中南大学隧道工程课件10
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隧道工程基本内容讲解PPT(共97页)
1.造价较高
一般是普通线路的8～10倍左右 ● 铁路隧道：单线约2～3万元/m，双线约3～4万元/m； ● 公路隧道大约与双线铁路隧道的相当。
●
2.施工期限长
由于修建隧道时场地狭小，工作流程环节较多，施工工序
多，工程量也比路基等大，往往成为一条线路中的关键工程。
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
大于2m2的洞室。（1970年国际经济合作
与发展组织的隧道会议）
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
10.1.2隧道的特点
●是交通运输线路穿越天然障碍的
有效方法
●穿越的地质条件复杂多变，工程
定位、设计、施工方法要随时作相 应调整。
●施工作业面窄，劳力设备受到限
制，工业化、机械化施工要求高
●造价昂贵
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
隧道开发技术发展概况
14世纪 火药的发明用于隧道开挖 1818年 布鲁塞尔发明盾构
1896年 英国人Greothead第一次应用压缩空气
和盾构修建水底隧道
1906年 建成通车的贯穿阿尔卑斯山的新普伦隧道
最先开始应用凿岩机和硝化甘油炸药
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
3.有利于环境保护 既有利于国民经济的可持续发展。当今世界面临 人口爆炸，土地退化，资源短缺，生态变坏，气候反 常，环境恶化，人类赖以生存的地球已不堪重负，各 国都把地下发展当成一种新型国土资源来看待。
4.应用范围广泛
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
10.1.2.2 缺点
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
第10讲
一般是普通线路的8～10倍左右 ● 铁路隧道：单线约2～3万元/m，双线约3～4万元/m； ● 公路隧道大约与双线铁路隧道的相当。
●
2.施工期限长
由于修建隧道时场地狭小，工作流程环节较多，施工工序
多，工程量也比路基等大，往往成为一条线路中的关键工程。
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
大于2m2的洞室。（1970年国际经济合作
与发展组织的隧道会议）
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
10.1.2隧道的特点
●是交通运输线路穿越天然障碍的
有效方法
●穿越的地质条件复杂多变，工程
定位、设计、施工方法要随时作相 应调整。
●施工作业面窄，劳力设备受到限
制，工业化、机械化施工要求高
●造价昂贵
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
隧道开发技术发展概况
14世纪 火药的发明用于隧道开挖 1818年 布鲁塞尔发明盾构
1896年 英国人Greothead第一次应用压缩空气
和盾构修建水底隧道
1906年 建成通车的贯穿阿尔卑斯山的新普伦隧道
最先开始应用凿岩机和硝化甘油炸药
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
3.有利于环境保护 既有利于国民经济的可持续发展。当今世界面临 人口爆炸，土地退化，资源短缺，生态变坏，气候反 常，环境恶化，人类赖以生存的地球已不堪重负，各 国都把地下发展当成一种新型国土资源来看待。
4.应用范围广泛
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
10.1.2.2 缺点
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
第10讲
中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业课件
硝化甘油炸药。硝化甘油炸药抗水性强、密度高、 爆炸威力大。
2/9/2021
中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
20
炸药
硝铵炸药
2/9/2021
中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
21
第7章 隧道钻爆法施工作业
1.起爆传爆材料
导火索和火雷管 导火索：又称导火线，由药芯和索壳组成。外
径5.2～5.8mm，药芯为黑火药。 火雷管：用导火索喷出的火焰引爆的雷管。
压缩粉碎区 它是指半径为R1范围的区域。 抛掷区 R1与R2之间的范围叫抛掷区。介质的结构仍 然被破坏成碎块。
2/9/2021
中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
4
第7章 隧道钻爆法施工作业
破坏区 该区又叫松动区，是指R2与R3之间的区域。
震动区 R3与R4之间的范围叫爆破震动区。在此范围内，
