《隧道工程》课件第1讲隧道工程概况、发展现状及趋势

隧道工程 1、隧道工程概况、发展现状及趋势1.5时2、隧道工程地质环境及围岩分级1.5时3、隧道位置选择与平、纵、横断面1.0时4、隧道结构构造1.0时5、隧道结构设计方法的基本原理1.0时6、隧道施工方法1.5时7、隧道施工辅助工法1.5时8、不良地质隧道施工1.5时9、新奥法、新意法及复合式衬砌设计要点1.5时10、施工组织设计0.5时1、隧道施工视频2.0时2、乌鞘岭隧道、地铁暗挖及盾构视频2.0时授课大纲 参考书-规范类《铁路隧道设计规范》TB10003-2005《铁路隧道施工规范》TB10204-2002《公路隧道设计规范》JTGD70-2004《公路隧道施工技术规范》JTJ042-94《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》TB10108-2002 参考书-图书类《隧道工程》朱永全，中国铁道出版社，2006《隧道施工》于书翰，人民交通出版社，1999《隧道工程现场施工技术》周爱国，人民交通出版社，2004《公路隧道施工》黄成光，人民交通出版社，2001《公路隧道设计与施工新法》朱汉华，人民交通出版社《公路连拱隧道工程技术》姚振凯，人民交通出版社，2006《隧道工程施工要点集》关宝树编，人民交通出版社，2003《隧道工程设计要点集》关宝树编，人民交通出版社，2004《地下工程施工与管理》杨其新，西南交通大学出版社 隧道的概念及种类我国隧道及地下工程的发展现状发展前景第一章绪论 一、隧道的概念及种类第一章绪论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。 第一章绪论广义定义：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2m2的洞室。 第一章绪论按不同的分类方式不同的分类方法：土质隧道按所处的地质条件：石质隧道2隧道的分类 第一章绪论浅埋隧道按隧道的埋置深度：深埋隧道 第一章绪论山岭隧道按所处的地理位置：水底隧道城市隧道 第一章绪论交通类隧道按用途分类水工隧道市政隧道铁路隧道公路隧道地下铁道航运通道人行通道引水隧洞尾水隧洞导流(泄洪)隧洞排沙隧洞给水隧道污水隧道管路隧道线路隧道人防隧道矿山隧道运输巷道给水巷道通风巷道共同沟水底隧道 第一章绪论按公路、铁路隧道长度(1)特长隧道：L>3000m(2)长隧道：3000m≥L>1000m(3)中长隧道：1000m≥L>500m(4)短隧道：L≤500m按断面面积分(1)特大断面隧道：断面积在100m2以上(2)大断面隧道：断面积在50~100m2之间(3)中等断面隧道：断面积在10~50m2之间(4)小断面隧道：断面积在3~10m2之间(5)极小断面隧道：断面积在3m2以下 第一章绪论其它分类按断面形状分，有圆形隧道、拱形隧隧道、卵(蛋)形隧道、矩形隧道等；按衬砌结构分，有直墙式衬砌隧道、曲墙式衬砌隧道等；按隧道内铁路线路数分，有单线隧道、双线隧道和多线隧道等 第一章绪论二、我国隧道及地下工程的发展现状(一)规模1．交通类隧道(1)铁路隧道运营隧道7538座，长4314km，总数已列世界第一。襄渝线：隧道长度占线路长度的30%；成昆线：隧道长度占线路长度的31.6%；西康线：隧道长度占线路长度的50.42%。 