隧道工程--ZSQ2

隧道工程--ZSQ(2) ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2 第一章绪论一、隧道定义：以任何方式修建，最终使用于地表面以下的条形建筑物，其空洞内部净空断面在2m2以上者均为隧道。是指一种修建在地层中的地下工程建筑物。二、隧道分类方法：1、按地层分，①、岩石隧道（软岩、硬岩）②、土质隧道2、按所处位置分，①、山岭隧道②、城市隧道③、水底隧道3、按施工方法分，①、矿山法②、明挖法③、盾构法④、沉埋法⑤、掘进机法4、按埋置深度分，①、浅埋隧道②、深埋隧道5、按断面形式分，①、圆形②、马蹄形③、矩形6、按国际隧道协会（ITA）定义的断面数值划分标准分，①、特大断面（100m2以上）②、大断面（50--100m2）③、中等断面（10--50m2）④、小断面（3--10m2）⑤、极小断面（3m2以下）7、按车道数分，①、单车道②、双车道③、多车道三、按用途分类（一）交通隧道：是应用最广泛的一种隧道，其作用是提供交通运输和人行的通道，以满足交通线路畅通的要求，1、公路隧道：是专供汽车运输行驶的通道。2、铁路隧道：是专供火车运输行驶的通道。3、水底隧道：是修建于江、河、湖、海、洋下的隧道，供汽车和火车运输行驶的通道。4、地下隧道：修建于城市地层中，为姐姐城市交通问题的火车运输的通道。5、航运隧道：是专供轮船运输行驶而修建的通道。6、人行隧道：是专供行人通过的通道。（二）水工隧道：是水利工程和水力发电枢纽的一个重要组成部分。1、引水隧道：是将水引入水电站的发电机组或水资源的调动而修建的孔道。2、尾水隧道：是将水电站发电机组排出的废水送出去而修建的隧道。3、导流隧道或泄洪隧道：是为水利工程中疏导水流并补充溢洪道流量超限后的泄洪而修建的隧道。它是水利工程的一个重要建筑，其作用主要是泄洪。4、排沙隧道：是用来冲刷水库中淤积的泥沙而修建的隧道。（三）市政隧道1、给水隧道：是为城市自来水管网辅设系统修建的隧道。2、污水隧道：是为城市污水排送系统修建的隧道。3、管道隧道：是为城市能源供给（煤气、暖气、热水等）系统修建的隧道。4、线路隧道：是为电力、通讯系统修建的隧道。5、人防隧道：是为战时的防空目的而修建的防空避难隧道。（四）矿山隧道1、运输巷道2、给水隧道3、通风隧道第二章隧道勘察一、隧道勘察的目的：是在于查明隧道所处位置的工程地质条件和水文地质条件，以及隧道施工和运营对环境保护的影响。二、隧道勘察阶段的划分应与公路设计阶段相适应，一般分为：可行性研究勘察，初步勘察，详细勘察。（一）可行性研究勘察按其工作深度分为：预可行性研究和工程可行性研究。（二）初步勘察（初勘）初勘工作可按：收集资料、工程地质选定隧道线位、工程地质调绘、勘探、试验、资料整理。（三）详细勘察（详勘）1、详勘的目的：是根据已批准的初步设计文件中所确定的修建原则，设计方案、技术指标等设计资料，通过详细工程地质勘察，为线位布设和编制施工图设计提供完整的工程地质资料。2、详勘工作可按：准备工作、沿线工程地质调绘、勘探、试验、资料整理。三、隧道勘察的主要方法：主要有：①、收集与研究既有资料②、调查与测绘、勘探③、试验与长期观测（一）收集研究既有资料：也是隧道勘察的一个主要方法。收集的资料一般应包括以下几个方面的内容：①、地域地质资料②、地形、地貌资料③、区域水文地质资料④、各种特殊地质地段及不良地质现象的分布情况，发育程度与活动特点⑤、地震资料⑥、气象资料⑦、其他有关资料⑧、工程经验（二）调查与测绘（调绘） 1、调查与测绘：是工程地质勘察的主要方法。2、调查与测绘定义：通过观察和访问，对隧道通过地区的工程地质条件进行综合性的全面研究，将查明的地质现象和获得的资料，填绘于有关的图表与记录本中。3、工程地质调查主要：是直接观察和访问当地群众的方法，需要时可配合适量的勘探和试验工作。4、工程地质测绘：（1）、无航摄资料时①、标测方法A、目测法B、半仪器法C、仪器法②、工程地质测绘基本方法A、路线法B、布点法C、追索法③、隧道工程地质测绘的路线法A、观测路线的布置B、观测点的选择（2）有航摄资料时5、调查测绘内容（1）地形、地貌（2）地层、岩性（3）地质构造（4）第四地质（5）地表水及地下水（6）特殊地质，不良地层（7）地震（8）工程经验一、隧道勘察的主要手段试验测定岩土的物理力学性质勘探方法可采用：挖探、钻探、地球物理勘探。（一）挖探：是地质勘探中广泛采用的一种方法。挖探主要为坑探和槽探。1、坑探：用机械或人力垂直向下掘进的土坑或者称为试坑，深者称为探井。2、槽探（二）简易钻探：是工程地质勘探中经常采用的方法。优点：工具轻，体积小，操作方便，进尺较快，劳动强度较小。缺点：不能采取原状土样或不能取样，在密实或坚硬的地层内不易钻进或不能使用。常用的简易钻探工具有：小螺纹钻、钎钻、洛阳铲①小螺纹钻：钻探深度小于6cm②钎钻：又称锥探，可达10cm左右③洛阳铲勘探：一般10cm，在黄土层中可达30cm以上。（三）钻探：是广泛采用的一种最重要的勘探手段。根据钻进时破碎岩石的方法，钻探分为：①、冲击钻进②、回转钻进③、冲击回转钻进④、振动钻进（四）地球物理勘探1、地球物理勘探简称物探（无损检测）。