洞
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柱式拱形明洞门路堑式
翼墙式拱形明洞门路堑式
台阶式拱形明洞门（半路堑式）
台阶式拱形明洞门（偏压式）
2、棚式明洞
当山坡坍方，落石数量较少，山体侧压力不大，或因受地 质、地形条件的限制，难以修建拱形明洞时，可采用棚式明洞
隧道衬砌结构及拱脚地基荷载计算
第4讲 结构力学方法—矩阵位移法
（2)计算过程
（1）进行单元分析，确定单元节点力和单元节点位移的关 系——单元刚度矩阵 （2）进行整体分析，将每一个节点上有共同位移的各单元刚 度矩阵元素简单的叠加起来，建立以节点静力平衡为条件的结 构刚度方程 （3）利用边界条件，由结构刚度方程中解出未知的结构各节 点的位移，也就是解结构刚度方程 （4）根据变形协调条件，求得汇交于该节点各单元的单元节 点位移，进而求出单元节点力——衬砌内力
隧道衬砌结构及拱脚地基荷载计算
本讲主要内容： 1、隧道衬砌结构计算的矩阵位移法 2、隧道拱脚地基荷载的计算
1
第4讲 结构力学方法—矩阵位移法
一、隧道衬砌结构计算的矩阵位移法
（1)基本原理
矩阵位移法又叫直接刚度法，它是以结构节点位移为 基本未知量，联接在同一节点各单元的节点位移应该相 等，并等于该点的结构节点位移（变形协调条件）；同 时作用于某一结构节点的荷载必须与该节点上作用的各 个单元的节点力相平衡（静力平衡条件）。
第4讲 结构力学方法—矩阵位移法
3)围岩弹性抗力的处理
◆ 以弹簧支承模拟围岩弹性抗力，即在每个节点上设置一 根弹簧链杆，弹簧力即为围岩抗力； ◆ 以温氏假定反映抗力与节点位移的关系；
◆ 弹簧支承的方向：应按衬砌与围岩的接触状态而定。
第4讲 结构力学方法—矩阵位移法
（4）单元刚度矩阵
1）衬砌单元刚度矩阵(衬砌单刚)
（3）计算图式
1)衬砌结构的处理
隧道衬砌属于实体的拱形结构，这种结构受弯矩和轴力的 影响较大。因此要把衬砌沿其轴线离散化为一些同时能承受 弯矩和轴力的梁单元。同时，假定单元是等厚度的，其计算 厚度取为单元两端厚度的平均值。单元的数目视计算精度的 需要而定。
盖挖法隧道工程讲解
根据现场条件、地下水位高低、开挖深度及周围建 筑的临近程度，挡土墙结构可选择钢筋混凝土钻 孔灌注桩或地下连续墙。刚度大、变形小、防水 性好的地下连续墙是饱和软弱地层的首选。
（2）中间柱 开挖的宽度很大时，为了防止横撑失稳，控制横撑 的自由长度，并承受横撑倾斜时产生的垂直分力 以及行驶于覆盖结构上的车辆荷载和挂于覆盖结 构下的管线重量，在建造挡土结构的同时建造中 间桩柱及支承横撑。
Underground Structure Engineering Chapter 2
盖挖顺作法的施工技术要点
◇围护形式的选择
根据现场条件、地下水位高低、开挖深度 以及周 围建筑物的邻近程度，选择确定围护结构的形式 是盖挖顺作法的第一个技术关键。
◇支撑的设置和地面沉降的控制
按照地区的临近建筑的保护要求等级，控 制地面 沉降在设计允许范围内是盖挖顺作法的另外一个 技术关键。
◇最深的地下街——莫斯科切尔坦沃住宅小区 地下商业街，深达 70~100m；
◇最大的地下体育中心——挪威奥斯陆市A区 地下体育中心；战时可掩蔽7500人；
◇最高的地下综合体——德国慕尼黑卡尔斯广 场综合体，共六层，一层为人行道和商业 区、二层为仓库和地铁站厅，三层、四层 为停车场，五层、六层为地铁站台和铁道 。
盖挖半逆筑法和盖挖顺筑法相似,也是在开挖地 面、完成顶层板及恢复路面后,向下挖土至地下结 构底板的设计标高,先建筑底板、再依次向上逐层 建筑侧墙、楼板。但是与盖挖顺筑法的区别在于, 盖挖顺筑法所完成的顶板是将来要拆除的临 时性 盖板,而不是永久结构的顶板;而盖挖半逆筑法所完 成的顶板就是地下结构的顶部结构。因此,在地下 结构完成后就不必要再一次挖开路面。
隧道工程围岩压力及计算.pptx
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第二节 荷载结构模式计算方法 ——结构力学计算方法
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一、荷载结构模型计算原理
