隧道工程总结.docx

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隧道工程总结

第一章绪论

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工程建筑物。

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2㎡的洞室。

2.隧道的分类：

第二章隧道工程地质环境及围岩分类

1.岩体的基本工程性质特点：

（1）岩体处于一定的天然应力作用之下；

（2）岩体的物理力学性质的不均匀性；

（3）岩体是由结构面分割的多裂隙体；

（4）岩体具有各向异性；

（5）岩体具有可变性。

2.RQD方法：

以岩石质量为指标的分级方法——RQD方法

3.我国铁路隧道围岩分级方法（2018书）

采用以围岩稳定性为基础的分级方法，由岩石坚硬和岩体完整度两个因素确定，然后给出各类围岩的主要工程地质性质，结构特征和完整性以及围岩弹性纵波等要素分为6级，然后基于地下水影响，围岩初始地应力，风化状态等进行修正。

第三章隧道线路及断面设计

1.越岭线隧道位置的选择的依据：

选择垭口和确定隧道高程两大因素为依据

2.地质条件对隧道位置的影响：

3.选择隧道洞口位置时的原则：

（1）洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路。

（2）洞口应避开不良地质地段

（3）当隧道线路通过岩壁陡立，基岩裸露处时，最好不刷动或少刷动原生地表

（4）洞口地形平缓时，一般也应早进洞晚出洞。

这时洞口位置选择余地较大，应结合洞外路堑、填方、弃渣场地、工期等具体确定。

需要时可接长明洞，以确保施工和运营安全。

（5）洞口线路宜与等高线正交

（6）隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高度，以防洪水灌入隧道。

（7）边坡、仰坡不宜开挖过高，以保证洞口安全。

避免“经济洞口”选择，应根据开挖控制高度及坡度决定洞口位置。

（8）当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，可设置拉槽开沟的桥梁或涵洞，排泄水流。

（9）长大隧道在洞口附近应考虑施工场地、弃渣场以及便道等的位置。

4.坡道形式：

单面坡：

紧坡地段隧道、水少隧道、单口掘进的隧道

人字坡：

长大隧道、越岭隧道、地下水丰富的隧道

5.坡度大小：

6.直线隧道净空：

机车车辆限界<基本建筑限界<隧道建筑限界

7.加宽原因：

（1）车辆通过曲线时，转向架中心点沿线路运行，而车辆本身却不能随线路弯曲仍保持其矩形形状。

故其两端向曲线外侧偏移（d外），中间向曲线内侧偏移（d内1）。

（2）由于曲线外轨超高，车辆向曲线内侧倾斜，使车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动了一个距离d内2。

据此，曲线隧道净空的加宽值为

内侧加宽W1=d内1＋d内2

外侧加宽W2=d外

总加宽W=W1＋W2＝d内1＋d内2＋d外

8.曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法

位于曲线地段的隧道，断面加宽除圆曲线部分按上述计算值予以加宽外，缓和曲线部分可分两段加宽：

（1）自圆曲线至缓和曲线中点，并向直线方向延长13m，采用圆曲线加宽断面（按W值加宽）；

（2）其余缓和曲线，并自直缓分界点向直线段延长22m，采用缓和曲线中点加宽断面，其加宽值取圆曲线之半（即按W/2加宽）。

分别延长22m和13m的理由:

列车由直线进入曲线，前面转向架进到缓和曲线起点，由于缓和曲线外轨设有超高，车辆开始向内侧倾斜，后端点已偏离线路中心，所以从前转向架到车辆后端点的范围内应按圆曲线加宽值的一半（W/2）加宽（两转向架间距离18m+转向架中心到车辆后端点距离4m=共22m）。

第四章隧道结构构造

1.种类：

整体式砼衬砌，拼装式砼衬砌，锚喷式砼衬砌，复合式砼衬砌

2.洞门的作用：

（1）减少洞口土石方开挖量。

（2）稳定边、仰坡。

（3）引离地表水流。

（4）装饰洞口。

3.洞门的形式：

（1）环框式洞门：

适用：

洞口石质坚硬稳定（Ⅰ~II级围岩），且地形陡峻无排水要求。

（2）端墙式（一字式）洞门（最常见）：

适用：

地形开阔、石质较稳定（Ⅱ~Ⅲ级围岩）的地区，由端墙和洞门顶排水沟组成。

（3）翼墙式（八字式）洞门：

当洞口地质较差（Ⅳ级及以上围岩），山体纵向推力较大时，可以在端墙式洞门的单侧或双侧设置翼墙。

（4）柱式洞门：

当地形较陡（Ⅳ级围岩），仰坡有下滑的可能性，又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时，可在端墙中部设置2个（或4个）断面较大的柱墩，以增加端墙的稳定性。