物探定义：凡是以各种岩土物理性质的差别为基础，采用专门的仪器，观测天然或人工的物理场变化，来判断地下地质情况的方法，统称为物探。2、物探按其所利用的岩、土物理性质的不同可分为：①、电法勘探②、电磁法勘探③、地震勘探④、声波探测⑤、重力勘探⑥、磁力勘探⑦、放射性勘探。3、在隧道工程地质中，较常用的有①、电法勘探：是通过仪器测定岩、土导电性的差异来判断地下地质情况。②、地震勘探：是根据岩、土弹性性质的差异（弹性波传播）③、地质雷达（电磁法勘探）：是利用高频电磁脉冲波的反射。4、工程地质勘探中主要用于：①、探测覆盖层得厚度、岩层的埋藏深度及厚度、断层破碎带的位置及产状等。②、研究岩石的弹性，测定岩石的弹性系数等。二、建筑环境评价（一）对现有生态环境保护的项目1、水资源的保护2、植被的保护3、特殊保护区的保护4、特殊地质段的保护5、对环境污染的防治①、污水防治②、烟气污染防治③、粉尘污染防治④、噪声污染防治⑤、振动的防治⑥、有害物质的防治6、弃渣处理，应注意：①、选择、规划弃渣场地②、严禁向河谷倾倒弃渣③、对于含有放射性物质的水、弃渣④、对于可利用的隧道挖方⑤、根据隧道弃渣地区的降水、地面径流及地形情况（二）对粉尘污染防治措施1、施工中改进爆破方法， 1、散装水泥、石灰采用密闭罐运输、存放。2、搅拌场、弃渣场设隔尘隔声的隔离设施。3、绿化洞口附近荒山、荒地充分地利用植被的天然吸尘作用。第一章隧道总体设计一、隧道选址1、一般路线比较要点是：现形适当（平面顺适、纵坡均衡、横面合理），顺应地形，路线延长对邻近地区的影响；安全性、，用地、建设投资、养护费、行驶性能，施工的难易，与当地环境和景观相协调等。2、为了确保视距，隧道平面线形，应采用直线或大的不设超高的平曲线半径。隧道的长度大时，考虑通风的影响，希望把纵坡控制在2%以下。（一）隧道方案与自然条件的关系隧道方案的选择和设计与地形、工程地质、水文地质和洞口地形等自然条件密切相关。隧道轴线与地形的关系，其主要特征：洞口最好选择与坡面正交型、尾部进入型。不得已时，可选择坡面斜交型。应尽量地避免坡面平行型和深入谷地型。（二）越岭隧道选址1、越岭隧道：从一个水系进入另一个水系，线路为穿越分水岭而修建的隧道。2、越岭隧道特点：越岭地段通常地形陡峭，山峦起伏，地质及水文地质条件复杂，自然条件及交通运输条件比较困难，地形变化较大。3、越岭隧道平面位置的选择内容：隧道穿越分水岭的不同高程及不同方向的垭口选择。比选垭口考虑：①、优先考虑在路线总方向上或其附近的低垭口，因为这垭口在两侧具备有良好展现横坡时，一般越岭隧道较短。②、虽远离线路总方向，但垭口两侧有良好的展现条件的河谷。又不损失越岭高程的垭口。③、隧道一般选在水岭垭口两边河谷标高相差不多，并且两边河谷平面位置接近处。④、工程地质和水文地质条件良好的垭口。4、越岭隧道标高选择①、隧道标高越高，隧道长度越短，相应施工工期也短，但两端展现长度增加，出现隧道群，且线路拔起高度大，运营条件差，线路通过能力降低。②、隧道标高越低，与之相反。（三）傍山隧道选址：①、隧道两边不平衡力减小。②、厚度较大，土较稳定、安全。1、傍山隧道选址综合考虑：①、傍山隧道在埋深较浅的地段，一定要注意洞身覆盖厚度的问题。②、河岸存在冲刷现象或河道窄，水流急，冲刷力强的地段，要考虑河岸冲山体和洞身稳定的影响，隧道位置宜往山体内侧靠一些。③、傍山隧道位置应考虑施工便道设置和既有公路的位置，应注意既有公路边坡的可能坍塌和施工便道对洞身稳定的影响。④、线路沿山嘴绕行应与穿山嘴的隧道方案进行比较。（四）不良地质地段隧道位置的选择常见的不良地质条件主要是指：滑坡、崩坍、松散堆积、泥石流、岩溶及含盐、含煤、地下水发育。（五）隧道洞口位置选择：是隧道勘测设计的重要环节之一。1、洞口位置选择的一般原则和要求：①、洞口部分在地质上通常是不稳定的。应考虑避开：滑坡、崩坍、松散堆积、泥石流、岩溶及含盐、含煤、地下水发育等不良地段。确定洞口位置时，对边、仰坡的稳定应着重考虑，并结合洞外相关工程和施工难易，通过技术经济比较确定，以免造成难以整治的病害，危及施工和运营安全。一般应设在山体稳定，地质条件好，排水有利的地方。隧道宜长不宜短，应“早进洞，晚出洞”，尽量避免大挖大刷，破坏山体稳定。②、洞口不宜设在勾股低洼处和汇水沟处，沟谷洼地地势狭窄、施工不便，且防洪困难。另一方面沟谷附近一般地质较差，常会出现断层，冲积层等不良地质，而且地下水丰富。因此，一般宜将洞口移在沟谷地质条件较好的一侧有足够宽度的嘴处。③、当洞口处为悬崖陡壁时，一般不宜扰动坡面和破坏地表植被及暴露风化破碎岩层。如果岩壁稳定，无崩塌或落石可能时，可以考虑贴壁，若有坍方可能时，则采用接长明洞的办法，将洞口推到坍方范围以外3-5米。④、洞口地形平缓时，一般也应早进洞晚出洞。在这种情况下，洞口位置选择余地较大，应结合洞外路、填方、弃渣场地，工期等具体情况确定，如果洞口位于堆积层上，为避免引起坍塌、滑坡、保持山体稳定，一般不宜大量清刷。需要时可接长明洞，以确保施工和运营安全。 ⑤、考虑洞口边仰坡不致开挖过高和洞口段衬砌结构受力，洞口位置宜与地形等高线大体上正交。特别是在土质松软、岩层破碎、构造不利的傍山隧道，更应注意。