它将支护结构和围岩分开来考虑: （1）支护结构是承载主体，围岩作为荷载的来 源和支护结构的弹性支承 （2）隧道支护与围岩的相互作用是通过弹性支 承对支护结构施加约束来体现的 （3）围岩的承载能力则在确定围岩压力和弹性 支承的约束能力时间接地考虑
ip ——荷载位移，即基本结构中由于外荷载作用，
在 X i 方向所产生的位移；
f ——拱轴的矢高；
a
、
u
a
——拱脚截面的最终转角和水平位移。
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半拱形结构计算
计算关键： ➢ 拱顶单位位移和荷载位移的计算； ➢ 拱脚位移的计算。
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1）拱顶单位位移和荷载位移的计算：
根据结构力学中位移计算方法，可求的某一点在单位力
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半拱形结构计算
正对称的结构，作用有正 对称的荷载，利用对称性，从 拱顶切开，取基本结构如右图
典型方程的建立
X 1 11 X 2 12 1p a 0
X 1 21 X 2 22 2p f a ua 0
ik ——单位位移，即基本结构中由于 X k 1 作用时，
在 X i 方向产生的位移；
作用下，沿k方向的位移（忽略剪力作用）为：
kp
s M P M k ds 0 EI
s N P N k ds 0 EA
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1）拱顶单位位移和荷载位移的计算：
将X1（弯矩），X2（轴力），X3（剪力，取零）以及 外荷载作用下结构各截面内力代入可得：
将 X1、X21、111及 0荷2s 0M2s载EMI1E2作I1d2 用sds下0结2s 0NE构2s A12NE各dA12s截ds面02s内E01力2sI Ed1可Is 得ds：
隧道工程结构力学计算方法
第3讲 结构力学方法—拱形半衬砌隧道
3、拱脚及拱圈柔度系数的计算 (2)单位水平力作用时
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第3讲 结构力学方法—拱形半衬砌隧道
3、拱脚及拱圈柔度系数的计算 (3)单位竖向力作用时
13
第3讲 结构力学方法—拱形半衬砌隧道
3、拱脚及拱圈柔度系数的计算 (4)外荷载作用下的柔度系数 1)外荷载在拱脚处产生弯矩 和轴向力 时，相应 的拱脚弹性固定系数为：
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第3讲 结构力学方法—圆形隧道衬砌的假定抗力法
1、三角形抗力假定
任一截面的水平抗力为：
计算中必须先建立补充方程 求出 ，
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第3讲 结构力学方法—圆形隧道衬砌的假定抗力法
1、三角形抗力假定
计算中必须先建立补充方程求出 ，即可按圆形隧道自由 变形法求的衬砌内力，其解析式为（按圆环自由变形求 出）：
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第3讲 结构力学方法—圆形隧道衬砌的自由变形法
1、计算模型
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第3讲 结构力学方法—圆形隧道衬砌的自由变形法
1、计算模型
竖向压力：衬砌上方土重+拱背上的土重
水平压力：根据主动土压力公式计算
静水压力：一般按低水位进行计算 隧底地层反力：一般按直线分布假定
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第3讲 结构力学方法—圆形隧道衬砌的自由变形法
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第3讲 结构力学方法—拱形曲墙隧道
1、计算模型
拱圈
曲边墙
内轨顶面
仰拱
曲墙式衬砌
