【VIP专享】北交认知实习-隧道方向

北京交通大学
土木建筑工程学院土木工程
隧道与地下岩土方向认知实习报告
学院：土建学院
班级：土木1104
姓名：蔡国锡
学号：11231069
目录
一、前言 (2)
二、专论 (4)
实习地点一、古北口 (4)
实习地点二、北京交通大学隧道中心实验 (10)
三、实习拓展 (11)
四、结束语 (13)
一、前言
1、关于土木工程隧道方向的介绍
隧道工程主要指铁路路隧道的勘测、设计、贯通控制测量和施工等工作。

　中国于1887～1889年在台湾省台北至基隆窄轨铁路上修建的狮球岭隧道，是中国的第一座铁路隧道,长261米。

此后，又在京汉、中东、正太等铁路修建了一些隧道。

京张铁路关沟段修建的4座隧道,是用中国自己技术力量修建的第一批铁路隧道。

其中最长的八达岭铁路隧道长为1091米，于1908年建成。

中国在1950年以前，仅建成标准轨距铁路隧道238座,总延长89公里。

自20世纪50年代以来，隧道修建数量大幅度增加，1950～1984年期间共建成标准轨距铁路隧道4247座，总延长2014.5公里，成为世界上铁路隧道最多的国家之一。

此外，中国还建有窄轨距铁路隧道191座,总延长23公里。

截至1984年,中国共建成5公里以上长隧道10座（最长者为京原铁路的驿马岭铁路隧道，长7032米）。

现正在施工的京广铁路衡韶段大瑶山双线隧道，长14.3公里。

中国最高的铁路隧道是青藏铁路关角铁路隧道,长4010米,海拔3690米。

2、关于土木工程地下工程方向的介绍
地下工程是指深入地面以下为开发利用地下空间资源所建造的地下土木工程.它包括地下房屋和地下构筑物,地下铁道,公路隧道、水下隧道、地下共同沟和过街地下通道等。

我国人口众多、土地资源相对稀少、城市人口居住密集，开发利
用地下空间也将成为我国发展的必然趋势。

然而，我国在地下工程实践方面起步稍晚，工程实践理论和技术相对薄弱。

随着地下空间的开发利用，地下工程施工实践越来越多。

特别是在地下交通运输工程(如公路隧道、铁路隧道、地下铁道、过河隧道、地下邮政运输道、地下垃圾运输道等)和地下管沟工程(如给水、排水、雨水、电力、电讯、煤气、热力综合管沟通道)以及矿山测量方面的工程实践较多。

3、实习内容
通过观察妙峰山铁路隧道、正在修建的地铁14号线、认真听
老师讲解以及仔细记录，接触地下工程与隧道工程的一些知识，初步认识相关知识点，了解当前国内的隧道工程与地下工程的发展趋势、发展程度及应用情况，对地下工程与隧道工程有个更加具象化和更加系统的认识。

4、实习目的
学院给同学们安排了本次外出实习，让同学们实地考察隧道与地下工程现场，进一步提高同学们对地下工程以及隧道工程的认识，巩固和扩大理论知识，提高学习积极性。

本次实习可以对将来学习以及分专业选具体方向起到一些引导作用。

认知实习是土木工程教学计划中的一个重要的实践性教学环节，它对学生建立正确的专业思想，树立正确的专业知识学习态度有着极其重要的影响。

在参观实习的过程中，听着老师详细的讲解，真的可以学到很多平时在课堂上学不到的东西。

本次实习不仅仅是一次外出学习，更是对课堂
所学知识的补充。

通过现场实践和现场观摩，调查学习土木工程建设工人及技术员的优良品质，将进一步培养学生热爱专业、献身于土木工程建设事业的志向。

二、专论
虽然以前曾很多次坐客车或者火车经过过隧道，但是这次实习我是第一次这么近距离地接触隧道，让我不禁有点兴奋。

实习地点一、古北口---潮河关二号隧道和潮河关废弃隧道
1、隧道工程
（1）隧道
隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车动车辆通行的建筑物。

根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。

为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。

这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。

（2）隧道工程的分类
隧道的种类繁多，按照存在的环境（所处的地质条件），埋置的深度、修建的场所、长度和用途将隧道划分为多种类型。

a.按存在的环境（所处的地质条件）分类:土质隧道、石质隧道；
b.按埋置的深度分类:浅埋隧道、深埋隧道；
c.按修建的场所分类：山岭隧道、城市隧道、水底隧道；
d.按长度分类:特长隧道、长隧道、中长隧道、短隧道；
e.按用途分类：铁路隧道、公路隧道、地下铁道、船运隧道、人行隧道、水工隧道（水工隧道包括：引水隧道、尾水隧道、道流隧道或泄洪隧道、排沙隧道）、市政隧道（市政隧道包括：给水隧道、污水隧道、管路隧道、线路隧道）等等。

