《隧道工程》0.4

隧道工程課程的特點與主要內容緒論0.3隧道工程的發展0.1隧道工程的基本概念與功能0.2隧道工程的特點—☆—

課程的基本要求—☆—

1.掌握隧道勘測設計的基本原理和技能；

2.學習判斷圍巖穩定性的分析方法，掌握圍巖分級，了解圍巖壓力的特性及計算方法；

3.掌握襯砌結構計算的基本方法，具備隧道結構設計的基本能力；

4.學習現代新奧法理論及其設計與施工的特點，了解隧道施工的各種工藝；

5.熟悉隧道各種施工方法的特點，具備施工管理的基本知識。—☆—

課程授課內容—☆—

緒論◆是一種修建在地下的工程建筑物。◆修建在地下、兩端有出入口，供車輛、行人、水流及管線等通過的通道(在保留上部地層的前提下開挖出能夠提供某種用途的地下空間)。0.1.1有關定義0.1隧道工程的基本概念與功能1.隧道(tunnel)

◆從事研究和建造各種隧道及地下工程的規劃、勘測、設計、施工和養護的一門應用科學和工程技術，是土木工程的一個分支。

◆也指在巖體或土層中修建的通道和各種類型的地下建筑物。

緒論2.

隧道及地下工程(tunnelandundergroundengineering)0.1隧道工程的基本概念與功能0.1.1有關定義

緒論

緒論

軍工與人防工程：各種國防坑道，地下廠房和倉庫、地下

核試驗場、防空洞、核廢料的儲存等

緒論0.1.2隧道及地下工程的類型1.按用途分:交通運輸：鐵路、道路、地下鐵道、水底隧道礦山：煤炭、有色金屬等采礦、儲存和生產等用途的

地下礦井和巷道工程市政工程：地下人行道、地下商場、給排水設施、

天然氣管道、電纜管道水利發電工程：地下發電廠以及其他各種水工隧道等0.1隧道工程的基本概念與功能

山嶺隧道

城市隧道

水底隧道

緒論2.按地層分(經過的地層)：巖石(軟、硬)隧道

土質隧道

3.按所處位置分:0.1隧道工程的基本概念與功能0.1.2隧道及地下工程的類型圓形隧道道矩矩形隧道道馬馬蹄形隧隧道緒論論4.按施工方方法分:鉆爆法隧隧道明明挖法隧隧道機機械法隧隧道沉沉埋法隧隧道5.按斷面形形狀分:0.1隧道工程程的基本本概念與與功能0.1.2隧道及地地下工程程的類型型特大斷面面（>100m2）大大斷斷面（50～100m2）中中等等斷面（（10～50m2）小小斷斷面（3～10m2）極極小小斷面（（<3m2）這是按國國際隧道道協會(ITA——InternationalTunnelAssociation)的定義數數值劃分分的。緒論論6.按開挖斷斷面大小小分:0.1隧道工程程的基本本概念與與功能0.1.2隧道及地地下工程程的類型型公路：特長隧道道L＞3000m長隧道3000＞L＞1000m中長隧道道1000＞L＞500m短隧道L＜500m緒論論7.按隧道長長度分(山嶺隧道道):鐵路：特長隧道道L＞10000m長隧道10000＞L＞3000m中長隧道道3000＞L＞500m短隧道L＞500m0.1隧道工程程的基本本概念與與功能0.1.2隧道及地地下工程程的類型型在線路翻翻越山嶺嶺地段，，通過修修建隧道道可減少少展線長長度，使使線路平平直。這這是山嶺嶺交通隧隧道的最最大功能能。在設設計上一一般把這這種隧道道稱為0.1.3山嶺交通通隧道的的類型與與功能緒論論山嶺交通通隧道是是指專供供鐵路或或公路運運輸使用用的地下下工程結結構物。它是鐵路路或公路路的重要要組成部部分之一一。越嶺隧道道。1.克服高程程障礙:0.1隧道工程程的基本本概念與與功能緒論論在線路沿沿河谷繞繞行時，，為避免免不良地地質地段段，如滑滑坡等，，用隧道道來裁彎彎取直時時，可縮縮短線路路長度這這種隧道道一般稱稱為緒論論2.