隧道工程概论ppt课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
隧道工程概论
第一讲主要内容
一、隧道在交通事业中 的地位及发展 二、隧道的分类及其作用 三、隧道的主要施工方法 四、隧道的组成 五、公路隧道的围岩分级 六、隧道监控量测
一、隧道在交通事业中 的地位及发展
1、隧道的定义
狭义的定义：通常是指用作地下通道的工程建筑物。
广义的定义：1970年，OECD(世界经济合作与发展组 织)隧道会议从技术方面给隧道定义：以任何方式修建， 最终使用于地表以下的条形建筑物，其空洞内部净空 断面在2m2以上者均为隧道。
传送出机外的一种开挖和出渣联合作业的一种机械， 能连续掘进。 下图是一个TBM掘进机照片
4、盾构法：是一种钢制的活动防护装置或活动支 撑，是通过软弱含水层，特别是河底、海底，以及城 市中心区修建隧道的一种机械。 下图是一个盾构机照片
5、其他施工方法还有：明挖法、盖挖法、浅埋暗挖、 地下连续墙。 四、隧道的组成 隧道结构构造由主体构造物和附属构造物两大类组 成。主体构造物是为了保证岩体的稳定和行车安全而 修建的人工永久性建筑物，通常是指动身衬砌和洞门 构造物。附属构造物是主体构造物以外的其他建筑物， 是为了运营管理、维修养护、给水排水、供配发电、 通风照明、通信、安全等建造的设施。 为更好的理解隧道的基本结构我们来看一下下图：
发展
爆破施工 (光面爆破)
二、隧道的分类及其作用
1、按用途分（这是隧道分类方法中最为常用的一种）
隧道分为四大类：交通隧道、水工隧道、市政隧道、 矿山隧道
(1)交通隧道：提供运输的孔道和通道，主要有：铁 路隧道、公路隧道、水底隧道、地下铁道、人行地道。 (2)水工隧道：是水利工程和水利发电枢纽的一个重 要组成部分。主要包括：引水隧道、尾水隧道、导流 隧道、排沙隧道
2、在交通建设中的地位
※ 重要性：隧道是交通线上的重要组成部分，是国家 重要的基础设施；
※ 必要性：快速畅通的交通网是经济发展的前提，随 着我国国民经济的发展，低等级公路已不适应发展的 需要，阻碍了国家和地区的发展；
※ 紧迫性：目前高速公路较少，与我国人口、经济发 展相比，太少。经济要发展，交通必先行。为了解决 好路面交通的规划和修建，隧道工程在其中显示着重 要而紧急的作用。
(5)极小断面隧道：断面积在3m2以下
4、按隧道所处的地理位置划分：
山岭隧道、水底隧道、城市隧道
三、隧道的主要施工方法 1、新奥法：是新奥地利隧道施工方法的简称，它是 从岩石力学（围岩的自承能力）的观点出发而提出的 一种合理的施工方法，是采用喷锚技术、监控量测等 并与岩石力学理论构成一个体系而形成的一种新的工 程施工方法。 基本原则：“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭” 2、传统矿山法：是采用钻爆法开挖和钢木构件支撑 的施工方法。 3、隧道掘进机法（TBM）：它是装置有破碎岩石的 刀具，采用机械破碎岩石的方法开挖隧道，并将渣体
3、隧道工程的发展前景及需解决的难题
※
前景：
(1)、交通类隧道
◆ 经济要发展，交通建设必先行； ◆ 交通标准不断提高； ◆ 国力增强，技术进步。
Biblioteka Baidu
随着国民经济的发展，科技技术的进步，需要建设 更多，可以建设更多、标准更高的隧道。
(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
运量的公共交通系统——地铁；
①引水隧道：把水引入水电站发电机组，产生动 力资源 ②尾水隧道：把发电机组排出的废水送出去的隧 道。 ③导流隧道（泄洪隧道）：疏导水流 ④排沙隧道：用于冲刷水库中淤积的泥沙而修建 的隧道
(3)市政隧道：是城市中为安置各种不同市政设施 的地下孔道。主要有：给水隧道、污水隧道、管路 隧道、线路隧道、人防隧道。 (4)矿山隧道：起作用主要是为采矿服务。主要有： 运输巷道、给水隧道、通风隧道。
(1) 测量技术的出现，产生了如棚架支撑岩层，卷扬 提升土石两端洞口开挖隧道等等，促进了隧道的发展。 (2)火药的发明，促进了隧道开挖掘进技术的发展。
※ 现代：我国公路隧道发展相对较缓。随着高速公路的 发展，近几年公路隧道有了较快的发展。
隧道施工技术发生了质的飞跃。 人力为主 体的施工
发展
机械开挖为 主体的施工
