土木工程隧道与地下工程认识实习报告.docx

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土木工程隧道与地下工程认识实习报告

土木工程（隧道与地下工程）认识实习报告

一、实习目的

1、通过对一些典型工地的参观与了解，增强我们对本专业——土木工程的好奇心与兴趣。

在感性认识的基础上逐渐升华为理性认识。

2、通过参观，培养我们提出问题、分析问题、解决问题的能力。

以便我们在以后的专业课的学习中更能够理论联系实际。

3、通过施工现场操作和参观，了解隧道和道路施工的基本工序和施工方法。

了解隧道的勘测、设计、贯通控制测量和施工等工作。

4、通过实习，将所学理论知识与实践知识相结合，同时为以后的专业知识的学习打下基础。

二、实习时间

2011年10月29号

三、实习地点

地铁八号线施工现场、妙峰山隧道、地铁十四号线施工现场

四、隧道与地下工程简介

地下工程是以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。

但狭义上是一般把矿井和矿山巷道等地下构筑物排除，单指建造在地下的工业、交通、民用和军事建筑物；隧道，广义定义：

最终使用于地表面以下，不论以何种方式建造的所需形状和尺寸的空洞，内部净空面积在2平方米以上者。

狭义定义：

是一种修建在地下的工程建筑物，修建在地下、两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线等通过的通道。

严格来说，它只是地下工程的一大类，但因其在地下工程中占有绝对多的数量和特殊的重要性，往往将其与地下工程并列而称为隧道与地下工程。

隧道与地下工程因其建造于地下，不同于地面结构，由支护结构以外的岩体或土体（称作围岩）、支护结构以及支护结构（衬砌）所围成的空间组成。

由于地质条件以及周围建筑环境的多样性和复杂性，需要采用的施工方法和建造工艺也有多种，故隧道与地下工程的结构形式和施工方法多样。

五、实习内容

一、地铁八号线施工现场

今天的第一站是地铁八号线施工现场，从老师口中我们知道地下工程的施工方法较多，从现场我们可以看出，地铁八号线车站使用的是明挖法。

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。

在地面建筑少、拆迁少、地表干扰小的地区修建浅埋地下工程通常采用明挖法。

明挖法是构建地下工程常用施工方法，具有施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量、工程造价低等优点；因此在地面交通和环境条件允许的前提下，应该尽可能采用。

明挖法按开挖方式分放坡明挖和不放坡明挖。

放坡明挖法主要适用于埋深较浅、地下水位较低的城郊地段，边坡通常进行护面防护、锚喷支护或土钉墙支护。

该地铁八号线车站的基坑的开挖深度是10多米，属于埋深较浅的类型，因此综合各种因素，该车站采用了放坡明挖，从现场的敞口放坡基坑可以看出，这里使用的是放坡明挖。

明挖法施工的一般程序是：

从地表向下开挖基坑至设计标高，然后自下向上构筑防水设施和主体结构，最后回填恢复路面。

我们可以从现场看到施工程序中除开挖基坑以外的整个施工的程序。

下面对其施工程序进行详细说明：

维护结构

首先基坑挖好之后，需要对其做进行一些维护，基坑的维护结构是采用土钉墙的维护结构。

维护结构做好之后，其开始自下而上构筑主体结构。

其主体结构跟一般建筑物施工一样，首先是构筑钢筋笼、钢筋套，形成钢筋结构，再在上面浇筑混凝土。

与普通建筑物不同的是，由于地下工程的特殊性，其结构的混凝土一般采用防水混凝土。

其建成后，柱的上面会是一个倒梯形梁设计，在上面进行填土作业，等到全面回填，其最终会形成距地表2米左右的路面填土。

倒梯形梁的设计，减少了对地下空间的占用。

倒梯形梁不同于普通房屋建设时所采用的梁结构即梁在下面，盖板在上面，用梁支撑盖板；倒梯形梁是盖板在下，将梁放置在盖板之上，这样可以节省地下空间从而来进行其他设施的建设以及对地下空间的装饰等。