爆破能量只能使介质发生弹性变形，不能产生破 坏作用。
18
第7章 隧道钻爆法施工作业
爆力（威力） 炸药爆炸时对周围介质做功 的能力称为爆力。炸药的爆力越大，其破坏能 力越强，破坏的范围及体积也越大。
猛度 炸药爆炸后对与之接触的固体介质的 局部破坏能力称为猛度。
殉爆距离 一个药包（主动药包）爆炸后， 能引起与它不相接触的邻近药包（被动药包） 爆炸，这种现象称为被动药包的“殉爆”。
第7章 隧道钻爆法施工作业
导爆索和继爆管
导爆索——又称传爆线，索芯用高烈性炸 药（黑索金或太安）制成。它经雷管起爆后， 可以直接引爆炸药。传爆速度一般为6800～ 7200m/s，外表涂成红色或红黄相间颜色。
继爆管——是一种专门与导爆索配合使用 的，具有毫秒延期作用的起爆器材。
2/9/2021
隧道工程讲述课件-PPT
7.2隧道类型与隧道结构
基坑开挖法施工工序：
打桩（护坡桩） 路面开挖 地下结构施工 撤撑回填
埋设支撑防护与开挖 恢复路面
其中边坡支护是确保安全施工的关键技术。
7.2隧道类型与隧道结构
(1)放坡开挖技术 适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况。基
坑应自上而下分层、分段依次开挖，随挖随刷边坡， 必要时采用水泥粘土护坡。
7.3 隧道施工
采用沉管法施工的水下段隧道，比用盾构法施工具有较多优点。主要有： ①容易保证隧道施工质量。因管段为预制，混凝土施工质量高，易于做好防水措施
；管段较长，接缝很少，漏水机会大为减少，而且采用水力压接法可以实现接 缝不漏水。 ②工程造价较低。因水下挖土单价比河底下挖土低；管段的整体制作，浮运费用比 制造、运送大量的管片低得多；又因接缝少而使隧道每米单价降低；再因隧道 顶部覆盖层厚度可以很小，隧道长度可缩短很多，工程总价大为降低。 ③在隧道现场的施工期短。因预制管段（包括修筑临时干坞）等大量工作均不在现 场进行。 ④操作条件好、施工安全。因除极少量水下作业外，基本上无地下作业，更不用气 压作业。 ⑤适用水深范围较大。因大多作业在水上操作，水下作业极少，故几乎不受水深限 制，如以潜水作业实用深度范围，则可达70米。 ⑥断面形状、大小可自由选择，断面空间可充分利用。大型的矩形断面的管段可容 纳4～8车道，而盾构法施工的圆形断面利用率不高，且只能设双车道。
断面。 我国若干大城市的停车问题已日益尖锐，对有组织的公共停车的需求已十分迫切。
缺点:是对周围环境的影响较大。
4多、重硬功盾岩能隧、构道空间法重叠和、设沉施综管合 法施工的隧道。
穿越波士顿港通向机场的连通道，或独立单建，形成总体形态狭长的旁边设店铺、事务所、停车等设施的地下道路。
中南大学《隧道工程》第十章秦岭铁路隧道工程案例
隧道设计为圆形断面，开挖直径8.8m，成洞直径 7.7m。
1. 秦岭铁路隧道简介
秦岭隧道横断面图
2. TBM施工方案的选择
修建两座单线隧道，并以先建成I线隧道，再将平导扩建成Ⅱ 线隧道的方案为基础进行分析对比：采用钻爆法施工的工程数 量最少，总投资最低，但施工期最长。采用TBM施工则至少可 提前二年建成I线隧道，在缩短工期方面有明显的优势，因此引 进TBM对缩短工期是有利的。
2825.5 2911.3 2949.3 3196.2 3407.5 3638.2 4018.3 4054.4 4054.4
7740 3481 1700 12115 15670 7465 9190 1310 65026
5120
6145
4920 1720 1230 7510 8675 3265 8752 400 42617
3.TBM机型的确定与主要技术指标
（3）基本技术规格 机器型号TB880E 掘进直径8800 m 外形尺寸22m×8.8m×8.8m 掘进速度(在强度为260 MPa的岩石中掘进)10m／h (在强度为100～120MPa的岩石中掘进)35m／h 刀盘轴承设计寿命 25000 h 刀盘轴承使用寿命≮25000 h 刀盘轴承密封寿命≥25000 h 大齿圈使用寿命 ≥25000 h
4. TBM作业工时利用率分析
⑵提高TBM作业工时利用率的方法 ①减少超载故障 ②刀具更换 ③TBM保养维修及故障处理 ④石碴及材料运输、支护、量测及其它 ⑤对总工时的合理分配 ⑥新技术、新丁艺的推广应用
5. TBM主要故障分析
（1）主要问题 自TBM开始掘进后，在TBM的技术改造、设备维护、故
2. TBM施工方案的选择
(1)从工期分析：用两台TBM施工，I线隧道可早通车24个 月，Ⅱ线隧道均为平导扩大．工期相同。
1. 秦岭铁路隧道简介
秦岭隧道横断面图
2. TBM施工方案的选择
修建两座单线隧道，并以先建成I线隧道，再将平导扩建成Ⅱ 线隧道的方案为基础进行分析对比：采用钻爆法施工的工程数 量最少，总投资最低，但施工期最长。采用TBM施工则至少可 提前二年建成I线隧道，在缩短工期方面有明显的优势，因此引 进TBM对缩短工期是有利的。
2825.5 2911.3 2949.3 3196.2 3407.5 3638.2 4018.3 4054.4 4054.4
7740 3481 1700 12115 15670 7465 9190 1310 65026
5120
6145
4920 1720 1230 7510 8675 3265 8752 400 42617
