1、學習情境學習情境1 隧道工程常識隧道工程常識德修身、技立業德修身、技立業德修身、技立業德修身、技立業l 本課程是材料工程技術專業的一門專業基礎課。l 主要學習隧道工程施工各階段所對應的檢測方法。l 要求學生掌握隧道工程試驗檢測的內容、基本方法，具備較強的實際操作和分析、解決問題的能力。隧道的概念及交通隧道簡介一一 隧道橫斷面二隧道支護結構三主主 要要 內內 容容洞門與明洞四 附屬建筑物五 圍巖壓力六德修身、技立業德修身、技立業一、隧道的定義一、隧道的定義隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介 修建在地下，內部凈空斷面面積在2平方米以上，兩端有出口，供行人車輛通行的工程建筑。德修身、技

2、立業德修身、技立業隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介（一）交通隧道（一）交通隧道（二）水工隧道（二）水工隧道（三）市政隧道（三）市政隧道（四）礦山隧道（四）礦山隧道介紹此類 ！二、隧道的分類二、隧道的分類 隧道分類比較明確的是按照隧道的用途來劃分，主要有以下四種：1 鐵路隧道鐵路隧道 從1829年開始興建鐵路隧道，修建鐵路隧道可大幅度縮短線路長度，降低線路標高，改善通過不良地質地段的條件，降低鐵路造價等。 交通隧道交通隧道隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介交通隧道交通隧道1 鐵路隧道鐵路隧道烏烏鞘鞘嶺嶺隧隧道道隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介交通隧道

3、交通隧道1 鐵路隧道鐵路隧道大大瑤瑤山山隧隧道道隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介交通隧道交通隧道1 鐵路隧道鐵路隧道軍軍都都山山隧隧道道隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介2 公路隧道公路隧道 隨著社會生產的發展，高速公路的出現，要求線路順直、平緩、路面寬敞，于是在穿越山區時，也常采用隧道方案。此外，在城市附近，為避免平面交叉，利于高速行車，也常采用隧道方式通過。 交通隧道交通隧道隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介交通隧道交通隧道2 公路隧道公路隧道終終南南山山隧隧道道隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介交通隧道交通隧道2 公路隧道公路隧道

4、雪雪峰峰山山隧隧道道隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介交通隧道交通隧道2 公路隧道公路隧道雁雁門門關關隧隧道道隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介3 水底隧道水底隧道 當交通線橫跨河道時，采用水底隧道，既不影響河道通航，也避免了風暴天氣輪渡中斷的情況，而且在戰時不致暴露交通設施的目標，防護層厚，是國防上的較好選擇。為橫跨黃浦江，上海已修建了全長2793m的水底隧道，廣州地鐵穿越珠江，武漢地鐵穿越長江都修建了水底隧道。 交通隧道交通隧道隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介交通隧道交通隧道3 水底隧道水底隧道武武漢漢長長江江隧隧道道隧道的概念及交通隧道簡介隧道

5、的概念及交通隧道簡介4 地下鐵道地下鐵道 地下鐵道是解決大城市交通擁擠、車輛堵塞等問題，且能大量快速運送乘客的一種城市交通設施。它可以使很大一部分地面客流轉入地下，可以高速行車，且可縮短車次間隔時間，節省了乘車時間，便利了乘客的活動。在戰時，還可以起到人防的功能。 交通隧道交通隧道隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介交通隧道交通隧道4 地下鐵道地下鐵道地地鐵鐵車車站站隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介5 航運隧道航運隧道 當運河需要越過分水嶺時，克服高程障礙成為十分困難的問

6、題，一般需要繞行很長的距離。如果修建航運隧道，把分水嶺兩邊的河道溝通起來，既可以縮短航程，又可以省掉船閘的費用，迅速而順直地駛過，航運條件就大為改善了。 交通隧道交通隧道隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介6 人行地道人行地道 城市鬧市區行人眾多，而且與車輛混行，偶有不慎便會發生交通事故。為了提高交通運送能力及減少交通事故，除架設街心高架橋外，也可以修建人行地道和地下立交車道。 交通隧道交通隧道隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介交通隧道交通隧道6 人行地道人行地道青島龍青島

