1、1.1隧道的定义隧道的定义 通常指用作地下通道的工程建筑物。通常指用作地下通道的工程建筑物。19701970年，年，OECD(OECD(世界经济合作与发展组织世界经济合作与发展组织)隧道会议隧道会议从技术方面给隧道定义：以任何方式修建，最终使从技术方面给隧道定义：以任何方式修建，最终使用于地表以下的条形建筑物，其内部空洞净空断面用于地表以下的条形建筑物，其内部空洞净空断面在在2m2m2 2以上者均为隧道。以上者均为隧道。1.2隧道工程的发展概况隧道工程的发展概况 原始时代原始时代 即人类的出现到纪元前即人类的出现到纪元前30003000年的新石器年的新石器时代，是人类利用隧道来防御自然威胁的穴
2、居时时代，是人类利用隧道来防御自然威胁的穴居时代。隧道是用兽骨等工具开挖，修筑在可以自身代。隧道是用兽骨等工具开挖，修筑在可以自身稳定而无需支撑的地层中。稳定而无需支撑的地层中。远古时代远古时代 从纪元前从纪元前30003000年到年到5 5世纪，是为生活和世纪，是为生活和军事防御目的而利用隧道的时代。这个时代隧道军事防御目的而利用隧道的时代。这个时代隧道的开发技术形成了现代隧道开发技术的基础。例的开发技术形成了现代隧道开发技术的基础。例如，古埃及金字塔的建设就开始修建了地下建筑。如，古埃及金字塔的建设就开始修建了地下建筑。纪元前纪元前22002200年间的古代巴比伦王朝为连结宫殿和年间的古代
3、巴比伦王朝为连结宫殿和神殿而修建了约神殿而修建了约1km1km长的隧道，断面为长的隧道，断面为3.63.64.5m4.5m，施工期间将幼发拉底河水流改道，采用明挖法建施工期间将幼发拉底河水流改道，采用明挖法建造，该隧道是一种砖砌建筑。造，该隧道是一种砖砌建筑。中世纪时代中世纪时代 约从约从5世纪到世纪到14世纪的世纪的1000年左年左右。这个时期正是欧洲文明的低潮期，建设技右。这个时期正是欧洲文明的低潮期，建设技术发展缓慢，隧道技术没有值得一提的进步。术发展缓慢，隧道技术没有值得一提的进步。但由于对地下矿产资源铜、铁等的需求，开始但由于对地下矿产资源铜、铁等的需求，开始了矿石开采。了矿石开采。
4、近代和现代近代和现代 即从即从16世纪以后的产业革命开始。世纪以后的产业革命开始。这个时期由于炸药的发明和应用，加速了隧道这个时期由于炸药的发明和应用，加速了隧道技术的发展。如有益矿物的开采，灌溉、运河、技术的发展。如有益矿物的开采，灌溉、运河、公路和铁路隧道的修建以及随着城市的发展修公路和铁路隧道的修建以及随着城市的发展修建地下铁道、上下水道等，使得隧道的技术得建地下铁道、上下水道等，使得隧道的技术得到极大的发展，其应用范围迅速扩大。到极大的发展，其应用范围迅速扩大。1.3隧道技术的发展与成就隧道技术的发展与成就 据现有资料记载，我国最早的交通隧道是位于今陕西汉中县的据现有资料记载，我国最早
5、的交通隧道是位于今陕西汉中县的石门石门隧道，建于公元隧道，建于公元66年，是供马车和行人通行的。年，是供马车和行人通行的。世界上最早的隧道是公元前世界上最早的隧道是公元前2200年，巴比伦国王为连结宫殿而年，巴比伦国王为连结宫殿而修建的隧道。修建的隧道。测量技术的出现，推动了隧道技术的进步。人们利用棚架支撑测量技术的出现，推动了隧道技术的进步。人们利用棚架支撑岩层和卷扬提升土石，从两端洞口开挖隧道，数量较多的各种岩层和卷扬提升土石，从两端洞口开挖隧道，数量较多的各种用途的隧道和水工隧道开始增多。用途的隧道和水工隧道开始增多。14世纪发明了火药，推动了隧道技术发展。世纪发明了火药，推动了隧道技术