比较美观，适用于城市附近、风景区或长大隧道的洞口。

（5）台阶式洞门：

位于傍山侧坡地区、一侧边仰坡较高时，为提高靠山侧仰坡起坡点，减小仰坡高度，将端墙顶部改为逐级升高的台阶形式，以适应地形的特点，减少洞门圬工及仰坡开挖数量，也能起到一定的美化作用。

（6）斜交式洞门：

适用：

隧道洞口线路与地面等高线斜交。

特点：

采用平行于等高线与线路呈斜交的洞口。

作用：

可缩短隧道长度，减少挖方数量。

（7）突出式洞门（喇叭口式）：

高速铁路隧道，为减缓高速列车的空气动力学效应，在单线隧道洞一般设喇叭口洞口缓冲段，同时兼作隧道洞门。

4.明洞的种类：

（1）拱式明洞：

路堑式对称型，路堑式偏压型，半路堑式偏压型，半路堑式单压型

（2）棚式明洞：

盖板式明洞，刚架式明洞，悬臂式明洞

5.附属建筑物：

（1）防排水设施：

原则：

“防、排、截、堵，因地制宜，综合治理”的防治原则。

（2）避车洞部署原则：

第五章隧道支护结构设计计算方法

1.围岩压力：

2.影响围岩压力的因素

地质因素（内因）：

它包括初始应力状态、岩石力学性质、岩体结构面等；

工程因素（外因）：

它包括施工方法、支护设置时间、支护刚度、坑道形状等。

3.确定围岩松动压力的方法：

计算！

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书89页

4.深，浅埋隧道的判定原则：

5.结构力学方法基本原理：

将支护和围岩分开考虑，支护结构是承载主体，地层对结构的作用只是产生作用在结构上的荷载，以计算衬砌在荷载作用下产生的内力和变形的方法（“荷载—结构”法）。

围岩对支护结构变形的约束作用是通过弹性支撑来体现的，而围岩的承载能力则在确定围岩压力和弹性支撑的约束能力时间接考虑。

7.抗力区：

在两侧及底部，结构产生朝向地层的变形，并受到围岩的约束阻止其变形，因而围岩对衬砌产生了弹性抗力，这个区称为抗力区

8.隧道支护结构承受的荷载

（1）主动荷载：

按照作用情况分为主要荷载和附加荷载

主要荷载：

如围岩松动压力，支护结构的自重，地下水压力及列车，汽车活载等

附加荷载：

如温差应力，施工荷载，灌浆压力，冻胀力及地震力，其中主要的为地震力

（2）被动荷载（弹性抗力）

弹性抗力就是指由于支护结构发生向围岩方向变形而引起的围岩对支护结构的约束反力。

9.隧道支护结构的计算方法

（1）假定抗力区范围及抗力分布规律法（简称“假定抗力图形法”）

（2）弹性地基梁法

（3）弹性支承法

10.岩体力学方法基本原理

支护结构与围岩相互作用，组成一个共同承载体系，围岩为主要的承载结构，支护结构为镶嵌在围岩孔洞上的承载环，只是用来约束和限制围岩的变形，两者共同作用的结果是使支护结构体系达到平衡状态。

11.收敛—约束法原理

定义:

以地层收敛线与支护限制线相交于一点为依据的支护结构设计方法，称为收敛限制法。

原理：

书117

12.信息反馈方法定义：

为确保隧道工程支护结构的安全可靠和经济合理，在施工阶段进行监控量测，及时收集由于隧道开挖而在围岩和支护结构中所产生的位移和应力变化等信息，并根据一定的标准来判断是否需要修改预先设计的支护结构和施工流程，又叫监控法。

特点：

能反映隧道开挖后围岩的实际应力及变形状态，使得设计和施工与围岩的实际动态相匹配。

13信息反馈方法的设计流程：

14.判断隧道极限位移的方法：

（1）根据位移量测值或预计最终位移值判断

（2）根据位移速率判断

（3）根据位移－时间曲线（位移时态曲线）形态判断

第六章隧道施工方法

1.隧道施工基本概念：

隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。

2.隧道施工方法分类：

3.隧道主要施工方法：

书136页

4.各种开挖方法名称及条件：

1°全断面开挖法：

按照设计轮廓一次爆破成形，然后修建衬砌的施工方法。

适用条件：

（1）I~IV级围岩，在用于Ⅳ级围岩时，围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内，保持其自身稳定的条件。

（2）有钻孔台车、自制作业台架及高效率装运机械设备。

（3）隧道长度或施工区段长度不宜太短，根据经验一般不应小于lkm，否则采用大型机械化施工，其经济性较差。

特点：

2°台阶法：

将断面从上至下分成2个或3个台阶开挖。

根据台阶长度的不同，划分为长台阶法，短台阶法和微台阶法三种

3°分部开挖法：

包括环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法等。

基本原则：

“少扰动，早支护，勤量测，紧封闭”