7、龍山地下山地下商業街商業街隧道的概念及交通隧道簡介隧道的概念及交通隧道簡介 隧道凈空是指隧道襯砌的內輪廓線所包圍的空間。鐵路隧道凈空是根據“隧道建筑限界”確定的，而“隧道建筑限界”是根據“基本建筑限界”制定的，“基本建筑限界”又是以“機車車輛限界”制定的。 “限界”是一種規定的輪廓線，這種輪廓線以內的空間是保證列車安全運行所必需的。 “建筑限界”是建筑物不得侵入的一種限界。（一）隧道凈空（一）隧道凈空隧道橫斷面隧道橫斷面1.機車車輛限界機車車輛限界 機車車輛最外輪廓的限界尺寸。2.基本建筑限界基本建筑限界 線路上各種建筑物和設備均不得侵入的輪廓線。3.隧道建筑限界隧道建筑限界 包圍“基本建筑限

8、界”外鄰的輪廓線。要比“基本建筑限界”大，留出空間用于安裝通訊信號、照明、電力(接觸網)等設備。 4.直線直線隧道凈空隧道凈空 “直線隧道凈空”比“隧道建筑限界”稍大，除了滿足限界要求外，考慮避讓、救援通道，還考慮了襯砌結構的合理受力形狀(拱部拱部采用三心圓，邊墻邊墻采用直墻式或曲墻式)及施工方便等因素。（一）隧道凈空（一）隧道凈空隧道橫斷面隧道橫斷面（一）隧道凈空（一）隧道凈空隧道橫斷面隧道橫斷面（一）隧道凈空（一）隧道凈空隧道橫斷面隧道橫斷面（二）曲線加寬（二）曲線加寬（1）車輛通過曲線時，轉向架中心點沿線路運行，而車輛本身卻不能隨線路彎曲，仍保持其矩形形狀，故其兩端向曲線外側偏移(d外)

9、，中間向曲線內側偏移(d內1），如圖2-4-8所示。隧道橫斷面隧道橫斷面（二）曲線加寬（二）曲線加寬（2）由于曲線外軌超高，車輛向曲線內側傾斜，使車輛限界上的控制點在水平方向上向內移動了一個距離d內2，如圖2-4-9所示。據此，曲線隧道凈空的加寬值為隧道橫斷面隧道橫斷面 開挖后的隧道，為了保持圍巖的穩定性，一般需要進行支護和襯砌。 支護支護的主要方式有：錨桿、鋼架、鋼筋網、噴射混凝土及其組合； 襯砌襯砌的主要方式有：整體式混凝土襯砌、拼裝式襯砌、噴射混凝土襯砌和復合式襯砌等。隧道支護結構隧道支護結構 錨桿是將破碎或不穩定巖體(塊)與牢固穩定的巖體連結在一起以提高整體穩定性的一種支護措施。（一）

10、錨桿（一）錨桿隧道支護結構隧道支護結構l隧道支護隧道支護（一）錨桿（一）錨桿隧道支護結構隧道支護結構l隧道支護隧道支護（一）錨桿（一）錨桿隧道支護結構隧道支護結構l隧道支護隧道支護 當圍巖軟弱、破碎嚴重且自穩性差時，隧道開挖后，需要及時提供足夠強的支護約束圍巖變形。在初期支護內設置鋼拱架鋼拱架將增大支護結構早期的剛度，阻止圍巖的過度變形并承受部分的松弛荷載。鋼架分為型鋼和格柵鋼架兩種。（二）鋼架（二）鋼架隧道支護結構隧道支護結構l隧道支護隧道支護（二）鋼架（型鋼）（二）鋼架（型鋼）型鋼鋼架接頭型鋼鋼架接頭(尺寸單位尺寸單位:mm)隧道支護結構隧道支護結構l隧道支護隧道支護（二）鋼架（格柵）（二

11、）鋼架（格柵）隧道支護結構隧道支護結構l隧道支護隧道支護（二）鋼架（格柵）（二）鋼架（格柵）隧道支護結構隧道支護結構l隧道支護隧道支護（三）鋼筋網（三）鋼筋網 鋼筋網噴射混凝土是在噴射混凝土之前，在巖面上掛設鋼筋網，然后再噴射混凝土。目前，我國在各類隧道工程中應用鋼筋網噴射混凝土支護的比較多，主要用于軟弱破碎圍巖，而更多的是與錨桿或者鋼拱架構成聯合支護。 鋼筋網通常作環向和縱向布置。環向筋一般為受力筋，由設計確定，直徑12mm左右；縱向筋一般為構造筋，直徑610mm；網格尺寸一般為20cmx20cm, 20cmx25cm,25cmx25cm,25cmx30cm或30cmx30cm。隧道支護結構