导流隧道一般不宜设计斜交洞门，若为斜交时，应尽可能加大斜交角度（一般不小于45度），或采取，程措施，以降低垂直等高线方向的开挖高度。⑥、长大隧道在洞门附近考虑施工场地、弃渣场以及便道等的位置，对组织施工时的难度和进度有很大影响。⑦、考虑洞口附近有居民点时，考虑提前进洞，尽可能减少附近地上构筑物、地下埋设物与隧道东侧相互影响，以及减少对环境（农业、交通、居民生活）的影响。⑧、当位于有可能被淹没的河滩、水库回水影响范围以内或山洪地区，洞口的路肩设计标高应为位于设计洪水位（包括浪高）以上0.5m，以免洪水侵入隧道。⑨、预先考虑运营后，通风设备排出的废气和噪声对周围环境的影响程度和解决办法。⑩、研究雪崩、阵风、风吹雪等对安全行驶的影响，考虑设置防雪工程、防风工程和防路面冻害工程的必要性。总之，隧道洞口和洞身是不可分的整体，在位置选择时不能顾此失彼，应该同样的重视。二、隧道的几何设计1、隧道由主体建筑物和附属建筑物两部分组成。①、主体建筑物包括洞门和洞身衬砌，以及由于地形地质情况而需要在洞口地段接长的明洞。②、附属建筑物包括通风、照明、防排水、安全设备、电力、通信设备等。（一）隧道的平面设计1、隧道平面：是指隧道中心线在水平面上的投影。2、隧道是线路一个组成部门，因此，隧道的平面现形处应满足《公路工程技术标准》规定外，还应考虑到隧道内的运营和养护条件比洞外明线差的特点，应适当提高现形标准。如隧道平面现形原则上采用直线，避免曲线。当必须设置曲线时，其半径也不宜小于不设超高的曲线半径。3、为什么隧道不用小半圆曲线、不设超高？（有两点要注意：一是小半径曲线，二是超高）答：①、加宽断面②、增加工程费用③、增加工程投资如小半径曲线，会产生视距问题，曲线隧道增加了通风阻抗，对自然通风很不利。（二）隧道纵断面设计：1、隧道纵断面：是隧道中心线展直后在垂直面上的投影。2、隧道内线路坡度可设置为单面坡（即向隧道一端上坡或下坡）或人字坡（即从隧道中间向洞口两端下坡）两种。3、控制隧道纵坡主要因素之一是通风问题，一般把纵坡控制在2%以下为好。超过2%时，汽车排出的有害物质迅速增加，也就是说，汽车排出的有害物质随着纵坡的增大而急剧增多。所以，从公路隧道通过车辆尽量少排出有害气体观点出发，限制纵坡不得大于3%。规范规定“隧道内纵坡不应于0.3%”，这是考虑到隧道在施工时和建成后洞内排水的需要。（三）隧道净空断面横断面设计1、隧道净空：是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间，包括隧道建筑限界通风及其他所需的断面积。2、隧道建筑限界：是为保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物得空间限界。3、隧道限界包括内容：W--行车道宽度，S--行车道两侧路缘带宽度，C--余宽，当计算行车速度大于或等于100km/h时为0.5m，计算行车速度小于10km/h时为0.25m。H--净高，汽车专用公路、一般二级公路为5m，三、四级公路为4.5m。E--建筑限界顶角宽度，当L<=1m时，E=L；当L>1m时，E=1m。L--侧向宽度，高速公路、一级公路上的短隧道，其侧向宽度宜取硬路肩宽度。R--人行道宽度。J--检修道宽度。4、设置路缘带的目的：①、诱导驾驶员视线，增加行车安全②、为行车道提供一部分必需的侧向净宽，保证行车道充分使用。5、设置余宽的目的：①、作为防止汽车驶出车道外的防冲设施②、养护工维护时的通道余宽的宽度：①、一般公路隧道定为0.25m，②、高速公路，一级公路隧道定为0.5m。6、车行道的净高，通常由汽车载货限制高度和富余量决定。7、高速公路、一级公路的特长和长隧道应根据需要设置紧急停车带。8、超过2km以上的隧道须考虑设置宽2.5m、长25-40m的紧急停车带，间隔为750m。（四）隧道接线 1、隧道洞口连接线的平面及纵断面线形应与隧道线形相配合，应当有足够的视距和行驶安全。2、隧道两端的接线纵坡应有一段距离与隧道纵坡保持一致，以满足设置竖曲线和保证各级公路停车或会车视距的要求。3、两端接线应有不短于50m的同隧道等宽的加宽段，并设计过渡段加以衔接。二、衬砌内轮廓线及几何尺寸拟定1、隧道衬砌：是一种超静定结构，因此按超静定结构设计。①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧、2、设计初砌断面主要解决内轮廓线、轴线和厚度3个问题：①、衬砌的内轮廓线应尽可能地接近建筑限界，力求开挖和衬砌的数量最小。②、衬砌断面的轴线应当尽量与断面压力曲线重合，使各截面主要承受压应力。③、衬砌各截面厚度随所处地质条件和水文地质条件不同而有较大变化，并且与隧道的跨径、荷载大小、衬砌材料以及施工条件等有关。3、衬砌断面①、衬砌内轮廓线：是衬砌的完成线在内轮廓线之内的空间，即为隧道的净空断面。②、初砌外轮廓线：为保持净空断面的形状，衬砌必须有足够的厚度（或称最小补砌厚度）③、实际开挖线：为保证衬砌外轮廓，开挖是往往稍大，尤其用钻爆法开挖时，实际开挖线不可避免地成为不规则形状。因为它比衬砌外轮廓线大，所以又称为超挖线。超挖部分的大小叫超挖量，一般不应超过10cm。