6、发展。1679年用于法国拉年用于法国拉恩开得克运河隧道开挖，获得极大成功，隧道挖掘技术得到飞恩开得克运河隧道开挖，获得极大成功，隧道挖掘技术得到飞速的发展。速的发展。19世纪的产业革命，隧道开挖出现了各种新方法，迎来了近代世纪的产业革命，隧道开挖出现了各种新方法，迎来了近代隧道开挖技术的新曙光。隧道开挖技术的新曙光。1818年布鲁内尔（年布鲁内尔（Brune1）发明了）发明了盾构，意大利物理学家欧拉顿（盾构，意大利物理学家欧拉顿（Erardon）提出以压缩空气平）提出以压缩空气平衡软弱地层涌水压力。防止地层坍塌的方法后，英国的科克伦衡软弱地层涌水压力。防止地层坍塌的方法后，英国的科克伦（Co-
7、Chrane）利用这个原理发明用压缩空气开挖水底隧道的）利用这个原理发明用压缩空气开挖水底隧道的方法。方法。新中国成立以来，为改变国家的经济布局，新中国成立以来，为改变国家的经济布局，发展内地和山区的经济，先后修建了数十条发展内地和山区的经济，先后修建了数十条隧道比重较大的山区铁路。使得我国在铁路隧道比重较大的山区铁路。使得我国在铁路隧道的数量和施工技术上都有了较大发展，隧道的数量和施工技术上都有了较大发展，逐渐掌握了隧道建筑的近代技术，从人力为逐渐掌握了隧道建筑的近代技术，从人力为主体的施工转向以机械开挖为主体的施工，主体的施工转向以机械开挖为主体的施工，技术上有了质的飞跃。技术上有了质的飞
8、跃。1979年开始正式推广新奥法年开始正式推广新奥法 我国公路隧道的建设发展相对迟缓。近几年由于我国公路隧道的建设发展相对迟缓。近几年由于高速公路建设的加快，公路隧道的数量已开始成高速公路建设的加快，公路隧道的数量已开始成倍的增长，据不完全统计，到倍的增长，据不完全统计，到1999年底，我国年底，我国已建成的公路隧道达已建成的公路隧道达1217座，单洞总延长超过座，单洞总延长超过406km。隧道名称隧道长度（隧道名称隧道长度（m）营运条件大溪岭隧道）营运条件大溪岭隧道4100双向、双车道二郎山隧道双向、双车道二郎山隧道4160单向、双车单向、双车道华莹山隧道道华莹山隧道4770单向、双车道鹧鸪
9、山隧道单向、双车道鹧鸪山隧道4400单向、双车道木鱼槽隧道单向、双车道木鱼槽隧道3600双向、双车双向、双车道八达岭隧道道八达岭隧道3455双向、双车道真武山隧道双向、双车道真武山隧道（重庆）（重庆）3100单向、双车道中梁山隧道（重庆）单向、双车道中梁山隧道（重庆）3165单向、双车道牛郎河隧道单向、双车道牛郎河隧道3920单向、双车单向、双车道猫狸岭隧道道猫狸岭隧道3600单向、双车道单向、双车道 秦岭终南山隧秦岭终南山隧道道18100双洞、单向、双车道双洞、单向、双车道目前世界上已建成公路隧道，最长的瑞士目前世界上已建成公路隧道，最长的瑞士16.918km16.918km的圣哥达隧道，而
10、挪威正在的圣哥达隧道，而挪威正在修建的修建的AurlandAurlandLaerdalLaerdal公路隧道，长度达公路隧道，长度达24.5km24.5km。世界上长大公路隧道的概况。世界上长大公路隧道的概况列于表列于表1.21.2。其中通过阿尔卑斯山最高峰下连接法国和意大利的勃朗峰。其中通过阿尔卑斯山最高峰下连接法国和意大利的勃朗峰(Mt.Blance)(Mt.Blance)隧道，全长隧道，全长11.6km11.6km，道路宽，道路宽7.0m7.0m，从顶板到路面高，从顶板到路面高6m6m，断面呈马蹄，断面呈马蹄形，衬砌厚形，衬砌厚80cm80cm，法国侧入口标高为，法国侧入口标高为1274