（3）隧道工程的主要工作
a.隧道勘测
为确定隧道位置、施工方法和支护、衬砌类型等技术方案，对隧道地处范围内的地形、地质状况，以及对地下水的分布和水量等水文情况要进行勘测。

此外，隧道设计还包括洞门设计，以及开挖方法和衬砌类型的选择等。

在隧道勘测和开挖过程中，须了解围岩的类别。

围岩是隧道开挖后对隧道稳定性有影响的周边岩体。

围岩分类是依次表明周围岩石的综合强度。

中国在1975年制定的铁路隧道工程技术规范中将围岩分为6类。

关于岩石分类70年代以前常用泰沙基及普氏等岩石分类方法。

70年代以后在国际上应用较广并为国际岩石力学学会推荐的为巴顿等各种分级系统。

此外，还有日本以弹性波速为主的分类法。

围岩的类别的确定，为隧道工程设计合理和施工顺利提供了依据。

b.隧道设计
隧道设计包括隧道选线、纵断面设计、横断面设计、辅助坑道设计
等。

▪选线：根据线路标准、地形、地质等条件选定隧道位置和长度。

选线应作多种方案的比较。

长隧道要考虑辅助坑道和运营通风的设置。

洞口位置的选择要依据地质情况。

考虑边坡和仰坡的稳定，避免塌方。

▪纵断面设计：沿隧道中线的纵向坡度要服从线路设计的限制坡度。

因隧道内湿度大，轮轨间粘着系数减小，列车空气阻力增大，因此在较长隧道内纵向坡度应加以折减。

纵坡形状以单坡和人字坡居多，单坡有利于争取高程，人字坡便于施工排水和出碴。

为利于排水，最小纵坡一般为2‰～3‰。

▪横断面设计：隧道横断面即衬砌内轮廓，是根据不侵入隧道建筑限界而制定的。

中国隧道建筑限界分为蒸汽及内燃机车牵引区段、电力机车牵引区段两种，这两种又各分为单线断面和双线断面。

衬砌内轮廓一般由单心圆或三心圆形成的拱部和直边墙或曲边墙所组成。

在地质松软地带另加仰拱。

单线隧道轨面以上内轮廓面积约为
27～32平方米，双线约为58～67平方米。

在曲线地段由于外轨超
高车辆倾斜等因素，断面须适当加大。

电气化铁路隧道因悬挂接触网等应提高内轮廓高度。

中、美、苏三国所用轮廓尺寸为：单线隧道高度约为 6.6～7.0米、宽度约为4.9～5.6米；双线隧道高度约为7.2～8.0米，宽度约为8.8～10.6米。

在双线铁路修建两座单线隧道时,其中线间距离须考虑地层压力分布的影响,石质隧道约为20～25米，土质隧道应适当加宽。

▪辅助坑道设计：辅助坑道有斜井、竖井、平行导坑及横洞四种。

斜
井是在中线附近的山上有利地点开凿的斜向正洞的坑道。

斜井倾角
一般在18°～27°之间，采用卷扬机提升。

斜井断面一般为长方形,面积约为8～14平方米。

竖井是由山顶中线附近垂直开挖的坑道，通
向正洞。

其平面位置可在铁路中线上或在中线的一侧（距中线约20米）。

竖井断面多为圆形，内径约为4.5～6.0米。

平行导坑是距隧
道中线17～25米开挖的平行小坑道，以斜向通道与隧道连接，亦可
作将来扩建为第二线的导洞。

中国自1957年修建川黔铁路凉风垭铁
路隧道采用平行导坑以来,在58座长3公里以上的隧道中约有80%
修建了平行导坑。

横洞是在傍山隧道靠河谷一侧地形有利之处开辟
的小断面坑道。

c.隧道贯通控制测量
隧道测量是为了保证测量的中线和高程在隧道贯通面处的偏差不
超出规定的限值。

d.隧道开挖
开挖方法分为明挖法和暗挖法。

明挖法多用于浅埋隧道或城市铁
路隧道，而山岭铁路隧道多用暗挖法。

按开挖断面大小、位置分，
有分部开挖法和全断面开挖法。

在石质岩层中采用钻爆法最为广泛，采用掘进机直接开挖也逐渐推广。

在松软地质中采用盾构法开挖较多。

简介：古北口镇位于东经117°17′30″--117°03′58″，北纬40°
36′38″--40°42′23″。

地处密云县东北部，东邻新城子乡，南接太师屯镇，西连高岭镇，北隔长城与河北滦平县相望。

古北口镇政府位于位于古北口大街，电话8105段，距密云县城55公里，距北京120公里。

1．潮河关二号隧道
潮河关2号隧道全长1219.50米，建于1971年，是属于圆拱直墙式隧道。

该隧道是一条运营中的隧道，采用传统的矿山法修建而成，且只采用了单层衬砌。

该隧道采用传统的矿山法修
建而成。

主要通过钻孔爆破挖掘
隧道，通过我们的观察和老师的
讲解，该隧道只用于单层的衬砌，
单层衬砌就是最原始的施工方法，
原理是刚性支护，所有压力都作用在单层衬砌上，这种单层衬砌流行于上个世纪80年代左右，这条隧道是一条运营中的隧道。