（隧道：严禁欠挖，控制超挖）第一章隧道结构构造原来分类：ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ（由差到好，Ⅰ最差，Ⅵ最好。）现在分级：ⅥⅤⅣⅢⅡⅠ（由差到好，Ⅵ最差，Ⅰ最好）一、洞身衬砌（一）、衬砌结构的类型1、适应各种不同的地质条件的结构类型，大致分为：①、直墙式衬砌：通常用于岩石地层垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩压力很小的情况。一般适用于Ⅳ、Ⅴ类围岩，有时也可用于Ⅲ类。起拱部克采用：割圆拱，坦三心圆拱或尖三心圆拱。如果围岩完整性比较好的ⅤⅥ类围岩中，边墙可以采用连拱或柱，称为连拱边墙式或柱式边墙。②、曲墙式衬砌：在Ⅲ类以下围岩中，水平压力较大。③、喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌：④、偏压衬砌：当山体地面坡陡于1:2:5⑤、喇叭口隧道衬砌：单、双线的变道。⑥、圆形断面隧道：为了抵御膨胀性围岩压力，山岭隧道也可以采用圆形或近似圆形断面。⑦、矩形断面衬砌（二）、支护结构在隧道及地下工程中，支护结构通常分为初期支护（一次支护）和永久支护（二次支护、二次衬砌）。一次支护：是为了保证施工的安全、加固岩体和阻止围岩的变形、坍塌而设置的临时支护措施，常用支护形式有木支撑、型钢支撑、格栅支撑、锚喷支护等，其中型钢支撑、格栅支撑、锚喷支护一般作为永久支护的一部分，与永久支护共同工作。二次支护：是为了保证隧道使用的净空和结构的安全二设置的永久性衬砌结构。常用的永久衬砌形式有整体衬砌、复合式衬砌、拼装衬砌及锚喷衬砌等四种。（1）整体式衬砌：适用于Ⅳ类及以上围岩。不同的地质条件。（2）复合式衬砌：是目前隧道工程常采用的衬砌形式。是由初期支护和二次支护组成的。初期支护：是限制围岩在施工期间的变形，达到围岩的暂时稳定，二次支护：是提供结构的安全储备或承受收取围岩压力。因此，初期支护应按主要承载结构设计，二次支护在Ⅳ类及以上围岩时按安全储备设计。复合衬砌的设计，目前以工程类比为主，理论验算为辅。Ⅲ类及以下围岩或可能出现偏压时，应设置仰拱。（3）喷锚衬砌：锚喷支护作为隧道的永久衬砌，一般考虑是在Ⅳ类及以上围岩中采用。二、洞门1、洞门：是隧道两端的外露部分，也是联系洞内衬砌与洞口外露堑的支护结构，其作用是保证洞口边坡的安全和仰坡的稳定，引离地表流水，减少洞口土石方开挖量。2、山岭隧道常用的看、洞门形式主要有：①、端墙式；②、翼墙式；③、环框式。（一）隧道洞口段定义：为洞门向洞内延伸到可能形成承载拱的1-2D（D为隧道开挖宽度）埋深得范围，而且洞口处至少应保证2-3m的覆盖土。1、端墙式洞门：适用于岩质稳定的Ⅳ类以上围岩和地形开阔的地区，是最常使用的洞门形式。 1、翼墙式洞门：适用于地质较差的Ⅲ类以下围岩，以及需要开挖路堑的地方。2、环框式洞门：当洞口岩层坚硬、整体性好，节理不发育，且不易风化，路堑开挖后仰坡极为稳定，并且没有较大的排水要求时采用。3、遮光棚式洞门：遮光构造物有开放式和封闭式之分，形状上又有喇叭式与棚式之分。一、明洞1、明洞的定义：当隧道埋深较浅，上覆岩（土）体较薄，难采用暗挖法时，则应采用明挖法来开挖隧道。用这种明挖法修筑的隧道结构，通常称明洞。2、明洞作用：具有地面、地下建筑物的双重特点，既作为地面建筑物用以抵御边坡、仰坡的坍方、落石、滑坡、泥石流等病害，又作为地下建筑物用于在深路堑、浅埋地段不适宜暗挖隧道时，取代隧道的作用。3、常采用的明洞形式有：①、拱形明洞②、棚式明洞（一）拱形明洞整体性好，能承受较大的垂直压力盒侧压力。拱形明洞的形式有4种：（1）路堑对称型：适用于洞顶地面平缓，路堑两侧地质条件基本相同，原山坡有少量坍塌、落石以及隧道洞口岩层破碎，洞顶覆盖较薄，难以暗挖法修建隧道的地段。（2）路堑偏压型：适用于两侧山坡高差较大的路堑，高侧边坡有坍塌，落石或泥石流。（3）半路堑偏压型：适用于半路堑靠山侧边坡较高，有坍塌、落石或泥石流等不良地质现象，而外侧地面较为宽敞和稳定，上部填土坡面线能与地面相交以平衡山侧压力的地段。（4）半路堑单压型：适用于靠山侧边坡或原山坡有坍塌、落石等情况，外侧地形陡峻无法填土地段。（二）棚式明洞棚式明洞通常有：①、墙式②、钢架式③、柱式④、悬臂式（不修建外墙时）（1）墙式棚洞（墙式棚式明洞）：适用于边坡存在坍塌、落石的地段，横向断面类似桥跨结构，内墙除起挡墙作用外，还承受顶板下传垂直荷载，外墙只承受顶板下传垂直荷载。（2）钢架式棚洞：适用于边坡小量落石，或在连接两座隧道间需建明洞时，为改善隧道通风条件下而被采用。（3）柱式棚洞：适用于少量落石，地基承载力高或基岩埋藏浅的地段。（4）悬臂式棚洞：适用于山坡较豆，坡面有少量落石，且外侧地基不良或不宜设基础时，可采用悬臂式棚洞。（三）明洞基础（1）明洞基础科采取下述措施：①、基岩不深时可加深基础，设置于基岩上；②、采用钢筋混凝土或混凝土仰拱；③、采用钢筋混凝土底板，修筑整体式基础；④、亦可采用桩基或加固地层等措施。（四）竖井、斜井（1）作用：①、工作通道。②、通风作用（2）竖井：在隧道顶正上方修建一个构造物。