第二章隧道.docx
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第二章隧道
第二章隧道
2.1隧道概述
2.1.1隧道的概念及作用
隧道：
修建在地层中，断面面积不小于2m2的地下通道。
主要用途：
一、交通运输通道和水流通道。
如铁路隧道、公路隧道、农田灌溉、水力发电隧道
二、国防及市政工程。
如人防工程、城市地铁、过街地道
作用：
（除了书本上的概念外，定义隧道还有一个说法：
穿越障碍的建筑物）克服平面或高程的障碍，可以缩短线路，避开不良地质和人口密集的地方，改善线路质量，提高运输
能力，降低运营成本。
2.1.2隧道分类
1按照穿越障碍或作用的不同进行分类：
山岭隧道：
线路穿越山岭时所修建的隧道。
山岭隧道可以避开线路绕道，缩短线路，减小线路坡度，从而改善线路运营条件。
水底隧道：
穿越江河、海湾水流障碍二修建的隧道。
地铁隧道：
（现在交通发展飞速，私家车越来越多，所以现在地面交通以及越来越繁忙，堵车的情况大家也应该深有体会，所以随着社会的发展，地铁应运而生。
）地铁隧道是为了
缓解地面交通压力而修建的隧道，现在地铁发展比较快，是大城市缓解交通压力的重要手段之一。
由于地铁不占地面空间，而且比较安全、快捷、方便、运客量大，但是造价比较高。
2按长度分类
短隧道（L<500m）
中长隧道（500vL<3000m）
长隧道（3000vL<10000m）
特长隧道（L>10000m）
L是指进出洞口端墙墙面之间的距离，以端墙墙面与内轨顶面的交线同线路中线的交点
计算。
双线隧道以下行线为准，位于车站上的以正线为准。
※按照横断面积大小进行分类：
极小断面隧道（2~3m2）
小断面隧道（3~10m2）
中等断面隧道（10~50m2）
大断面隧道（50~100m2）
特大断面隧道（>1000m2）
按埋置深度分类：
浅埋隧道
深埋隧道
按所处的地质条件：
土质隧道
石质隧道
2.1.3隧道施工方法简介
隧道施工方法，一般可以分为明挖法和暗挖法两大类。
明挖法主要适用于浅埋隧道。
明挖法首先从地面将隧道上方以及内部地层挖开，然后再
进行修筑衬砌，衬砌之后进行土石回填。
明挖法常用的方法有：
桩基坑开挖法、盖挖法、沉管法。
暗挖法：
先在地层中按需要的形状和尺寸开挖出一个孔洞，然后再修建衬砌。
常用方法：
矿山法、掘进机法、盾构法、顶进法。
矿山法是用一般地下开挖的方法进行施工。
当隧道穿越岩石地区的时候，通常用的是钻爆发进行施工，然后进行临时支护和清渣，最后进行永久性支护，也就是衬砌。
矿山法又分
为传统矿山法和新奥法。
掘进机法是采用掘进机进行隧道开挖。
在石质地层中修建圆形断面的隧道时，通常用全
断面隧道掘进机法。
只能适用于长洞的开挖，并且机器直径不能调整，对地质条件及岩性变化的适应性差，使用有局限性。
不过掘进机除了具有掘进功能外还可以进行出渣和自动推进。
掘进机主要有壁式掘进机和全断面隧道掘进机，壁式掘进机又有单水平支撑掘进机和双
水平支撑掘进机；全断面隧道掘进机分为单护盾掘进机和双护盾掘进机，稍微了解其构造。
盾构法：
适用于软质地基或破碎岩层。
按功能分为：
普通盾构、机械化盾构、气压盾构、
泥水加压盾构。
2.1.4隧道围岩分级与围岩压力
围岩的概念
围岩：
隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩（土）体。
说明：
围岩既指岩体也指土体。
围岩压力：
引起地下室开挖空间周围的岩体和支护结构变形或破坏的作用力。
也就是说
地层对洞室的作用力，广义上包括无支护和有支护时候的压力，我们通常说的围岩压力是狭
义的围岩压力，只包括有支护时候的压力。
2.2铁路隧道的构造
铁路隧道结构由主体建筑物和附属建筑物两部分组成。
隧道的主体结构是为了保持隧道的稳定以及列车安全而建的，由洞身衬砌和洞门组成。
如果洞口围岩比较差的话，还需要增加明洞。