5.新奥法施工的基本原则：

第七章隧道施工工艺及施工技术

1.四种超前支护方式：

超前锚杆,管棚,超前小导管注浆,超前深孔围幕注浆

2.注浆机理分类：

渗透注浆，劈裂注浆，压密注浆，高压喷灌注浆

3.爆破漏斗几何要素：

（1）药包中心到自由面的最短距离，叫最小抵抗线（W）

（2）最小抵抗线与自由面交点到爆破漏斗边沿的距离，叫爆破漏斗半径（r）

（3）药包中心到爆破漏斗边沿的距离叫破裂半径（R）

（4）可见漏斗深度（p）

（5）压缩圈半径（R1）等

4.炮眼的种类和作用

（1）掏槽眼：

先在开挖面上炸出一个槽腔，为后续炮眼的爆破创造新的临空面。

（2）周边眼：

炸出较平整的隧道断面轮廓。

（3）辅助眼：

扩大掏槽眼炸出的槽腔，为周边眼爆破创造临空面。

5.掏槽形式：

根据掏槽眼与工作面的相对关系以及掏槽眼在被爆岩体中的排列形式，可分为斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽。

斜眼掏槽：

掏槽眼与开挖断面斜交。

常用的为垂直楔形掏槽和锥形掏槽。

直眼掏槽：

直眼掏槽由若干个垂直于开挖面的炮眼所组成，并以空眼作为增加的临空面，利用炸药爆炸的能量将槽内岩石破碎，并借助爆破产生气体的余能将已破碎的岩石从槽腔内抛出。

常用的包括柱形掏槽和螺旋形掏槽。

混合掏槽：

指两种以上的掏槽方式的混合使用，一般在岩石特别坚硬或隧道开挖断面较大时使用。

主要有：

复式掏槽、升级掏槽和分段掏槽。

6.光面爆破与预裂爆破

7.防止或减少超欠挖的措施

（1）优化没循环进尺，尽可能将钻孔深度设计在4m以内

（2）选择与岩石声阻抗相匹配的炸药品种

（3）利用空孔导向，或在有条件时采用异型钻头钻凿有翼型缺口的炮孔

（4）利用装药不耦合系数或相应的间隔装药方式

（5）提高施工人员素质，加强岗位责任制

8.运输方式及各自优缺点

（1）有轨运输：

出渣车辆：

包括斗车，梭式矿车和槽式矿车等

牵引机车：

包括电动和内燃两类

优点：

基本上不排出有害气体，空气污染较轻，设备构造简单，容易制作；占用空间小且固定等。

缺点：

轨道铺设较复杂，维修工作量大；调车作业复杂；开挖面延伸轨道影响正常装渣作业等。

（2）无轨运输：

主要指汽车运输

优点：

不需铺设复杂的运输轨道，运输速度快、管理工作简单、配套设备少。

缺点：

洞内空气污染较为严重，尤其长期在长大隧道中使用，需要有强大的通风设施。

适用：

一般适用于大断面开挖和短中等长度的隧道中，并应注意加强通风。

9.初期支护的基本概念：

隧道开挖后，为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全度和方便施工，隧道开挖后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层，称为初期支护。

10.锚喷支护工程特点：

灵活性，及时性，密贴性，深入性，柔性，封闭性

11.锚杆的支护效应：

12.锚杆的种类以及各自的施工要点

13.喷混凝土的作用：

支撑围岩，“卸载”作用，填平补强围岩，覆盖围岩表面，阻止围岩松动，分配外力

14.喷射工艺种类：

干喷，潮喷，湿喷，混合喷

15.喷射工艺流程：

16.钢拱架：

种类：

可以采用型钢，工字钢，钢管或钢筋制成

17.监控量测的目的：

①.掌握围岩力学形态的变化和规律

②．掌握支护结构的工作状态；评价围岩和支护系统的稳定性安全性

③．为理论解析，数据分析提供计算数据与对比指标

④．为隧道工程设计与施工积累资料

⑤．及时汇报围岩险情，以便采取措施，防止事故发生

⑥．指导安全施工，修正施工参数或施工工序

18.监控量测必测项目

（课件和书上的不一样）

19.二次衬砌：

常用的衬砌形式：

整体式衬砌、复合式衬砌及锚喷衬砌（还有个装配式衬砌）。

施工顺序：

二次衬砌多采用顺作法，即由下到上，先仰拱后墙拱顺序连续灌筑。

在隧道纵向，则需分段进行，分段长度一般为9~12m。

准备工作：

断面检查，放线定位，拱架模板整备，立模，混凝土制备与运输

20.辅助坑道的种类：

横洞，平行导坑，斜井，竖井

适用条件：

当隧道榜山沿河，侧向覆盖层较薄时，可以设置横洞

当隧道洞身一侧有较开阔的山谷且覆盖不太厚时，可考虑设置斜井。

覆盖层较薄的长隧道、或在中间适当位置覆盖层不厚、具备提升设备、施工中又需增加工作面，则可用竖井增加工作面的方案。

无法选用横洞，斜井，竖井时，为加快施工速度，采用平行导坑。