《隧道工程》课件

隧道工程概论隧道工程的定义与重要性定义重要性隧道是为满足交通、水利、市政等需求，在地下或水下建造的工程建筑物它是一种特殊的地下空间结构，通常具有较长的长度和相对较小的横截面隧道工程的发展历史古代隧道1隧道的历史可以追溯到古代早期的隧道主要用于采矿和水利灌溉例如，古罗马人修建了大量的水道隧道，用于向城市供水近代隧道2随着工业革命的到来，隧道工程技术得到了快速发展铁路隧道的出现，极大地促进了交通运输的发展著名的阿尔卑斯山隧道就是这一时期的代表现代隧道3隧道在交通运输中的重要作用缩短距离提高效率12隧道可以穿越山脉、河流等自隧道可以减少交通拥堵，提高然障碍，缩短交通运输的距离，交通运输的效率，使人员和货节省时间和成本物能够更快地到达目的地改善环境隧道工程的分类按用途按结构公路隧道、铁路隧道、水利隧道、圆形隧道、矩形隧道、马蹄形隧道市政隧道、矿山隧道等等按施工方法明挖隧道、暗挖隧道、盾构隧道、沉管隧道等公路隧道定义特点公路隧道是为公路交通而修建的隧道，用于穿越山脉、河流或其他公路隧道通常具有较长的长度和较大的横截面，以满足车辆通行的障碍，以缩短行驶距离和提高通行效率需要隧道内需要设置完善的通风、照明、消防等设施，以确保行车安全铁路隧道定义特点铁路隧道是为铁路交通而修建的隧道，用于穿越山脉、河流或其铁路隧道通常具有较高的净空和较大的横截面，以满足列车运行他障碍，以缩短运输距离和提高运输效率的需要隧道内需要设置完善的信号、通信、供电等设施，以确保行车安全水利隧道特点定义水利隧道需要具有良好的水密性和抗渗1水利隧道是用于输水、泄洪、引水等水性，以防止渗漏和水流损失隧道内需利工程的隧道它们通常用于穿越山脉2要设置完善的检修、维护等设施，以确或地下，以连接不同的水域或水库保长期运行的安全市政隧道定义特点市政隧道是用于城市基础设施建设的市政隧道可以减少对地面的占用，避隧道，用于敷设电力电缆、通信电缆、免开挖对城市交通和环境的影响隧供水管道、排水管道等道内需要设置完善的通风、照明、消防等设施，以确保安全运行矿山隧道定义矿山隧道是用于矿产资源开采的隧道，用于连接矿井和地面，以便运输矿石、人员1和设备特点2矿山隧道通常具有复杂的结构和恶劣的环境，需要采取特殊的支护和通风措施，以确保安全生产隧道地质条件评估目的内容评估隧道地质条件是隧道工程设计和施工的重要环节，目的是了解地质构造分析、岩石力学特性测试、地下水条件调查、地质风险评隧址区的地质构造、岩土性质、地下水条件等地质情况，为隧道设估等计和施工提供依据地质构造分析断层褶皱12断层是指岩层或岩体因受到构褶皱是指岩层在构造应力作用造应力作用而发生的破裂和位下发生的弯曲变形现象褶皱移的现象断层对隧道工程的对隧道工程的影响较小，但可影响较大，可能导致隧道变形、能导致隧道线路选择困难破坏甚至坍塌节理3节理是指岩石或岩体中存在的裂缝，没有明显的位移节理对隧道工程的影响取决于其密度、方向和充填情况岩石力学特性抗压强度抗拉强度剪切强度岩石抵抗单轴压缩破坏的能力岩石抵抗拉伸破坏的能力岩石抵抗剪切破坏的能力地下水条件地下水类型1潜水、承压水、裂隙水等地下水位2地下水面的高度地下水流量3单位时间内通过某一断面的地下水体积地质风险评估评估内容评估隧址区可能存在的不良地质现象，如滑坡、泥石流、岩溶、断层破碎带等评估方法地质调查、遥感解译、数值模拟等评估结果确定地质风险等级，为隧道设计和施工提供依据隧道勘察与设计勘察设计1通过各种手段获取隧址区的地质、水文根据勘察资料，确定隧道的线路、断面、2等地质资料支护结构等勘察方法与技术地质调查1通过野外地质调查，了解隧址区的地质构造、岩土类型等钻探2通过钻孔取样，获取深部岩土样品，进行室内试验物探3利用地球物理方法，探测地下地质构造和岩土性质地质测绘目的方法编制地质图，反映隧址区的地质构造、岩土类型、水文等地质情况野外地质调查、遥感解译、航测等地球物理勘探地震勘探电法勘探12利用地震波传播规律，探测地利用岩土的导电性差异，探测下地质构造地下地质构造磁法勘探3利用岩土的磁性差异，探测地下地质构造岩土工程勘察钻探取样原位测试获取深部岩土样品，进行室内试验在现场进行岩土力学参数测试室内试验在实验室进行岩土力学参数测试隧道设计原则安全确保隧道结构安全稳定，防止发生坍塌等事故适用满足隧道的使用功能，如交通运输、水利输送等经济在满足安全和适用要求的前提下，尽量降低工程造价断面设计矩形2空间利用率高，但受力性能较差圆形1受力性能好，但空间利用率较低马蹄形综合了圆形和矩形的优点，受力性能和空间利用率都较好3线路选择地质条件1选择地质条件较好的地段，避开不良地质现象地形条件2选择地形平缓的地段，减少开挖量环境影响3尽量减少对环境的影响支护设计目的类型维持隧道围岩的稳定，防止发生坍塌等事故