隧道的附属结构包括防排水设施，大小避车洞，电缆槽；通风照明设施以及横洞等，根
据隧道具体情况而定。
2.2.1铁路隧道净空
隧道净空（clearaneeoftunnel）是指隧道内轮廓线所包围的空间，包括隧道建筑限界、
通风、照明及其他所需面积。
基本建筑限界一它是指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线
隧道建筑限界一它是指包围“基本建筑限界”外部的轮廓线
直线隧道净空一要比“隧道建筑限界”稍大一些，还考虑了在不同的围岩压力作用下，衬砌结构的合理受力形状（拱部采用三心圆，边墙采用直墙式或曲墙式）以及施工方便等因素。
由于车辆通过曲线时，车辆是一个刚体不能随线路弯曲而弯曲，且在曲线处设计有外轨超高，车辆会产生向内倾斜，所以为了车辆能够安全顺利通过曲线部分，曲线部分净宽必须
增加。
《铁路隧道设计规范》规定：
位于曲线地段的隧道，其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（按W/2值加宽）。
第五节隧道施工辅助作业
修建隧道时，为配合开挖、运输、支护以及衬砌等基本作业而进行的其他作业，称为隧道施工辅助作业。
包括:
压缩空气的供应施工供水与排水施工通风与防尘施工供电与照明
2.5.1压缩空气的供应
常用的风动机械：
凿岩机、装渣机、喷射混凝土机、锻钎机、压浆机。
风动机械所需的压缩空气由空气压缩机（空压机）生产，通过高压风输送给风动机具。
1、风量与风压
风量应能满足同时工作的各种风动机具的最大耗风量，国产空压机排气压力一般为0.7~0.8MPa，要求达到最前面的工作面风压不小于0.5MPa。
2、高压风管管路铺设要求
2.5.2施工供水与排水
1、水质要求
施工用水：
无臭味、无有害矿物质
饮用水：
新鲜清洁
2、用水量估算
根据相关手册估算一天的用量，再加一定的储备量
3、供水方式
A.蓄水池
B.水泵与泵房
4、供水管道布置
（1）管道敷设要求平顺、短直且弯头少，干路管径尽可能一致，接头严密不漏水。
（2）管道沿山顺坡敷设悬空跨距大时，应根据计算来设立支柱承托，支撑点与水管之间加木垫；严寒地区应采用埋置或包扎等防冻措施，以防水管冻裂。
⑶水池的输出管应设总闸阀，干路管道每隔300—500m应安装闸阀一个，以便维修和控制管道。
管道闸阀布置还应考虑一旦发生管道故障（如断管）能够暂时由水池或水泵供水的布置方案。
（4）给水管道应安设在电线路的异侧，不应妨碍运输和行人，并设专人负责检查养护（可
与压风管道共同组织一个维修、养护工班）。
（5）管道前端至开挖面，一般保持的距离为30m,用直径50mm高压软管接分水器，中间
预留异径三通，至其他工作面供水使用软管（013mm）连接，其长度不宜超过50m.
（6）如利用高山水池，其自然压头超过所需水压时，应进行减压，一般是在管路中段设中间水池作过渡站，也可直接利用减压阀来降低管道中水流的压力。
5、洞外排水
施工期间的洞外排水，主要是做好洞口的防洪和排水设施，防止雨季到来时山洪或地面
水倒流入洞。
对于斜井、竖井尤应多加注意。
其次是将与地下水有补给关系的洼地、沟缝用粘土回填密实，并施作截水沟截流导排。
1）平整洞顶地表，排除积水。
所有坑洼、陷穴、探坑、钻孔等，应用不透水土壤回填夯实；湿陷性陷穴和岩溶孔洞等特殊地质应按设计认真处理。
2）整理对隧道有危害的流水沟渠，必要时以圬工铺砌，防止下渗，并使水流畅通、远离洞口；洞顶设有高压水池时，必须防渗漏、防溢；避免在洞顶安置生活区。
3）洞口边、仰坡坡顶外天沟应确保截水引流，路堑纵坡向隧道内为下坡时应在洞口设置横向盲沟，路基边沟应挖成反坡排水。
如为临时水沟须用防水砂浆抹面封闭。
4）隧道洞口、辅助坑道口或井口的排水系统必须尽早完成并应妥善处理出水口，防止冲刷废碴危害农田和水利设施。
6、洞内排水
洞内水主要来源于地下水和施工用水。
