隧道工程复习资料(老师重点整理)

隧道的概念：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。隧道分类：按地质条件：土质隧道和石质的隧道。按埋置深度：浅埋和深埋按位置：山岭隧道、水底隧道、城市隧道按用途：交通隧道（铁路、公路、水底、地下、航运、人行）、水工隧道（引水、尾水、导流或泄洪、排沙）、市政隧道（给水、污水、管路、线路、人防）、矿山隧道（运输、给水、通风巷道）。隧道特点：1、地质条件对其决定性影响；2、地处偏远，交通运输不便；3、工作面小，少，施工速度慢；4、施工环境差；5、一旦建成，难以更改，设计和施工应完善；5、受天气气候影响小。发展：1、推进城市隧道和水下隧道技术的发展。2、提高隧道机械施工水平，减轻劳动强度；3、提高隧道防排水技术，减少隧道伤害；4、推进隧道信息化施工，发展隧道的超前地质预报技术，加强现场动态设计与科学的施工管理；5、隧道防灾救援措施系统化；6、最好隧道洞口景观设计。地质超前预报的方法：1、地质分析法；2、超前平行导坑预报法；3、超前水平钻孔法；4、物理探测法围岩的分级方法：1、准确客观，有定量指标，尽量减少因人而异的随机性，2、便于操作，始于一般检测单位所具备的技术装备水平，3、最好在挖开地层前得出结论。第一类：与岩性有关的要素（硬岩、软岩、膨胀岩）；第二类：与地质构造有关的因素。第三类：与地下水有关的因素。隧道位置的选择：与线路互为相关。越岭隧道的位置主要以选择垭口（分水岭的山脊线上总会有高程低处，称为垭口）和确定隧道高程两大因素为依据。隧道位置选择原则：1、洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处；2、洞口应避开不良地质地段；3、当隧道线路通过岩壁峭立，基岩裸露处时，最好不刷动或少刷动原生地表，以保持山体的天然平衡。4、减少洞口路堑段长度，延长隧道，提前进洞；5、洞口线路宜与等高线正交；6、当线路位于有可能背水淹没的河滩或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应高出洪水位加碧浪高度，以防洪水灌入隧道；7、边坡和仰坡均不宜开挖过高；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以排水；9、当洞口地势开阔，有利于施工场地布置时，可有目的地改造洞口场地。直线隧道净空：指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。界限：机车车辆界限（机车车辆最外轮廓的限界尺寸）、基本建筑界限（线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线）、隧道建筑界限（包围基本建筑界限外部的轮廓线）、直线隧道净空（要比隧道建筑界限稍大一些）。隧道衬砌断面初步拟定需考虑的因素：内轮廓（符合隧道建筑界限）、结构曲线（尽可能的符合荷载作用下的压力线）和界面厚度（具有足够的强度）。衬砌的主要方式有：1、整体式混凝土衬砌（直墙式：适合地质条件比较好，以垂直围岩压力为主的水平围岩压力较小的情况、曲墙式：适用于地质较差，有较大水平围岩压力的情况）；2、装配式衬砌；3、锚喷式衬砌；4、复合式衬砌洞门的形式：1、洞门环框；2、端墙式洞门；3、翼墙式；4、柱式；5、台阶式；6、斜交式；7、喇叭口式明洞形式：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、棚式明洞隧道支护结构计算理论的发展阶段：1、刚性结构阶段；2、弹性结构阶段；3、连续介质阶段围岩定义：指隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩体，或指隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩体。 围岩压力的定义及分类：围岩压力指引起地下开挖空间周围岩体和支护变形或破坏的作用力。分类：松动压力（由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力形式直接作用在支护结构上的压力）、形变压力、膨胀压力、冲击压力。结构力学方法：主动荷载模式、主动荷载加被动荷载（弹性抗力）模式、实际荷载模式。