地下工程施工及技术—隧道

目 录一、前言一、前言二、新奥法简介二、新奥法简介三、隧道的施工方法三、隧道的施工方法四、几点体会四、几点体会十月 231一、一、前前 言言十月 232 隧道工程发展现状与发展趋势一、隧道的概念及种类一、隧道的概念及种类1隧道的概念 狭义定义：用以保持地下空间作为交通孔道的工狭义定义：用以保持地下空间作为交通孔道的工程建筑物。程建筑物。广义定义：以某种用途，在地面下用任何方法按广义定义：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。的洞室。2隧道的种类 按不同的分类方式不同的分类方法：按不同的分类方式不同的分类方法：土质隧道土质隧道石质隧道石质隧道按所处的地质条件按所处的地质条件浅埋隧道浅埋隧道深埋隧道深埋隧道按隧道的埋置深度按隧道的埋置深度山岭隧道山岭隧道城市隧道城市隧道按所处的地理位置按所处的地理位置 水底隧道水底隧道铁路隧道铁路隧道公路隧道公路隧道地下铁道地下铁道人行通道人行通道交通类隧道交通类隧道引水隧道引水隧道尾水隧道尾水隧道导流隧道导流隧道泄洪隧道泄洪隧道水工隧道水工隧道给水隧道给水隧道排水隧道排水隧道管路隧道管路隧道市政隧道市政隧道采矿巷道采矿巷道运输巷道运输巷道矿山矿山隧道隧道按隧道的用途按隧道的用途人防隧道人防隧道铁路隧道的长度等级划分：铁路隧道的长度等级划分：1、长度在500m及以下为短隧道；2、长度在500m以上至3km为中长隧道；3、长度在3km以上至10km为长隧道；4、长度在10km以上为特长隧道；十月 236铁路隧道的开挖断面等级划分：铁路隧道的开挖断面等级划分：1、断面积在10m2及以下为小断面；2、断面积在10m2以上至50 m2为中等断面；3、断面积在50m2以上至100 m2为大断面；4、断面积在100 m2以上为特大断面；十月 237二、我国隧道及地下工程发展的现状二、我国隧道及地下工程发展的现状(一)规模 1交通类隧道 (1)铁路隧道铁路隧道 据有关部门统计，我国大陆2013年底运营铁路隧道有11074座，总长893878km；2014年在建的铁路隧道有4206座，长度779515km；已规划有4600余座铁路隧道，总长10600km。目前运营铁路最长的隧道为关角隧道，长32645m；运营最长的水下隧道是狮子洋隧道，长度10800m。在建最长的铁路隧道为中缅铁路大通道大（理）至瑞（丽）铁路高黎贡山隧道，长34538m。武广222座172.152km广深24座32.016km郑西38座76.876km石太32座74.904km合武37座64.706km甬温59座88.115km温福59座149.423km福厦37座40.406km广珠4座4.172km在建客运专线隧道在建客运专线隧道 (2)公路隧道公路隧道 截至2013年底，我国大陆有公路隧道11359座，总长96056km，与2012年相比净增1337座，长度增加15529km。进入21世纪以来，我国高速公路增长迅速，20102013年，高速公路的增长率为290%，而其隧道总里程与座数的增长率分别为467%和 350%，远高于公路本身的增长率。目前运营最长的公路隧道为秦岭终南山隧道，长18020m；其次为麦积山隧道，长12286m；第3位为包家山隧道，长11193m。在我国公路隧道方面，跨江越海隧道工程蓬勃发展。(3)地下铁道地下铁道 截至2013年末，中国大陆已有19个城市开通了地铁，拥有83条运营线路，总里程达2746km；至 2014年 底，运 营 里 程 会 超 过3000km。另有15个城市的首条地铁线正在建设中。目前全部在建的地铁线路达106条，总里程超过2400km。2水工隧洞 据不完全统计，截至2013年，已建成的地下水电站已超过3000座，已建成的各类水工隧洞超过10000km；正在建设的引水隧洞超过1000km；已规划的引水隧洞工程长度超过2000km。