第七章 隧道与地下工程资料

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英吉利海峡隧道
7.1.2 隧道与地下工程的发展简史
隧道与地下工程的发展历史与人类的文明史相呼应，大 概可以分为古代、近代、现代三个时期。
古代时期主要是从人类出现到公元17世纪。这一时期的 主要特点是利用天然材料，如岩石、土体、木材等，辅以较 原始的手工或简单机械来完成，在技术上多依赖于经验。这 一时期的主要工程实例有：中国窑洞、隋朝地下粮仓等。
(2) 所处地质条件复杂多变，遇到意外情况比较多，工程 定位、设计、施工方法都必须随时作相应调整；
(3) 施工作业面窄，可能容纳的劳动力和机械设备都受到 限制，对工业化、机械化施工要求高；
(4) 造价昂贵。
从地质条件来分，可以分为土质隧道和岩石隧道；从埋置深
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(4) 投资大，建设周期长，工程规模大、造价高。如英吉 利海峡隧道(又称英法海底隧道或欧洲隧道)，是一条连接英国 英伦三岛与欧洲法国的铁路隧道，于1994年5月6日开通。它 由三条长51km的平行隧洞组成，总长度153km，其中海底 段的隧洞长度为3×38km。从1986年2月12日法、英两国签 订关于隧道连接的坎特布利条约，到1994年5月7日正式通车， 历时8年多，耗资约150亿美元。
第七章 隧道与地下工程
7.1 隧道与地下工程概述 7.2 隧道工程 7.3 地下工程 7.4 隧道与地下工程施工
7.1 隧道与地下工程概述
7.1.1 隧道与地下工程简介
隧道与地下工程是指从事各种隧道与地下工程的规划、 设计、施工和运营养护的一门应用科学和工程技术，是土木 工程专业的一个分支；也可以指岩体或土层中修筑的各类通 道和地下构筑物，包括地铁、地下商场等。
八达岭隧道
1863年法国人Brunel用其发明并申请专利的最早 实用手掘式盾构技术成功开挖了世界上第一条水底盾 构隧道，如图所示是当时手掘式盾构法修建隧道的示 意图。
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近代地下建筑从英国1860年修建、1863年运营的第一条地 下铁道算起，至今也只有140多年的历史。由于战争频繁、城 市人口增加、环境污染日益严重以及能源危机等因素的影响， 地下建筑工程在一些国家得到迅速发展。
按四周围岩介质
软土地下工程、硬土(岩石)地下工程、海(河、湖) 底或悬浮工程等；深埋、中埋、浅埋工程
按施工方法
浅埋明挖法、盖挖逆作法、矿山法、盾构法、沉 管法等
按结构形式
附建式、单建式、廊道式、棋盘式、单层或多层 框架结构
按衬砌材料和构 砖、石、砌块混凝土、钢筋混凝土、喷射混凝土、
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近代时期是指从17世纪到第二次世界大战前后。在这一 时期土、木、石、砖等建筑材料特别是现代建筑材料混凝土、 钢材、钢筋混凝土的广泛使用，现代数学、力学的发展和应 用，火药的发明和广泛应用以及工业革命的发展促使大量机 械的使用，使隧道与地下结构进入大量发展时期。
八达岭隧道是中国自行设计和 施工的第一座越岭隧道，位于 京包铁路青龙桥车站附近。这 座单线隧道全长1091m，由我 国杰出的工程师詹天佑亲自规 划督造，1907年开工，在中国 技术人员和工人的努力下，仅 用201208/9个/15 月，于1908年竣工 。
造
铸铁、钢纤维混凝土、聚合物钢纤维混凝土等。
由于受力特点、结构形式、使用功能的不同，隧道与地下 工程的设计和施工不同于地上的建筑结构，其主要工程特点 表现在：
(1) 工程涉及的领域众多，包括建筑工程、市政工程、交 通工程、水电工程、国防工程、能源工程等。
2020/9/15 水电站地下厂房
地下人防工程示意
隧道与地下工程有许多分类方法，可以按其使用功能、周围 介质、设计施工方法、建筑材料和断面构造形式分类，也有按其 重要程度、防护等级、抗震等级分，其具体分类见表6.1。
分类Leabharlann Baidu式
表6.1 隧道与地下工程分工类程类型
按使用功能
交通工程、市政管道工程、地下工业建筑、地下 民用建筑、地下军事工程、地下仓储工程等
日本东京郊区地下 泄洪工程
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如图所示的上海长江隧桥工程采用“南
隧北桥”方案，包括上海长江大桥和长
江隧道工程两部分。其中，以隧道方式
穿越长江南港水域，长约8.9公里；以桥
梁方式跨越长江北港水域，长约10.3公
里。长江隧道以及整个长江隧桥工程于
2009年10月31日通车。
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陕西窑洞
古代地下建筑： 人类在原始时期就利 用天然洞穴作为群居、 活动场所和墓室。
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这个历史时期所谓地下建筑工程多局限于帝王贵人的陵墓和 2人020类/9/15居住的窑洞。
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我国的地下储粮已有5000多年历史
敦煌、云岗、龙门三大石窟群也是我国古代杰出的地下建筑工程。
(2) 建设环境复杂，考虑因素众多。地下建筑由于特殊的 建筑方式，往往需经通风、采光、防潮、排水等处理。
(3) 不可预见因素多，风险高，地质条件、地下水状态等 对隧道与地下工程的设计和施工影响较大，事故发生率高。 地下工程施工时经常导致地表沉降或者隆起引起地面开裂， 引起附近建筑开裂或者倾斜，严重时可导致建筑倒塌。 南京地铁二号线地表开裂 上海轨道4号线地铁事故造成房屋倾斜
长——盾构一次性掘进距离长 达7.5公里，世界上绝无仅有； 大——两台超大盾构直径达 15.43米，堪称世界之最；深— —江底高水压施工，最深处覆土 达55米
7.2 隧道工程
隧道是修筑在岩体、土体或水底，两端有出入口，供车辆、 行车、水流及管线等通过的通道，具有以下特点：
(1) 是交通运输线路穿越天然障碍，包括山岭、丘陵、土 层、水(海)域等的有效方法；
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修建地下工程时，通常在地 层内挖出具有一定几何形状的 “坑道”，如矩形、圆形等，由 于土层开挖后，应力释放，容易 变形、坍塌，所以除了在极为稳 定的岩层中以外，大多情况下都 要在坑道周围进行支护。 地下结构工程中的支护结构通常 采用衬砌，衬砌指的是为防止围 岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边 用钢筋混凝土等材料修建的永久 性支护结构。衬砌的形状和尺寸， 应能使结构的受力状态最为合理， 既2不020浪/9/15费又能满足要求。