隧道成型照片
五、公路隧道的围岩分级 1、隧道围岩分级的方法 现行的许多围岩分类方法中，作为分类的基本要 素大致有三大类： 第I类：与岩性有关的要素。其分类指标是采用岩 石强度和变形性质等：如岩石的单轴抗压强度、变形 模量或弹性波速等。 第II类：与地质构造有关的要素。其分类指标采用 诸如岩石的质量指标、地质因素平分法等，这些指标 实质上是对岩体完整性或结构状态的评价。
2、按隧道长度分：
(1)特长隧道：L>3000m
(2)长 隧 道：3000m≥L≥1000m
(3)中长隧道：1000m>L>500m
(4)短 隧 道：L≤500m
3、按断面面积分： (1)特大断面隧道：断面积在100m2以上 (2)大断面隧道：断面积在50~100m2之间 (3)中等断面隧道：断面积在10~50m2之间 (4)小断面隧道：断面积在3~10m2之间
※ 需要解决的难题
(1) 围岩力学性质与破坏的关系； (2) 理论计算如何与实际相符； (3) 施工技术水平与经济效益(爆破开挖、机械开挖、 人力开挖)； (4) 设计施工管理水平与经济效益（如同一地方，采 用不同的高程的长隧道还是短隧道等）
4、隧道工程的发展
隧道的产生与发展是和人类的文明历史发展相呼应的。
※ 古代：时间跨越较长。
人类出现到纪 元前3000年 纪元前3000 年到5世纪 5世纪到 14世纪
隧道用于抵御自然威胁 用兽骨、石器等工具开挖 隧道用于生活及军事抵御 形成了现代隧道开发技术 的基础(明挖法等) 隧道技术没有显著进步，开 始了矿山开采
※ 近代：从16世纪产业革命开始，隧道技术得到了较快 发展。
◆ 城市的发展，要求包括地下空间的开发； ◆ 各类市政设施的发展趋势——隧道管沟化。
十九世纪：城市桥梁 二十世纪：摩天大楼 二一世纪：地下空间的开发与利用。
(3)、水利隧道
◆ 南水北调（东线、中线、西线）； ◆ 其他水利工程； ◆ 水电工程。 ※
发展方向
(1)非爆破的机械化施工(例如：掘进机TBM—主要应用 于长大山岭隧道、盾构—主要应用于城市地铁工程)； (2) 合理的规划与环保；(3) 设计方面追求可靠合理 （现目前内地大部分已取消了双联拱隧道的设计，新 疆地区仍在使用该种结构形式）；(4) 使用功能要求 安全可靠
第一讲主要内容
一、隧道在交通事业中 的地位及发展 二、隧道的分类及其作用 三、隧道的主要施工方法 四、隧道的组成 五、公路隧道的围岩分级 六、隧道监控量测
一、隧道在交通事业中 的地位及发展
1、隧道的定义
狭义的定义：通常是指用作地下通道的工程建筑物。
广义的定义：1970年，OECD(世界经济合作与发展组 织)隧道会议从技术方面给隧道定义：以任何方式修建， 最终使用于地表以下的条形建筑物，其空洞内部净空 断面在2m2以上者均为隧道。
传送出机外的一种开挖和出渣联合作业的一种机械， 能连续掘进。 下图是一个TBM掘进机照片
4、盾构法：是一种钢制的活动防护装置或活动支 撑，是通过软弱含水层，特别是河底、海底，以及城 市中心区修建隧道的一种机械。 下图是一个盾构机照片
5、其他施工方法还有：明挖法、盖挖法、浅埋暗挖、 地下连续墙。 四、隧道的组成 隧道结构构造由主体构造物和附属构造物两大类组 成。主体构造物是为了保证岩体的稳定和行车安全而 修建的人工永久性建筑物，通常是指动身衬砌和洞门 构造物。附属构造物是主体构造物以外的其他建筑物， 是为了运营管理、维修养护、给水排水、供配发电、 通风照明、通信、安全等建造的设施。 为更好的理解隧道的基本结构我们来看一下下图：
发展
爆破施工 (光面爆破)
二、隧道的分类及其作用
1、按用途分（这是隧道分类方法中最为常用的一种）
隧道分为四大类：交通隧道、水工隧道、市政隧道、 矿山隧道
(1)交通隧道：提供运输的孔道和通道，主要有：铁 路隧道、公路隧道、水底隧道、地下铁道、人行地道。 (2)水工隧道：是水利工程和水利发电枢纽的一个重 要组成部分。主要包括：引水隧道、尾水隧道、导流 隧道、排沙隧道
2、在交通建设中的地位
※ 重要性：隧道是交通线上的重要组成部分，是国家 重要的基础设施；
※ 必要性：快速畅通的交通网是经济发展的前提，随 着我国国民经济的发展，低等级公路已不适应发展的 需要，阻碍了国家和地区的发展；
※ 紧迫性：目前高速公路较少，与我国人口、经济发 展相比，太少。经济要发展，交通必先行。为了解决 好路面交通的规划和修建，隧道工程在其中显示着重 要而紧急的作用。