目前在建的、长度比较长的引水隧洞有引汉济渭工程秦岭特长输水隧洞（全长983km）、引红济石工程隧洞（全长1976km）、引洮工程隧洞（长9635km）、引大济湟工程隧洞（全长2417km）、辽西北供水工程隧洞（全长230km）、吉林中部引松供水工程隧洞（全长134631km，隧洞直径66m，采用TBM施工）。3地下工程地下工程 城市地下空间的开发与利用：地下商场，地下车库，地下仓库等地下建筑物以及各大中型平战结合工程相继建设。地下共同管沟：如石家庄同其他城市一样供电线路基本要穿行于地下隧道中。地下储、输油气工程(二)技术状况1长大隧道长大隧道 钻钻爆爆法法施施工工(大大瑶瑶山山隧隧道道、秦秦岭岭铁铁路路隧隧道道平平导导、秦岭公路隧道秦岭公路隧道)快速掘进快速掘进(月进尺月进尺500m，已达世界水平，已达世界水平)出碴运输系统出碴运输系统 通风系统通风系统 TBM施工施工(秦岭隧道、在建大伙房隧道秦岭隧道、在建大伙房隧道)TBM快速掘进与对不良地层的适应性快速掘进与对不良地层的适应性 出碴运输系统出碴运输系统 大瑶山隧道大瑶山隧道v标志性工程标志性工程新奥法成功应用新奥法成功应用施工进度施工进度全隧道最高年成洞全隧道最高年成洞4245m,月成洞月成洞521m单单口口月月成成洞洞218m，开开挖挖205m，衬衬砌砌303m大瑶山隧道秦岭隧道秦岭隧道v标志性工程标志性工程20世纪建成的最长铁路隧道世纪建成的最长铁路隧道TBM成功应用成功应用施工进度施工进度TBM施工施工最高日进尺最高日进尺40.5m,月进尺月进尺528.1m钻爆法施工钻爆法施工最高月进尺最高月进尺456m秦岭隧道乌鞘岭隧道乌鞘岭隧道v标志性工程标志性工程通过通过4条区域性大断层和条区域性大断层和3000m千枚岩地层千枚岩地层创造了单线隧道施工进度最快纪录创造了单线隧道施工进度最快纪录级围岩单工作面级围岩单工作面436m/月月级围岩连续级围岩连续5个月进度个月进度200m、级围岩交错情况下平均月掘进级围岩交错情况下平均月掘进324m、级级围围岩岩交交错错情情况况下下单单工工作作面面最最高高成成洞洞271.8m/月，连续月，连续6个月成洞超过个月成洞超过200m乌鞘岭隧道乌鞘岭隧道v标志性工程标志性工程软岩深埋复杂应力隧道的修建技术取得突破软岩深埋复杂应力隧道的修建技术取得突破高地应力高地应力软岩大变形软岩大变形富水富水乌鞘岭隧道风火山和昆仑山隧道风火山和昆仑山隧道v标志性工程标志性工程高海拔高海拔4995m冻土冻土设计施工设计施工双层模筑混凝土双层模筑混凝土多道防水措施多道防水措施保温隔热措施保温隔热措施低温早强耐久性防水混凝土低温早强耐久性防水混凝土洞内空调洞内空调风火山隧道昆仑山隧道2不良地质隧道施工技术不良地质隧道施工技术 富水断层破碎地质富水断层破碎地质 流砂地质流砂地质 岩溶地质岩溶地质 高地应力岩爆高地应力岩爆 高地应力挤压大变形高地应力挤压大变形 煤系地层煤系地层 湿陷性黄土湿陷性黄土 3设计理论设计理论 隧道结构或地下结构与地面结构所处环境不同，隧道结构或地下结构与地面结构所处环境不同，它是处在岩土地层或通称为围岩中，既受到围岩的它是处在岩土地层或通称为围岩中，既受到围岩的荷载作用，又受到围岩的约束有利作用。荷载作用，又受到围岩的约束有利作用。荷载荷载结构结构地层地层结构结构目前的设计理论目前的设计理论收敛收敛约束约束经验类比经验类比 针对不同条件采用不同的设计理论。针对不同条件采用不同的设计理论。水平压力e竖直压力q脱离区拱棚边墙变形后外轮廓线仰拱抗 力 区底压力弹性抗力太行山隧道太行山隧道四四 长大隧道工程概况长大隧道工程概况 太行山特长隧道位于石太客运专线孤山车站太行山特长隧道位于石太客运专线孤山车站和盂县车站之间，是本线的重点控制工程，隧和盂县车站之间，是本线的重点控制工程，隧道通过该段太行山山脉的主峰越宵山，越宵山道通过该段太行山山脉的主峰越宵山，越宵山最高高程为最高高程为1320m，隧道最大埋深，隧道最大埋深445m，太行，太行山隧道设计为双洞单线隧道，两线线间距山隧道设计为双洞单线隧道，两线线间距35m。