3.TBM机型的确定与主要技术指标
（3）基本技术规格 机器型号TB880E 掘进直径8800 m 外形尺寸22m×8.8m×8.8m 掘进速度(在强度为260 MPa的岩石中掘进)10m／h (在强度为100～120MPa的岩石中掘进)35m／h 刀盘轴承设计寿命 25000 h 刀盘轴承使用寿命≮25000 h 刀盘轴承密封寿命≥25000 h 大齿圈使用寿命 ≥25000 h
4. TBM作业工时利用率分析
⑵提高TBM作业工时利用率的方法 ①减少超载故障 ②刀具更换 ③TBM保养维修及故障处理 ④石碴及材料运输、支护、量测及其它 ⑤对总工时的合理分配 ⑥新技术、新丁艺的推广应用
5. TBM主要故障分析
（1）主要问题 自TBM开始掘进后，在TBM的技术改造、设备维护、故
2. TBM施工方案的选择
(1)从工期分析：用两台TBM施工，I线隧道可早通车24个 月，Ⅱ线隧道均为平导扩大．工期相同。
中南大学隧道工程隧道养护与维修PPT学习教案
2.隧道检查的方法 隧道病害的类型主要有水害、冻害、衬砌裂损
和衬砌侵蚀。最常见为水害，素来有“十隧九漏” 之说。
第3页/共68页
第13章 隧道养护与维修
13.1 隧道运营阶段的养护工作 13.1.2 检查以便及时发现隧道结构出现的病害
3.衬砌裂损的描述
（1）裂损部位
将衬砌划分为左右拱圈、 左右边墙及仰拱五个部分， 再将每个部分依其内缘周长 划分四个等分，即把衬砌断 面分为二十个部位。
第4页/共68页
第13章 隧道养护与维修
13.1 隧道运营阶段的养护工作 13.1.2 检查以便及时发现隧道结构出现的病害
3.衬砌裂损的描述
（2）裂缝宽度δ δ值是在缝口处沿垂直裂面方向量取的。按裂缝宽 度的大小可分为四个等级，即：δ≤0.3mm为毛裂缝 ；0.3＜δ≤2.0mm为小裂缝；2.0＜δ≤20mm为中裂 缝；δ＞20mm为大裂缝。
质量。
第33页/共68页
第13章 隧道养护与维修
13.3 隧道水害及整治措施
13.3.2 水害产生的原因
5.验收 工程竣工后，从衬砌表面往往看不出什么问题，管 理单位缺乏检验手段，有时又接近运营期限，往往 对交验前的渗水情况，缺乏进一步查验，只好按竣 工报告及施工总结，勉强验收，导致运营后渗漏水 逐渐严重。 6.匹配 防水技术的匹配就是指防水设计、防水材料和防水 施工工艺与防水工程相适应的问题。
中南大学隧道工程隧道养护与维修
会计学
1
第13章 隧道养护与维修
13.1 隧道运营阶段的养护工作 13.1.1 运营状态监视
铁路隧道: 机械通风管理和火灾防灾方面。 公路隧道 : 一是严格按照交通法规进行管理，减小在隧道 内发生灾害的机会。 二是附属设施的管理。
和衬砌侵蚀。最常见为水害，素来有“十隧九漏” 之说。
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第13章 隧道养护与维修
13.1 隧道运营阶段的养护工作 13.1.2 检查以便及时发现隧道结构出现的病害
3.衬砌裂损的描述
（1）裂损部位
将衬砌划分为左右拱圈、 左右边墙及仰拱五个部分， 再将每个部分依其内缘周长 划分四个等分，即把衬砌断 面分为二十个部位。
第4页/共68页
第13章 隧道养护与维修
13.1 隧道运营阶段的养护工作 13.1.2 检查以便及时发现隧道结构出现的病害
3.衬砌裂损的描述
（2）裂缝宽度δ δ值是在缝口处沿垂直裂面方向量取的。按裂缝宽 度的大小可分为四个等级，即：δ≤0.3mm为毛裂缝 ；0.3＜δ≤2.0mm为小裂缝；2.0＜δ≤20mm为中裂 缝；δ＞20mm为大裂缝。
质量。
第33页/共68页
第13章 隧道养护与维修
13.3 隧道水害及整治措施
13.3.2 水害产生的原因
5.验收 工程竣工后，从衬砌表面往往看不出什么问题，管 理单位缺乏检验手段，有时又接近运营期限，往往 对交验前的渗水情况，缺乏进一步查验，只好按竣 工报告及施工总结，勉强验收，导致运营后渗漏水 逐渐严重。 6.匹配 防水技术的匹配就是指防水设计、防水材料和防水 施工工艺与防水工程相适应的问题。
中南大学隧道工程隧道养护与维修
会计学
1
第13章 隧道养护与维修
13.1 隧道运营阶段的养护工作 13.1.1 运营状态监视
铁路隧道: 机械通风管理和火灾防灾方面。 公路隧道 : 一是严格按照交通法规进行管理，减小在隧道 内发生灾害的机会。 二是附属设施的管理。
隧道工程图文讲解ppt课件
.
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
.
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。
.
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
.
※ 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。
.
※ 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
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
.
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
.