12、隧道支護結構l隧道支護隧道支護（三）鋼筋網（三）鋼筋網隧道支護結構隧道支護結構l隧道支護隧道支護（四）噴混凝土（四）噴混凝土 噴射混凝土既是一種新型的支護結構，又是一種新的施工工藝。它是使用混凝土噴射機，按一定的混合程序，將摻有速凝劑的細石混凝土，噴射到巖壁表面上，并迅速固結成一層支護結構，從而對圍巖起到支護作用。 噴射混凝土可以作為隧道工程的永久性或臨時性支護，也可以與各種形式的錨桿、鋼拱架、鋼筋網等構成組合式支護結構。它的靈活性也很大，可以根據需要分次追加厚度。隧道支護結構隧道支護結構l隧道支護隧道支護（五）多種措施組合支護（五）多種措施組合支護隧道支護結構隧道支護結構l隧道支護隧道支護（

13、五）多種措施組合支護（五）多種措施組合支護隧道支護結構隧道支護結構l隧道襯砌隧道襯砌 隧道開挖后，以較大厚度和剛度的整體模筑混凝土作為隧道的結構。 整體式襯砌按照工程類比、不同圍巖級別采用不同的襯砌厚度。其形式有直墻式和曲墻式兩種，而曲墻式又分為有仰拱和無仰拱兩種。（一）整體式混凝土襯砌（一）整體式混凝土襯砌隧道襯砌隧道襯砌l隧道襯砌構造隧道襯砌構造1）直墻式襯砌 適用于地質條件比較好，以垂直圍巖壓力為主而水平圍巖壓力較小的情況。主要適用于級圍巖，直墻式襯砌由上部拱圈、兩側豎直邊墻和下部鋪底三部分組合而成。（一）整體式混凝土襯砌（一）整體式混凝土襯砌拱頂拱腰拱腳墻腳鋪底隧道襯砌隧道襯砌l隧道襯

14、砌構造隧道襯砌構造（一）整體式混凝土襯砌（一）整體式混凝土襯砌隧道襯砌隧道襯砌l隧道襯砌構造隧道襯砌構造2）曲墻式襯砌 曲墻式襯砌適用于地質較差，有較大水平圍巖壓力的情況。主要適用于級及以上的圍巖，或級圍巖雙線隧道；多線隧道也采用曲墻有仰拱的襯砌。 曲墻式襯砌由頂部拱圈、側面曲邊墻和仰拱/底板(或鋪底)組成。（一）整體式混凝土襯砌（一）整體式混凝土襯砌拱頂拱腰拱腳墻腳仰拱隧道襯砌隧道襯砌l隧道襯砌構造隧道襯砌構造2）曲墻式襯砌 （一）整體式混凝土襯砌（一）整體式混凝土襯砌2）曲墻式襯砌 在級圍巖無地下水，且基礎不產生沉降的情況下可不設仰拱，只做鋪底；一般均需設仰拱，以抵御隧道底部的圍巖壓力和防

15、止襯砌沉降，并使襯砌形成一個環狀的封閉整體結構，以提高襯砌的承載能力。l隧道襯砌構造隧道襯砌構造2）曲墻式襯砌 （一）整體式混凝土襯砌（一）整體式混凝土襯砌隧道襯砌隧道襯砌l隧道襯砌構造隧道襯砌構造 復合式襯砌是指把襯砌分成兩層或兩層以上，可以是同一種形式、方法和材料施作的，也可以是不同形式、方法、時間和材料施作的。 目前大都采用內外兩層襯砌。按內外襯砌的組合情況可分為：初期支護與二次襯砌。根據圍巖條件不同，分別采用不同的斷面形式和支護、襯砌參數。（二）（二） 復合式襯砌復合式襯砌隧道襯砌隧道襯砌l隧道襯砌構造隧道襯砌構造 復合式襯砌是先在開挖好的洞壁表面噴射一層早強的混凝土(有時也同時施作錨

