《隧道施工技術(shù)》教材配套PPT課件,隧道施工技術(shù),隧道,施工,技術(shù),教材,配套,PPT,課件 隧道施工技術(shù)模塊模塊1 1 建筑材料的基本性質(zhì)建筑材料的基本性質(zhì)0.3 公路隧道的特點(diǎn)0.1 隧道概述0.2公路隧道的結(jié)構(gòu)組成0.4公路隧道設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定0.5 公路隧道常見的質(zhì)量 問題0.1 0.1 隧隧 道道 概概 述述 隧道是一種修建在地下的工程結(jié)構(gòu)物。1970年，國際經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織召開了隧道會(huì)議綜合了各種因素，對隧道下了定義：以某種用處、在地面下用任何方法按規(guī)定的形狀和尺寸修筑的斷面積大于2 m2的硐室。隧道被廣泛地應(yīng)用于交通、礦山、水利及國防等領(lǐng)域，現(xiàn)已成為土木工程的一個(gè)重要分支。交通運(yùn)輸類隧道與其他用途的隧道相比，不僅長度長、數(shù)量多，而且在施工中遇到的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件也比較復(fù)雜，對其平面、縱斷面、橫斷面及形狀、尺寸要求都較嚴(yán)格。目前，隧道的勘測、設(shè)計(jì)和施工體系已日趨成熟。我國隧道的發(fā)展歷程我國隧道的發(fā)展歷程1.0.1 0.1 隧隧 道道 概概 述述 截至目前，全國已運(yùn)營的10 km以上（包括10 km）的公路山嶺隧道有8座（見表0-1）。表表0-10-1全國已運(yùn)營的全國已運(yùn)營的10 km10 km以上（包括以上（包括10 km10 km）的公路山嶺隧道）的公路山嶺隧道0.1 0.1 隧隧 道道 概概 述述 我國的水下隧道也得到了長足發(fā)展。水下隧道穿江過海，施工方法多樣化，有沉管法、盾構(gòu)法及鉆爆法。例如，上海崇明長江隧道采用盾構(gòu)法修建，南京緯三路長江隧道采用盾構(gòu)法修建，武漢長江隧道采用盾構(gòu)法修建，廈門翔安海底隧道采用鉆爆法修建，青島膠州灣海底隧道采用鉆爆法修建，港珠澳海底隧道采用沉管法（將矩形或圓形預(yù)制混凝土構(gòu)件分段沉埋至河底或海底而形成隧道的施工方法）修建，這些都是世界級工程。0.1 0.1 隧隧 道道 概概 述述隧道的基本分類隧道的基本分類2.公路隧道是指供汽車和行人通行的隧道，一般分為汽車專用隧道和汽車與行人混用的隧道。山嶺隧道是指貫穿山嶺或丘陵的隧道，是相對城市隧道和水下隧道而言的，它們表示的修建場所不同。本書所說的隧道一般是指山嶺公路隧道，與現(xiàn)行公路隧道的設(shè)計(jì)、施工規(guī)范一致。0.1 0.1 隧隧 道道 概概 述述1 1）交通隧道的分類）交通隧道的分類（1）公路隧道。（2）鐵路隧道。（3）水底隧道。（4）地下鐵道。（5）航運(yùn)隧道。（6）人行 地道。0.1 0.1 隧隧 道道 概概 述述2 2）隧道按長度的分類）隧道按長度的分類 公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（TG D702004）將公路隧道按其長度分為四類，如表0-2所示。表表0-20-2公路隧道按長度分類公路隧道按長度分類0.1 0.1 隧隧 道道 概概 述述3 3）隧道的其他分類）隧道的其他分類 （1）國際隧道協(xié)會(huì)（International Tunnelling Association,ITA）規(guī)定了按隧道橫斷面面積的大小劃分隧道，如表0-4所示。表表0-40-4按隧道橫斷面面積的大小分類按隧道橫斷面面積的大小分類0.1 0.1 隧隧 道道 概概 述述 （2）按埋深的深度來分，隧道可以分為淺埋隧道和深埋隧道。（3）按所在的位置來分，隧道可以分為山嶺隧道、水底隧道和城市隧道。（4）小凈距隧道。小凈距隧道是指上下行雙洞洞壁凈距較小，不能按獨(dú)立雙洞考慮的隧道結(jié)構(gòu)。（5）連拱隧道。連拱隧道指雙洞拱部襯砌結(jié)構(gòu)通過中柱相連接的隧道結(jié)構(gòu)。