隧道工程复习.doc

一、填空1、隧道净空是指隧道内轮廓线所包围的空间，包括公路隧道建筑限界、通风及其它功能所需的断面积。净空所包括的其它断面中，有通风机或通风管道、照明灯具及其它设备、监控设备和运行管理设备、电缆沟或电缆桥架、防灾设备等断面，以及富裕量和施工允许误差等。2、隧道建筑限界是指为了保证在隧道中的行车安全，在一定的宽度、高度空间范围内任何部件不得侵入的限界。1、分离式独立双洞的最小净距，按对两洞结构彼此不产生有害影响的原则，结合①隧道平面线形、②围岩地质条件、③断面形状和尺寸、④施工方法等因素确定。2、隧道内纵面线形应考虑行车安全性、营运通风规模、施工作业效率和排水要求，即确定隧道纵坡坡度时，主要考虑的因素为通风和排水。3、隧道引线的平面、纵断面线形，应当保证进洞时的设计车速，有足够的视距，保证行驶安全。引线分为进口引线和出口引线。进口引线主要有两个功能：①视觉和心理反应功能，从而保证安全视距，有足够的时间判读交通信号、标志和标线；②保证进洞车速功能，主要是考虑隧道通风的需要。出口引线的功能主要是完成视觉感应的适应问题，为了确保驾驶安全，在出口段，按设计车速计算，在3~5s内走过的距离，就是出口引线的长度，其线形应当保持与洞内一致。4、复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及中间夹防水层组合而成的衬砌形式。初期支护宜采用锚喷支护，即由喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等支护形式单独或组合使用，二次衬砌宜采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，衬砌截面宜采用连接圆顺的等厚衬砌断面，仰拱厚度宜与拱墙厚度相同。正确确定开挖断面时，除应满足隧道净空和结构尺寸外，还应考虑初期支护并预留适当的变形量。预留变形量的大小可根据围岩级别、断面大小、埋置深度、施工方法和支护情况等，采用工程类比法预测。复合式衬砌设计应根据现场围岩监控量测信息对设计支护参数进行必要的凋整。5、围岩压力的确定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。6、地层结构法：是将衬砌和地层视为整体共同受力的统一体系，在满足变形协调条件的前提下分别计算衬砌与地层的内力，据以验算地层的稳定性和进行结构截面设计。荷载结构法：将地层和衬砌分开单独考虑，地层的作用是产生荷载作用于衬砌上，而衬砌作为承受荷载的结构，根据地层对衬砌的荷载大小进行衬砌截面设计。7、围岩和支护的关系：新奥法思想将围岩和支护结构视为统一受力的体系，即围岩和支护结构相互作用、统一变形，这样能够充分发挥围岩的自承能力，减少支护结构的使用量，从而节约成本。11、隧道通风大的方面分为自然通风和机械通风，自然通风分为自然风和交通风，机械通风分为纵向通风、横向通风、半横向通风和组合通风。隧道通风设计考虑的两个问题：①有害气体容许浓度；②行车安全视距。横向通风比纵向通风效果好，所以纵向通风方式co设计浓度比全横向和半横向通风方式co设计浓度高。隧道越长，co设计浓度越低。纵向式通风：是从一个洞口直接引进新鲜空气，由另一洞口把污染空气排出的方式，或者说，在隧道内空气的流动方向与隧道纵轴一致，与自然通风的原理是相同的。12、长隧道照明基本上可以按接近段、入口段、过渡段、中间段和出口段五个区段划分。13、隧道开挖方法有①全断面开挖法；②台阶法（长台阶法、短台阶法和超短台阶法）③分部开挖法（台阶分部开挖法或环形开挖留核心土法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法）14、CD法（中隔壁法）：先开挖隧道一侧，并施工中隔壁，然后再开挖另一侧的施工方法。CRD法(交叉中隔壁法)：先开挖隧道一侧的一两部分，施工部分中隔壁墙，再开挖隧道另一侧的一两部分，然后再开挖最先施工一侧的最后部分，并延长中隔壁墙，施工临时仰拱，最后开挖剩余部分的施工方法。二、简答题：1、浅埋暗挖法的施工原理：浅埋暗挖法①沿用了新奥法的基本原理，创建了信息化量测设计和施工的新理念；②采用先柔后刚复合式衬砌新型支护结构体系，③初期支护按全部承担基本荷载设计，二次模筑衬砌作为安全储备；④初期支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。