2．潮河关废弃隧道
在潮河关2号隧道的后边，我们参观了一条废弃的隧道。

该隧道位于正在运行的潮河关的右边，是采用传统的矿山法施工的，它原本为原来的潮河关隧道，但是由于施工过程中另外一端的圆拱出
现破裂而终止施工。

我们进去参观，发现该隧道前半部分周围做好了衬砌，而后面则还在挖掘。

正在挖掘的部分我们不难发现，顶部挖掘的比较深，看不到头，并已经做了相应的衬砌。

而下面进度也不尽相同，中间掘进的较深，两边则还有岩石没有挖掘干净。

触摸
了一下岩石，硬度还是比较大的。

随后老师给我们做了详细的介绍，
该隧道的施工依然采用了传统的矿山
法施工。

矿山法是一种传统的施工力
法，是人们在长期的施工实践中发展
起来的。

它是以木或钢构件作为临时
支撑，待隧道开挖成型后．逐步将临时支撑撤换下来，而代之以整体式厚衬砌作为永久性支护的施工方法。

而矿山施工的过程中也是先挖掘中间部分，再挖掘两端，正如我们所见的这个状态：中间较两端更为深进。

又经过了一段艰难地长途跋涉，我们来到了废弃隧道的另一端，正是这端的圆拱出现破裂才导致了该隧道被迫放弃。

通过观察隧道周围的岩层我们可以发现，该处围岩压力不均匀，左上方的围岩压力过大，右下方的围岩压力过小，这样不均匀的压力使岩石很容易受到破坏。

可以看出隧道的拱顶处被剪断，出现了一个很大的裂痕。

端就是导致隧道弃用的破裂端，该端圆拱出现破裂。

该破裂段处围岩属于单斜机构，由于左上方的压力跟右下方的压力差别较大，出现了偏压，最终导致隧道的拱顶处被剪断，形成了裂痕。

我们在周围观察时，还
发现了很多小的隧道群，老师说，这是因为当时国家成立不久，资金不足也很不到位，减少隧道的长度来降低成本，从而节约资金。

这样其实是很不安全的，因为隧道在边坡上的时候，岩层十分不稳定，它可以减少隧道的长度，但是这会给后期维护和运营造成很大的影响，还会是周围的岩层变得极不稳定，带来很大的安全隐患。

由此看来，隧道的选线是极其重要的，工程地质使我们土木工程的基础，只有选好线才能建造出安全的建筑。

实习地点二、北京交通大学隧道中心实验室
北京交通大学的隧道中心实验室建于1999年，建造历时两年，主要是模拟北京地铁的施工而建造的，分两层，地下一层距地面10米，地下二层距地面19米。

在地底下挖隧道并不是一件容易的事，而且需要极大量的金钱和时间，至少也要好几年才能完成。

明挖回填，最简单直接的方法是明挖随填（明挖回填）。

这种方法一般是在街道上挖掘大坑，再在下面建造隧道结构，隧道有足够的承托力后才把路面重新铺上。

除了道路被掘开，其他地下结构如电线、电话线、水管等都需要重新配置。

建这种隧道的物料一般是混凝土或钢，但较旧的系统也有使用砖块和铁的。

另一种方法是先在地面某处挖一个竖井，再在井底挖掘隧道。

最
常见的方法为使用钻挖机（潜盾机，盾构机），一面挖掘一面把预先准备好的组件安装在隧道壁上。

对于建筑物高度密集的地方（如香港的香港岛），钻挖法甚至是唯一可行的建造方法。

这种方法的优点是对街道或其他地下设施的影响非常小，甚至可在水底建造（伦敦、首尔和香港的城市轨道系统都有很多越过河流或海港的隧道）；隧道的设计也有较多的创作空间，例如车站会比站与站之间的隧道高一些，有助列车离站时加速以及进站时减速。

但这种挖法也不是没有缺点的，其中之一是经常需要留意地下水的影响；另外在一些较硬的岩层开挖，可能需要炸药。

地下空气供应问题甚至隧道坍塌亦有可能造成工人伤亡。

此外，对于建筑高度密集的地方，挖掘时除了要留意避免对工地四周的建筑结构造成影响以外，有时亦要统筹所在的公用事业，把地底的输水、输电管线迁移，以便腾出地方来兴建列车通道。