0.2 0.2 隧隧 道道 概概 述述主體建筑物主體建筑物1.（1）洞身襯砌。洞身襯砌是幫助圍巖獲得穩(wěn)定的人工部分，分為初期支護(hù)（初襯）和二次支護(hù)（二次襯砌或二襯）。隧道在開挖后，除圍巖完全能夠自穩(wěn)而無須支護(hù)外，在圍巖穩(wěn)定能力不足時(shí)必須加以支護(hù)才能使其進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，并將其作為永久承載結(jié)構(gòu)的一部分，此項(xiàng)工作稱為初期支護(hù)。（2）洞門。洞門是為保持洞口上方及兩側(cè)路塹邊坡的穩(wěn)定，在隧道洞口修筑的墻式構(gòu)造物，是明暗交界處的結(jié)構(gòu)部分。洞門結(jié)構(gòu)主要起穩(wěn)定洞口邊坡、仰坡，防止洞口塌方落石，美化洞口的作用。0.2 0.2 隧隧 道道 概概 述述0.2 0.2 隧隧 道道 概概 述述附屬建筑物附屬建筑物2.公路隧道的附屬建筑物包括通風(fēng)建筑物、避難救援通道、防排水設(shè)備、照明設(shè)施和電力及通信信號的安放設(shè)備等。隧道的附屬建筑物是為了養(yǎng)護(hù)、維修工作的需要及通風(fēng)、供電、消防、通信等方面的要求而修建的。隧道內(nèi)設(shè)置何種附屬建筑物，應(yīng)根據(jù)具體情況而定。兩車道公路隧道的斷面面積可達(dá)8096 m2，三車道公路隧道的斷面面積遠(yuǎn)超過 100 m2。公路隧道的圍巖受擾動(dòng)范圍較大，開挖空間暴露的圍巖結(jié)構(gòu)面較多，不利地質(zhì)現(xiàn)象揭露更充分，圍巖內(nèi)的拉伸區(qū)與塑性區(qū)范圍加大，導(dǎo)致施工難度增大。0.3 0.3 公路隧道的特點(diǎn)公路隧道的特點(diǎn)斷面大斷面大1.形狀扁平形狀扁平2.在確定隧道斷面和開挖輪廓線時(shí)，為了盡可能降低拱頂高度，公路隧道的斷面常為扁平狀的馬蹄形或曲墻拱形斷面。扁平狀斷面容易導(dǎo)致在拱頂圍巖內(nèi)出現(xiàn)拉伸區(qū)，在斷面面積相同的條件下，公路隧道施工較一般鐵路隧道、水工隧洞和礦山巷道難度要大。0.3 0.3 公路隧道的特點(diǎn)公路隧道的特點(diǎn)圍巖條件的不確定性圍巖條件的不確定性3.0.3 0.3 公路隧道的特點(diǎn)公路隧道的特點(diǎn) 公路隧道所面對的圍巖巖性多種多樣，不同巖性的圍巖具有不同的物理力學(xué)特性，不同地區(qū)大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及風(fēng)化侵蝕作用不同，人類活動(dòng)如礦山采空區(qū)等，更加劇了圍巖條件的復(fù)雜程度。公路隧道作為線狀構(gòu)造物，不可避免地要遇到并穿越各種復(fù)雜圍巖條件。在公路隧道設(shè)計(jì)前期的勘察階段只能通過有限的鉆孔、地表物探、踏勘等工作，推斷隧道圍巖狀況，但這些工作并不能完全準(zhǔn)確地反映實(shí)際的圍巖條件，而只有在隧道開挖后才能揭露出真實(shí)的圍巖情況。而對于圍巖穩(wěn)定性，需根據(jù)揭露的地質(zhì)條件，結(jié)合事前的計(jì)算分析、施工過程中的監(jiān)控量測結(jié)果和工程經(jīng)驗(yàn)來判斷，針對不同的圍巖條件，應(yīng)采取不同的工程措施，須做出相應(yīng)的調(diào)整，這將給工程設(shè)計(jì)和施工帶來很大的困難。0.3 0.3 公路隧道的特點(diǎn)公路隧道的特點(diǎn)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的受力不確定隧道襯砌結(jié)構(gòu)的受力不確定4.隧道襯砌結(jié)構(gòu)受力通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算的，圍巖物理力學(xué)參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場取樣試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)取值。