2、公路隧道选址的基本原则：①必须与公路总体设计相协调适应(交通量、公路等级等)②隧道位置应选择在稳定的地层中；③越岭隧道应进行较大范围的方案选择，进行全面的技术、经济比较，选择在地质条件较好的地段穿越；④沿河傍山隧道，其位置宜向山侧内移，避免一侧洞壁过薄产生偏压；⑤选择隧道位置时，应注意洞口位置和有关工程的处理，一般宜采取“早进洞，晚出洞”原则。3、隧道洞口位置的选择原则：①洞口部分在地质上通常是不稳定的。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。②洞口不宜设在沟谷低洼处和汇水沟处，一般宜将洞口移到沟谷地质条件较好的一侧有足够宽度的山嘴处③当洞口处为悬崖陡壁时，根据地质情况采用贴壁或采用接长明洞的办法，将洞口堆到坍方范围以外3—5m处④洞口地形平缓时，一般也应早进洞晚出洞。这时洞口位置选择余地较大，应结合洞外路堑、填方、弃渣场地、工期等具体确定。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。⑥长大隧道在洞门附近应考虑施工场地、弃渣场以及便道等的位置。⑦洞口附近有居民点时，考虑提前进洞，尽可能减少附近地上构筑物，地下埋设物与隧道的相互影响，及减少对环境（农业、交通、居民生活）的影响。⑧洞口路肩应高出设计洪水位（包括浪高）以上0.5m，以免洪水浸入隧道。⑨考虑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 虑设置防雪工程、防风工程和防路面冻害工程的必要性。4、地下水对隧道设计和施工的影响：5、短台阶开挖法的优缺点及施工中的注意点？优点：短台阶法可缩短支护结构闭合的时间，改善初期支护的受力条件，有利于控制隧道收敛速度和量值；缺点：上台阶出碴时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30m以内，或距开挖上半断面开始的30天内完成。②初期支护变形、下沉显著时，要提前闭合；③要研究在保证施工机械正常工作的前提下台阶的最小长度。6、特殊围岩（溶洞、断层、松散地层、流沙、黄土、膨胀土围岩、岩暴、瓦斯地层）对隧道施工的危害？(1)、膨胀土围岩对隧道施工的危害：围岩裂缝，坑道下沉，底膨，围岩膨胀突出和坍塌，衬砌变形和破坏;膨胀土围岩支护必须适应围岩的膨胀特性。在施工时应注意：◎喷锚支护，稳定围岩◎衬砌结构及早闭合(2)、黄土对隧道施工的影响因素★黄土节理★黄土冲沟地段★黄土溶洞与陷穴★水对黄土隧道施工的影响黄土隧道的施工方法★应做好黄土中构造节理的产状与分布状况的调查。★应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的施工原则，紧凑施工工序，精心组织施工。★开挖方法宜采用短台阶法或分部开挖法（留核心法），初期支护应紧跟开挖面施作★做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌。黄土隧道施工的注意事项★施工中如发现工作面有失稳现象，应及时用喷射混凝土封闭、加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。★施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的施工原则，紧凑施工工序，精心组织施工。★特别注意拱脚与墙脚处断面的回填。★宜先作仰拱，如果不能先作仰拱时，可在开挖与灌筑仰拱前，为防止边墙向内位移，应加设横撑。★施工中如发现不安全因素，应暂停开挖，加强临时支护（3）溶洞的类型及对施工的影响溶洞一般有死、活、干、湿、大、小几种。死、干、小的溶洞比较容易处理，而活、湿、大的溶洞，处理方法则较为复杂。隧道遇到溶洞的处理措施※隧道通过岩溶区，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，据以确定施工方法。※岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法，有“引、堵、越、绕”四种。A．引遇到暗河或溶洞的水流，宜排不宜堵。引即是通过暗管、涵洞、小桥等将水引流，排出洞外B．堵对已停止发育、跨径较小，无水的溶洞，可根据其与隧道相交的位置及其充填情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭；或加深边墙基础，加固隧道底部。