11、m1274m，意大利侧标高为，意大利侧标高为1381m1381m，最大埋深约，最大埋深约2500m2500m，双车道相向运行，最高限速为，双车道相向运行，最高限速为8080公里公里/小时。小时。19591959年开工，年开工，19651965年开始年开始运营运营 表1.21.2 世界各国已建成和在建的长度大于世界各国已建成和在建的长度大于10km10km的公路隧道的公路隧道隧道名称国家长度（m）勃朗峰（Mt.Blance）法国意大利11600弗雷儒斯（Frejus）法国意大利12901圣哥达（St.Gothard）瑞士16918阿尔贝格（Arlberg）奥地利13927格兰萨索（Gran Sa
12、sso）意大利10173关越I（Kan-Etsu）日本10920关越II（Kan-Etsu）日本11010居德旺恩（Gudvanga）挪威11400Folgefonn挪威11100Aurland Laerdal挪威24500坪林（Pinglin）中国台湾12900Hida日本10750秦岭终南山隧道中国181001.41.4隧道的分类及其作用隧道的分类及其作用1、按按分（常用分类方法）分（常用分类方法）(1)(1)交通隧道：提供运输的孔道和通道，主要交通隧道：提供运输的孔道和通道，主要有：铁路隧道、公路隧道、水底隧道、地下铁有：铁路隧道、公路隧道、水底隧道、地下铁道、人行地道。道、人行地道。(
13、2)(2)水工隧道：是水利工程和水利发电枢纽的一个重要组水工隧道：是水利工程和水利发电枢纽的一个重要组成部分。主要包括：成部分。主要包括：引水隧道：把水引入水电站发电机组产生动力资源。引水隧道：把水引入水电站发电机组产生动力资源。尾水隧道：把发电机组排出的废水送出去的隧道。尾水隧道：把发电机组排出的废水送出去的隧道。导流隧道（泄洪隧道）：疏导水流导流隧道（泄洪隧道）：疏导水流 排沙隧道：用于冲刷水库中淤积的泥沙而修建的隧道排沙隧道：用于冲刷水库中淤积的泥沙而修建的隧道水工隧道水工隧道 (3)(3)市政隧道：是城市中为安置各种不同市政设市政隧道：是城市中为安置各种不同市政设施的地下孔道。主要有：
14、给水隧道、污水隧道、施的地下孔道。主要有：给水隧道、污水隧道、管路隧道、线路隧道、人防隧道。管路隧道、线路隧道、人防隧道。(例如：综合管网、海底设施隧道等例如：综合管网、海底设施隧道等)(4)(4)矿山隧道：其作用主要是为采矿服务的。主矿山隧道：其作用主要是为采矿服务的。主要有：运输巷道、给水隧道、通风隧道。要有：运输巷道、给水隧道、通风隧道。地下电缆隧洞地下电缆隧洞隧洞开挖图隧洞开挖图2 2、按隧道、按隧道分（公路隧道规范）：分（公路隧道规范）：(1)(1)特长隧道：特长隧道：L3000 mL3000 m (2)(2)长长 隧隧 道：道：3000 m L1000 m3000 m L1000
15、m (3)(3)中长隧道：中长隧道：1000 m L500 m1000 m L500 m (4)(4)短短 隧隧 道：道：L500 mL500 m3 3、按断面、按断面分：分：(1)(1)特大断面隧道：断面积在特大断面隧道：断面积在100m100m2 2 以上以上 (2)(2)大断面大断面 隧隧 道：断面积在道：断面积在50100m50100m2 2 之间之间 (3)(3)中等断面隧道：断面积在中等断面隧道：断面积在2050m2050m2 2 之间之间 (4)(4)小断小断 面面 隧道：断面积隧道：断面积20 m20 m2 2 以下以下 4 4、按隧道所处的、按隧道所处的划分：划分：山岭隧道山