16、桿)，凝固后形成薄層柔性支護結構(稱初期支護)。它既能容許圍巖有一定的變形，又能限制圍巖產生有害變形，其厚度多在520cm 之間。 一般待初期支護與圍巖變形基本穩定后再施作內襯。為了防止地下水流入或滲入隧道內，可以在外襯和內襯之間設防水層，其材料可采用軟聚氯乙烯薄膜、聚異丁烯片、聚乙烯等防水卷材，或用噴涂防水涂料等。（二）（二） 復合式襯砌復合式襯砌隧道襯砌隧道襯砌l隧道襯砌構造隧道襯砌構造 復合式襯砌可以滿足初期支護施作及時、剛度小、易變形的要求，且與圍巖密貼，從而能保護和加固圍巖，充分發揮圍巖的自承作用。 二次襯砌后，襯砌內表面光滑平整，可以防止外層風化，裝飾內壁，增強安全感，是一種合理的

17、結構形式，也是目前公路、鐵路隧道主要的結構形式。（二）（二） 復合式襯砌復合式襯砌隧道襯砌隧道襯砌l隧道襯砌構造隧道襯砌構造（二）（二） 復合式襯砌復合式襯砌隧道襯砌隧道襯砌l隧道襯砌構造隧道襯砌構造 錨噴式襯砌是指錨噴結構既作為隧道臨時支護，又作為隧道永久結構（單層襯砌）的形式。它具有隧道開挖后襯砌及時、施工方便和經濟的顯著特點。 錨噴式襯砌在圍巖整體性較好的軍事工程、各類用途的使用期較短及重要性較低的隧道中廣泛使用。在公路、鐵路隧道設計規范中，都有根據隧道圍巖地質條件、施工條件和使用要求可采用錨噴襯砌的規定。（三）錨噴式襯砌（三）錨噴式襯砌l隧道襯砌構造隧道襯砌構造 鐵路隧道設計規定中規定

18、，錨噴襯砌設計應符合下列要求： 錨噴襯砌內輪廓線應適當加大，除考慮施工誤差和位移量外，應再預留10 cm作為必要時補強用。 遇到下列情況時不應采用錨噴襯砌：地下水發育或大面積淋水地段；能造成襯砌腐蝕或特殊膨脹性圍巖地段；最冷月平均氣溫低于-5地區的凍害地段；有其他要求的隧道。（三）錨噴式襯砌（三）錨噴式襯砌隧道襯砌隧道襯砌l隧道襯砌構造隧道襯砌構造 裝配式襯砌是將襯砌分成若干塊構件，這些構件在現場或工廠預制，然后運到坑道內用機械將它們拼裝成一環接著一環的襯砌。 這種襯砌的特點是：拼裝成環后立即受力，便于機械化施工，改善勞動條件，節省勞力。 目前多在使用盾構法盾構法施工的城市地下鐵道和水底隧道中

19、采用。在鐵路、公路隧道中由于裝配式襯砌要求有一定的機械化設備，施工工藝復雜，襯砌的整體整體性及抗滲性差性及抗滲性差而未能推廣使用。（四）裝配式襯砌（四）裝配式襯砌隧道襯砌隧道襯砌l 洞門與明洞洞門與明洞（一）洞門（一）洞門1）洞門的作用減小洞口土石方開挖量穩定邊、仰坡引離地表水流裝飾洞口 l 洞門與明洞洞門與明洞（一）洞門（一）洞門1）洞門的形式洞口環框 洞口石質堅硬穩定，地形陡峻無排水要求；l 洞門與明洞洞門與明洞（一）洞門（一）洞門1）洞門的形式端墻式（一字式）洞門 適用于地形開闊，石質較穩定的地區；l 洞門與明洞洞門與明洞（一）洞門（一）洞門1）洞門的形式翼墻式（八字式）洞門 洞口地質較

20、差（級及以上圍巖），山體縱向推力較大時，在端墻式洞門的單側或雙側設置翼墻。l 洞門與明洞洞門與明洞（一）洞門（一）洞門1）洞門的形式柱式洞門 地形較陡（級圍巖），仰拱有下滑的可能性，又受地形或地質條件限制，不能設置翼墻時，可在端墻中部設置2個（或4個）斷面較大的柱墩，以增加端墻的穩定性。l 洞門與明洞洞門與明洞（一）洞門（一）洞門1）洞門的形式臺階式洞門 當洞門位于傍山側坡地區，洞門一側邊仰坡較高時，為了提高靠山側仰坡起拔點，減少仰拱高度，將端墻頂部改為逐級升高的臺階形式。l 洞門與明洞洞門與明洞（一）洞門（一）洞門1）洞門的形式喇叭口式洞門 高速鐵路隧道，為了減緩高速列車的空氣動力學效應，對