※ 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
中南大学《隧道工程》第11章国外高速铁路隧道简介
闭”结构，不允许地下水流入隧道，衬砌结构除考虑围岩
和其他荷载外，还承受部分水压力。
8
J3 德国高速铁路隧道
德国早期高速铁路隧道横断面图
加强导线 接触网导线 工作有效空间 信号
公路标
保护层空间
隧图1道1－横6 断德国面第积2代（新线轨隧面道横以断面上(单）位约：m为) 82m2
9
J3 德国高速铁路隧道
《隧 道 工 程》
国外高速铁路隧道简介
中南大学隧道与地下工程系
1
国外高速铁路隧道简介
主要内容
➢日本新干线隧道 ➢韩国高速铁路隧道 ➢德国高速铁路隧道 ➢法国高速铁路隧道 ➢其他国家高速铁路隧道
2
J1 日本新干线，数量最多； 2.日本新干线铁路隧道多采用单洞双线断面，其 净空有效面积只有62～64m2，是目前世界各国双线高 速铁路隧道中断面最小者； 3.为解决乘车舒适度和降低洞口微气压波，日本 新干线铁路隧道采用了提高列车密封性能和在洞口设 置缓冲结构的措施；
5.隧道主要采用复合式衬砌，初期支护为主要受 力结构，多采用型钢钢架支护，二次衬砌的主要作用 是安全储备，厚度一般采用30cm。
5
J1 日本新干线隧道
6
J2 韩国高速铁路隧道
1.韩国首尔至釜山高速铁路列车运行速度设计目标值为 350km/h，隧道净空有效面积采用107m2，是世界各国高速铁路 隧道中断面最大者；
14
J4 其它国家高速铁路隧道 3.奥地利高速铁路隧道横断面图
FD5.30
隧道横图11断－8 面奥地积利新（建高轨速铁面路隧以道横上断面）(单约位：为m) 66m2 15
J4 其它国家高速铁路隧道 4.瑞士高速铁路隧道横断面图
隧道横断面积（轨面以上）约为66m2 16
中南大学隧道工程PPT课件
12.4 施工进度计划
.
1
12.1 施工准备
12.1.1技术准备
技术准备包括以下内容
➢ 审核设计文件 ➢ 控制桩的复核和复测 ➢ 施工调查 ➢ 确定施工方案 ➢ 培训专业人员 ➢ 编制实施性施工组织设计
.
2
12.1 施工准备
12.1.2 物资准备
物资准备包括以下内容
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。
.
22
12.4 施工进度计划
12.4.2 工程数量计算
工序列好以后，即可根据施工图纸及有关工程数量 的计算规则，按照施工顺序的排列，计算工程数量。
.
23
12.4 施工进度计划
12.4.3 计算各工序的劳动量或机械台班数量
劳动量：工程量与相应的时间定额的乘积。 劳动量可以是劳动力数量与生产周期的乘积，也可以 是机械台数与生产周期的乘积。 人工操作时叫劳动量，机械操作时叫作业量。
指导性施工组织设计包括以下内容
施工图组织设计
➢ 隧道进出口、斜井、竖井、横洞、平行导坑洞口施工 场地布置
➢ 隧道各口施工通风设计
➢ 各口施工通风风道及机械安装设计
➢ 施工排水设计
➢ 施工动力及照明线路布置
➢ 隧道防尘及其它必要措施设计
.
8
12.2 施工组织设计
实施性施工组织设计内容
➢ 工程概况 ➢ 施工准备工作的安排 ➢ 工程数量 ➢ 材料数量 ➢ 机械（具）配备 ➢ 劳动力组织 ➢ 平面布置图 ➢ 施工组织进度图 ➢ 质量及安全措施
.
24
12.4 施工进度计划
劳动量可按下式计算：
劳动量的计量单位，对于人工为“工日”，对于机械则为“台
.
1
12.1 施工准备
12.1.1技术准备
技术准备包括以下内容
➢ 审核设计文件 ➢ 控制桩的复核和复测 ➢ 施工调查 ➢ 确定施工方案 ➢ 培训专业人员 ➢ 编制实施性施工组织设计
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2
12.1 施工准备
12.1.2 物资准备
物资准备包括以下内容
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。
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12.4 施工进度计划
12.4.2 工程数量计算
工序列好以后，即可根据施工图纸及有关工程数量 的计算规则，按照施工顺序的排列，计算工程数量。
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12.4 施工进度计划
12.4.3 计算各工序的劳动量或机械台班数量
劳动量：工程量与相应的时间定额的乘积。 劳动量可以是劳动力数量与生产周期的乘积，也可以 是机械台数与生产周期的乘积。 人工操作时叫劳动量，机械操作时叫作业量。
指导性施工组织设计包括以下内容
施工图组织设计
➢ 隧道进出口、斜井、竖井、横洞、平行导坑洞口施工 场地布置
➢ 隧道各口施工通风设计
➢ 各口施工通风风道及机械安装设计
➢ 施工排水设计
➢ 施工动力及照明线路布置
➢ 隧道防尘及其它必要措施设计
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8
12.2 施工组织设计
实施性施工组织设计内容
➢ 工程概况 ➢ 施工准备工作的安排 ➢ 工程数量 ➢ 材料数量 ➢ 机械（具）配备 ➢ 劳动力组织 ➢ 平面布置图 ➢ 施工组织进度图 ➢ 质量及安全措施
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12.4 施工进度计划