（3）斜井：在隧道顶上修建一个有一定角度的构造物。（4）竖井与斜井比较：当高差相同时，长度约为斜井的1/4左右，在遇不良地质和涌水等几率低时是有利的。二、内装、顶棚及路面（一）内装作用：以改善隧道内的环境，提高能见度和吸收噪声。包括美化洞室，使隧道漏水露出墙面，隐藏各种管线，提高照明和通风效果，吸收噪声等。（二）通常用于隧道的张贴内装材料有：①块状混凝土材料；②饰面板、镶板等质地致密材料③瓷砖镶面材料④油漆材料（三）顶棚：应该是浅色的，但是又应有别于墙面，在色调和饱和度上可以有所不同。（四）路面：对隧道内路面的讨论是在其既有足够强度和耐久性的前提下进行的。作为特殊要求，有以下几点：①路面材料应具有抵御水的冲刷和含有化学物质的水的侵蚀能力。②因为车辆在隧道内的减速及制动次数较高，横向抗滑要求更高，以确保车体横向稳定。③容易修补④路面漫反射率高，颜色明亮，才能获得良好的照明效果。三、隧道的防水与排水（一）为避免和减少水的危害，我国隧道工作者已总结出“截、堵、排相结合”的综合治水原则，并以模筑混凝土衬砌作为防水（堵水）的基本措施。① 截：就是爱隧道以外将地表水和地下水疏导截流，使之不能进入隧道工程范围内。①堵：就是以衬砌混凝土为基本防水层，以其他防水材料为辅助防水层，阻隔地下水，使之不能进入隧道内的防水措施，必要时还可以采用注浆堵水措施。堵水措施可以较好地保护地下水环境。②排：就是人为设置排水系统，将地下水排出隧道。（一）截水措施：有：在地表水上游设截水导流沟，地下水上游设泄水洞或洞外井点降水。（二）堵水措施：常用的堵水措施有：喷射混凝土堵水，塑料板堵水，混凝土衬砌堵水。（三）排水措施：排水是利用盲沟、泄水管、渡槽、中心排水沟或排水侧沟等，将水排出洞外。第一章隧道围岩分级与围岩压力一、隧道围岩：是指隧道（坑道）周围一定范围内，对隧道（坑道）稳定性能产生影响的岩（土）体。围岩：隧道周围地层，不管是土体还是岩体，统称为围岩。二、隧道围岩压力：是指隧道开挖后，围岩作用在隧道支护上的压力，是隧道支撑或衬砌结构的主要荷载之一。三、隧道围岩分级因素指标及选择：（一）围岩的分级的指标，主要考虑影响围岩稳定性的因素或其组合的因素大体分为以下几种：1、单一的岩性指标：一般有岩石的抗压和抗拉强度，弹性模量等物理力学参数，岩石的抗钻性、抗爆性等工程指标。2、单一的综合性指标：（岩体：大范围岩石，岩块：岩石中取一小块）以单一的指标反映岩体的综合因素，这些指标有：①岩体的弹性波传输速度：弹性波传输速度与岩体的强度和完整性成正比，其指标反映了岩体的力学性质和岩体的破碎程度综合因素。②岩石质量指标（RQD）：是综合反映岩体的强度和岩体的破碎程度的指标。所谓岩石质量指标：是指钻探时岩心复原率，或称岩石采取率。RQD（%）=③复合指标：是一种用两个或两个以上的岩性指标或综合性指标所表示的复合性指标，具有代表性的复合指标分级，是巴顿等人提出的岩体质量Q指标，Q综合表达了岩体质量的六个地质参数.Q=节理组数目（切割的总数）节理粗糙度节理蚀变值，蚀变愈严重。节理含水折减系数应力折减系数3、分级的指标和因素主要考虑几类影响围岩稳定性的因素：①、岩体的结果特征与完整性；②、岩石强度；③、地下水4、施工阶段围岩分级的评定因素采用围岩坚硬程度、围岩完整性程度和地下水状态三项因素。三个因素中，最困难的是围岩完整性程度的评定。四、围岩压力1、岩爆：在完整而坚硬的岩层中开挖隧道，也会遇到小块岩石突然脱离岩体向隧道内弹出，人们称为“岩爆”2、围岩压力的产生：是隧道工程的一个重要的力学特征。（1）围岩的初始地应力场：①、自重应力分量；②、构造应力分量构造应力场：地层各处发生的切构造变形与破裂都是地应力作用的结果，因而地质力学就把构造体系和构造形式过程中的应力状态称为构造应力场。（2）围岩开挖后的应力场应力状态一般形成三个区域:①、Ⅰ区域称为低应力区（破坏强）②、Ⅱ区域称为高应力区（无破坏）③、Ⅲ区域为原始应力区3、围岩压力的确定方法：（目前常用有下列三种方法：）①、直接量测法②、经验法或工程类比法③、理论估算法4、围岩应力的现场量测实测作用在支护结构上的围岩压力的方法很多，归纳起来可分为两类：直接量测法和间接量测法。 压力盒按工作原理分为机械作用式、电测式和液压式等。机械式的压力盒性能比较稳定可靠，电测式压力盒又分为电阻式、电容式、电压式和钢弦式几种。一、影响围岩稳定性的因素：第六章隧道结构计算1、衬砌在受力过程中的变形，一部分结构有离开岩形成“脱趋势”，另一部分分压紧围岩形成所谓“搞力区”，在抗力区内，约束着衬砌变形的围岩，相应地产生被告动抵抗力，即“弹性抗力”。2、结构变形分为：局部变形理论和共同变形理论。局部变形理论是经温克尔假定为基础的，它认为应力和变形这间呈直线关系；共同变形理化把围岩视为弹性半无限体，考虑相邻质点之间变形的相互影响。它用纵向变形系数E和横向变形系数U表示地层特征，并考虑黏结力C和内摩擦角的影响。3、隧道结构体系的计算模型有以下4种设计模型：1）以参照过去隧道工程实践经验进行工程类比为主的经验设计法；2）以现场量测和实验室试验为主的实用设计方法；3）作用与反作用模型，即荷载—结构模型；4）连续介质模型，包括解析法和数值法。