裁彎取自自(縮短線路路):傍山隧道道或河谷谷隧道。0.1隧道工程程的基本本概念與與功能0.1.3山嶺交通通隧道的的類型與與功能緒論論例如：（（1）大瑤山山隧道（（鐵路））例如：（（2）蕉溪嶺嶺隧道群群（公路路）對于容易易發生塌塌方、掉掉石、泥泥石流、、滑坡等等病害地地段，修修建隧道道可大大大改善運運營條件件，保證證行車安安全，節節省養護護維修費費用。緒論論3.避開不良良地質地地段:例如，當一條條線路有有可能是是從滑坡坡地段上上通過時時，可把把線路往往里挪動動一些，，用隧道道通過。。0.1隧道工程程的基本本概念與與功能0.1.3山嶺交通通隧道的的類型與與功能緒論論緒論論4.避開其他他重要建建筑或工工程等:◆與公路、、城市主主干道的的交叉處處◆穿越城區區重要建建筑物◆穿越城區區重要風風景、園園林區域域◆繞避大型水利利樞紐工工程等0.1隧道工程程的基本本概念與與功能0.1.3山嶺交通通隧道的的類型與與功能緒論論緒論論緒論論0.4隧道工程程課程的的特點與與主要內內容緒論論0.3隧道工程程的發展展0.1隧道工程程的基本本概念與與功能0.2隧道工工程的的特點點隨著人人口的的不斷斷增長長，土土地越越來越越寶貴貴，尤尤其是是在城城市，，地皮皮價格格不斷斷上漲漲，這這便是是現在在世界界上很很多城城市的的建筑筑向底底下發發展的的原因因之一一，目目前世世界上上的科科技發發展正正在開開拓著著兩個個新的的領域域：一一個是是宇宙空空間，另一一個是是地下空空間，也就就是“上天入入地”，因此此，隧隧道工工程將將會起起著越越來越越重要要的作作用。。緒論論0.2.1優點1.縮短線線路長長度，，減少少能耗耗2.節約地地皮0.2隧道工工程的的特點點既有利利于國國民經經濟的的可持持續發發展。。當今今世界界面臨臨人口口爆炸炸，土土地退退化，，資源源短缺缺，生生態變變壞，，氣候候反常常，環環境惡惡化，，人類類賴以以生存存的地地球已已不堪堪重負負，各各國都都把地地下發發展當當成一一種新新型國國土資資源來來看待待。緒論論3.有利于于環境境保護護4.應用范范圍廣廣泛0.2隧道工工程的的特點點0.2.1優點由于修修建隧隧道時時場地地狹小小，工工作流流程環環節較較多，，施工工工序序多，，工程程量也也比路路基等等大，，往往往成為為一條條線路路中的的關鍵鍵工程程。緒論論0.2.2缺點1.造價較較高●一般是是普通通線路路的8～10倍左右右●鐵路隧隧道：：單線線約2～3萬元/m，雙線線約3～4萬元/m；●公路隧隧道大大約與與雙線線鐵路路隧道道的相相當。。2.施工期期限長長0.2隧道工工程的的特點點因為隧隧道建建筑是是地下下作業業，工工作面面狹小小，光光線暗暗、空空氣潮潮濕、、勞動動條件件差，，因此此，發發展機機械化化施工工是改改善工工人勞勞動條條件、、提高高勞動動生產產率的的唯一一途徑徑。緒論論3.施工作作業環環境和和條件件較差差0.2隧道工工程的的特點點0.2.2缺點0.4隧道工工程課課程的的特點點與主主要內內容緒論論0.3隧道工工程的的發展展0.1隧道工工程的的基本本概念念與功功能0.2隧道工工程的的特點點◆公元前前180～2160年，在在古巴巴比倫倫城幼幼發拉拉底河河下修修筑的的人行行隧道道，是是迄今今已知知的最最早用用于交交通的的隧道道，長長190m。◆古羅馬馬時代代(公元前前后)，利用用棚架架支護護和卷卷揚提提升方方法，，開挖挖了數數量較較多的的軍用用隧道道和水水工隧隧道，，開挖挖方法法是火火燒開開挖面面，燒燒熱后后急速速波冷冷水使使巖石石開裂裂……。