16、岭隧道 水底隧道水底隧道 城市隧道城市隧道 隧道是交通线上的重要组成部分，是国家重要的基础设施；重要性重要性 1.5隧道在交通建设中有哪些作用？隧道在交通建设中有哪些作用？快速畅通的交通网是经济发展的前提，低等级公路低等级公路已不适应高速经济发展的需要；必要性必要性隧道使公路里程大大缩短隧道使公路里程大大缩短 目前我国高速公路相对较少，与我国人口、经济发展相比，太少。社会经济发展，交通必先行。紧迫性紧迫性1.61.6隧道的力学特点隧道的力学特点 隧道力学隧道力学研究围岩体的强度、变形和渗流特性研究围岩体的强度、变形和渗流特性以及与此有关的工程问题以及与此有关的工程问题连续介质力学连续介质力学的
17、知识的知识岩土力学岩土力学的理论的理论实验规律及工实验规律及工程实践经验程实践经验隧道工程的隧道工程的隐蔽性隐蔽性隧道的特点隧道的特点隧道工程的隧道工程的施工环境差施工环境差隧道的特点隧道的特点隧道工程的隧道工程的大量涌水大量涌水隧道的特点隧道的特点隧道隧道结构结构构造构造主体构主体构造物造物附属构附属构造物造物洞身洞身衬砌衬砌洞门构洞门构造物造物洞身衬砌的平、纵、横断面的形洞身衬砌的平、纵、横断面的形状由道路隧道的几何设计确定状由道路隧道的几何设计确定 衬砌断面的轴线形状和衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定厚度由衬砌计算决定 明洞明洞通风通风照明照明排水、消防、通讯等排水、消防、通讯等1
18、.7 1.7 洞身衬砌洞身衬砌（1 1）洞身衬砌的类型）洞身衬砌的类型（2 2）支护结构）支护结构 衬衬砌结构形式，主要根据地质地形条砌结构形式，主要根据地质地形条件，考虑结构受力的合理性、施工方法件，考虑结构受力的合理性、施工方法等因素来确定等因素来确定。适用条件适用条件：垂直围岩压力为大、水平围岩压力小的情况下；垂直围岩压力为大、水平围岩压力小的情况下；一般适用于一般适用于、级围岩，有时也可用于级围岩，有时也可用于 级围岩级围岩.割圆拱：割圆拱：r1=r2r1=r2、坦三心圆拱、坦三心圆拱:r1r2:r1r2、尖三心圆拱、尖三心圆拱 :r1r2:r1r2 适用条件：适用条件：通常用在通常用
19、在 级以下的围岩水平级以下的围岩水平压力较大压力较大 的情况下的情况下(4)(4)偏压衬砌偏压衬砌 当山体地面坡陡于当山体地面坡陡于l l：2.52.5，线路外侧山体覆盖较薄，线路外侧山体覆盖较薄，或于地质构造造成的偏压，衬砌为承受这种不对称，或于地质构造造成的偏压，衬砌为承受这种不对称围岩压力而采用围岩压力而采用(5)(5)喇叭口隧道衬砌喇叭口隧道衬砌 (6)(6)圆形断面隧道圆形断面隧道 为了抵御膨胀性围岩压力，山岭隧道为了抵御膨胀性围岩压力，山岭隧道也可以采用也可以采用圆形或近似圆形断面圆形或近似圆形断面;盾构法盾构法 沉管法施工的隧道沉管法施工的隧道。(7)(7)矩形断面衬砌矩形断面衬
20、砌 沉管法、明挖法施工时，广泛采用矩形断沉管法、明挖法施工时，广泛采用矩形断面衬砌面衬砌 初期支护初期支护(一次支护一次支护):):木木支撑、型钢支撑、格栅支支撑、型钢支撑、格栅支撑、锚喷支护等。撑、锚喷支护等。永久支护永久支护(二次支护、二二次支护、二次衬砌次衬砌):):整体衬砌、复合整体衬砌、复合式衬砌、拼装衬砌及锚喷式衬砌、拼装衬砌及锚喷衬砌等衬砌等4 4种。种。1.7.2 1.7.2 支护结构支护结构初期支护结构初期支护结构永久支护结构永久支护结构1.8.1 1.8.1 洞门的概念及其作用洞门的概念及其作用 洞门的概念：洞门的概念：洞门是隧道两端的外露部分，也是联洞门是隧道两端的外露部