4、目前在设计遂道的结构体系时，主要采用两类计算模型：一类是以支护结构作为承载主体，围岩作为何载同时考虑其对支护结构的变形约束作用的模型；另一类则相反，视围岩为承载主体，支护结构则为约束围岩变形的模型。前者又称为传统的结构力学模型。第二类又称为岩体力学模型。5、围岩压力与结构自重力是遂道结构计算的基本荷载。6、计算衬砌结构所需的单元有三种，一种是代表衬砌结构能承受弯矩、轴向力的等直杆单元，即衬砌单元。一种是模拟围岩与衬砌互相作用的支承链杆单元；另一种则是模拟墙底与围岩共同作用的弹性支座单元。第七章锚喷支护结构的设计与施工1、喷射混凝土是得用高压空气将掺有速凝剂的混凝土混合料通过混凝土喷射机与高压水混合喷射到岩面上迅速凝结而成的，锚喷支护是喷射凝土、锚杆、钢筋网喷射混凝土等结构组合起来的支护形式，可以根据不同围岩的稳定状况，采有锚喷支护中的一种或几种结构的组合。2、锚喷支护结构的设计是基于喷射混凝土与锚杆作为加强和利用围岩自身支承能力的手段。3、锚喷支护的设计与施工，大休可按以下五个步骤进行：1）勘察遂道工程地质和水文情况，分析围岩的稳定条件。2）在围岩分类的基础上采用工程类比方法选择支护类型及设计参数，对锚喷支护结构进行受力分析和结构计算，并提出施工注意事项。3）在支护结构施工中，密切注意地质情况的变化，及时修改设计参数，变更施工工序。4）支护完成后，观察遂道的稳定状况，对其长期稳定必作出预测和评价。必要时，可对对护变形和应力进行量测，包括施工阶段监测。5）总结经验，改进设计与施工。掌握岩体变形、坍塌的规律之后，在恰当的时间，采用适当的方法进行支护。4、传统的支护结构总是在开挖后先支撑进行衬砌，使开挖工作面推进到相当远后，即经过一段相当长的时间后，才能遂步拆除支撑进行衬砌。支撑只能在少数据点与围岩接触，衬砌与围岩之间如不经过回填灌浆，是不密贴的。实际上，这就等于允许围岩有较长时间的松动变形，使松驰带断面也大超过有效断面，既拖延工期又增加了工程造价。喷锚支搞则不同，开挖断面一经形成，便可及时而迅速地支护，随挖随喷。根据需要在喷混凝土的同时，还可配置钢筋网和钢拱架，这样很快就能形成与围岩紧密衔接的连续支护结构。同时，还能将围岩中的空隙填实，使之同支护结构一起有钱构成支承围岩荷载的承结构“主动”地制止围岩变形的发展，使围岩能自承。5、锚杆的类弄按照作用原理可分为全长黏结型、端头锚固型、摩擦型和预应力型四类。6、锚杆加固岩可以根据不同围岩层产状况灵活进行。其作用原理主要有联结作用、组合作用、整体加固作用等。在遂道中以哪咱为主，要根据地质条件和锚杆的形式综合分析，往往考虑两种或三种的作用，现仅介绍联结作用计算。7、承载环：由于锚杆支护力的作用，压缩带获得径向支护力，使压缩带中的岩体处在三向受压状态，使岩体强度过大为提高，从而形成能承受一定荷载的稳定岩体，即承载环。8、所谓“及时”，对差的围岩是指“尽快”，对好的围岩是指“适时”。9、锚喷支护不单纯是一种施工方法，而是一种指导原则和思路：1）围岩是遂道稳定的基本部分；2）支护、衬砌要薄而具有柔性并与围岩密帖，使国产生弯矩而破坏的可能性达到最小；3、设计施工中要正确估计围岩特性及其随时间的变化。10、对于一定的支护结构，作用在支护结构上的变形压力Pa与支护结构外缘所产生的径向位移间的比值为一常数K，称为支护的刚度系数。11、隧道工程新奥法支护设计目前主要采用以下几种方法：1）以工程类比为基础的经验法：2）以现场量测为基础的监控法；3）以理论分析为基础的计算法；4）以上三种方法相结合中产生法。12、使围岩变形适度发展，最大限度发挥围岩自承能力：1）初期支护采用分次施作的方法；2）调节支护封底时间。 13、选择合理的支护类型与参数并充分发挥其功效：1）支护类型的确定应根据围岩地质特点、工程断面大小和使用条件要求等综合考虑；2）选择合理的锚杆类型与参数，在围岩中有效形承载圈；3）选择合理的喷层厚度，充分发挥围岩和喷层自身的承载力；4）合理配置钢筋网；5）合理选择钢支撑。第八章遂道通风1、遂道通风的目的是通过通风改变遂道内空气的化学组成和气候条件，使之满足人员工作、车辆运行的卫生和安全要求，保证遂道正常运营。改善遂道内空气污染的途径大体上有三种：1）生产无公害汽车；2）使用滤毒装置还原被污染的空气；3）把污染空气的有害物稀释容许值以下。2、通风设计需要考虑的主要问题是：1）空气中在害物质的容许浓度；2）需风量的计算方法；3）判断自然通风的能力；4）机械通风方式的讨论；5）通风设备的选择以及经济性等。3、为了保证停车视矩，必须控制烟雾浓度。烟雾浓度有多种表示方法，常用的有两种，即质量浓度和体积浓度。实用的方法是用光的透光率表示烟雾浓度。4、按车道空间的空气流动方式，大体上可以分为自然通风和机械通风两种方式，而机械通风又分为纵向通风方式、半横向通风方式、全横向通风方式和组合通试方式四种，其中纵向通方式又分为射流式通风、集中送人式通试、竖井送排风式通风、竖井热排出式风以及静电吸尘式通风等；半横向通风方式分为送风半横向式和排风半横向式通风。5、水底遂道的要求比较高，从重要性和安全上都希望用可靠必高的全横向式通风方式。水底遂道采用圆形断面成尤为适宜。