图中黑色部分为防水布

采用明挖法施工的结构防水，一般由结构自防水和附加防水层所组成。

附加防水层可以用卷材、涂料或防水砂浆等做成，通常防水层设在主体结构外侧（迎水面），且要求与结构表面粘结良好。

在竖直的墙上，可以看到工人正在往墙上钉黑色的布块，经老师讲解，我们知道那是防水布。

同时梯形梁上也将涂上一层黑色的涂层，即防水材料。

铺设防水材料是建造房屋必不可少的一道程序，不论是地下建筑还是地上建筑都离不开防水材料，它不仅可以阻断雨水等外来流水的渗透，还可以保护顶板的混凝土不受流水的侵蚀与损坏，而地下工程由于其特殊性，对防渗有更多的要求，因此很多地方都必须使用防水材料。

二、地铁十四号线施工现场

接下来我们一行人来到十四号线施工现场，十四号线施工现场进度比八号线慢。

在上图中我们得知十四号线朝阳公园站采用两段明挖，中间盖挖施工法。

其坑宽23.1m，深度18m。

比较两个地铁车站的施工现场，我们不难发现十四号线的渗水比八号线严重得多，大概是由于车站旁边的朝阳公园使得该车站出地下水充沛。

为解决这个问题，施工期间采用旋喷桩进行堵水。

在基坑的底部，我们可以看到其有相应的排水沟和积水井，在积水井中水量达到一定的程度时可以有水泵自动的将积水井中的水抽到地表的窨井内。

从施工的现场我们可以看到，整个施工中，并不是按照明挖法的施工程序一步一步进行施工的，而是几个步骤在同时进行，这样就加快了施工进度。

在施工现场，我们能看到大量密密麻麻的脚手架。

搭建脚手架是为了施工的方便，为施工提供了工作面，确保了施工人员的人身安全。

在搭设脚手架时要确保脚手架要有足够的牢固性和稳定性，保证在施工期间对所规定的荷载或在气候条件的影响下不变形、不摇晃、不倾斜，能确保作业人员的人身安全；同时要有足够的面积满足堆料、运输、操作和行走的要求；构造要简单，搭设、拆除和搬运要方便，使用要安全。

脚手架还起到框架支撑作用，可以用来搭设模板，方便浇筑施工。

在图四中我们可以看到工人们正在脚手架上搭设模板，模板上面有一层黑色的涂层，这个是为了将来浇筑混凝土后不易和混凝土发生粘结而影响到混凝土的坚固性。

在施工现场，我们看到，有专门的机械对钢筋进行现场加工，做成钢筋笼、钢筋套等。

地铁建设中采用的基本上是C30混凝土，这种混凝土也是大多数工程所采用的混凝土。

三、妙峰山隧道

妙峰山隧道口处于一个向斜的核部，从隧道口的外围及形状也可以看出，隧道口成马蹄形，并且无衬砌。

此路段山体较陡，开挖隧道却无衬砌，而且很稳定，边坡岩体也没有任何支护措施，运营基本正常。

可见，该段山体非常稳定，主要原因是隧道围岩为奥陶系中统马家沟组厚层灰岩，稳晶结构，单轴极限抗压强度为30MP，分化不严重，岩石工程性质良好，岩体结构特征介于整体结构和层状结构之间。

隧道围岩的岩层完整而坚硬，岩层倾向又与坡向相反，所以工程性质良好。

一般隧道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。

在妙峰山隧道的修建中采用的是暗挖法，由于岩层较硬，故其采用钻爆法。

大台线2号隧道两个出口设计存在明显差异，从图中可以明显看出顺下游方向的隧道出口，完全没有衬砌，另一出口则有衬砌维护，这与两侧出口的围岩性质有关。

由于一侧出口岩体较完整，抗风化能力较另一侧强，没有任何工程支护，而另一侧出口岩体风化严重，植被覆盖较高，能够截流较多的地表径流，进而促进水对可溶岩的溶蚀能力，可观察到小型的岩溶洞穴，并填充了水流冲刷物质。