劳动量可按下式计算：
劳动量的计量单位，对于人工为“工日”，对于机械则为“台
中南大学《隧道工程》第十章引大入秦引水隧道工程案例
5.TBM施工费用浅析
⑴ TBM主机配套设施及估算价格
TBM要发挥快速、高效的性能，必须配套使用。“引大工程” 所采用的直径5.53 m的双护盾 TBM主机600万美元，按当时 （1990年）汇率折合人民币2700万元，后配套设备1000万元， 辅助配套设施3500万元，合计约7200万元。
一台国外名牌TBM主机对中硬岩一般寿命可掘进40-50公里。而 往往有些工程施工洞长只有10多或20多公里，工程竣工经过计算折 旧后，其剩余价值尚很大，这剩余价值应计入成本。投标时，考虑 了此剩余价值就能编写出合理的竞争报价。但投标商必须有一定的 经济实力，能支付TBM的初期费用，还能承担剩余价值可能积压的 风险。
《隧 道 工 程》
引大入秦引水隧道 工程案例
中南大学隧道与地下工程系
1
引大入秦引水隧道工程案例
主要内容： ➢工程概况 ➢隧洞工程结构设计 ➢工程建设管理 ➢TBM在工程中取得的成效与影响 ➢TBM施工费用浅析
2
1.工程概况
引大入秦工程是将大通河水引入兰州北面秦王 川的一项大型跨流域调水灌溉工程，总干渠全长 86.9 km，其中隧洞33座，共长75.11km。
5.TBM施工费用浅析
⑵TBM与钻爆法的费用比较
③对比结果分析 上述结果初看有点出人意外，实际却在情理之中。从“引大工程” 和某工程实例中可看出，钻爆法在短隧道（5000m以下施工中，若 使用机械多且配套，属正规施工队伍，工期又有限制，则隧道造价 高，反之则低。 长隧道若用钻爆法施工，由于受到工期制约，势必要增开l条或几 条支洞以增加工作面，风、水、电、路、通讯等临建工程也随之增 加，机械．设备、人员等不可避免地增多，其结果就是加大了投入， 抬高了工程费用。
5.TBM施工费用浅析
第三章隧道工程PPT课件
27
⒉半路堑式拱形明洞:傍山隧道的洞口或傍山线路上
耳墙式拱形明洞
长腿式拱形明洞
28
明洞顶上回填石≥1.5m，且留有不小于1:1.5的流水坡,填土上面 及拱顶上方要做一层粘土隔水层。 二、棚洞:框架结构。顶是平的梁版，内墙为重力式墩台结构，外
墙采用立柱式、连拱墙式或钢架结构。
29
第五节 隧道通风建筑物的构造
二、装配式衬砌：
11
优点
缺点
1、不需养生；
1、有足够的拼装空间；
2、改善了劳动条件；
2、构件尺寸要求精度高；
3、节省大量的支撑材料及劳力； 3、接缝多，防水困难。
4、缩短工期，降低造价。
构造应满足条件：1、强度足够且耐久；
2、能立即承受荷载；
3、装配简便，构件类型少，形式单一，尺寸统
一，便于工业化制作和机械化拼装；
第三章 隧道结构构造
学习要点：
●掌握曲线隧道的净空加宽 ●了解隧道洞身支护结构(衬砌)的构造 ●掌握隧道洞门结构的构造(形式及作用) ●了解明洞、通风建筑物、附属建筑物的构造
1
第一节 隧道横断面设计
一、隧道净空限界: 1、隧道净空:指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。 2、机车车辆限界:满足各种型号的机车和车辆在横断面尺寸上最
水坡；
c.采用单向顺坡排水或双向排水。
23
⒋其它型式：⑴柱式洞门：增加端墙稳定性
24
⑵台阶式洞门：适应地形特点
25
⑶斜洞门
（洞口5m范围内衬砌加强，且与洞身整体砌筑）
26
第四节 明洞的构造
明洞:用于隧道洞口或有落石、塌方等有威胁安全的地方。 一、拱式明洞:由拱圈、边墙和仰拱或铺底组成。(截面尺寸略大) ⒈路堑式拱形明洞
⒉半路堑式拱形明洞:傍山隧道的洞口或傍山线路上
耳墙式拱形明洞
长腿式拱形明洞
28
明洞顶上回填石≥1.5m，且留有不小于1:1.5的流水坡,填土上面 及拱顶上方要做一层粘土隔水层。 二、棚洞:框架结构。顶是平的梁版，内墙为重力式墩台结构，外
墙采用立柱式、连拱墙式或钢架结构。
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第五节 隧道通风建筑物的构造
二、装配式衬砌：
11
优点
缺点
1、不需养生；
1、有足够的拼装空间；
2、改善了劳动条件；
2、构件尺寸要求精度高；
3、节省大量的支撑材料及劳力； 3、接缝多，防水困难。
4、缩短工期，降低造价。
构造应满足条件：1、强度足够且耐久；
2、能立即承受荷载；
3、装配简便，构件类型少，形式单一，尺寸统
一，便于工业化制作和机械化拼装；
第三章 隧道结构构造
学习要点：
●掌握曲线隧道的净空加宽 ●了解隧道洞身支护结构(衬砌)的构造 ●掌握隧道洞门结构的构造(形式及作用) ●了解明洞、通风建筑物、附属建筑物的构造
1
第一节 隧道横断面设计
一、隧道净空限界: 1、隧道净空:指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。 2、机车车辆限界:满足各种型号的机车和车辆在横断面尺寸上最
水坡；
c.采用单向顺坡排水或双向排水。
23
⒋其它型式：⑴柱式洞门：增加端墙稳定性
24
⑵台阶式洞门：适应地形特点
25
⑶斜洞门
（洞口5m范围内衬砌加强，且与洞身整体砌筑）
26
第四节 明洞的构造
明洞:用于隧道洞口或有落石、塌方等有威胁安全的地方。 一、拱式明洞:由拱圈、边墙和仰拱或铺底组成。(截面尺寸略大) ⒈路堑式拱形明洞
《隧道工程》课件
隧道工程推动区域经济发 展，提升人民生活水平， 促进地区协调发展。
