3-1、隧道工程与地下工程解析.ppt

第一节 概述 地下开发可归结为：地下资源开发、地下能源开发和地下空间开发三个方面。 国际隧道协会(ITA)提出“大力开发地下空间，开始人类新的穴居时代”的口号。 地下空间的利用历史 人类原始穴居，天然洞窟。 埃及的金字塔、古代巴比伦的引水隧道；中国秦汉时期的陵墓和地下粮仓。 矿石开采技术 诺贝尔发明了黄色炸药．成为了开发地下空间的有力武器——隧道及铁路技术。 第二节 隧道工程 1 概述 隧道的定义：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2m2的硐室。 当前隧道除仍用于铁路、公路交通和水力发电、灌溉等水工隧洞外，也用于上下水道、输电线路等大型管路的通道，另外还将过去理解为地下通路的隧道概念，扩大到地下空间的利用方面，包括诸如地下发电变电所、地下汽车停车场、大型地下车站、地下街道等适用隧道工程技术的建筑物。 隧道技术与地质学和水文学、岩土学和土力学、应用力学和材料力学等有关理工科各部门有着密切的联系。它同时应用测量、施工机械、炸药、照明、通风、通讯等各类工程学科。 隧道技术的各个阶段： 调查计划——设计——施工——运用技术（指照明、通风、维修管理、防灾等）。 2 公路隧道 最古老的隧道是古代巴比伦城连接皇宫与神庙间的人行隧道； 浅埋隧道一般用明挖法施工，而埋置较深的隧道则多采用暗挖法施工。 2.1 公路隧道线路 公路隧道的平面线形，一般采用直线、避免曲线，如必须设置曲线时，应尽量采用大半径曲线，并确保视距。 公路隧道的各种主要断面形状 2.2 公路隧道通风 隧道通风方式 自然通风 机械通风 自然通风：不设置专门的通风设备，是利用存在于洞口间的自然压力差或汽车行驶时活塞作用产生的交通风力，达到通风目的。 混合式通风：根据隧道的具体条件和特殊需要，由竖井与上述各种通风方式组合成为最合理的通风系统。例如，有纵向式和半横向式的组合，以及横向式与半横向式的组合等各种方式。 2.3 公路隧道照明 隧道照明主要由入口部照明、基本部照明和出口部照明与接续道路照明构成。 3 铁路隧道施工 地下铁道的两大施工方式，即明挖法和暗挖法。 3.1 明挖法 也称作基坑法。它是一种用垂直开挖方式修建隧道的方法（对应于水平方向掘进隧道而言）。基坑法施工是指从地面向下开挖，并在欲建地下铁道结构的位置进行结构的修建，然后在结构上部回填土及恢复路面的施工方法。 基本顺序为：打桩（护坡桩）→→路面开挖路面开挖→→埋设埋设支撑防护与开挖支撑防护与开挖→→地下结构物的施工地下结构物的施工→→回填回填→→拔桩拔桩恢复地面（或路面）恢复地面（或路面） 另一种基坑法称为路面覆盖式基坑法或称开壕被覆法（Cut and Cover），我国称为盖板法。从地面向下开挖，用大号型钢架于两侧钢桩或连续墙上，以维持原来路面的交通运行。 3.2 暗挖法 暗挖法有时也称为矿山法，尤其是指在坚硬的岩石层中采用的矿山巷道掘砌技术的开凿方式，但地铁施工多在浅部的松软土层中进行。 （1）盾构法 通常利用地铁车站或通风口等位置开凿竖井，盾构在井内进行拼装，盾构由此沿着地铁路线推进施工，以形成地铁区间隧道。 （2）注浆法 在施工范围布置注浆孔，灌入水泥砂浆或其它化学浆液，以使土层固结，故此法亦称为灌浆固结法。这样，甚至不加支撑开挖竖井或隧道。 （3）沉管法 当地下铁道处于航道或河流中时，可采用沉管法。这是水底隧道建设的一种主要方法。该法施工是在船台上或船坞中分段预制隧道结构，然后经水中浮运或拖运办法将节段结构运到设计位置，再以水或砂土将其进行压载下沉，当各节段沉至水底预先开挖的沟槽后，进行节段间接缝处理，待全部节段连接完毕，进行沟槽回填，遂建成整体贯通的隧道。 （4）顶管法 当浅埋地铁隧道穿越地面铁路、城市交通干线、交岔路口或地面建筑物密集、地下管线纵横地区，为保证交通不致中断和行车安全，可采用顶管法施工。 顶管法施工是在作好的工作坑内预制钢筋混凝土隧道结构，待其达到强度后用千斤顶将结构推顶至设计位 置。这种施工技术不仅用于浅埋地铁，还可用于城市供排水管道工程、城市道路与地面铁路立叉点以及铁路桥涵等工程。 大刀盘土压平衡顶管机 主顶设备 3.3 水底隧道 3.3.1 水底隧道的埋置深度 水底隧道的埋置深度是指隧道在河床下的岩土的覆盖厚度。埋深的大小，关系到隧道长短、工程造价和工期的确定。尤其重要的是覆盖层厚度关系到水下施工的安全问题。 设计水底隧道的埋置深度需考虑以下几个主要因素： （1）地质及水文地质条件 （2）施工方法要求　矿山法施工，埋深的经验数据依围岩的强弱程度取毛洞跨径的1.5～3倍。　沉管法施工，只要满足船舶的抛锚要求即可，约1.5m左右。 盾构法施工，经国内外专家多年研究，认为最小覆盖层厚度应为盾