隧道工程第一章

四、我国隧道及地下工程发展现状
（一）规模
1.交通类隧道
⑴ 铁路隧道
运营隧道6876座，总长3670公里，总数已为世界第一（截至1999年）。
隧道集中的铁路——
襄渝线：隧道长度占线路总长度的30％； 成昆线：隧道长度占线路总长度的31.6％； 西康线：隧道长度占线路总长度的50.42％； 10km以上的长大隧道—— 西康铁路秦岭隧道18.46km（通车） 京广铁路衡广复线大瑶山隧道14.259km（通车）
3.其它地下工程 城市地下空间的开发与利用：地下商场、地 下停车场、地下仓库、人防工程等。 地下管道：供热、供电、供水等。
其它：大型水利工程地下厂房、地下洞室群。
（二）技术状况
1.长大隧道 钻爆法施工（绝大多数隧道）—— 快速掘进（月进尺500m，已达国际先进水平） 出渣运输系统 通风系统 混凝土喷射技术
2 隧道的分类
按所处的地质条件 土质隧道 岩质隧道 浅埋隧道 深埋隧道 山岭隧道 按所处的地理位置 水底隧道 城市隧道
按隧道的埋置深度
交通类隧道
公路隧道 铁路隧道 地下铁路 人行通道 引水隧道 尾水隧道 导流隧道 溢洪隧道
水工隧道 按隧道的用途 市政隧道
给水隧道 排水隧道 管路隧道（煤气、电力等） 采矿巷道 运输巷道
近代隧道兴起于运河时代，从十七世纪起，欧洲 修建了许多运河隧道。其中法国的兰葵达克运河隧道， 建于1666～1681年，长157m，它可能是最早用火药开 凿的公用隧道。随着铁路运输事业的发展，隧道也越 来越多，1895年～1906年已出现了长19.73km穿越阿 尔卑斯山的最大铁路隧道，目前最长的铁路是日本的 青函隧道，长约54km。较为完善的水底道路隧道建于 1927年，位于纽约哈德逊河底。目前世界上最长的公 路隧道是我国秦岭终南山隧道，全长18.02公里，于 2007年1月20日正式通车，是我国自行设计施工的双 洞单向公路隧道。
4.施工方法
明挖法 浅埋暗挖法 盾构法 掘进机法（TBM） 盖挖法
地下连续墙法
沉管法
新奥法（NATM）
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五、发展前景
1.交通类隧道 经济发展，交通建设先行
交通标准不断提高 国力增强，技术进步 西部大开发，基础设施建设 需建设更多，可以建设更多、标准更高的隧道，前景美好。
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三、隧道工程的发展简况
我国最早有文字记载的地下人工建筑物，出现在东周初期 （约公元前七百年）。最早用于交通的隧道为“石门”隧道，位 于今陕西省汉中县褒谷口内，建于东汉明帝永平九年（公元66 年）。用作通道的还有安徽毫县城内的古地下道，建于宋末元初 （约十三世纪），是我国最早的城市地下道。 在其它古代文明地区有很多著名的古隧道，如公元前2180～ 2160年前，在古巴比伦城幼发拉底河下修筑的人行隧道，是迄今 已知的最早用于交通的隧道。古代最大的隧道建筑物可能是那不 勒斯与普佐利之间的婆西里勃隧道，完成于公元前36年，至今仍 可以使用，它是在凝灰岩中凿成的垂直边墙无衬砌隧道。
2.水利水电隧道
国内外已建成的10km以上的水工隧道达90余座，中国约占 10几座，国内已建成的长度5km以上的水工水电约20余座。 小浪底水利枢杻三条导流隧洞；清江隔河岩水利枢杻导流 洞；李家峡水电站导流洞；公伯峡水电站导流洞；水布垭水利 枢杻工程导流洞； 已建成的由青海大通河引水至甘肃的调水工程总干线全长 168.km，其中隧道33座，总长75.11km；万家寨水利枢杻引黄 河水穿过海河流域至太原的引水工程，隧道最长超过200m；正 在建设的南水北调中线工程穿越黄工程单洞长4.25km；正在建 设的锦屏一级水电站引水隧洞单洞长16.67km。
TBM施工（秦岭隧道、大伙房隧道）——
TBM快速掘进与对不良地层的适应性 出渣运输系统
2.不良地质隧道
富水断层、涌（突）水、突泥 塌方 岩溶地质 高地应力问题（岩爆等）
围岩大变形
煤系地层（瓦斯突出）
湿陷性黄土、冻土、膨胀土等
高地温问题
3.设计理论