《隧道工程》PPT课件
隧道工程是指在地下或水中按计划布置、采用炸破、钻掘、掘进等方法，构 筑通行地下和水下的通道，为基础设施建设提供重要支撑。
概述
什么是隧道工程？
隧道工程是通过地下或水中构筑的通道，用于交通运输和基础设施建设。
隧道工程的分类及特点
隧道工程可以分为公路隧道、铁路隧道、水利隧道等，具备承载能力、密闭性、地质适应 性等特点。
制定应急预案、配备应急设备、训练
应急人员等。
3
隧道定期检查及维修工作
定期检查隧道结构、设备设施，并进 行必要的维修和保养。
隧道建设的意义
城市交通发展
隧道工程改善道路网络， 提高交通效率，促进城市 发展。
国家基础设施建设
隧道工程是国家基础设施 建设的重要组成部分，有 利于提高国家综合竞争力。
经济社会发展
1
隧道建设前期准备工作
确定施工方案、准备施工材料、组织人力资源等。
2
隧道施工具体流程
钻孔、爆破、开挖、支护、拱顶浇筑等各个环节的施工流程。
3
隧道施工常见问题及解决途径
应对地质问题隧道开通后常规运营管理
建立运营管理机构、制定运营规程、
隧道应急处理
2
定期检查设备等。
隧道工程在基础设施建设中的作用
隧道工程为城市交通发展、国家基础设施建设和经济社会发展提供重要支撑。
设计阶段
1
隧道设计前期工作
确定隧道位置、地质条件评估、结构设计方案等。
2
隧道设计中期工作
进行隧道结构设计、支护设计、防水设计等具体工作。
3
隧道设计后期工作
编制施工图纸、审查设计方案、制定施工标准等。
《隧道工程》PPT课件
隧道工程是指在地下或水中按计划布置、采用炸破、钻掘、掘进等方法，构 筑通行地下和水下的通道，为基础设施建设提供重要支撑。
概述
什么是隧道工程？
隧道工程是通过地下或水中构筑的通道，用于交通运输和基础设施建设。
隧道工程的分类及特点
隧道工程可以分为公路隧道、铁路隧道、水利隧道等，具备承载能力、密闭性、地质适应 性等特点。
制定应急预案、配备应急设备、训练
应急人员等。
3
隧道定期检查及维修工作
定期检查隧道结构、设备设施，并进 行必要的维修和保养。
隧道建设的意义
城市交通发展
隧道工程改善道路网络， 提高交通效率，促进城市 发展。
国家基础设施建设
隧道工程是国家基础设施 建设的重要组成部分，有 利于提高国家综合竞争力。
经济社会发展
1
隧道建设前期准备工作
确定施工方案、准备施工材料、组织人力资源等。
2
隧道施工具体流程
钻孔、爆破、开挖、支护、拱顶浇筑等各个环节的施工流程。
3
隧道施工常见问题及解决途径
应对地质问题隧道开通后常规运营管理
建立运营管理机构、制定运营规程、
隧道应急处理
2
定期检查设备等。
隧道工程在基础设施建设中的作用
隧道工程为城市交通发展、国家基础设施建设和经济社会发展提供重要支撑。
设计阶段
1
隧道设计前期工作
确定隧道位置、地质条件评估、结构设计方案等。
2
隧道设计中期工作
进行隧道结构设计、支护设计、防水设计等具体工作。
3
隧道设计后期工作
编制施工图纸、审查设计方案、制定施工标准等。
隧道工程课件PPT课件
精选PPT课件
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⑷ 隧道施工围岩分级 ● 施工阶段围岩判定具有直接性、可靠性、重要性的特征。
● 评定因素采用围岩坚硬程度、围岩完整性程度、和地下水状态 三项因素，细分为十三个子因素， 即3－13评定：
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23
在三个因素中，最困难的是围岩完整性程度的评定， 研究的重点是如何根据掌子面的地质数据评价围岩的完 整程度。根据对国内外施工阶段围岩分级的调查，应采 用多种方法对围岩完整程度进行分级，采用定性和定量 相结合的方法，如可采用下图的指标 ：
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30
自然拱的范围的大小除受上述的围岩地质条件、支护结 构架设时间、刚度以及它与围岩的接触状态外，还取决于 以下诸因素：
● 缺点：不能全面反映岩体固有的性态。
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13
⑵ 以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法：
① 这类分类法以泰沙基分类法为代表
这类分类法是在早期提出的，限于当时的条件，仅把 不同岩性、不同构造条件对围岩分类，这类分类法曾长 期被各国采用，至今仍有广泛的影响。
② 以岩体综合物性为指标的分类法
60年代我国提出了以岩体综合物性指标为基础的“岩 体综合分类法”。
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24
5.2 围岩压力的确定
1、围岩压力的概念 ● 围岩压力：是指引起地下开挖空间周围岩体和支
护变形或破坏的作用力。它包括由地应力引起的围岩 应力以及围岩变形受阻而作用在支护结构上的作用力。 从狭义上来理解，围岩压力是指围岩作用在支护结构 上的压力。在工程中一般研究狭义的围岩压力。
● 围岩压力按作用力发生的形态，一般可分为如下 几种类型：
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29
成拱过程： ⑴ 隧道开挖后，在围岩应力重分布过程中，顶板开始
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第10章 隧道掘进机开挖技术