然而，由于隧道施工是在有原始應(yīng)力場的介質(zhì)內(nèi)構(gòu)筑結(jié)構(gòu)，隧道開挖后將形成一定的臨空面，圍巖力學(xué)參數(shù)隨著受力條件的改變而有所變化；同時(shí)，由于臨空面的形成，圍巖會(huì)產(chǎn)生變形，并隨時(shí)間和支護(hù)條件變化。所以，隧道襯砌結(jié)構(gòu)的受力除與地質(zhì)條件有直接關(guān)系外，也與隧道的開挖方式、支護(hù)時(shí)間、支護(hù)剛度有很大關(guān)系。隧道內(nèi)照明亮度不足、空氣污濁、粉塵濃度高、噪聲大、一些施工部位排水不良等，這些施工環(huán)境條件會(huì)對隧道施工作業(yè)的效率、施工質(zhì)量、質(zhì)量檢查與施工安全造成不良影響。0.3 0.3 公路隧道的特點(diǎn)公路隧道的特點(diǎn)施工環(huán)境差施工環(huán)境差5.0.3 0.3 公路隧道的特點(diǎn)公路隧道的特點(diǎn)隱蔽工程多隱蔽工程多6.除二次襯砌外，超前支護(hù)，噴錨網(wǎng)支護(hù)，剛架支護(hù)，防水層及縱向、環(huán)向排水盲溝，路面下排水暗溝，仰拱填充，預(yù)留預(yù)埋設(shè)施等都屬于隱蔽工程。需要在施工過程中對這些隱蔽工程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查和驗(yàn)收，以保證隧道的整體質(zhì)量。隧道內(nèi)一般實(shí)行24 h循環(huán)施工作業(yè)，施工監(jiān)理人員、施工技術(shù)人員、管理人員及施工監(jiān)控量測人員、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)人員等應(yīng)配合隧道內(nèi)的作業(yè)循環(huán)開展工作，配置要求高，管理難度大。0.3 0.3 公路隧道的特點(diǎn)公路隧道的特點(diǎn)24h24h不間斷施工不間斷施工7.0.3 0.3 公路隧道的特點(diǎn)公路隧道的特點(diǎn)防水要求高防水要求高8.在高等級公路上，車輛行駛速度較快，如果隧道出現(xiàn)滲漏或路面溢水，則會(huì)造成路面濕滑，不利于安全行車，特別是在嚴(yán)寒地區(qū)，冬季隧道內(nèi)的滲漏水會(huì)在隧道上部吊掛冰柱，或在路面形成冰湖，常常會(huì)誘發(fā)交通事故。此外，長期或大量的滲漏水，還會(huì)對隧道內(nèi)的機(jī)電設(shè)備、動(dòng)力及通信線路構(gòu)成威脅。因此，公路隧道應(yīng)有較高的防水要求。0.3 0.3 公路隧道的特點(diǎn)公路隧道的特點(diǎn) 機(jī)動(dòng)車輛通過隧道時(shí)，會(huì)不斷地向隧道內(nèi)排放廢氣。一般來說，由于受自然風(fēng)和交通活塞風(fēng)的作用，短隧道內(nèi)有害氣體的濃度積聚不會(huì)太高，不會(huì)對駕乘人員的身體健康和行車安全構(gòu)成威脅。但是對于長隧道和特長隧道就不同了，自然風(fēng)和交通活塞風(fēng)對隧道內(nèi)空氣的置換作用相對較小，如不采取措施，隧道內(nèi)有害氣體的濃度就會(huì)逐漸升高，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，駕乘人員會(huì)感到不適，隧道內(nèi)能見度降低。因此，必須根據(jù)隧道的具體條件，采用適當(dāng)?shù)耐L(fēng)方式，將新鮮空氣隨風(fēng)流一起送入隧道，稀釋有害氣體，使其濃度降至安全指標(biāo)以內(nèi)。需要運(yùn)營通風(fēng)需要運(yùn)營通風(fēng)9.0.3 0.3 公路隧道的特點(diǎn)公路隧道的特點(diǎn) 高速行駛的車輛在白天接近并穿過隧道時(shí)，其行車環(huán)境要經(jīng)歷一個(gè)“亮暗亮”的變化過程，駕駛員的視覺在此過程中也會(huì)發(fā)生微妙的變化以適應(yīng)環(huán)境變化。