(5)极小断面隧道：断面积在3m2以下
4、按隧道所处的地理位置划分：
山岭隧道、水底隧道、城市隧道
三、隧道的主要施工方法 1、新奥法：是新奥地利隧道施工方法的简称，它是 从岩石力学（围岩的自承能力）的观点出发而提出的 一种合理的施工方法，是采用喷锚技术、监控量测等 并与岩石力学理论构成一个体系而形成的一种新的工 程施工方法。 基本原则：“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭” 2、传统矿山法：是采用钻爆法开挖和钢木构件支撑 的施工方法。 3、隧道掘进机法（TBM）：它是装置有破碎岩石的 刀具，采用机械破碎岩石的方法开挖隧道，并将渣体
3、隧道工程的发展前景及需解决的难题
※
前景：
(1)、交通类隧道
◆ 经济要发展，交通建设必先行； ◆ 交通标准不断提高； ◆ 国力增强，技术进步。
Biblioteka Baidu
随着国民经济的发展，科技技术的进步，需要建设 更多，可以建设更多、标准更高的隧道。
(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
运量的公共交通系统——地铁；
①引水隧道：把水引入水电站发电机组，产生动 力资源 ②尾水隧道：把发电机组排出的废水送出去的隧 道。 ③导流隧道（泄洪隧道）：疏导水流 ④排沙隧道：用于冲刷水库中淤积的泥沙而修建 的隧道
(3)市政隧道：是城市中为安置各种不同市政设施 的地下孔道。主要有：给水隧道、污水隧道、管路 隧道、线路隧道、人防隧道。 (4)矿山隧道：起作用主要是为采矿服务。主要有： 运输巷道、给水隧道、通风隧道。
(1) 测量技术的出现，产生了如棚架支撑岩层，卷扬 提升土石两端洞口开挖隧道等等，促进了隧道的发展。 (2)火药的发明，促进了隧道开挖掘进技术的发展。
※ 现代：我国公路隧道发展相对较缓。随着高速公路的 发展，近几年公路隧道有了较快的发展。
隧道施工技术发生了质的飞跃。 人力为主 体的施工
发展
机械开挖为 主体的施工
隧道成型照片
五、公路隧道的围岩分级 1、隧道围岩分级的方法 现行的许多围岩分类方法中，作为分类的基本要 素大致有三大类： 第I类：与岩性有关的要素。其分类指标是采用岩 石强度和变形性质等：如岩石的单轴抗压强度、变形 模量或弹性波速等。 第II类：与地质构造有关的要素。其分类指标采用 诸如岩石的质量指标、地质因素平分法等，这些指标 实质上是对岩体完整性或结构状态的评价。
2、按隧道长度分：
(1)特长隧道：L>3000m
(2)长 隧 道：3000m≥L≥1000m
(3)中长隧道：1000m>L>500m
(4)短 隧 道：L≤500m
3、按断面面积分： (1)特大断面隧道：断面积在100m2以上 (2)大断面隧道：断面积在50~100m2之间 (3)中等断面隧道：断面积在10~50m2之间 (4)小断面隧道：断面积在3~10m2之间
※ 需要解决的难题
(1) 围岩力学性质与破坏的关系； (2) 理论计算如何与实际相符； (3) 施工技术水平与经济效益(爆破开挖、机械开挖、 人力开挖)； (4) 设计施工管理水平与经济效益（如同一地方，采 用不同的高程的长隧道还是短隧道等）
4、隧道工程的发展
隧道的产生与发展是和人类的文明历史发展相呼应的。
※ 古代：时间跨越较长。
人类出现到纪 元前3000年 纪元前3000 年到5世纪 5世纪到 14世纪
隧道用于抵御自然威胁 用兽骨、石器等工具开挖 隧道用于生活及军事抵御 形成了现代隧道开发技术 的基础(明挖法等) 隧道技术没有显著进步，开 始了矿山开采
※ 近代：从16世纪产业革命开始，隧道技术得到了较快 发展。
◆ 城市的发展，要求包括地下空间的开发； ◆ 各类市政设施的发展趋势——隧道管沟化。
十九世纪：城市桥梁 二十世纪：摩天大楼 二一世纪：地下空间的开发与利用。
(3)、水利隧道
◆ 南水北调（东线、中线、西线）； ◆ 其他水利工程； ◆ 水电工程。 ※
发展方向
(1)非爆破的机械化施工(例如：掘进机TBM—主要应用 于长大山岭隧道、盾构—主要应用于城市地铁工程)； (2) 合理的规划与环保；(3) 设计方面追求可靠合理 （现目前内地大部分已取消了双联拱隧道的设计，新 疆地区仍在使用该种结构形式）；(4) 使用功能要求 安全可靠