C．越当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞，可加深该侧的边墙基础通过。D．绕在岩溶区施工，个别溶洞处理耗时且困难时，可采取迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道前方施工，并同时处理溶洞，以节省时间，加快施工进度。绕行开挖时，应防止洞壁失稳。（4）、坍方隧道开挖导致坍方的原因有多种，概括起来可归结为：一是自然因素，即地质状态、受力状态、地下水变化等；二是人为因素，即不适当的设计，或不适当的施工作业方法等。1）发生坍方的主要原因◎不良地质及水文地质条件◎隧道设计考虑不周◎施工方法和措施不当◎施工组织管理不到位2）预防坍方的施工措施◎隧道施工预防坍方，选择安全合理的施工方法和措施至关重要。在掘进到地质不良围岩破碎地段，应采取“先排水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测”的施工原则。必须制订出切实可行的施工方案及安全措施。◎加强坍方的预测。预测坍方常用的几种方法：A．观察法B．一般量测法C．微地震学测量法和声学测量法◎加强初期支护，控制坍方5、松散地层松散地层，结构松散，胶结性弱，稳定性差，在施工中极易发生坍塌。隧道穿过这类地层，应减少对围岩的扰动，一般采取先护后挖，密闭支撑，边挖边封闭的施工原则，必要时可采用超前注浆改良地层和控制地下水等措施。下面简述几种主要施工方法： （1）超前支护隧道开挖前，先向围岩内打入钎、管、板等构件，用以预先支护围岩，防止坑道掘进时岩体发生坍塌。◎超前锚杆或超前小钢管：采用这种方法是爆破前，将超前锚杆或小钢管打入掘进前方稳定的岩层内，末端支撑在拱部围岩内的悬吊锚杆或钢支撑上。◎超前管棚法此法适用于围岩为砂粘土、粘砂土、亚粘土、粉砂、细砂、砂夹卵石夹粘土等非常散软、破碎的土壤，钻孔后极易塌孔的地层（2）超前小导管预注浆超前小导管预注浆是沿开挖外轮廓线，以一定角度打入管壁带孔的小导管，并以一定压力向管内压注水泥或化学浆液的措施。此法适用于自稳时间很短的砂层、砂卵（砾）石层等松散地层施工。（3）降水、堵水在松散地层中含水，对隧道施工的危害极大。排除施工部位的地下水，有利于施工。在地下水丰富，而且排水条件或排水费用太高，经过技术、经济比选，可采用注浆堵水措施。注浆堵水又分地面预注浆和洞内开挖工作面预注浆。6、流沙宜采取以下措施进行治理：（1）加强调查，制订方案：施工中应调查流沙特性、规模，了解地质构成、贯入度、相对密度。粒径分布、塑性指数、地层承载力、地下水压力和透水系数等，并制订出切实可行的治理方案。（2）（2）因地制宜，综合治水：隧道通过流沙地段，处理地下水的问题，是解决隧道流沙、流泥施工难题中的首要关键技术。施工时，因地制宜，采用“防、截、排、堵”的治理方法。◎防——建立地表沟槽导排系统及仰坡地表局部防渗处理，防止降雨和地表水下渗。◎截——在正洞之外水源一侧，采用深井降水，将储藏丰富构造裂隙水，通过深井抽水排走，减少正洞的静水和动水压力，对地下水起到拦截作用。◎排——有条件的隧道在正洞水源下游一侧开挖一条洞底低于正洞仰拱的泄水洞，用以降排正洞的地下水，或采用水平超前钻孔真空负压抽水的办法，排除正洞的地下水。◎堵——采用注浆方法充填裂隙，形成止水帷幕，减少或堵塞渗水通道。7、岩爆1）岩爆产生的主要条件◎地层的岩性条件◎地应力的大小3）岩爆的防治措施岩爆产生的前提条件取决于围岩的应力状态与围岩的岩性条件。在施工中控制和改变这两个因素就可能防止或延缓岩爆的发生。因此，防治岩爆发生的措施主要有二：一是强化围岩，二是弱化围岩。◎强化围岩出发点是给围岩一定的径向约束，使围岩的应力状态较快地从平面转向三维应力状态，以达到延缓或抑制岩爆发生的目的。◎弱化围岩目的是改变岩石的物理力学性质，降低岩石的脆性和储存能量的能力。或是解除能量，使能量向有利的方向转化和释放。三、计算题：1、深浅埋隧道的判断例题：某公路隧道进口30米处围岩是IV级，容重25kN/m3，开挖断面宽度12米，隧道上覆岩体厚度8米，试计算并判断该处隧道属深埋还是浅埋？解：围岩级别为Ⅳ类，则S=4，=25，开挖断面宽度假设该隧道为深埋隧道，则垂直均布围岩压力因，则，跨度影响系数荷载等效高度深、浅埋隧道分界深度该隧道埋深，所以为浅埋隧道。2、半衬砌假定，和结构力学区别，单刚矩阵。