隧道左线进口里程为隧道左线进口里程为DK69+276，出口里程为，出口里程为DK97+168，隧道全长，隧道全长27892 m；隧道右线进口；隧道右线进口里程为右里程为右DK69+286，出口里程为右，出口里程为右DK97+163，隧道全长，隧道全长27877 m。大瑶山隧道群大瑶山隧道群 大瑶山一号隧道、二号隧道和三号隧道共大瑶山一号隧道、二号隧道和三号隧道共3座隧道组成，长度分别为座隧道组成，长度分别为10081m、6024m和和8387m。双线隧道，线间距。双线隧道，线间距5m，最高时速，最高时速350km/h，有效断面积，有效断面积100m2。总工期。总工期40个月。个月。一号隧道右侧设置一号隧道右侧设置2268m的平导，出口左侧的平导，出口左侧设置设置885m的横洞；的横洞；二号隧道进出口左侧分别设置长约二号隧道进出口左侧分别设置长约340和和320m的横洞；的横洞；三号隧道进出口左侧分别设置长约三号隧道进出口左侧分别设置长约256m和和1272m的平导。的平导。大瑶山隧道狮子洋隧道狮子洋隧道 位于广深港客运专线东涌站至虎门站区间，位于广深港客运专线东涌站至虎门站区间，穿越珠江口狮子洋河段，是中国第一座水下铁穿越珠江口狮子洋河段，是中国第一座水下铁路隧道，行车目标值路隧道，行车目标值350km/h。工程范围全长工程范围全长10800m，隧道长度，隧道长度10490m，引道敞开段长引道敞开段长310m。明、暗挖加盾构法施工。明、暗挖加盾构法施工。隧道采用双洞单线结构，断面净空有效面积约隧道采用双洞单线结构，断面净空有效面积约65m2。盾构段结构内径。盾构段结构内径9.8m，外径，外径10.8m，管，管片厚度片厚度50cm，采用，采用7+1分块方式，单层钢筋混分块方式，单层钢筋混凝土衬砌。左右线之间的联络横通道凝土衬砌。左右线之间的联络横通道23处。盾处。盾构段采用构段采用4台泥水平衡式盾构施工，总工期台泥水平衡式盾构施工，总工期41个月。个月。狮子洋隧道浏阳河隧道浏阳河隧道 武广客运专线，全长武广客运专线，全长10100m。下穿京珠高。下穿京珠高速公路、星沙开发区、浏阳河与长沙市机场高速公路、星沙开发区、浏阳河与长沙市机场高速公路。设计为单洞双线，线间距速公路。设计为单洞双线，线间距5m，行车目，行车目标值标值350km/h。断面净空有效面积约。断面净空有效面积约100m2。设计施工工期设计施工工期27个月，设置个月，设置3座竖井和座竖井和1个斜个斜井。竖井采用矩形结构，位于隧道顶；斜井采井。竖井采用矩形结构，位于隧道顶；斜井采用无轨运输。用无轨运输。浏阳河隧道二、新奥法简介二、新奥法简介十月 2336一、新奥法（NATM）概述二、新奥法施工的基本程序三、新奥法施工的基本原则一、新奥法（NATM）概述“新奥法新奥法”，即奥地利隧道施工新方法，是奥地利隧道学家腊布希维兹教授在总即奥地利隧道施工新方法，是奥地利隧道学家腊布希维兹教授在总结锚喷支护技术的基础上首先提出的，简称为结锚喷支护技术的基础上首先提出的，简称为NATM(New Austrian Tunnelling Method）、它是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，采用锚杆和喷射混凝）、它是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，采用锚杆和喷射混凝土作为初期支护，把理论、量测和经验结合在一起，达到坑道的基本稳定，待隧土作为初期支护，把理论、量测和经验结合在一起，达到坑道的基本稳定，待隧道开挖成形后，再逐步地施作内层衬砌作为安全储备，以保持隧道长期稳定的施道开挖成形后，再逐步地施作内层衬砌作为安全储备，以保持隧道长期稳定的施工方法。同时又是一系列指导设计和施工的原则。工方法。同时又是一系列指导设计和施工的原则。新奥法主要采用锚杆和喷射混凝土作为维护围岩稳定的初期支护，以帮助围岩获得新奥法主要采用锚杆和喷射混凝土作为维护围岩稳定的初期支护，以帮