第一章绪论具有标志性的铁路隧道：大瑶山隧道（14.295km）：京广线衡广段国内最长的双线电气化隧道秦岭隧道（18.4km）：西康线，20世纪国内最长的铁路隧道乌鞘岭隧道（20.05km）：兰新线增建二线，高地应力软岩隧道太行山隧道（27.8km）(在建)：石太客运专线关角隧道32.0km(在建)：青藏线西宁－格尔木复线风火山隧道，昆仑山隧道：青藏线多年冻土隧道吕梁山隧道20.8km(在建),东秦岭铁路隧道12.26km 大瑶山隧道处在京广铁路衡广复线的坪石至乐昌间，位于广东省乐昌市境内，全长14.295公里,是目前国内最长的双线电气化隧道,其长度在世界铁路隧道中列第十位。隧道采用"三斜一竖"的施工方案,隧道中部穿过的465米长的9#断层地段，最大涌水量每昼夜高达4200吨,是整座隧道的控制地段。隧道全面运用新奥法原理施工,最高单口独头月成洞217双线米。1981年11月开工，1989年12月建成。获国家科技进步奖特等奖。 西康铁路秦岭隧道由两座基本平行的单线隧道组成，Ⅰ线隧道全长18460m；Ⅱ线隧道全长18456m。。Ⅰ线隧道使用2台8.8m敞开式掘进机（TBM）由隧道两端相向施工。Ⅱ线隧道采用新奥法施工。Ⅰ线隧道采用掘进机施工，在我国铁路隧道施工尚属首次。秦岭特长隧道的修建，使中国隧道工程建设从整体上提高到一个新的技术水平。隧道1995年1月18日正式开工，1999年9月6日全部贯通，2000年8月18日西康铁路开通运营。 乌鞘岭隧道设计为两座单线隧道，单洞长20050m，线间距为40m；最大埋深约1050m。乌鞘岭隧道岭脊F4～F7之间长约7km，分布有四条大的区域性断层，为由四条区域性大断层组成的宽大“挤压构造带”，工程地质及地应力情况非常复杂，施工中发生不同程度的大变形，尤其是F7和志留系地段。 太行山隧道是石太铁路客运专线建设的重点控制工程，是目前全国最长的山岭隧道，右线全长27848m。自2005年6月11日开工以来，2007年12月右线贯通。隧道成功穿过太行山山脉主峰越宵山和横跨4410m的膏溶角砾岩层，为铁路特长大隧道建设探索和积累了宝贵经验。 青藏铁路西宁至格尔木增建第二线以32.605km长的关角隧道穿越青海南山(隧道进口高程为3378.72，出口高程为3325.22)，为两座平行的单线隧道，位于直线段上，隧道进口段为10‰的上坡，在岭脊设坡度代数差后，以11‰的坡度连续下坡。 世界海拔第一高的铁路隧道----风火山隧道风火山隧道是世界海拔第一高的铁路隧道，位于青藏铁路青海境内青藏高原可可西里“无人区”边缘，全长1338米，轨面海拔4905米，是世界上海拔最高的隧道，也是青藏铁路重点控制工程。隧道所在区域地质复杂，主要为含土冰层、饱冰冻土、富冰冻土，还有裂隙冰、融冻泥岩等病害性地质。这里平均海拔4900米左右，年均气温零下7℃，寒季最低气温达零下41℃，空气中氧气含量只有内地的50％左右，被喻为“生命禁区”。隧道冻土层最厚达150米、覆盖层最薄处仅有８米，施工稍有不慎，就会导致大塌方，工程难度之大前所未遇。 第一章绪论(2)公路隧道运营隧道1782座以上，总长704km以上。其中10km以上的长大隧道：秦岭终南山特长公路隧道18.04km(双座)锦屏隧道14.7km(双座)西山隧道13.68km（在建太原~古交高速） 我国大陆特长公路隧道No.