这些特征使得该出口围岩相对破碎，完整性较差，岩体强度减弱，所以进行了支护。

隧道洞门在施工过程中首先是套拱，这不仅起挡土支架的作用，还为开挖提供了工作面，拱养护好回填表层土。

而拱身则是采用新奥法循环施工，一个循环为爆破，除渣，初次衬砌，二次衬砌。

洞身施工则采用典型新奥法工序，首先是爆破，然后除碴，接着是用工字钢弧线形支柱和喷射混凝土进行初期支护。

在进行初期支护养护好后，开挖下部基础，浇注两拱混凝土以支撑侧向压力，达到结构整体性效果。

下部结构中部留有排水沟，在两侧拱脚加设钢板防止拱产生水平推力产生侧向位移。

最后进行二次支护，在初期支护和二次支护层间加有防水布，将山体可能产生的土下水隔在外层。

二次支护在打好二衬钢拱后采用二衬台车进行浇注混凝土，自动化控制，大大减小施工工序。

六、内容拓展：

隧道设计、施工及维护

一、隧道设计

1、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。

2、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‰。

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。

4、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。

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。

二、隧道施工

隧道施工法分为明挖法和暗挖法。

明挖法分为基坑开挖法、盖挖法、沉管法，其中盖挖法又分为逆筑法和顺筑法。

暗挖法分为钻爆法（矿山法）和非钻爆法。

其中钻爆法分为传统的矿山法和新奥法，非钻爆法分为盾构法、掘进机法和顶进法。

1、钻爆法：

在隧道岩面上钻眼，并装填炸药爆破，用全断面开挖或分部开挖等将隧道开挖成型的施工方法。

钻爆法开挖作业程序包括测量、钻孔、装药、爆破、通风、出碴、锚杆、立架、挂网、喷锚等工序。

　　①钻孔：

要先设计炮孔方案，然后按设计的炮孔位置、方向和深度严格钻孔。

单线隧道全断面开挖，采用钻孔台车配备中型凿岩机。

双线隧道全断面开挖采用大型凿岩台车配备重型凿岩机。

炮孔分为掏槽孔（开辟临空面）、掘进孔（保证进度）和周边孔（控制轮廓）。

②装药：

在掘进孔、掏槽孔和周边孔内装填炸药。

一般装填硝胺炸药，有时也用胶质炸药。

③爆破：

在全断面掘进中，为了减低爆破对围岩的震动和破坏，并保证爆破的效果，多采用分时间阶段爆破的电雷管或毫秒雷管起爆。

④施工通风：

排出或稀释爆破后产生的有害气体和由内燃机产生的氮氧化物及一氧化碳,同时排除烟尘,供给新鲜空气，借以保证隧道施工人员的安全和改善工作环境。

⑤施工支护：

隧道开挖必须及时支护，以减少围岩松动，防止塌方。

施工支护分为构件支撑和喷锚支护。

喷锚支护特点是支护及时、稳固可靠，具有一定柔性，与围岩密贴，能给施工场地提供较大活动空间。

⑥装碴与运输：

在开挖作业中，装碴机可采用多种类型，如后翻式、装载式、扒斗式、蟹爪式和大铲斗内燃装载机等。

运输车辆有大斗车、槽式列车、梭式矿车及大型自卸汽车等。

钻爆法开挖采用的方法有全断面开挖法和分部开挖法：

①全断面开挖法：

一次开挖成型的方法。

一般采用带有凿岩机的台车钻孔，用毫秒爆破，喷锚支护。

还要有大型装碴运输机械和通风设备。

全断面开挖法又演变为半断面法。

半断面法是弧形上半部领先，下半部隔一段距离施工。

②分部开挖法：

先用小断面超前开挖导坑,然后,将导坑扩大到半断面或全断面的开挖方法。

这种方法主要优点是可采用轻型机械施工，多开工作面，各工序间拉开一定的安全距离。

缺点是工序多,有干扰,用人多。

2、上导坑法、中央导坑法、下导坑法、台阶法

根据导坑在隧道断面的位置分为：

上导坑法、中央导坑法、下导坑法以及由上下导坑互相配合的各种方法，另有把全断面纵向分为台阶进行开挖，而各层台阶距离较短的台阶法。

1）、上导坑法适用于软弱岩层、衬砌顺序是先拱后墙，中国短隧道一般用这种方法。

2）、中央导坑法是导坑开挖后向四周打辐射炮眼爆破出全断面或先扩大上半部。