首先，我们参观了地下一层，地面极其潮湿，有明显的渗水现象。

而地下二层则比较干燥，没有渗水现象，老师介绍这是由于在两层衬砌之间添加了防水层的效果。

地下二层的隧道采用的是新奥法施工的。

其次，当我们在地下二层参观的时候，我们看到了一小段铁轨
和一些设施，老师说这个主要
是用来进行地铁的减震实验用
的。

老师还介绍说，这里的轨
道是目前国际上最先进的轨道，
来自日本和德国。

同时，还介绍了轨道周围墙壁上涂有一层白色的
材料，是用来减少噪音用的。

三、实习拓展
1、隧道设计
包括隧道选线、纵断面设计、横断面设计、辅助坑道设计等。

选线　根据线路标准、地形、地质等条件选定隧道位置和长度。

选线应作
多种方案的比较。

长隧道要考虑辅助坑道和运营通风的设置。

洞口
位置的选择要依据地质情况。

考虑边坡和仰坡的稳定，避免塌方。

纵断面设计
沿隧道中线的纵向坡度要服从线路设计的限制坡度。

因隧道内湿度大，轮轨间粘着系数减小，列车空气阻力增大，因此在较长隧道内
纵向坡度应加以折减。

纵坡形状以单坡和人字坡居多，单坡有利于
争取高程，人字坡便于施工排水和出碴。

为利于排水，最小纵坡一
般为2‰～3‰。

横断面设计
隧道横断面即衬砌内轮廓，是根据不侵入隧道建筑限界而制定的。

中国隧道建筑限界分为蒸汽及内燃机车牵引区段、电力机车牵引区
段两种，这两种又各分为单线断面和双线断面。

衬砌内轮廓一般由
单心圆或三心圆形成的拱部和直边墙或曲边墙所组成。

在地质松软
地带另加仰拱。

单线隧道轨面以上内轮廓面积约为27～32平方米，双线约为58～67平方米。

在曲线地段由于外轨超高车辆倾斜等因素，断面须适当加大。

电气化铁路隧道因悬挂接触网等应提高内轮廓高
度。

中、美、苏三国所用轮廓尺寸为：单线隧道高度约为 6.6～7.0米、宽度约为4.9～5.6米；双线隧道高度约为7.2～8.0米，宽度约为8.8～10.6米。

在双线铁路修建两座单线隧道时,其中线间距离须
考虑地层压力分布的影响,石质隧道约为20～25米，土质隧道应适
当加宽。

辅助坑道设计
辅助坑道有斜井、竖井、平行导坑及横洞四种。

斜井是在中线附近的山上有利地点开凿的斜向正洞的坑道。

斜井倾角一般在
18°～27°之间，采用卷扬机提升。

斜井断面一般为长方形,面积约为8～14平方米。

竖井是由山顶中线附近垂直开挖的坑道，通向正洞。

其平面位置可在铁路中线上或在中线的一侧（距中线约20米）。

竖井断面多为圆形，内径约为4.5～6.0米。

平行导坑是距隧道中线17～25米开挖的平行小坑道，以斜向通道与隧道连接，亦可作将来扩建为第二线的导洞。

2、地铁简史
世界上首条地下铁路系统是在1863年开通的“伦敦大都会铁路”（Metropolitan Railway），是为了解决当时伦敦的交通堵塞问题而建。

当时电力尚未普及，所以即使是地下铁路也只能用蒸汽机车。

由于机车释放出的废气对人体有害，所以当时的隧道每隔一段距离便要有和地面打通的通风槽。

到了1870年，伦敦开办了第一条客运的钻挖式地铁，在伦敦塔附近越过泰晤士河。

但这条铁路并不算成功，在数月后便关闭。

现存最早的钻挖式地下铁路则在1890年开
通，亦位于伦敦，连接市中心与南部地区。

最初铁路的建造者计划
使用类似缆车的推动方法，但最后用了电力机车，使其成为第一条
电动地下铁。

早期在伦敦市内开通的地下铁亦于1906年全数电气化。

中国第一条地铁线路始建于1965年7月1日，1969年10月1日
建成通车，使北京成为中国第一个拥有地铁的城市。

四、结束语
通过这次隧道方向的专业认知实习，我对这个方向所涉及的知
识有了一个简略的了解。

通过参观各个实习场地、认真听老师的
讲解，我比以前更加了解了隧道建设的严谨性，也意识到隧道工
程并不像想象中那么简单，而是要考虑许多许多的因素，所以我
认为我们的知识面也应该是广阔的。

实践是对科学知识的最好检验，而这次实习很好的达到了将理
论与实践相结合的目的，同时给我们后面要学的专业课打下了基础。

这次实习收获不少，相信在以后的学习以及工作中我将会因这
次实习而取得更大的成功。

最后，感谢老师给我们的认真讲解！。