隧道名长度(m)位置车道通风方式1秦岭终南山隧道18020陝西2×23竖井分段纵向式2大坪里隧道12290甘肃2×22竖井分段纵向式3包家山隧道11500陝西2×23斜井分段纵向式4宝塔山隧道10391山西2x2竖斜井送排式纵向通风5泥巴山隧道9985四川2x2斜井+竖井分段纵向式6麻崖子隧道9000甘肃2x2斜竖井送排+射流风机纵向7龙潭隧道8700湖北2×2立坑送排+射流风机纵向式8米溪梁隧道7923陕西2×2左(右)洞单井送排式通风9括苍山隧道7930浙江2×2纵向式+半横流式(排煙)10方斗山隧道7581重庆2×22座斜井送排式纵向通风 No.隧道名长度(m)位置车道通风方式1厦门海底隧道(钻爆)5960福建3×2竖井送排+射流风机纵向式2上海长江隧道(盾构）8955上海3×2横向式3武汉长江隧道(盾构)3630湖北2×2横向式4上中路隧道（盾构）2800上海2×2横向式（双层双向）5复兴东路隧道盾构）2785上海3×2横向式（双层双向）6南京玄武湖隧道(盾构)2660南京3×27大连路隧道(盾构)2566上海2×2横向式8外环越江隧道(沉管)2882上海4×2纵向式9珠江隧道(沉管)1238广东3+3纵向式（道路、铁道并用）10宁波常洪隧道(沉管)1053浙江2×1纵向式我国主要水下公路隧道 No.隧道名长度(m)位置车道数x隧道洞数1白鹤嘴隧道1240重庆4x22龙头山隧道1020广东4×23万石山隧道1170福建最宽处25.89m的地下立交4大阁山隧道496贵州4×15金州隧道521辽宁4×16雅宝隧道260广东4×27金鸡山隧道200福建4×2(连拱)8罗汉山隧道300福建4×2(连拱)9魁岐隧道1596.1福建最宽处27.42m的地下立交我国大跨径公路隧道 公路隧道标准断面2车道A=65m2高宽比=0.673车道A=96m2高宽比=0.544车道A=136m2高宽比=0.48连拱隧道小净距隧道 3车道隧道（深圳大梅沙）连拱隧道(南峰)小净距隧道（福建联南）双洞8车道隧道（深圳雅宝） 秦岭北口▇秦岭终南山隧道——位于国家高速公路网包-茂线陕西境内，是世界建设规模最大的高速公路隧道(长2×18.02km)，最大埋深超过1700m。于2007年1月试通车 为通风与防灾，采取竖井送排式纵向通风方式，设置三座换风竖井及地下机房，竖井直径为11.5m，井深661m。通风主要按照正常运营和火灾工况下需风量设计。交通量按2025年交通量N=25849辆/日，2035交通量N=45000辆/日； 为了降低驾驶员长时间在隧道内行驶的疲劳，每座隧道洞内共设三处特殊照明带，每处特殊照明区段长150m，宽20.9m(隧道标准宽:10.5m)，高11.9m(隧道标准高:7.6m)。 业主单位：陕西秦岭终南山公路隧道有限公司主要设计单位：中铁第一勘察设计院重庆交通科研设计院主要施工单位：中铁一局、五局、十二局、十八局等主要科研单位：陕西省公路局重庆交通科研设计院长安大学西南交通大学等秦岭终南山隧道采用了当今山岭隧道建设的最新技术,是全世界工程技术人员智慧的结晶 ▇厦门翔安隧道——我国第一座钻爆法开挖的六车道海底公路隧道，工程中遇到大量软弱地层和风化槽(囊)，采取了超前预注浆加固、CRD、双侧壁导坑等多种工法，目前工程进展较为顺利。隧道长5960m。为通风与防灾，采取竖井送排式纵向通风方式，在浅海区域设置二座换风竖井。 主隧道服务隧道进口——隧道由地表软弱地层逐步进入海底 隧道进口——采用CRD工法控制围岩变形 主隧道洞身——采用双侧壁导坑法开挖和支护业主单位：厦门路桥有限公司设计单位：中交第二公路勘察设计院重庆交通科研设计院施工单位：中铁隧道局、十八局、中铁一局、二十二局等科研单位：北京交通大学等 第一章绪论(3)地下铁道地铁通车里程500km，目前共有20多个城市正在建设或规划建设城市轨道交通。