21、分，也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构。系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构。洞门的主要作用洞门的主要作用 保证洞口边坡的安全和仰坡的稳定；保证洞口边坡的安全和仰坡的稳定；汇集在洞口附近的仰、边坡上的地表水，并引离隧汇集在洞口附近的仰、边坡上的地表水，并引离隧道，减少洞口土石方开挖量；道，减少洞口土石方开挖量；作为隧道的标志性建筑物，应与隧道的规模、使用作为隧道的标志性建筑物，应与隧道的规模、使用特性以及周围建筑物、地形条件等要相协调特性以及周围建筑物、地形条件等要相协调 。1.8 洞门洞门1.8.2 1.8.2 洞门的形式洞门的形式（1 1）端墙式洞门）端墙式洞门（2 2）翼墙式洞门）翼墙式
22、洞门（3 3）环框式洞门）环框式洞门（4 4）台阶式洞门）台阶式洞门（5 5）遮光棚式洞门）遮光棚式洞门端墙式洞门端墙式洞门柱式洞门柱式洞门台阶洞门台阶洞门翼墙式洞门翼墙式洞门柱式路堑明洞隧道门柱式路堑明洞隧道门翼墙式路堑明洞隧道门翼墙式路堑明洞隧道门半半路路堑堑偏偏压压明明洞洞隧隧道道门门半半路路堑堑单单压压式式明明洞洞隧隧道道门门削竹式隧道门图2高速公路削竹式隧道门高速公路削竹式隧道门1 1仰坡坡脚至洞门端墙顶帽仰坡坡脚至洞门端墙顶帽背的水平距离，一般不小背的水平距离，一般不小于于1.5m1.5m。2 2洞门端墙顶宜高出仰坡坡洞门端墙顶宜高出仰坡坡脚不小于脚不小于0.5m0.5m。3 3洞
23、门端墙与仰坡之间水沟洞门端墙与仰坡之间水沟沟底至衬砌拱顶外缘的高沟底至衬砌拱顶外缘的高度，一般不小于度，一般不小于1m1m。4 4一般隧道门端墙、翼墙、一般隧道门端墙、翼墙、挡土墙设计为仰斜式墙身挡土墙设计为仰斜式墙身时，墙背坡度不宜缓于时，墙背坡度不宜缓于1:1:0.30.3。1.8.3 1.8.3 洞门的构造要求洞门的构造要求1.8.3洞门的构造要求洞门的构造要求洞门的构造要求洞门的构造要求1.8.4 1.8.4 洞门的基础洞门的基础1 1、洞门端墙、翼墙、挡土墙基础必须洞门端墙、翼墙、挡土墙基础必须置于稳固地基上置于稳固地基上，基底松碴应清除干，基底松碴应清除干净，以防止滑动和不均匀沉陷
24、。净，以防止滑动和不均匀沉陷。2 2、在松软地基上设置基础，当地基承、在松软地基上设置基础，当地基承载力不足时，可结合具体条件载力不足时，可结合具体条件采取换采取换填。扩大基础、桩基、地基加固等措填。扩大基础、桩基、地基加固等措施施。3 3基础埋置深度基础埋置深度 (1)(1)洞门端墙、翼墙、挡土墙基础应埋洞门端墙、翼墙、挡土墙基础应埋入路基面以下一定深度。土质地基埋入路基面以下一定深度。土质地基埋置深度不应小于置深度不应小于1 1米。且米。且应符合基底应符合基底应力的要求应力的要求。(2)(2)洞门端墙嵌入路堑边坡的深度根据洞门端墙嵌入路堑边坡的深度根据坡度不同取值坡度不同取值3030505
25、0厘米。厘米。(3)(3)在洞门端墙厚度范围内的洞口衬砌在洞门端墙厚度范围内的洞口衬砌基础埋置深度，应与端墙基础相同。基础埋置深度，应与端墙基础相同。(4)(4)为保证洞门稳固和施工方便，衬砌为保证洞门稳固和施工方便，衬砌边墙外侧的洞门端墙基础宽度一般不边墙外侧的洞门端墙基础宽度一般不小于小于0.5m0.5m(5)(5)当墙基础砌筑在稳定坚硬的基岩斜当墙基础砌筑在稳定坚硬的基岩斜坡上时基础可切割成台阶状。坡上时基础可切割成台阶状。4 4当洞门挡当洞门挡(翼翼)墙受滑动控制时可采用墙受滑动控制时可采用倾斜基底或凸形基底等防滑措施基底倾斜基底或凸形基底等防滑措施基底倾斜度，土质地基一般不大于倾斜度