為了減小駕駛員通過隧道時(shí)的生理和心理壓力，消除車輛進(jìn)洞時(shí)的黑框或黑洞效應(yīng)及出洞時(shí)的眩光現(xiàn)象，從有利于安全行車的角度考慮，公路隧道一般都需設(shè)照明設(shè)施。需要運(yùn)營照明需要運(yùn)營照明10.公路隧道的縱坡形式一般宜采用單向坡；地下水發(fā)育的長隧道、特長隧道可采用雙向坡。隧道縱坡不應(yīng)小于03%，一般情況下不應(yīng)大于3%；受地形限制時(shí)，高速公路、一級公路的中、短隧道可適當(dāng)加大，但不宜大于4%；短于100 m的隧道，其縱坡可與該公路隧道外的縱坡相同。0.4 0.4 公路隧道設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定公路隧道設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定 高速公路、一級公路的隧道的長度大于100m 時(shí)，應(yīng)設(shè)置照明設(shè)施；二級公路、三級公路、四級公路的隧道，其照明設(shè)施可根據(jù)具體情況設(shè)置。特長隧道和高速公路、一級公路的長隧道必須配置報(bào)警設(shè)施、消防設(shè)施、救助設(shè)施等；二級公路、三級公路的長隧道可根據(jù)需要設(shè)置報(bào)警設(shè)施、消防設(shè)施和救助設(shè)施等。0.4 0.4 公路隧道設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定公路隧道設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定0.5 0.5 公路隧道常見的質(zhì)量問題公路隧道常見的質(zhì)量問題 與其他地下工程一樣，公路隧道在施工期間和建成后一直受地下水的影響。施工期間，地下水會(huì)給施工造成困難，影響工程質(zhì)量；隧道建成后，隧道結(jié)構(gòu)處于地下水的包圍之中，當(dāng)?shù)叵滤枯^大，防水工程構(gòu)造處理不當(dāng)、質(zhì)量欠佳時(shí)，地下水便會(huì)通過一定的渠道滲入或流入隧道內(nèi)部，使襯砌結(jié)構(gòu)受到侵蝕，路面濕滑、結(jié)冰，設(shè)備銹蝕，電路短路，影響美觀等，對行車安全及襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定構(gòu)成威脅。特別是對于一些巖溶區(qū)隧道，在極端天氣下由于其瞬時(shí)排水能力不足，可能導(dǎo)致襯砌背后水壓增高，引發(fā)滲漏水或?qū)е乱r砌爆裂。隧道滲漏隧道滲漏1.0.5 0.5 公路隧道常見的質(zhì)量問題公路隧道常見的質(zhì)量問題隧道滲漏隧道滲漏2.作用在隧道襯砌結(jié)構(gòu)上的壓力與隧道圍巖的性質(zhì)、地應(yīng)力（存在于地殼中的未受工程擾動(dòng)的天然應(yīng)力，也稱為巖體初始應(yīng)力、絕對應(yīng)力或原巖應(yīng)力，廣義上也指地球體內(nèi)的應(yīng)力）的大小及施工方法等因素有關(guān)。由于受技術(shù)和資金條件的限制，一些不利因素在設(shè)計(jì)前是很難準(zhǔn)確確定的，所以在隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常帶有一定的盲目性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足或與圍巖壓力不協(xié)調(diào)，而成襯砌結(jié)構(gòu)開裂、破壞。然而，工程上出現(xiàn)的襯砌開裂更多的則是由于初期支護(hù)不到位、工藝不合理，襯砌厚度不足，混凝土強(qiáng)度不夠，拆模時(shí)間不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻摹Ｒr砌裂縫對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及建成后隧道的安全運(yùn)營構(gòu)成了潛在的威脅。