对于有污染性的施工用水，还应按环境保护要求
经净化处理后方能排入河流。
1）顺坡排水
即进洞上坡，一般只需按路线设计坡度（不小于0.5%），在坑道一侧挖出纵向排水沟。
水即可以沿沟顺坡排出洞外。
若利用平行导坑排水时，则平导应较正洞低0.2—0.6m,使横
通道（联系洞）也有一个顺坡利于排水。
应当注意的是，一般将施工排水沟挖在结构排水沟的位置上。
2）反坡排水
即进洞下坡，不能自流排水，如涌水量较大并有长期补给来源时，此时水向工作面汇集，需用抽水机排水。
1其一是分段开挖反坡侧沟，在侧沟每一分段上设一集水坑，用抽水机把水排出洞外。
图10.2反坡排水方式之一
2另外一种是隔较长距离开挖集水坑。
开挖面的积水用小水泵抽到最近的集水坑内,用主抽水机将水抽出洞外。
汇水沖
77777777777777777777\Y/77/7/////////
7777
團2.3反坡排水方式之二
部位
排水方式
施工方法
基本更求
附注
正
自然椿水
利用陡道向上坡方向开挖的自然坡度挖沟排水
根据排水试以健逍纵坡决定水沟断面；水沟坡度与處道坡度-致
不需宴其他机
具设备
反向城机械排水
当隧道向下坡方向开挖•需逐段开挖反向水沟和集水坑•并用水聚逐段抽水排出洞外
其反向水沟壊度不小于2%,分段长度根据洞身及水沟坡发和探度确定；挖沟晏緊跟工作面
需用水泵多台
工作面机械排水
陡道向下坡方向开挖.在工作面用潜水采和辅助小水泵It至集水坑，再由主泉经排水信一次（或分段）排至洞外
集水坑宜设在侧洞内，其容积一般为2〜4n?
・其深度应保证運和窝底不小于外從和淹没在最低水而以下务不小于0.5m
集水坑与泵站一超•不挖反向水沟•水泵用故少•但要大M捋水管和大功率水泵
续上表
部位
It水方式
施工方法
菇本要求
附注
辅助坑道
横利白
淹排水
傍山、沿河或山体一侧较薄的陡道•设盘横涧时，结合洞内排水引至横・N出
横润貝有向外不小于
3%的下坡
缩如正内排
水长度•滅少施工干扰
平导综合排水
当有平行导坑时•止制涌水结合洞内排水方式通过磺通道引至平行导坑排出
平行#坑底比疋涧低
0.2〜0・6m
涌水由平导排出•核少施工十扰
斜井机械推水
当斜井掘进工作面涌水蝕较小时•可用潜水泵将水排入斗韦成箕斗提升至地面$当涌水址较大时用水泉宜接将工作面涌水措出井外
用机械排水•泵站设矍和管路选择应通过设计确定.從井口必须修建排水沟和环形截水沟•并防止地血水流人斜井
竖井机械排水
井身用吊桶或吊泉排水。
对井堂涌水可用截水槽韓水或结合圧浆堵水
为防止即水■山洪潦人井内•在井口周国須修建水沟和排水墻
H压入式
2）1®出武（抽出式）
拜昆合式逋风
2.5.3隧道施工通风与防尘
隧道通风的目的是供给洞内足够的新鲜空气，稀释并排除有害气体和降低粉尘浓度，以
改善劳动条件，保障作业人员的身体健康。
自然通风
通风方式彳
-强制机械通侃
「管适通风Y
<1:
■机械通风万式另樊#
JB.巷道通风
<2）通図方式的选择
站104L圧人式邇慎
<15m
Ilf10-4-1殁出云運凤
IS1041握仔式通風
E1044延迥式通风
:
—正洞门一平导—輔1通凤道泮一主通风机（主崩）沾一局扇（吸出）；6—局甯（压人）/7—凤门；
3、风机及风管布置
1）通风机应安装于稳固的基础或台架上，基础或台架要能承受机体重量及其运行时产生的振
动。
风机进气口应安装喇叭口，以提高吸入的效率。
注意风机进气口附近不要放置液体和固
体物品，以免被吸入造成风机损坏。
2）隧道内的风管，应布设在不妨碍运输作业、衬砌作业的空间处。
如隧道拱顶中央、隧道中
部或靠边墙墙角等处。
一般在拱顶中央处通风效果较佳。
在衬砌模板台车附近，不要使风管
急剧弯曲，以减少风压损失。
风管安装要牢固，以免受到冲击振动而发生移动、掉落。
一般采用夹具将其固定在锚杆或钢
拱架等构件上。
若无锚杆或钢拱架，可设置小型膨胀螺栓，并悬挂承力索，然后用吊钩将风
管悬挂在承力索上。