26、，土质地基一般不大于0.2:10.2:1，稳，稳定岩石地基不大于定岩石地基不大于0.30.3：1 1。5 5检算倾斜基底稳定时，除检算沿基底的检算倾斜基底稳定时，除检算沿基底的滑动稳定外，尚应检算沿地基上层的水滑动稳定外，尚应检算沿地基上层的水平剪切应力。平剪切应力。1.8.5洞门施工要求洞门施工要求1 1洞门宜尽早修建，并尽可能避免在雨季施洞门宜尽早修建，并尽可能避免在雨季施工洞门修筑前应作好洞口及仰坡周围的排工洞门修筑前应作好洞口及仰坡周围的排水、截水设施，以保护边、仰坡的稳定。水、截水设施，以保护边、仰坡的稳定。2 2当洞口边、仰坡土石有剥落可能时，坡面当洞口边、仰坡土石有剥落可能时，坡
27、面应清理并予以防护应清理并予以防护3 3洞门端墙厚度范围内的结构，应与洞口环洞门端墙厚度范围内的结构，应与洞口环节衬砌采用同一材料整体灌筑。节衬砌采用同一材料整体灌筑。4 4翼墙和洞口挡土墙应与端墙同时翼墙和洞口挡土墙应与端墙同时砌筑当翼墙需分段修建时，其墙砌筑当翼墙需分段修建时，其墙身应留施工缝，并应检算施工状态身应留施工缝，并应检算施工状态稳定性。稳定性。5.5.洞门端墙洞门端墙,翼墙翼墙,挡土墙墙身砌出挡土墙墙身砌出地面后地面后,基坑必须及时回填夯实，基坑必须及时回填夯实，顶面作成不小于顶面作成不小于4%4%的排水坡。的排水坡。1.8.6洞门的结构计算洞门的结构计算 隧道洞门计算原理及方
28、法隧道洞门计算原理及方法 洞门是支挡洞口正面仰坡和路堑洞门是支挡洞口正面仰坡和路堑边坡的结构物，洞门视为墙背承边坡的结构物，洞门视为墙背承受土压力的挡土墙结构，根据挡受土压力的挡土墙结构，根据挡土墙理论设计。土墙理论设计。端墙式洞门可按计算挡土墙端墙式洞门可按计算挡土墙的方法分别核算如图所示的方法分别核算如图所示A、B、C、D、E、F、G各不同墙高各不同墙高截面的稳定性和强度，以此决定截面的稳定性和强度，以此决定端墙的厚度和尺寸。端墙的厚度和尺寸。翼墙式洞门与端墙式洞门一翼墙式洞门与端墙式洞门一样，也可采用分条方法取条带样，也可采用分条方法取条带计算。计算。在计算端墙时，应考虑翼墙在计算端墙时
29、，应考虑翼墙对端墙的支撑作用。对端墙的支撑作用。洞门墙的主要检算规定洞门墙的主要检算规定墙身截面压应力墙身截面压应力容许应力容许应力墙身截面偏心距墙身截面偏心距e0.3倍截面厚度倍截面厚度基底应力基底应力地基容许承载力地基容许承载力基底偏心距基底偏心距e岩石地基岩石地基B/4土质地基土质地基B/6（B基底厚度）基底厚度）滑动稳定系数滑动稳定系数Kc1.3倾覆稳定系数倾覆稳定系数Ko1.5 1.9 1.9 明明 洞洞1.9.1 1.9.1 概述概述什么是明洞？什么是明洞？采用明挖法修筑的隧道结构采用明挖法修筑的隧道结构明洞特点：明洞特点：地面建筑地下建筑地面建筑地下建筑明洞要求：明洞要求：符合地
30、形、地质、经济、安全、符合地形、地质、经济、安全、施工难易等条件施工难易等条件适用于洞顶地势平缓适用于洞顶地势平缓,路堑两侧地质条件基路堑两侧地质条件基本相同本相同 适用于两侧山坡适用于两侧山坡高差较大的路堑，高高差较大的路堑，高侧边坡有坍塌，落石侧边坡有坍塌，落石或泥石流。或泥石流。(3)(3)半路堑偏压型半路堑偏压型 适用于半路堑靠山侧边坡较高，有坍塌、落石或泥石流等不适用于半路堑靠山侧边坡较高，有坍塌、落石或泥石流等不良地质现象，而外侧地面较宽敞和稳定。良地质现象，而外侧地面较宽敞和稳定。(4)(4)半路堑单压型半路堑单压型 适用于靠山侧边坡或原山坡有坍塌、落石等情况，外侧地形适用于靠山