緒論：：0.3.1歷史發發展1.國際上上（1）古代代0.3隧道工工程的的發展展◆火藥的的改進進和鉆鉆眼工工具的的創制制，促促使隧隧道修修建技技術顯顯著提提高，，其中中比較較有影影響的的是1898年建成成了穿穿越阿阿爾卑卑斯山山的辛辛普郎郎隧道道。第第一次次應用用了TNT炸藥（（硝化化甘油油）和和鑿巖巖機。1.國際上上（2）現代代◆現代隧隧道開開挖技技術是是在火火藥的的發明明和19世紀產產業革革命后后出現現的，，尤其其鐵路路的出出現對對隧道道起到到了很很大的的推動動作用用；◆采用現現代技技術修修建的的第一一座用用蒸汽汽機車車牽引引的隧隧道是是1826～1830年在英英國利利物浦浦至曼曼徹斯斯特的的鐵路路線上上，長長1190m。緒論：：0.3隧道工工程的的發展展0.3.1歷史發發展山嶺鐵鐵路隧隧道:日本的的大清水水隧道道22.23Km，交交通(公路與與鐵路路)隧道:日本的的青函隧隧道53.85Km英法海海峽隧隧道50.4Km公路隧隧道:挪威的的Laerdal隧道24.51Km。1.國際上上（3）目前前世界界上最最長的的交通通隧道道瑞士的的圣哥達達(st.GoHhard)隧道，全長長16.3km。緒論：：0.3隧道工工程的的發展展0.3.1歷史發發展◆春秋時時代《左傳》就有“隧而相相見”的記載載◆三國時時期的的“官度之之戰”，曹操操掘地地道…◆封建時時期各各個朝朝代的的帝王王墳墓墓陵寢寢均修修在地地下◆17世紀初初宋應應星所所著《天工開開物》是我國國有關關地下下工程程方面面的最最早書書籍，，它詳詳細記記載了了豎井井采煤煤法。。◆最早用用于交交通的的隧道道為“石門”隧道，，位于于今陜陜西省省漢中中縣褒褒谷口口內，，建于于東漢漢明帝帝永華華九年年。2.國內（1）古代代緒論：：0.3隧道工工程的的發展展0.3.1歷史發發展◆最早的的隧道道是：：臺灣灣的獅球嶺嶺隧道道(1887~1891，軌距距1067mm，長261.4m)，位于于臺北北——基隆線線上◆完全由由中國國人自自行設設計和和修建建的隧隧道是是詹天天佑負負責設設計的的八達嶺嶺隧道道2.國內（2）近代代緒論：：0.3隧道工工程的的發展展0.3.1歷史發發展緒論論◆已建成成的最最長鐵鐵路隧隧道：：秦嶺隧隧道18.456km◆在建的的最長長鐵路路隧道道：烏鞘嶺嶺隧道道20.050km◆已建成成的最最長公公路隧隧道：：秦嶺終終南山山隧道道18.4km2.國內(3)現代(截至2006年底止止)緒論：：0.3隧道工工程的的發展展0.3.1歷史發發展第三代代清水水隧道道：1972年為了了修建建上越越新干干線高高速鐵鐵路而而建，，長22.222Km；線路路更平平順，，位置置更低低。0.3.2技術發發展1.國際上上隧道工工程的的長度度標志志著一一個國國家發發展的的水平平如日本本的三三代清清水隧隧道，，穿越越海拔拔2000m的谷川川山脈脈第一代代清水水隧道道：1929.12，9.702Km，東口口仍有有展線線；第二代代清水水隧道道：1963～1967，13.490Km，東口口展線線消除除，但但坡度度較陡陡；緒論：：0.3隧道工工程的的發展展它們可可望在在本世世紀實實現。。1.國際上上其他日本——南朝鮮鮮擬建建海底隧隧道西班牙牙——摩洛哥哥的直布羅羅陀海海峽隧隧道意大利利連接接西西里里島的的海底底隧道道正在建建設之之中緒論：：0.3隧道工工程的的發展展0.3.2技術發發展設備：：有了了鉆孔孔臺車車和裝裝碴運運輸機機主主要要干線線：成成昆線線、貴貴昆線線、湘湘黔線線代代表表性的的隧道道：成成昆線線沙木拉拉打隧隧道，6383m建造速速度：：52km/年緒論論：：2.