初期支护、二次衬砌、锚杆支护、混凝土衬砌、钢架支护等隧道施工方法明挖法暗挖法12先开挖地面，然后修建隧道结在地下开挖隧道，不扰动地面构，最后回填土方盾构法3利用盾构机在地下掘进，同时进行隧道支护明挖法适用条件优点适用于埋深较浅、地质条件较好的施工简单、速度快、成本低地段缺点需要开挖地面，扰动较大，对交通和环境影响较大盾构法适用条件适用于软土地层、地下水丰富的地段优点安全、高效、对地面扰动小缺点设备昂贵、施工复杂、成本高钻爆法优点2施工灵活、适应性强、成本较低适用条件1适用于坚硬岩石地层缺点安全性较低、对环境污染较大3沉管法适用条件优点缺点适用于水下隧道施工速度快、质量高、受水文条件影响小成本高、技术复杂顶管法适用条件1适用于小断面隧道，穿越道路、铁路等优点2对地面扰动小、无需开挖缺点3施工精度要求高、顶进距离有限隧道开挖技术机械化开挖人工开挖利用隧道掘进机（TBM）等机械设备进行开挖，效率高、安全性好利用人工或小型机械进行开挖，适用于地质条件复杂或空间狭小的地段机械化开挖隧道掘进机（）1TBM一种集开挖、支护、出渣等功能于一体的大型机械设备，适用于长距离、大断面隧道的施工悬臂式掘进机2一种适用于中小型隧道的机械设备，具有操作灵活、适应性强等优点人工开挖优点操作灵活、适应性强，适用于地质条件复杂或空间狭小的地段缺点效率低、安全性差，劳动强度大开挖安全控制监测加强对围岩变形、支护结构应力等数据的监测，及时发现安全隐患预警建立预警机制，根据监测数据判断安全风险，及时采取措施应急制定应急预案，一旦发生安全事故，能够迅速有效地进行处理支护结构设计二次衬砌初期支护1在初期支护的基础上施作的永久性支护在隧道开挖后立即施作的支护结构，主结构，主要用于提高隧道结构的耐久性2要用于防止围岩变形和坍塌和稳定性初期支护类型作用喷射混凝土、钢拱架、锚杆等迅速封闭围岩，防止变形和坍塌，为后续施工创造条件二次衬砌类型1混凝土衬砌、钢筋混凝土衬砌等作用2提高隧道结构的耐久性和稳定性，承受长期荷载锚杆支护原理类型通过锚杆将围岩加固，提高围岩的整体强度和稳定性水泥砂浆锚杆、树脂锚杆、自钻式锚杆等混凝土衬砌优点缺点12耐久性好、强度高、抗渗性好施工速度慢、成本较高钢架支护优点缺点承载能力强、施工速度快耐久性差、成本较高隧道防水与排水目的防止地下水渗入隧道，影响隧道结构的安全和使用功能措施设置防水层、排水沟、排水管等防水系统设计防水层排水沟1设置在隧道外表面，防止地下水渗入隧收集隧道渗水，将其排至隧道外2道结构排水系统布置类型原则纵向排水、横向排水、环向排水等确保排水畅通、防止堵塞、便于维护防水材料选择沥青防水卷材1价格便宜、施工方便，但耐久性较差高分子防水卷材2耐久性好、抗渗性好，但价格较高防水涂料3施工方便、适应性强，但耐久性较差隧道通风与照明目的照明为隧道内提供新鲜空气，排除有害气体，改善隧道内的环境为隧道内提供良好的照明，保证行车安全通风系统设计自然通风1利用隧道内外气压差进行通风，适用于短隧道机械通风2利用风机进行通风，适用于长隧道照明系统布置类型基本照明、加强照明、应急照明等原则保证隧道内亮度均匀、无眩光、无阴影安全通风标准浓度CO不得超过25ppm浓度NOx不得超过5ppm烟雾浓度能见度不得低于50m隧道交通组织措施目的1设置交通标志、标线、信号灯，限制车确保隧道内交通安全、畅通2速、车型等交通管理监控控制利用监控设备实时监控隧道内交通状况根据交通状况调整交通信号，实施交通管制安全设施消防设施1灭火器、消防栓、自动灭火系统等报警设施2手动报警按钮、自动报警系统等逃生设施3逃生通道、逃生指示标志等信号系统作用类型指示车辆行驶状态，控制交通流量红绿灯、车道指示灯、可变信息标志等隧道监测与维护目的1及时发现隧道结构的安全隐患，采取维护措施，延长隧道的使用寿命内容2变形监测、结构健康监测、维护技术等变形监测目的监测隧道结构的变形情况，判断其稳定性方法利用全站仪、等设备进行测量GPS结构健康监测目的实时监测隧道结构的应力、应变、温度等参数，评估其健康状况方法安装传感器，将监测数据传输至监控中心维护技术裂缝修补表面处理1对隧道结构的裂缝进行修补，防止渗水对隧道结构表面进行处理，防止腐蚀和2和结构破坏风化隧道工程质量控制目的内容确保隧道工程的质量符合设计要求和质量标准、检测与验收、质量管理等规范标准质量标准材料质量1符合国家标准和行业标准施工质量2符合设计要求和规范标准验收质量3符合验收标准和程序检测与验收检测验收对隧道工程的各个环节进行检测，确保质量符合要求对隧道工程进行全面验收，确认其符合设计要求和规范标准安全管理制度教育12建立完善的安全管理制度，明加强安全教育培训，提高施工确各级人员的安全责任人员的安全意识和技能检查3定期进行安全检查，及时发现和消除安全隐患。