对于城市遂道，一般交通量较多，交通流也不稳定。而全横向式通风及半横向式通风不受交通状况的影响，可以考虑这两种方式。山岭隧道的通风方式要更多地考虑经济必，多半采用半横向式通风和纵向式通风方式。6、关于空气所流的假定条件，对空气做如下假定：1）把气流看做是非压缩性流性；2）把气流看做是稳定流；3）无论进气或排气均看做是普通空气，其密度为12N/m2。7、纵向式通风是从一个洞吕直接引进新鲜空气，由另一洞口把污染空气排出的方式，与自然通风的原理是相同的。8、影响通风方式的选择的因素：1）隧道长度；2）隧道交通条件；3）隧道所处地区的地形和气象条件；4）隧道所处地层的地质条件。9、通风方式的选择：一、跟根离心式和轴流式通风机的优缺点选择通风机的种类：1）在结构上轴流式通风机具有体积小，重量轻，动轮直径小，转速高，可与电动机直接连接等优点；2）在性能上轴流式通风机特性曲线的工作段比较陡斜，当风量Q有较小变化时会引起风压H较大变动。3）在性通调节方面轴流式通风机可通过改变叶片的安装角和转速调节性能，调节简单。二、根据通风机的类型特性曲线选择通风机的型号；三、根据通风机的个体特性曲线选择通风机的机号；四、当单机不通满足风量要求时，应取两机或多机并联运转；五、调整通风机动轮转速和叶片安装角。第九章隧道照明1、汽车司机在白天从明亮的环境接近、进入和通过隧道过程中，将产生种种视觉问题：1）进入隧道前的视觉问题（白天）由于隧道内外的亮度差别大，所以，从隧道外部去看照明很不充分的隧道入口，会看到黑洞及黑框现象。2）进入隧道立即出现的视觉问题汽车由明亮的外部进入即使是不太暗的隧道以后，要经过一定时间才能看清楚隧道内部的情况，这称为“适应的滞后现象”，这是因为急剧的亮度变化，使人的视觉不能迅速适应所致；3）隧道内部的视觉问题隧道内部与一般道路不同，主要在于隧道内部汽车排出的废气无法迅速消散，形成烟雾，它可以将汽车头灯和道路照蝗器发出的光吸收和散射，降低能风度；4）隧道出口处的视觉问题白天，汽车穿过较长的隧道接近出时国，由于通过出口看到的外部亮度极高，出口看上去是个亮洞，出现极强的眩光，司机在这种极强的眩光效应下会感到十分不舒服；夜间与白天正好相反，隧道出口看到的不是亮洞而是黑洞，这样就看不出外部道路的线型及路上的障碍物。2、光通量是：指单位时间内光辐射能量的大小，它是根据人眼对光的感觉来评价的。3、照度：是用来表示被照面上光的强弱，以被照场所光通的面积密度来表示。4、道路照明的眩光可以分为两类：失能眩光和不舒适眩光。5、诱导性一般来自两个方面：即视见诱导性和光学诱导性。5、用来作为采光和照明的电发光体称为电光源，可分为热辐射光源和气体放电光源两大类：1）热辐射光源：利用电能使物体加热到白炽程度而发光的光源称为热辐射光源，如白炽灯、卤钨灯。2）气体放电光源：利气气体或蒸气的放电而发光的光源，如荧光灯、荧光高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等。第十章隧道施工方法及其基本作业1、隧道工程的特点，可归纳如下：1）整个工程埋设地下，因此工程地质和水文地质条件对隧道施工的成败起着重要的、甚至是决定性的作用；2）公路隧道是一个形状扁平的建筑物，正常情况下只有进、出口两个工作面，相对于桥梁线路工程来说，隧道是施工速度比较慢，工期也比较长，往往使一些长大隧道成为控制新建公路通车的关键工程；3）地下施工环境较差，甚至在施工中还可能使之恶化，例如爆破产生有害气体等；4）公路隧道大多穿越崇山峻岭，因此，施工工地一般都位于偏远的深山狡谷之中，往往远离既有交能线，动输不便，供应困难，这些也是规划隧道工程时应当考虑的问题之一；5）公路隧道埋设于地下，一旦建成就难以更改，所以，除了事先必须审慎规划和设计外，施工中还要做不留后患2、新奥法：它是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，以锚杆、喷射混凝土为主要支护方法，理论、量测和经验相结合的一种施工方法。3、隧道施工方法分为：矿山法、掘进机法、沉管法、顶进法、明挖法等。 4、选择施工方案时，要考虑的因素有如下几方面：1）工程的重要性一般由工程的规模、使用上的特殊要求，以及工期的缓急体现出来；2）隧道所处的工程地质和水文地质的条件；3）施工技术条件和机械装备状况；4）施工中动力和原材料供应情况；5）工程投资与运营后的社会效益和经济效益；6）施工安全状况；7）有关污染、地面沉降等环境方面的要求和限制。5、新奥法施工的基本原则：1）少扰动；2）早喷锚；3）勤量测；4）紧封闭。新奥法施工，按其开挖断面的大小及位置，基本上又可分为：全断面法、台阶法、分部开挖法三大类及若干变化方案。6、按照隧道设计轮廓线一次爆破成型的施工方法叫全断面法。它的施工顺序是：1）用钻孔台车钻眼，然后装药，连接导火线；2）退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断面；3）排除危石，安设拱部锚杆和喷第一层混凝土；4）用装渣机奖石渣装入出渣车，运出洞外；5）安设边墙锚杆和喷混凝土；6）必要时可喷拱部第二层混凝土和隧道低部混凝土；7）开始下一轮循环；8）在初期支护变形稳定后，或按施工组织中规定日期灌注内层衬砌。