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第3讲 结构力学方法—拱形曲墙隧道
2、衬砌内力计算
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第3讲 结构力学方法—拱形曲墙隧道
2、衬砌内力计算
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第3讲 结构力学方法—拱形曲墙隧道
2、衬砌内力计算
隧道施工讲座多媒体
4. 注意事项: ①台阶数不宜过多,台阶间的长度要合适； ②妥善解决好上下台阶作业的相互干扰问题； ③上部台阶开挖后，应注意拱部的安全； ④下部台阶开挖应注意上部围岩的稳定和安全； ⑤采用光面爆破或预裂爆破技术，尽量减少扰动影响。
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三、台阶分部法 1.施工顺序:与台阶法基本类似,但其上台阶又分为弧形导坑和残留核心土开挖两个步序。 2.适用条件:Ⅱ类(Ⅴ级) 围岩为主 3. 优缺点:
②严格控制周边眼间距（E）、抵抗线（W）、相对距离（E/W）和装药集中度（q）
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光面爆破主要参数表
岩石
周边眼间距/cm 装药不偶合系数D 周边眼最小 相对距离E/W 抵抗线W/cm
装药集中度q Kg/m
硬岩
55～70
1.25～1.5
70～85
0.8～1
0.3～0.35
中硬岩
45～60
1.5～2
60～75
5
全断面开挖法工作面设备布置 6
7
4.注意事项： ①机械设备要配套,各工序要衔接好； ②各种辅助作业和设备的管理（如高压风管、高压水管、通风管、电线和运输路线）要保持良好状态； ③加强施工水文与工程地质条件的调查与预测； ④加强和重视施工操作人员的培训，改进施工管理； ⑤及时跟进施作喷锚初期支护。
5 95
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③采用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好及 爆炸威力大的炸药（如2号岩石硝铵炸药）； ④炮眼起爆顺序为：掏槽眼-辅助眼-周边眼-底板眼，辅助眼则由里层向外层逐层起爆； ⑤保证周边眼同时起爆。一般采用毫秒雷管、导爆管起爆。
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三、预裂爆破 预裂爆破的分区起爆顺序为：周边眼-掏槽眼-辅助眼-底板眼。它是以预先爆破周边炮的办法， 沿设计轮廓线炸出一个贯通预裂缝（预留光面层），从而把开挖部分的主体岩石与其外部围 岩分割开，使紧随其后爆炸的掏槽炮和辅助炮爆炸时，其主体爆破产生的冲击波的破坏作用 被预裂面所隔断而受到大量衰减，因而更有效地减少了对围岩的扰动和减少超欠挖的目的， 因而运适用于稳定性差的软岩或破碎岩层中。
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第三章 隧道线路及断面设计
解：因内外侧线路的曲线半径 R 和最高行车速度 相等，故外轨超高相等。
V2 180 2 E 0.75 0.75 15.2cm R 1600
W1 4050 4050 2.7 E 2.7 15 43.03cm R 1600
则E取15cm
双线隧道：a.内侧线路中线至隧道中线的距离 d1 200 (W1 W2 W3 ) 2 (cm)
b.外侧线路中线至隧道中线的距离
d 2 200 (W1 W2 W3 ) 2
(cm)
第三章 隧道线路及断面设计
(三)曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法
直线断面 缓和曲线中 点加宽断面
1.曲线隧道加宽原因、加宽计算。 2.隧道衬砌断面设计的原则
第三章
隧道线路及断面设计
习题