隧道结构或地下结构与地面结构所处环境不同，它是处 在岩土地层或通称为围岩中，既受到围岩的荷载作用，又受 到围岩的约束作用。 荷载——结构 目前的设计理论 地层——结构 收敛——约束 经验类比 针对不同条件采用不同的设计理论。
兰新铁路乌鞘岭隧道20.05km（贯通）
石太铁路太行山隧道27.839km（在建）。
⑵ 公路隧道 运营隧道1782座，总长704公里，总数已为世界第一（截至 2002年）。 10km以上的长大隧道—— 西康高速公路柞水段秦岭终南山隧道18.02km（通车） 北京至福州高速公路美菰林隧道11.2km（通车）
矿山隧道 人防隧道
五指山铁路隧道（全长4465m， 京九铁路上最长的双线隧道）
二郎山公路隧道（全长4176m，川藏公路上的控制性工程）
大连路隧道
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苏州南环路东延独墅湖湖底隧道隧道
二、主要内容
• • • • • • • 道路隧道的勘测设计原则、内容和要领 道路隧道的结构构造、运营通风和照明 道路隧道的经济分析 围岩分类与围岩压力 常用衬砌的设计与计算 主要施工方法 运营管理与养护
隧道工程
教 师： 李 碧 雄 张 志 龙 四川大学建环学院土木系
第一章 绪论
• 隧道的概念及分类
• 主要内容
• 隧道工程的发展简况
• 我国隧道及地下工程发展的现状 • 发展前景
一、隧道的概念及分类
1 隧道的概念
狭义定义：用以保持地下空间作为交通孔道的建 筑物。 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。
2.城市隧道 解决城市交通拥挤问题的唯一途径是采用快捷、大运量公共交通系
统——地铁。 各类市政设施趋势——隧道管道（沟）化 二十一世纪将是地下空间开发和利用大发展的世纪。
3.水工隧道
东 线 南水北调工程 中 线 西 线 其它调水工程
大型水利水电工程
“多、长、大、群、深”是二十一世纪地下工程的 发展趋势和主要特点。
台北至宜兰公路雪山隧道12.9km（通车）
⑶ 地下铁路 目前仅有北京、上海、天津、广州、南京、深圳、香港 等城市的地铁开始运营，总长约600km。 而在建的城市很多：除上述城市外，还有成都、重庆、 杭州、青岛、武汉、西安等。 完成了规划的的城市：大连、长春、哈尔滨、鞍山、 乌鲁木齐、合肥、宁波、济南、福州、昆明、佛山、桂林 等。
1556年德国人Georg Bauer所著的《采矿冶炼手册》（De
Leabharlann Baidu
Re Metallica）可能是最早的隧道工程方面的专门著作。
地层压力的研究始于十四世纪，研究基本上沿两个方向进行： 一是把地层视为松散构造的散粒体理论，另一个是把地层视为连 续弹性体弹塑性理论。近百年来，对地层压力进行了极为广泛的 研究，获得了不少成果，但仍未得到系统、圆满、严密的理论， 今天仍在不断的进行着新的探索。 我国著名学者陈宗基教授，在1958年首次把岩石力学作为一 门边缘学科来发展，他最先引用流变理论研究岩石的流变特性， 还从板块运动、地应力的产生，分析了对高地应力地区工程建设 的影响，用封闭地应力的概念解释了工程中各种特殊现象，还从 微观结构分析了膨胀岩的破坏机制，等等。所有这些都给地下工 程研究、设计和施工提供了新的理论基础。 返回
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古代一直使用“火焚法”和铁锤钢钎等原始工具进行开挖，
直到19世纪才开始采用钻爆作业，目前发展成为高效率的大型多 头摇臂钻机。
盾构机——用于软土地层，发明于1818年，目前已发展为全 机械化盾构，广泛用于各种复杂的软土地层的掘进。 隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，简称TBM）——用于 中等坚硬岩石地层，诞生于1881～1883年，目前已发展成大断面 的带有激光导向和随机支护装置的先进掘进机。 新奥法（New Austrian Tunneling Method，简称NATM）， 是20世纪60年代由奥地利土木工程师L.V.Rabacewicz等创立的， 它是以喷混凝土和锚杆为主要支护手段，将衬砌支护与围岩看作 是相互作用的一个整体，既发挥围岩的自承能力，又使支护起到 加固围岩的作用。