风管的连接应密贴，以减少漏风，一般硬管用密封带或垫圈，软管则用紧固件连接。
4、防尘
1）防尘的必要性
2）主要的防尘措施
1湿式作业：
湿式凿岩、水封爆破、洒水喷雾、喷雾捕尘
2机械通风
3个人防护
2.5.4施工供电及照明
1、线路电压等级
隧道供电电压，一般是三相四线400/230（V）。
长大隧道可用6—10kV，动力机械的电
压标准是380V;成洞地段照明采用220V，工作地段照明和手持电动工具按规定选安全电压供电。
2、照明
1普通光源施工照明
2新光源照明
3安全用电
第六节新奥法
新奥法与传统矿山法的关键异同点：
相同：
均采用钻爆法施工。
不同：
对围岩的处理不同。
新奥法施工的基本原则：
“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。
12字口诀，务必理解渗透！
在实际施工过程中，这些原则也不是一成不变的，应该结合实际情况进行完善和提高。
新奥法的施工工序可用以下框图表示：
必要时超前支护或
隕先做地展改艮
三、新奥法的分类及施工工序
新奥法施工，按其开挖断面的大小及位置，基本上又可分为以下几种：
全断面开挖法
台阶法
其中包括：
（1）长台阶法
（2）短台阶法（3）超短台阶法分部开挖法
（1）台阶分部开挖法（环形开挖留核心土法）
（2）中隔壁法（单侧壁导坑法、CD法）
（3）双侧壁导坑法（眼镜法）等
四、监控测量
作为了解围岩变化动态的重要手段一施工监测是直接为支护设计和施工决策服务的。
但能否达到这个目的，就要看施工监测的设计和安排是否合理。
它包括：
选择和确定量测手段和
项目；测点布置；量测频率；制定实施计划等。
（一）洞内状态观察
1未支护地段
2已支护地段
（二）地面下沉测量
（三）拱顶下沉测量
（四）净空变形测量
第七节铁路客运专线隧道简介
讨论：
1、隧道空气压力波是怎样形成的？
空气压力波对隧道运行有哪些影响?
2、针对空气压力波一般采取什么样的措施？
3、铁路隧道设计的时候应考虑哪些因素？
4、铁路隧道施工中有哪些问题需要解决？
5、铁路隧道有哪些特点？
6、在隧道施工中，针对一些不良地质一般采取什么样的措施?
一、立刻要回报，穷人心态
（2）总想一夜暴富，容易得到的东西决不是有价值的，有价值的东西决不会让你轻而易举得到，奥运会冠军是一夜成名的吗？
他们只不过是在比赛中得到了人们对他们训练成绩的肯
定而已罢了！
《富爸爸商学院》中说，在美国凡中彩票超一百万的，五年后他们的生活还不如以前。
二、不自律
1、不愿改变自己的旧有的思考方式
人与人之间最根本的区别就是思考方式的差别，我们要想成为成功人士，就必须先改变我们的思考方式，然后改变我们的行为方式，做一件事你光看到困难，你连想都没想能成功，
你会成那不成了奇迹？
旧有的思考方式：
立刻要回报、穷人心态、遇到困难就放弃，持之以恒的力量是无坚不摧的！
旧有的行为方式：
看电视、喝酒、无聊的应酬、打牌、下棋……
2、喜欢在背后议论别人
这种人被我们称为闲人，对这样的话我们不听不说不传，即便议论的话是对的对你也没一点好处！
3、经常抱怨、行为消极
人不可能是完美的，或多或少的存在缺点，只要不是原则问题，我们要看他们好的一面，更重要的是你不能老是看到别人的缺点，即便你的抱怨是对的，你也不要抱怨，因为成功者
绝不抱怨，抱怨者永不成功！
4、拒绝学习、拒绝改变
二十一世纪这个世界最显著的三个特怔是：
速度、多变、危机，我们的对策是：
学习、改变、创业，你学的越快，你改变的速度越快，你成功的也就越快。
当今企业的竞争其实就
是人才的竞争，人才的竞争就是学习力的竞争。
现在是与狼共舞的时代，你要想成功，你首先得成为一条狼！
现在的富翁，再过五一十年有80%将走向破产，你要想成功，你必须学习学习
改变=成功。
三、经常被情绪所左右
世界上多少的悲剧、多少的恐惧都是人与人之间不能容忍发生的，有些人遇到一点事就火冒三丈，怒发冲冠