某单线电化铁路隧道位于圆曲线半径 R=1000m，缓 和曲线长lc=100m的曲线上，曲线全长L=309.44m， 隧 道 进 口 里 程 为 DK276+844 ， ZH 点 里 程 为 DK276+958，设计最高行车速度为 Vmax=120km/h， 试计算隧道加宽值W，中线偏移值d，并绘图说明隧 道断面的变化位置、线路中线与隧道中线的关系。Biblioteka 新武当山隧道第三章
隧道线路及断面设计
3.截面厚度 随所处地质条件和水文地质条件不同而有较大变 化，并且与隧道的跨径，荷载大小，衬砌材料以及 施工条件等有关。
根据以往经验，拱圈可以采取等截面，也可采取 在拱脚部分加厚20~50％的变截面。仰拱厚度一般 略小于拱顶厚度。
第三章
隧道线路及断面设计
重点、难点内容
(4)傍山隧道，位置宜向山侧内移；(宁里勿外) (5)选择隧道位置时，应注意洞口位置和有关工程 的处理，一般宜采取“早进洞，晚出洞”原则。
第三章
隧道线路及断面设计
地质条件对隧道位置的影响
(一)单斜构造地区
超前 锚杆
超前锚杆预锚固围岩
B A
（a）
(b)
图
第三章 隧道线路及断面设计
(二)褶曲构造地区
1 d 2 200 (W1 W2 W3 ) 2 200 0.5 * (43.03 2.75 5.28) 222 .78cm
第三章
隧道线路及断面设计
三、隧道衬砌断面的初步拟定
•主要解决内轮廓线、轴线和厚度三个问题。 1.内轮廓 衬砌的内轮廓线应尽可能地接近建筑限界，力 求开挖和衬砌的数量最小。衬砌内表面力求平顺， 使结构受力合理，考虑衬砌施工的简便。
隧 道 中 线
直墙式衬砌
头泉1#隧道
第三章
隧道线路及断面设计
2.结构轴线
线 路 中 线 隧 道 中 线
O2
O1
O2
三心圆拱衬砌
棋盘山隧道
第三章
隧道线路及断面设计
2.结构轴线
(3)当承受竖向压力和较大侧压力时，宜采用五心圆 曲墙式衬砌； (4)当有沉陷可能受底压力时，宜加设仰拱的曲墙式 衬砌。
曲墙式衬砌
第三章
隧道线路及断面设计
2.结构轴线
应当尽量与断面压力线重合，使各截面主要承受压 应力。 (1)当衬砌受径向分布的水压时，轴线以圆形最好；
线 路 中 线
隧 道 中 线
第三章
隧道线路及断面设计
2.结构轴线
(2)主要承受竖向压力或同时承受不大的水平侧压力 时，可采用三心圆拱和直墙式衬砌；
线 路 中 线
隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围空间。
第三章 隧道线路及断面设计
1.机车车辆限界
它是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。
第三章 隧道线路及断面设计
2.基本建筑限界
它是指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮 廓线。 3.隧道建筑限界
它是指包围“基本建筑限界”外部的轮廓线。
第三章 隧道线路及断面设计
W2
4400 4400 2.75cm R 1600
8450 8450 5.28cm R 1600
W3
第三章 隧道线路及断面设计
1 d1 200 (W1 W2 W3 ) 2 200 0.5 * (43 .03 2.75 5.28) 182 .5cm
第三章 隧道线路及断面设计
2.洞口应避开不良地质地段。 3.当隧道线路通过岩壁陡立，基岩裸露处时，最好 不刷动或少刷动原生地表。
贴壁进洞(零仰坡进洞)
明洞
第三章 隧道线路及断面设计
4.减少洞口路堑段长度，延长隧道提前进洞。 5.洞口线路宜与等高线正交。
a) 正交洞门
b) 斜交洞门
第三章 隧道线路及断面设计
第三章 隧道线路及断面设计
8.当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，可设置 拉槽开沟的桥梁或涵洞，排泄水流。 9.长大隧道在洞门附近应考虑施工场地、弃渣场以 及便道等的位置。
“早进晚出”
第三章 隧道线路及断面设计
第四节
隧道横断面设计
第三章 隧道线路及断面设计
第四节
一、铁路隧道
(一)直线隧道净空
隧道横断面设计
曲 墙 衬 廓 砌 内 轮直 墙 衬 廓 砌 245+W2 内 轮
内 侧 线线 路 中 245+W1 内轨顶面 d1
隧 道 中 线
400+W3
外 侧 线线 路 中
d2
890＋W
图 双线隧道曲线加宽示意图
第三章 隧道线路及断面设计