3）、下导坑法即下导坑领先的方法。

其中包括：

a.上下导坑法，利用领先的下导坑向上预打漏斗孔，便于开展上导坑等多工序平行作业。

衬砌顺序多用先拱后墙，遇围岩较好时亦可改为先墙后拱。

b.漏斗棚架法，适用于坚硬地层，以下导坑掘进领先，由下而上分层开挖，设棚架，先衬砌边墙后砌拱。

c.蘑菇形法，同漏斗棚架法类似，也设棚架，但先衬砌拱部后砌边墙。

d.侧壁导坑法。

4）、台阶法。

在稳定性较差的岩层中施工时，将整个隧道断面分为几层，由上向下分部进行开挖，每层开挖面的前后距离较小而形成几个台阶。

台阶法包括长台阶法、短台阶法和超短台阶法三种，其划分是根据台阶长度来决定的。

长台阶法可以上下同时作业，而超短台阶法只能采取交替作业。

最后是分部开挖法，分部开挖法是把设计的隧道断面划分成若干部分，进行二次及其以上开挖，最后达到隧道设计开挖断面的一种施工方法。

3、盾构法

采用盾构作为施工机具的隧道施工方法。

松软地质多采用盾构法开挖。

盾构是一种圆形钢结构开挖机械，其前端为切口环，中间为支撑环，后端为盾尾。

开挖时，切口环首先切入地层并能掩护工人安全地工作;支撑环是承受荷载的主要部分,其中安设多台推进盾构的千斤顶及其他机械；盾尾随着上述两部分前进，保护工人安装铸铁管片或钢筋混凝土管片。

盾构法适用于松软地层，施工安全，对地层扰动少，控制围岩周边准确，极少超挖。

4、掘进机法　

在整个隧道断面上，用连续掘进的联动机施工的方法。

掘进机是一种用强力切割地层的圆形钢结构机械，有多种类型。

普通型的掘进机的前端是一个金属圆盘，以强大的旋转和推进力驱动旋转，圆盘上装有数十把特制刀具，切割地层，圆盘周边装有若干铲斗将切割的碎石倾入皮带运输机，自后部运出。

机身中部有数对可伸缩的支撑机构，当刀具切割地层时，它先外伸撑紧在周围岩壁上，以平衡强大的扭矩和推力。

掘进机法的优点是对围岩扰动少,控制断面准确，无超挖,速度快，操作人员少。

掘进机是全断面开挖隧洞的专用设备。

它利用大直径转动刀盘上的刀具对岩石的挤压、滚切作用来破碎岩石。

隧洞掘进机开挖比钻爆法掘进速度快，用工少，施工安全，开挖面平整，造价低，但机体庞大，运输不便，只能适用于长洞的开挖，并且本机直径不能调整，对地质条件及岩性变化的适应性差，使用有局限性。

5、新奥法施工

新奥法是应用岩体力学的理论，通过对隧道围岩变形的量测、监控，采用新型的支护结构，尽量利用围岩自承能力指导隧道设计和施工的方法。

其特点是在开挖面附近及时施作密贴于围岩的薄层柔性喷射混凝土和锚杆支护，以便控制围岩的变形和应力释放，从而在支护和围岩的共同变形过程中，调整围岩应力重分布而达到新的平衡，以求最大限度地保持围岩的固有强度和利用其自承能力。

其目的在于促使围岩能够形成圆环状承载结构,故一般应及时修筑仰拱,使断面闭合成圆环。

它适用于各种不同的地质条件，在软弱围岩中更为有效。

6、隧道衬砌　

隧道开挖后，为使围岩稳定，确保运营安全，需按一定轮廓尺寸建造一层具有足够强度的支护结构，这种隧道支护结构称为隧道衬砌。

常用的衬砌种类有就地灌注混凝土类、预制块拼装、喷锚或单喷混凝土、复合式衬砌。

复合式衬砌是在喷锚或单喷支护之后，再就地灌注一层混凝土，形成喷锚支护同混凝土衬砌结合的复合式衬砌结构。

如遇有水地段可在两层支护间加挂一层塑料板或做其他防水层。

七、实习感言

实践是大学生活的第二课堂，是知识常新和发展的源泉，是检验真理的试金石，也是大学生锻炼成长的有效途径。

一个人的知识和能力只有在实践中才能发挥作用，才能得到丰富、完善和发展。

通过这次认识实习，我不仅学到一些新的知识，也巩固了在校期间所学到的理论知识，同时也增强了我对专业学习的热情。

以前对一些工程地质问题及工程问题的处理，只是从理论上略知一二，在实习过程中我们却有了感性上的认识，这样不仅增强了自己的实际处理问题的能力，也丰富和提高了自己的理论水平。

实习结束了，我要感谢陪我们一路走来的老师，我坚信通过这一段时间的实习，所获得的实践经验对我终身受益，我会不断的理解和体会实习中所学到的知识，并不断加强对理论知道的学习，在未来的工作中理论知识和实践经验不断的应用到实际工作去。