目前有北京、天津、上海、广州、深圳、南京、重庆等城市正在运营。而在建工程则很多：除上述城市外，还有青岛、杭州、武汉、沈阳、成都、哈尔滨等。 第一章绪论小浪底水利枢纽三条导流隧洞；清江隔河岩水利枢纽导流隧洞；李家峡水电站导流隧洞；公伯峡水电站导流隧洞；水布垭水利枢纽导流隧洞。已建成的由青海大通河引水至甘肃的调水工程总干线全长168.9km，其中隧道33座，总长75.11km；万家寨水利枢纽引黄河水穿过海河流域至太原的引水工程，隧洞总长超过200km；近期正在修建的辽宁省东水西调工程输水隧洞长85km。2．水利水电国内外已建成的10km以上的水工隧洞达90座，中国占11座。国内已建成长度5km以上的引水发电隧道20座。 第一章绪论3．地下工程城市地下空间的开发与利用：地下商场，地下车库，地下仓库等地下建筑物以及各大中型平战结合工程相继建设。地下共同管沟：如石家庄同其他城市一样供电线路基本要穿行于地下隧道中。 第一章绪论某人防工程平时作出租车侯客厅 第一章绪论地下粮库 第一章绪论(二)技术状况1．设计理论隧道结构或地下结构与地面结构所处环境不同，它是处在岩土地层或通称为围岩中，既受到围岩的荷载作用，又受到围岩的约束有利作用。针对不同条件采用不同的设计理论。目前的设计理论地层—结构收敛—约束经验类比荷载—结构 第一章绪论2．施工方法明挖法暗挖法盖挖法盾构法掘进机法沉埋法顶进法 第一章绪论3．长大隧道钻爆法施工(大瑶山隧道、秦岭铁路隧道平导、秦岭公路隧道、乌鞘岭隧道、太行山隧道、关角隧道)快速掘进(月进尺500m，已达世界水平)出碴运输系统通风系统TBM施工(秦岭隧道、在建大伙房隧道)TBM快速掘进与对不良地层的适应性出碴运输系统 第一章绪论4．不良地质隧道施工技术富水断层破碎地质流砂地质岩溶地质高地应力岩爆高地应力挤压大变形煤系地层湿陷性黄土 第一章绪论1．交通类隧道经济发展，交通建设先行交通标准不断提高国力增强，技术进步需建设更多，可以建设更多、标准更高的隧道，前景美好。三、我国隧道工程的发展前景 第一章绪论2．城市隧道解决城市交通拥挤问题的唯一途径是采用快捷、大运量公共交通系统—地铁城市发展要求包括地下空间的开发各类市政设施趋势——隧道管沟化继十九世纪的城市桥梁、二十世纪的摩天大楼，二十一世纪是地下空间的开发和利用。 第一章绪论3．水利(国策)其它调水工程及水电工程南水北调东线中线西线 第一章绪论水平压力e竖直压力q脱离区拱部边墙变形后外轮廓线仰拱抗力区底压力弹性抗力 第一章绪论γHcArθr0yxλγHc 第一章绪论Pau围岩特征曲线支护特征曲线 第一章绪论①①②③①②③④①②①②放映 第一章绪论 第一章绪论 第一章绪论放映刀盘泥土仓盾构千斤顶螺旋出土器管片注浆护盾 第一章绪论 顶进法施工返回 第一章绪论 第一章绪论 厦门翔安海底隧道返回 第一章绪论 第一章绪论 第一章绪论 返回 第一章绪论水工隧道 第一章绪论二滩电站的引水隧道 第一章绪论二滩电站的尾水隧道 第一章绪论地下电缆隧洞 第一章绪论矿山隧道 秦岭终南山公路隧道隧道单洞全长18.02公里，总投资31.93亿元。隧道通车后，西安至柞水县城的行车时间将由原来的3小时缩短为40分钟。是世界第二、亚洲第一长公路隧道。返回