①当外侧线路外轨超高大于内侧线路外轨超高时：
8450 H E W3 (cm) R 150 2
d内1 l 2 8R
式中
l——车辆转向架中心距，取18m； R——曲线半径（m）。
d内1 18 2 4050 100 (cm) 8R R
第三章 隧道线路及断面设计
②车辆两端向曲线外侧的偏移d外
d外
L l 8R
2
2
式中，L为标准车辆长度，我国为26m 。
26 2 18 2 4400 (cm) d 外＝ 100＝ 8R R
第三章 隧道线路及断面设计
当车辆的一半进入缓和曲线中点时，其车辆后端 偏离中线值应根据前面的转向架所在曲线的半径 及超高值决定。此时，前面转向架已接近圆曲线， 故车辆后段（按切线支距法原理推算，近似取车 长之半26/2＝13m）应按圆曲线加宽值（W）加宽。
第三章 隧道线路及断面设计
某双线电化铁路隧道位于曲线上，内外侧线路圆 曲线半径、最高行车速度相等， R=1600m ，设计 最 高 行 车 速 度 Vmax=180km/h ， 缓 和 曲 线 长 Lc=123.2m的曲线上，曲线全长L=540.44m，试计 算各段隧道加宽值及内外侧线路距隧道中线的距 离。
(单线) 1400 2440
(双线)
1000
2440
1000
2000 1500 6000 1500
2440
3560 3000 1875 1210 1100
4000 3560 3000
2440
轨面 2250 4000 8500 2250
隧道建筑限界
基本建筑限界
第三章 隧道线路及断面设计
4.直线隧道净空
第三章 隧道线路及断面设计
③外轨超高使车体向曲线内侧倾移d内2
H d内2＝ E (cm) 150
式中 H——隧道限界控制点自轨面起的高度（cm） E——曲线外轨超高值，其最大值不超过15cm
v 2 (cm) E 0.75 R
其中，v为铁路远期行车速度（km/h）。
2.7E(cm)。
在我国铁路隧道标准设计中，近似取d内2 ＝
(cm)
或
④曲线隧道中线与线路中线偏移距离
曲线隧道内侧加宽大于外侧加宽，断面加宽 后，隧道中线应向曲线内侧偏移一个d值。 单线隧道
直线隧道中心线 曲线隧道中心线 加宽后隧道内轮廓线 直线隧道内轮廓 线
d (W1 W2 ) 2 (cm)
W内
d
W外
第三章 隧道线路及断面设计
(2)双线曲线隧道加宽值的计算
隧道穿过褶曲构造时，选在背斜中要比在向斜 中有利。如果恰在褶曲的两翼，将受到偏侧压力， 结构需加强，如图所示。
向 斜
背 斜
第三章 隧道线路及断面设计
第二节
隧道洞口位置的选择
一、选择洞口位置的原则
1.洞口不宜设在垭口 沟谷的中心或沟底低 洼处(如图中的A线)， 不要与水争路。
A B 图 沟底附近洞口平面位置示意图
F
d F 内2
H
A O C B G 图 曲线隧道净空加宽原因断面示意 E
第三章 隧道线路及断面设计
据此，曲线隧道净空的加宽值为 内侧加宽 W1= d内1＋d内2
外侧加宽
总加宽
W2= d外
W= W1＋W2 ＝d内1＋d内2＋d外
第三章 隧道线路及断面设计
2.加宽值的计算 (1)单线曲线隧道加宽值的计算 ①车辆中间部分向曲线内侧的偏移d内1
6.隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高度，以防洪 水灌入隧道 。 7.为了确保洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜 开挖过高。应根据开挖控制高度及坡度(参考表)来 决定洞口位置。
围岩分级 Ⅰ 硬岩 Ⅱ 软岩 硬岩 Ⅲ 软岩 硬岩 Ⅳ 软岩 图纸 Ⅴ Ⅵ 边仰坡坡率 ≤0.3 1：0.3~1：0.5 1：0.5~1：0.75 1：0.5~1：0.75 1：0.75~1：1 1：0.75~1：1 1：1~1:1.25 1：1~1:1.25 1：1.25~1:1.5 ＜1:1.5 边仰坡开挖最大高度(m) 20 18~20 16~18 16 14~16 12~14 12 10~12 10 ＜10 说明 1.边仰坡开挖最大高度，指洞口 的垂直等高线的控制断面。 2.软岩坡面宜加设防护。 3.本表未考虑地下水对坡面稳定 的影响因素。 4.本表不包括其它特种土类。