7、全断面法适用于IV~VI类围岩质较完整的硬岩中。全断面法的优点是：工序少、相互干扰少，便于组织施工和管理；工作空间大，便于组织大型机械化施工，因此施工进度高。采用全断面法应注意下列问题：摸清开挖面前方的地质情况，随时准备好应急措施，以确保施工安全；各种施工机械设备务求配套，以充分发挥机械设备的效率；加强稳各项辅助作业，尤其加强施工通风，保证工作面有足够新鲜空气；加强对施工人员的技术培训，实践证明，施工人员对新奥法基本原理的了解程度和技术熟练状况，直接关系到施工的效果。8、长台阶法：这种方法是将断面我v分成上半断面和下半断面两部分进行开挖，上下断面相距较远，一般上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨。长台阶法的作业顺序为：1）对于上半断面；2）对于下半断面；3）待初期支护的变形稳定后，或根据施工组织所规定的日期敷设防水层和建造内层衬砌。9、短台阶法，一般上台阶长度小于5倍但大于1~1、5倍洞跨，上下断面采用平行作业。II~VI类围岩都能采用，尤其适用于II~VI类围岩，是新奥法施工中主要采用的方法之一。短台阶法的缺点是上台阶出渣是对下半断面施工的干扰较大，不能全部平行作业。采用短台阶法时应注意下列问题：1）初期支护全断面闭合要在距开挖面30以内，或距开挖上半断面开始的30天内完成，初期支护变形、下沉显著时，要提前闭合，要研究在保证施工机械正常的前提下台阶的最小长度。10、分部开挖法可分为三种变化方案：台阶分部开挖法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法。11、隧道通过特殊地质地段施工的注意以下几点：1）施工前应对设计所提供的工程地质和水文资料进行详细分析了解，深入细致地作施工调查，制定相应的施工方案和措施，备足有关机具及材料，认真编制和实施工组织设计，使工程达到安全优质、高效的目的；2）特殊地质地段隧道施工，以“先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、稳步前进”为指导原则；3）隧道开挖方式，无论是采用钻爆开挖法、机械开挖法，还是采用人工和机械混乱合开挖法，应视地质、环境、安全等条件来确定；4；隧道通过自稳时间短的软弱破碎岩体、前埋软岩和严重偏压、岩溶流泥地段、砂层、砂卯石层、断层破碎带以及大面积淋水或涌水地段时，为保证洞若观火体稳定可采用超前锚杆、超前小钢管、管棚、地表预加固地层和围岩预注浆等辅助施工措施，对地层进行预加固、超前支护或测，这对及时预报洞体稳定状态，修正施工方案。12、膨胀土围岩对隧道施工的危害：1）围岩裂缝；2）坑道下沉；3）围岩膨胀突出和坍塌；4）底膨；5）衬砌变形和破坏。13、膨胀土围岩的隧道施工要点：1）加强调查、量测围岩的压力和流变；2）合理选择施工方法；3）防止围岩湿度变化；4）合理进行围岩支护。14、溶洞：是以岩溶水的溶蚀作用为主，间有潜蚀和机械塌陷作用而造成的基本水平方向延伸的通道。溶洞是岩溶现象的一种。溶洞一般有死、活、干、湿、大、小几种。15、隧道遇到溶洞的处理措施：1）隧道通过岩溶区，应查明溶洞分布范围和类型号，岩层的完整稳定程度、填充物和地下水情况，据以确定施工方法；2）隧道穿过岩溶区，如岩比较完整、稳定，溶洞已停止发育，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，如有变化便于采取相应的措施；3）岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法，有“引、堵、越、绕”四种。16、溶洞地段隧道施工的注意事项：1）当施工达到溶洞边缘，各工序应紧密衔接，支护和衬砌赶前；2）施工中应注意检查溶洞顶部，及时处理危石；3）在溶蚀地段的爆破作业应尽量做到多打眼、打浅眼，并控制爆破药量减少对围岩的扰动；4）在溶洞充填体中掘进，如充填物松软，可用超前支护施工；5）溶洞末做出处理方案前，不要将弃渣随意填于溶洞中。17、发生坍方的主要原因：1）不良地质及水文地质条件；2）隧道设计考虑不周；3）施工方法和措施不当。18、防治岩爆发生的措施主要有两种：一是强化围岩，二是弱化围岩。强化围岩的措施有：喷射混凝土或喷钢纤维混凝土、锚杆加固、锚喷支护、锚喷网联合、钢支撑网喷联合，紧跟混凝土衬砌。强化围岩的主要措施是注水、超前预裂爆破、排孔法、切缝法等。19、掏槽眼布置的作用：是将开挖面上某一部分的岩石掏出一个槽，以形成新的临空面，为其他炮眼的爆破创造有利条件。掏槽炮眼一般要比其他炮眼深10~20cm，以保证爆破后开挖深度一致。辅助眼的作用：是进一步扩大掏槽体积和增大爆破量，并为周边眼创造有利的爆破条件。周边眼的作用：是爆破后使后使坑道断面达到设计的形状和规格。20、出渣作业可分解为：装渣、运渣、岳渣三个环节。21、隧道施工中几种常用的装渣机有：1）翻斗式装渣机；2）蟹爪式装渣机；3）立爪式装渣机；4）挖斗式装渣机；5）铲斗式装渣机。 22、隧道施工的洞内运输可以分为有轨运输和无轨运输两种方式。