隧道施工方法：1、山岭隧道施工方法（矿山法（钻爆发）、掘进机法、新奥法）2、浅埋及软土隧道施工方法（明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法、盾构法）3、水底隧道施工方法（沉埋法、盾构法）全断面开挖法特点：1、开挖断面和作业空间大，干扰小；2、有条件充分利用机械，减少人力；3、工序少，便于施工组织和管理，改善劳动条件；4、开挖一次成形，对围岩扰动少，有利于围岩稳定。新奥法：即奥地利隧道施工新方法，是以喷射混凝土锚杆作为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，充分发挥围岩的自承能力的施工方法。施工基本原则：1、少扰动，指在进行隧道开挖时，要尽量减少对围岩的扰动次数、强度、范围和持续时间。2、早支护，是指开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控制状态。3、勤量测，指以直观、可靠的量测方法和数据来准确评价围岩的稳定状态或判断其动态发展趋势。4、紧封闭，一方面避免围岩因长时间暴露而导致强度和稳定性的衰减，另一方面实时对围岩施作封闭形支护，阻止围岩变形。洞口施工时应注意的事项：1、在场地清理作施工准备时，应先清理洞口上方及侧方有可能坍塌的表土、灌木及山坡的危石等。2、洞口施工应避开雨季和融雪期。3、洞口部分圬工基础必须置于稳固的地基上。4、洞门拱墙应与洞内相邻的拱墙衬砌同时施工连接成整体，以确保拱墙连接良好。5、洞口段洞身施工时，应根据地质条件、地表沉陷控制以及保障施工安全等因素选择开挖方法和支护方式。6、洞门完成后，洞门以上仰坡脚受破环处，应及时处理。洞口施工方法：1、洞口段围岩在3级以下，地层条件良好时，一般可采取全断面直接开挖进洞。2、洞口段围岩为3~4级，地层条件较好时，宜采用正台阶法进洞。3、洞口段围岩为3~5级，地层条件较差时，可采用上半断面长台阶法进洞施工。4、洞口段围岩为5级以上，地层条件较差时，可采用分布开挖法或其他施工方法进洞施工。隧道施工中常用的辅助稳定措施有：1、稳定工作面（预留核心土挡护开挖面、喷射混凝土封闭工作面）2、超前锚杆3、管棚超前支护前方围岩（小导管、长管棚）4、水平旋喷超前预支护5、预切槽超前预支护6、注浆加固围岩和堵水（超前小导管注浆、超前深孔帷幕注浆）无限介质中的爆破作用分为三个区：压缩粉碎区、破裂区、震动区炮眼的种类和作用：1、掏槽眼：现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、辅助眼：扩大掏槽眼炸出的槽腔，为周边眼爆破创造临空面。3、周边眼：炸出较为平整的隧道断面轮廓。炮眼布置原则:1、先布置掏槽眼，其次是周边眼，最后是辅助眼；2、周边眼应严格按照设计位置布置，断面拐点处应布置炮眼。3、辅助眼的布置主要是解决炮眼间距和最小抵抗线的问题。4、当炮眼的深度超过2.5米时，靠边周边眼和内圈辅助眼应与周边有相同的角度。5、当岩层层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于层理面。微差爆破：试验和研究表明，各层（卷）炮之间的起爆时差越小，爆破效果越好，常采用的时差为40~200ms，称为微差爆破。装渣机械：1、翻斗式装渣机又称为铲斗后卸式装渣机。2、蟹爪式装渣机3、立爪式装渣机4、挖掘式装渣机5、铲斗式装渣机运输方式：1、有轨2、无轨3、皮带4、泥浆管5、集装箱 锚喷支护工程特点：1、灵活性2、及时性3、密贴性4、深入性5、柔性6、封闭性锚杆的支护效应：1、支承围岩2、加固围岩3、提高层间摩阻力，形成组合梁4、悬吊作用锚杆的种类：1、端头锚固式2、全长黏结式3、摩擦式4、混合式锚杆的位置布置：局部布置和系统布置喷射混凝土的作用：1、支撑围岩2、卸载作用3、填平补强围岩4、覆盖围岩表面5、阻止围岩松动6、分配外力辅助坑道：横洞、斜井、竖井、平行导坑隧道遇到岩洞的处理措施：1、隧道通过岩溶区时，应查明溶洞分布范围和类型、岩层的完整、稳定程度、填充物和地下水情况，据此确定施工方法。2、隧道穿过岩溶区，如岩层比较完整、稳定，溶洞已经停止发育，有比较坚实的填充，且地下水量小，可采用探孔或物探等方法，探明地质情况，以便于采取相应的措施。3、岩溶地段隧道通常处理溶洞的方法有“引、堵、越、绕”四种：引排水、堵填、跨越、绕行施工。