4.国外掘进机的发展技术水平
◆开挖直径范围为1.8-11.87m； ◆可在抗压强度360MPa的岩体中掘进80-100m2大断面隧道，
平均掘进速度350-400m/月；
◆能开挖45°的斜井； ◆盘形滚刀的最大直径达483mm，其承载能力达312kN；刀具
的寿命达300～500m；
(6) 后配套设备
◆ 液压系统 ◆ 供电系统 ◆ 运输系统 ◆ 通风系统 ◆ 降温、防尘、供水及安全系统
◆ 隧道支护设备系统
◆ 其它辅助设施
第10章 隧道掘进机开挖技术
TBM组装图
第10章 隧道掘进机开挖技术
TBM组装图
第10章 隧道掘进机开挖技术
TBM组装图
第10章 隧道掘进机开挖技术
TBM组装图
进入快速发展时期。
第10章 隧道掘进机开挖技术
2.应 用——国外
近年来，国外采用掘进机完成的大型隧道有： (1) 英法海底铁路隧道——单洞长约50km，使用11台掘进机，工期
三年多时间；
(2) 瑞士费尔艾那隧道——长19km，其中约9.5km采用掘进机施工；
(3) 瑞士穿越阿尔卑斯山新圣哥达铁路隧道——长达57km； (4) 美国芝加哥TARP工程排水隧道——大约40多km，全部采用
掘进机施工。
第10章 隧道掘进机开挖技术
3.应 用——国内
(1) 1970年代末，甘肃引大入秦和山西万家寨引水工程— —采用掘进机获得成功(意大利CMC公司承包)。
(2) 1998.1～1999.8，西康铁路秦岭特长隧道——引入德
国Wirth公司TB880E型掘进机，进行长18.5km，直径8.8m的I线 隧道施工，平均掘进速度为313.7ｍ/月。
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图10-7 单护盾掘进机示意图 掘进刀盘；2.护盾；3.驱动组件；4.推进千斤顶；5.管片安装机；6.超前钻机 ；7.出碴输送机；8.拼装好的管片；9.提升机；10.铰接千斤顶；11.主轴承、大 齿圈；12.刀盘支撑
第10章 隧道掘进机开挖技术
1
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中铁隧道局研发的开敞式隧道掘进机
第10章 隧道掘进机开挖技术
开敞式隧道掘进机
第10章 隧道掘进机开挖技术
开敞式隧道掘进机
第10章 隧道掘进机开挖技术
开敞式隧道掘进机
第10章 隧道掘进机开挖技术
开敞式隧道掘进机
第10章 隧道掘进机开挖技术
开敞式隧道掘进机
第10章 隧道掘进机开挖技术
开敞式隧道掘进机
《隧 道 工 程》
第10章 隧道掘进机开挖技术
第10章 隧道掘进机开挖技术
10.1 概 述 10.2 掘进机的类型与构造 10.3 掘进机施工 10.4 与掘进· 机施工配套的支护方式
第10章 隧道掘进机开挖技术
10.1 概 述
10.1.1 有关概念和TBM发展历史 1.隧道常用施工方法
钻爆法 明挖法 机械法——掘进机法 沉埋法
掘进长大隧道。 (2) 在松软地层中掘进隧道的TBM
一般适用于在具有有限压力的地下水位以下基本均质的软弱
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
地层中开挖有限长度的隧道。
第10章 隧道掘进机开挖技术
2. 全断面隧道掘进机的分类—II
目前在国内通常有两种提法：
(1)岩石掘进机(TBM ) ；
(2) 盾构机。 岩石掘进机(TBM )就是适合硬岩开挖的隧道掘进机，盾构机指的 是适于在软岩、土中的隧道掘进机。
第10章 隧道掘进机开挖技术
开敞式隧道掘进机
第10章 隧道掘进机开挖技术
开敞式掘进机模型
第10章 隧道掘进机开挖技术
护盾式隧道掘进机
第10章 隧道掘进机开挖技术
10.2.1.1 开敞式掘进机 ◆开敞式掘进机基本有两种型式：单撑靴式、双撑靴式。
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图10-2 单水平支撑掘进机示意图 1.掘进刀盘；2.拱顶护盾；3.驱动组件；4.主梁；5.出碴输送机；6.后下 支撑；7.撑靴；8.推进千斤顶；9.侧护盾；10.下支撑；11.刀盘支撑
● 刀具破碎岩石过程，机械能转换成热能，产生大量热能，
将降低刀圈寿命，因此须作降温处理。
第10章 隧道掘进机开挖技术
(3)滚刀数量的确定
100
滚刀数量（个）
◆切削刀盘上滚刀 平面布置是根据滚刀类 型和合理刀间距确定的。 在一定间距下，刀盘直 径与滚刀数量间的关系 可以从右图中查验。
90 80 70 60 50 40 30 20 10 6 5 7 8 4 10 9 12 11 14 13
10.2.2 臂式掘进机
臂式掘进机又称为部分断面掘进机，是一种集切削岩 石、自动行走、装载石碴等多种功能为一体的高效联合作 业机械。
第10章 隧道掘进机开挖技术
壁式掘进机的特点
◆ 可以适应任意形状的断面； ◆ 对地质条件的要求较低，适合软岩及中硬岩隧道的掘进；
◆ 连续掘进，支护可实现平行作业
◆ 基本投资费用少，约为全断面掘进机的15%左右。 ◆ 中短隧道施工更为适用。
第10章 隧道掘进机开挖技术
The biggest hard rock tunnel boring machine in the world is set to start work on the Brisbane North-South Bypass Tunnel inDecember 2007.