因此，加強(qiáng)施工管理、提高隧道初期支護(hù)和襯砌混凝土質(zhì)量已迫在眉睫。0.5 0.5 公路隧道常見的質(zhì)量問題公路隧道常見的質(zhì)量問題限界受侵限界受侵3.建筑限界是保證車輛安全通過隧道的必要斷面。在公路隧道施工過程中，有時(shí)會(huì)遇到松軟地層。當(dāng)?shù)貕狠^大時(shí)，圍巖的變形量也會(huì)很大，如果施工方法不當(dāng)或支護(hù)形式欠妥、支護(hù)不及時(shí)，就容易導(dǎo)致塌方。另一種施工中的常見現(xiàn)象是在澆筑過程中襯砌混凝土模板強(qiáng)度、剛度不足，出現(xiàn)走模，從而導(dǎo)致限界受侵。為了保證施工安全和避免塌方，嚴(yán)禁在施工過程中倉促襯砌而忽視斷面界限，使建筑限界受侵。0.5 0.5 公路隧道常見的質(zhì)量問題公路隧道常見的質(zhì)量問題 支護(hù)結(jié)構(gòu)同圍巖的緊密接觸是地下結(jié)構(gòu)區(qū)別于地面結(jié)構(gòu)的主要特征。所謂新奧法的出發(fā)點(diǎn)，正是支護(hù)結(jié)構(gòu)同圍巖的共同作用。但是，在施工中由于超欠挖的存在，有的承包人為了經(jīng)濟(jì)省事，通過鋼筋網(wǎng)在作為初期支護(hù)的噴射混凝土層背后填充石塊或其他異物，以取代噴混凝土充填空間，造成圍巖與初期支護(hù)之間不密實(shí)，甚至存在大的空區(qū)（洞）。在二次襯砌施工過程中，由于泵送混凝土壓力不足、流動(dòng)性不好、重力作用、抽拔泵送管過早過快等原因，拱頂混凝土往往難以飽滿，造成二次襯砌背后形成較大空區(qū)（洞），襯砌結(jié)構(gòu)受力條件變差，誘發(fā)襯砌內(nèi)緣壓裂、掉塊的現(xiàn)象。支護(hù)結(jié)構(gòu)同圍巖結(jié)合不密實(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)同圍巖結(jié)合不密實(shí)4.0.5 0.5 公路隧道常見的質(zhì)量問題公路隧道常見的質(zhì)量問題襯砌拱腳下沉或仰拱底鼓襯砌拱腳下沉或仰拱底鼓5.隧道邊墻腳和仰拱施工是隧道工程質(zhì)量較為突出的部位，由于邊墻腳欠挖、縱向排水盲管侵占二次襯砌空間，造成邊墻腳襯砌厚度嚴(yán)重不足；邊墻腳與仰拱的連接未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的狀態(tài)，引起隧道襯砌拱腳下沉。仰拱未按設(shè)計(jì)曲率開挖、深度不足，仰拱及仰拱填充采用左右分幅施工，使仰拱沒有起到應(yīng)有的作用，造成仰拱底鼓現(xiàn)象。0.5 0.5 公路隧道常見的質(zhì)量問題公路隧道常見的質(zhì)量問題路面開裂、冒水路面開裂、冒水6.在公路隧道常見的質(zhì)量問題中，隧道路面開裂和冒水的現(xiàn)象也很突出。路面結(jié)構(gòu)厚度不足、隧底虛渣填筑、仰拱及仰拱填充不符合設(shè)計(jì)要求、排水盲溝構(gòu)造不合理，施工不精細(xì)造成堵塞、遺漏、高程不準(zhǔn)等，都可能引起隧道路面、開裂冒水。隧道路面的開裂、冒水會(huì)造成路面板損壞、跳車、路面濕滑，寒冷地區(qū)還可能造成路面結(jié)冰，危及行車安全。0.5 0.5 公路隧道常見的質(zhì)量問題公路隧道常見的質(zhì)量問題通風(fēng)、照明不良通風(fēng)、照明不良7.部分運(yùn)營隧道有害氣體濃度超限，洞內(nèi)照明昏暗，會(huì)造成行車環(huán)境不良，威脅行車安全。為了不降低隧道的使用標(biāo)準(zhǔn)并確保其安全運(yùn)營，應(yīng)在安裝設(shè)備時(shí)對設(shè)備性能指標(biāo)進(jìn)行檢測、檢查，在隧道運(yùn)營中，應(yīng)加強(qiáng)管理，定期對隧道通風(fēng)，對照明效果進(jìn)行抽檢、維護(hù)，保證風(fēng)機(jī)與燈具的開啟強(qiáng)度。Thank you