隧道掘进机施工特点：优点：1、安全：开挖面一般为圆形，稳定性好，机械方法切削成型，减少周围围岩松动，减少支护工作量。2、快速：一般认为其速度是钻爆发的2~2.5倍。3、经济：断面平整，洞壁光滑，不需临时支护或只需简易支护，工作量少。4、省工与降低劳动强度。5、排渣容易：渣小可用皮带直接运出。6、由于集中控制操作，有实现远距离操作和自动化的了、可能性。缺点：1、一次投资大尺寸大，重量大，机器较复杂。2、对岩层变化适应性差。3、开挖面局限于圆形且不易改变开挖直径4、作业率低5、能耗大横道图特点：优点：较简单、直观、易懂，容易编制缺点：1、工序的相互关系部明确2、施工日期和地点无法表示，只能用文字说明3、工程数量实际分布情况不具体4、仅反映出水平流水速度。明挖法特点：概念：沿着地下建筑的线路，从地面向下开挖基坑，然后在基坑中修筑衬砌，最后覆土回填的施工方法。施工流程：打桩—开挖地面—安放支承环—开挖基坑—修筑构筑物—回填拔桩—恢复路面。特点：优点（1）使用功能好（2）施工方法简单技术成熟（3）施工进度快，可分段作业（4）浅埋时造价低。缺点（1）外界气象条件对施工影响（2）对居民的生活，交通影响大，易造成污染（3）需要拆除地下管线（4）软土深基坑，地表层降不易控制，基坑稳定性差。适用范围：大断面、浅埋、地层稳定性好、地下水不发育。盾构机的组成：盾构机主要有五部分组成，壳体、排土系统、推土系统、衬砌拼装系统和辅助注浆系统。盾构机的壳体由切口环、支撑环和盾尾三部分组成，并与外壳钢板连成一体；排土系统主要是由切削土体的刀盘、泥土仓、螺旋出土器组成、皮带传送机、泥浆运输电瓶车等部分组成；论述题：测量项目：218山岭隧道施工现场布置：一、弃渣场及弃渣道路布置（1）场地容量足够，运输方便，优先考虑作为填方料（2）不得占用其他施工场地，不得影响附近设施注意环保（3）尽量不占用耕地，必须占用时须复耕（4）顺沟弃渣不得占用河道河谷（5）弃渣对不良地质或其他工程不能产生不利影响（6）弃渣线路不得少于两条二、大宗材料堆放场及库房布置（1）砂石水泥应和拌合站一起布置，不一定推平场地，但要考虑供料方便（2）木材库房应与木材加工厂布置在一起，尽量靠近道路和注意防水三、其他生产设施、生活设施（1）空压机房靠近洞口，避免管线转折过多（2）配电房变电房（洞口附近，将外部电源接近后配送到隧道里）可就近给空压机供电（3）维修间（洞口附近）洞外，主要为洞内转机的维修（4）拌合站交通方便（5）管线和风机：管线下埋或架高，风机靠近洞口布置（6）高位水池地位水池：高位水池高程应满足最大里程施工用水压（7）火工品：依据火工品管理的规定（8）生活设施：施工不影响生活和休息，上班距离不要过远。 计算题：单线铁路隧道概率极限状态设计时的垂直压力公式：单线、双线及多线铁路隧道按破环阶段设计时垂直压力公式：：荷载等效高度值：围岩级别：围岩容重：宽度影响系数：坑道宽度：B<5时，0.2B>5时，0.1适用条件：,深埋隧道，不产生显著的偏压力及膨胀压力的一般围岩，采用钻爆法施工的隧道。浅埋公式：爆破：182五、监控量测的项目和内容有哪些？P218监控量测项目和内容：1、地质和支护状态现场观察：开挖面附近的围岩稳定性，围岩构造情况，支护变形与稳定情况，准确掌握围岩情况2、岩体力学参数测试：抗压强度、变形模量、黏聚力、内摩擦角、泊松比3、应力应变测试：岩体原岩应力，围岩应力、应变，支护结构的应力、应变4、压力测试：支护上的围岩压力、渗水压力5、位移测试：围岩位移、支护结构位移6、温度测试：岩体、洞内、洞外温度7、物理测试：弹性波测试，即纵波速度、横波速度、动弹性模量、泊松比。项目名称：地质和支护状态观察、周边位移、拱顶下沉、地表下沉、围岩内部位移（地表设点、洞内设点）、围岩压力及两侧支护间压力、钢支撑内力及外力、支护衬砌内应力表应力及裂缝测试、锚杆或锚索内力及抗拔力、围岩弹性波测试。1、稳定辅助措施：稳定工作面：预留核心土挡护开挖面、喷射混凝土封闭工作面；超前锚杆；管棚超前支护前方围岩：小导管、长管棚；水平喷锚超前预支护；预切槽超前预支护；注浆加固围岩和堵水：超前小导管注浆、超前深孔帷幕注浆、锚杆分类：机械式：胀壳式、楔缝式、楔头式黏结式：水泥砂浆内锚头、快硬水泥卷内锚头、树脂内锚头21、防水板的连接方法：冷粘法、热偶合法铺设方法：有钉、无钉、二衬施工方法：模板台车法、组合钢板法2、岩爆产生的条件：高地应力、脆性岩体管道根据空气流向不同：压入式、吸入式、混合式