◆单台掘进机的最大总进尺已超过40km。
第10章 隧道掘进机开挖技术
5.世界上著名的岩石掘进机制造厂商
美 德 瑞 国：罗宾斯(Ｒobbins)公司(已归属阿特拉斯公司) 佳瓦(Jarva)公司 国：维尔特(Wirth)公司
海瑞克(Herrenknecht)公司
典：阿特拉斯.科普柯 (Atlas.Copco)公司 加拿大：拉瓦特(Lovat)公司
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图10-8 双护盾掘进机示意图 掘进刀盘；2.前护盾；3.驱动组件；4.推进油缸；5.铰接油缸；6.撑靴护盾； 7.尾护盾；8.出碴输送机；9.拼装好的管片；10.管片安装机；11.辅助推进靴； 12.水平撑靴；13.伸缩护盾；14.主轴承大齿圈；15.刀盘支撑
第10章 隧道掘进机开挖技术
第10章 隧道掘进机开挖技术
10.1.4 掘进机的应用与发展
1.发展历史——大事记
◆1846年——TBM由意大利人Maus发明。 ◆1851年——美国人威尔逊开发了一台TBM，在花岗岩中试用未获 成功。 ◆1881年——波蒙特开发了压气式TBM，成功应用于英吉利海峡隧
道直径为2.1m的勘探导坑。
◆ 1952年——美国罗宾斯公司研制了现代意义上的第1台软岩TBM。 ◆ 1956年——美国罗宾斯公司又研制成功中硬岩TBM。 从此，TBM
3. 全断面隧道掘进机的分类—III
鉴于学术及现实中称法混乱，造成许多麻烦，有些学者提 出采用“硬岩TBM”和“软岩TBM（也即盾构机）”两种来规范。
第10章 隧道掘进机开挖技术
10.1.3 隧道掘进机施工特点
1. 优 点
(1) 安全——人员在局部或整体的护盾下工作 (2) 快速——常规钻爆法掘进速度的3～10倍
日 本：川崎(Kawasaki)公司
三菱(Mitsubishi)公司 日立(Hitachi)公司
第10章 隧道掘进机开挖技术
10.2 掘进机的类型与构造
◎ 掘进机的类型
开敞式 双撑靴式 单撑靴式
全断面掘进机
单护盾式 隧道掘进机(岩石)
护盾式
双护盾式 单臂式 悬臂式掘进机 多臂式
第10章 隧道掘进机开挖技术
臂式掘进机具有效率高、机动性强、对围岩扰动小、超 挖量小、安全性高、适应性强，以及费用相对较低等优点。
第10章 隧道掘进机开挖技术
臂式掘进机开挖与支护平行作业示意图
第10章 隧道掘进机开挖技术
臂式掘进机开挖作业示意图
第10章 隧道掘进机开挖技术
重型隧道掘进机
第10章 隧道掘进机开挖技术
臂式掘进机切削头
(3) 优质——洞壁光滑美观
(4) 自动化和机械化程度高（节省劳动力——经济） (5) 围岩扰动小 (6) 对环境影响小
第10章 隧道掘进机开挖技术
10.1.3 隧道掘进机施工特点
2. 缺 点
(1) 能耗大 (2) 断面单一 (3) 对岩层变化的适应性差 (4) 一次性购买TBM投资高 (5) 主机重量大，运输不方便，安装工作量大 (6) 短隧道不能发挥其优越性(不经济)
第10章 隧道掘进机开挖技术
10.3 掘进机施工
10.3.1 破岩机理
1.机理
10.2.1 全断面掘进机
(1) 开敞式掘进机 ◆ 适合于硬岩隧道； ◆ 顶推反力与刀盘扭矩力依靠围岩坚硬壁面提供； (2) 护盾式掘进机 ◆ 适合于软岩隧道； ◆ 顶推反力利用尾部安装的衬砌管片。
第10章 隧道掘进机开挖技术
开敞式隧道掘进机
第10章 隧道掘进机开挖技术
西康铁路秦岭隧道 西安-南京线磨沟岭隧道 型 号：TB880E 开 挖 直 径：8.8米 掘 进 速 度：3.5m/h 最高月进度：574米（磨沟岭隧道） 最高日进度：41.3米（磨沟岭隧道）
第10章 隧道掘进机开挖技术
10.2.1.2 护盾式掘进机 (1) 单护盾TBM——常用于劣质地层。 (2) 双护盾TBM——适用于各种地质，既适应软岩，也适应硬 岩或软硬岩交互地层。 ◆对比：单护盾TBM推进时，要利用管片作为支撑，与双护
盾TBM相比，掘进与安装管片两者不能同时进行，速度较慢。