21、單線隧道，一般設喇叭口緩沖段，同時兼作隧道洞門。l 洞門與明洞洞門與明洞（二）明洞（二）明洞 明洞是隧道的一種變化形式，它用明挖法修筑。所謂明挖是指把巖體挖開，在露天修筑襯砌，然后回填土石。這樣修筑的構筑物，外形幾乎與隧道無異，有拱圈、邊墻和底板，凈空與隧道相同，和地表相連處，也設有洞門、排水設施等。 l 洞門與明洞洞門與明洞（二）明洞（二）明洞l 洞門與明洞洞門與明洞（二）明洞（二）明洞 明洞一般修筑在隧道的進出口處，當遇到地質差且洞頂覆蓋層較薄，用暗挖法難以進洞時，或洞口路塹邊坡上有落石而危及行車安全時，均需要修建明洞。它是隧道洞口或線路上起防護作用的重要建筑物，在鐵路線上使用的較多。 明

22、洞的結構類型常因地形、地質和危害程度的不同，有多種形式，采用最多的為拱式明洞和棚式明洞兩種。 l 洞門與明洞洞門與明洞（二）明洞（二）明洞地質差且洞頂覆蓋層較薄，用暗挖法難以進洞時l 洞門與明洞洞門與明洞（二）明洞（二）明洞（1）拱式明洞 拱式明洞由拱圈、邊墻和仰拱(或鋪底)組成，它的內輪廓與隧道相一致，但結構厚度要比隧道大。路塹式對稱型路塹式偏壓型l 洞門與明洞洞門與明洞（二）明洞（二）明洞（1）拱式明洞半路塹式偏壓型半路塹式單壓型l 洞門與明洞洞門與明洞（二）明洞（二）明洞（2）棚式明洞 有些傍山隧道，地形的自然橫坡比較陡，外側沒有足夠的場地設置外墻及基礎或確保其穩定，這時采用另一種建筑物

23、棚式明洞。 棚式明洞常見的結構形式：蓋板式剛架式懸臂式l 洞門與明洞洞門與明洞（二）明洞（二）明洞（2）棚式明洞鋼架式明洞鋼架式明洞蓋板式明洞蓋板式明洞l 附屬建筑物附屬建筑物 為了使隧道正常使用，保證列車安全運營，除主體建筑物外，還必須修筑一些附屬建筑物。其中包括：防排水設施，電力及通信信號的安放設施等。 l 附屬建筑物附屬建筑物 隧道的永久性防排水是通過防排水工程措施實現的。 經過理論和實踐經驗的總結，提出了“截、截、防、堵、排防、堵、排結合，因地制宜，綜合治理”的原則。（一）防排水設施（一）防排水設施l 附屬建筑物附屬建筑物 截：截：截斷地表水和地下水流入隧道的通道，洞口地表設天溝等截水

24、溝以及地表陷穴等整治； 防：防：防止地下水從襯砌背后滲入隧道內，充分利用混凝土自防水能力，以及在襯砌與支護之間設置的防水層；（一）防排水設施（一）防排水設施l 附屬建筑物附屬建筑物 堵：堵：向支護背后壓注水泥砂漿，用以充填支護與圍巖間的空隙，以堵住地下水的通道，并使支護與圍巖形成整體，改善支護受力條件； 排：排：將地下水排入隧道內，再經由洞內排水溝（排水溝及盲溝）排走。（一）防排水設施（一）防排水設施l 附屬建筑物附屬建筑物（一）防排水設施（一）防排水設施l 附屬建筑物附屬建筑物1）避車洞 當列車通過隧道時，為了保證洞內行人、維修人員及維修設備(小車、料具)的安全，在隧道兩側邊墻上交錯均勻修建的人員躲避及放置車輛、料具的洞室叫避車洞。 避車洞根據其斷面尺寸的大小分為大避車洞及小避車洞兩種。（二）鐵路隧道附屬建筑物（二）鐵路隧道附屬建筑物l 附屬建筑物附屬建筑物（二）鐵路隧道附屬建筑物（二）鐵路隧道附屬建筑物l 附屬建筑物附屬建筑物（二）鐵路隧道附屬建筑物（二）鐵路隧道附屬建筑物l 附屬建