我國（1）鐵路路隧道道的建建造20世紀50年代：：設備：：開始始使用用風鉆鉆和小小型裝裝碴機機主主要要鐵路路干線線：寶寶成線線、川川黔線線代代表表性的的隧道道：川川黔線線涼風埡埡隧道道，4270m建造速速度：：25km/年20世紀60年代：：0.3隧道工工程的的發展展0.3.2技術發發展設備：：因文文化大大革命命，技技術和和設備備基本本保持持現狀狀主主要鐵鐵路干干線：：襄渝渝線、、京原原線、、枝柳柳線典典型型隧道道：京京原線線的驛馬嶺嶺隧道道，7032m建造速速度：：110Km/年（1）鐵路路隧道道的建建造2.我國20世紀70年代：：0.3隧道工工程的的發展展緒論：：0.3.2技術發發展設備：：出現現了大大型全全液壓壓鉆孔孔臺車車、大大型裝裝碴機機、模模板臺臺車、、砼輸輸送泵泵和運運輸車車、噴噴錨支支護等等技術術，以以及采采用信信息化化施工工管理理，主主要要鐵路路干線線：衡衡廣復復線、、大同同——秦皇島島線，，典典型隧隧道：：大瑤山山隧道道(14295m)軍都山山隧道道(8460m)（1）鐵路路隧道道的建建造2.我國20世紀80年代：：0.3隧道工工程的的發展展緒論：：0.3.2技術發發展大秦鐵鐵路軍軍都山山隧道道設備：：引進進隧道掘進機機——TunnelBoringmachineTBM主要鐵路干干線：京京九線、南南昆線典典型隧隧道：秦嶺隧道(18456m)米花嶺隧道道(9392m)（1）鐵路隧道道的建造2.我國20世紀90年代：0.3隧道工程的的發展緒論：0.3.2技術發展◆目前我國隧隧道比重高高的幾條鐵鐵路干線宜宜萬線線：58.0%,為世界最高高襄襄渝渝線：34.3%成昆線：31.6%◆至2000年底：我國國運營鐵路路隧道：6880多座總總延長：：3700Km◆其中5km以上鐵路隧隧道如教材材的表0－3所示2.我國（1）鐵路隧道道的建造0.3隧道工程的的發展緒論：0.3.2技術發展◆公路隧道在在文革前主主要是一些些短小隧道道，總長不不到100km◆1960年，上海黃黃浦江打浦浦路水底公公路隧道，，以盾構法法修建，直直徑10.2m，長1322m◆改革開放以以后隨著高高等級公路路的修建，，隧道才越越來越長◆近十多年來來，公路隧隧道的建造造也取得了了迅猛發展展，每年都都有十座以以上的隧道道建成2.我國（2）公路隧道道的建造0.3隧道工程的的發展緒論：0.3.2技術發展◆目前我國已已建成400余座公路隧隧道，總長長度已超過過100km◆隧道長1000m以上的有40多座◆較著名的公公路隧道有有：二郎山隧道道，4160m，海拔2200m華鎣山隧道道，4705m、4686m(雙洞)中梁山隧道道，3000多m◆已建成的最最長公路隧隧道：秦嶺終南山山隧道，18.4km◆湖南省：雪峰山隧道道，6.95km2.我國（2）公路隧道道的建造0.3隧道工程的的發展緒論：0.3.2技術發展緒論◆目前僅有北北京、天津津、上海、、廣州四城城市約80km正在運營。。而在建建工程則很很多：除北北京、天津津、上海、、廣州四城城市外，還還有南京京、重慶、、青島、深深圳、杭州州、武漢等等。北京：規劃了20條線路共700km；上海：規劃了17條線路共450km；天津：規劃了4條線路共248km；廣州：規劃了7條線路共206.5km；深圳：規劃了9條線路共254km；完完成成規劃的城城市：大連、長春春、哈爾濱濱、鞍山、、烏魯木齊齊、合肥肥、成都、、佛山、桂桂林、