成功的五大因素中第一大因素就是能够控制自己的情绪，第二大就是健康，第三是时间管理，四是财务管理，五是良好的人际关系。
处理好人际关系的三大秘诀：
关心别人胜过关心自己；
三不三多，即不指责、不抱怨、不批评，多赞美、多表扬、多包容；
是善于倾听、善于沟通！
无知而热情胜过博学而冷漠！
第一种人，糊里糊涂，终其一生，日复一日，年复一年，既无目标，也无追求，吃喝拉撒睡之间，走到尽头。
第二种人，时而清醒，时而糊涂，一会儿雄心万丈，一会儿随波逐流，几经起落，最后，自认平庸，仰天长叹：
此生运气太差，如果有下辈子，定当如何如何。
”
第三种人，除去少不更事和老糊涂两个阶段，在人生阶段，在人生旅程的关键时段，始终头脑清醒、目标明确、行动有力。
不用多说，大家也知道，他们的人生最后价值，也最有收
获。
第一种人，我们忽略不计，因为他不想有所成就，谁也不能强迫他做什么，他也没有改变生命历程的欲望。
我们讨论的议题是，第二种人如何进步为第三种人，即帮助那些想成功的
人，找到一个行之有效的方法。
一生中真正有效的时间不多，做事业的黄金时间，基本可以确定为25-55岁。
25岁前是受教育和准备时间；55岁后，基本上要退出历史舞台。
所以，人生的根本问题可以界定为:
如何利用有效的30年时间，获取人生的最大收益。
资源（时间和精力）是有限的，经不起挥霍，需要科学规划，小到一家公司，大至一个国家，都有十年规划、五年计划和年度计划。
我们一辈子的有效时间大致可以看成30年，就是说，可以制订6个五年计划。
一般而言，人生轨道有一些规律性的东西。
第一个五年计划，一般要解决定位问题。
我到底是什么样的性格，有什么特长？
我想成为什么样的人？
哪个行业适合我？
我应该再什么位置上发展？
在这个阶段，主要是走向社会，通过实践活动，认识自己和社会。
尽快地给自己一个准确合理的定位。
第二个五年计划，要在行业中站住脚，获得一个初始的位置，解决基本的生活问题，有一个安定的心态，逐渐积累各种资源，包括知识、技能、经验和人脉关系等。
第三个五年计划，就要成为单位的骨干、行业的专家，获得较高的位置，有一定实力，可以调动很多资源，找到做事业的感觉。
并且淘到第一桶金，房子、车子问题应该全部解决，有成功人士的感觉，并获得社会认可。
到了40岁，进入第四个五年计划。
这时候，要上的台阶是从小康到富裕，必须进入社会的精英阶层，在单位中，要进入决策层，在行业中，要有影响力，正是纵横捭阖、呼风唤雨之时。
第五个五年计划中，发展与守成并重，因人而异，有的人高歌猛进，有的人求稳持重。
这个阶段基本是把持大政方针，放手让年轻人打拼。
五十而知天命。
第六个五年计划到来之际，一般来说，个人的创造力和精力都在走下坡路，以现代社会的节奏，多半到了退位让贤的时候，当然，也有老当益壮之士，不在此例。
四、不愿学习、自以为是，没有归零的心态
中国国民素质与美日等发达国家相差五十年，
第一个指标是工程师、医生所占比例；
第二个是国民教育投资比例；
第三个是国民投入的学习时间，凡是不学习的人都会自以为是，凡是自以为是的人都很难成功。
人学习要经历四个阶段：
不学：
不知己不知
学了一点：
知之己不知
再学一阶段；知之己知之
最成熟阶段：
不知己知之
所以归零的心态对每个人都很重要，一个海绵如不把原来的水挤干，就不可能吸很多的水，谁归零的越快越好，谁就会越能走向成功。
五、判断事物靠直觉，而不是以事实为依据
在我们生活中有很多人说话做判断不是事实，而是靠直觉：
我以为…我认为…
六、做事不靠信念、靠人言
人生为自己活着，而不是为别人活着，别人的嘴长在别人的身上，别人想怎么说就怎么说，你管不了，没有人会为自己的错误的指导而承担责任，而现实中许多人就是好为人师，这
个世界的人群中一边是5%,—边是95%,5%的成功人士在没有成功之前都被人称为傻子疯子，无线电发明人甚至被当着疯子抬到精神病院去。
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