31、侧边坡或原山坡有坍塌、落石等情况，外侧地形陡峻无法填土地段陡峻无法填土地段 。1.9.2 1.9.2 棚式明洞棚式明洞 当山坡坍方，山体侧压力不大，或因受地质、地形当山坡坍方，山体侧压力不大，或因受地质、地形条件的限制，难以修建拱形明洞时，可采用棚式明洞。条件的限制，难以修建拱形明洞时，可采用棚式明洞。棚式明洞顶板为梁式结构棚式明洞顶板为梁式结构。棚式明洞的类型主要取决于外侧边墙的结构形式。棚式明洞的类型主要取决于外侧边墙的结构形式。通常有通常有墙式、刚架式，柱式和悬臂式墙式、刚架式，柱式和悬臂式等棚式明洞等棚式明洞(1)(1)墙式棚洞墙式棚洞(2)(2)刚架式栅洞刚架式栅洞 外墙结构为连续框
32、架，对地基承载力要求较高外墙结构为连续框架，对地基承载力要求较高 (3)(3)柱式棚洞柱式棚洞 外墙为独立柱和纵梁方式，结构简单，预制吊外墙为独立柱和纵梁方式，结构简单，预制吊装方便，但整体性较差。装方便，但整体性较差。(4)4)悬臂式棚洞悬臂式棚洞 当山坡较陡，坡面有少量落石，且外侧地当山坡较陡，坡面有少量落石，且外侧地基不良或不宜设基础时，可采用悬臂式棚洞基不良或不宜设基础时，可采用悬臂式棚洞明洞边墙基础必须置于稳固的地基上，施工应明洞边墙基础必须置于稳固的地基上，施工应符合下列要求：符合下列要求：（1 1）偏压和单压明洞外边墙的基底，在垂直）偏压和单压明洞外边墙的基底，在垂直路线方向宜向
33、内挖成路线方向宜向内挖成0.1:10.1:1的斜坡，提高边墙抗的斜坡，提高边墙抗滑力。滑力。（2 2）当地基松软时应采取增加承载力的措施。）当地基松软时应采取增加承载力的措施。（3 3）基础开挖应核对地质条件，当挖至）基础开挖应核对地质条件，当挖至设计高程仍不符合设计要求时应上报有关设计高程仍不符合设计要求时应上报有关方面处理。方面处理。（4 4）基础混凝土灌注前必须排除坑内积）基础混凝土灌注前必须排除坑内积水，并对基底进行固化处理。边墙基础应水，并对基底进行固化处理。边墙基础应采用与边墙同级混凝土一次浇筑。采用与边墙同级混凝土一次浇筑。明洞回填施工应符合下列要求：明洞回填施工应符合下列要求：
34、1 1 在拆除外模后应立即做好防水层及纵向盲沟，保证在拆除外模后应立即做好防水层及纵向盲沟，保证排水通畅。排水通畅。2 2 墙背回填应两侧对称进行，石质地层中墙背与岩壁墙背回填应两侧对称进行，石质地层中墙背与岩壁空隙不大时，用与墙身同级混凝土回填。空隙不大时，用与墙身同级混凝土回填。3 3 墙后排水设施应与回填同时施工，并保证能使渗水墙后排水设施应与回填同时施工，并保证能使渗水顺畅排出。顺畅排出。4 4 拱圈混凝土达到设计强度且由人工夯实回填至拱顶拱圈混凝土达到设计强度且由人工夯实回填至拱顶以上以上1m1m以前，不得采用机械回填。以前，不得采用机械回填。5 5 拱背回填应对称分层夯实，每层厚度
35、拱背回填应对称分层夯实，每层厚度不得大于不得大于0.3m0.3m，两侧回填的土面高差不，两侧回填的土面高差不得大于得大于0.5m0.5m，回填至拱顶齐平后应分层，回填至拱顶齐平后应分层满铺填筑。满铺填筑。抗滑明洞抗滑明洞支撑锚杆明洞支撑锚杆明洞1.10 1.10 竖井与斜井竖井与斜井为什么设置竖井或斜井？为什么设置竖井或斜井？作用作用1 1：增加开挖工作面：增加开挖工作面作用作用2 2：通风需要：通风需要1.10.11.10.1竖井竖井1 1 竖井位置的选择竖井位置的选择2 2 竖井与主坑道的衔接方式竖井与主坑道的衔接方式3 3 竖井断面内部空间布置竖井断面内部空间布置 竖井示意图竖井示意图竖
36、井的构成竖井的构成竖井断面形式竖井断面形式矩形竖井矩形竖井圆形竖井圆形竖井斜井设置斜井设置1.10.21.10.2斜井斜井1.11 1.11 隧道内装、噪声消减、路面及防排隧道内装、噪声消减、路面及防排水水 1 1、内装修、内装修 2 2、路面、路面 3 3、噪声消减、噪声消减 4 4、防排水、防排水 1.11.11.11.1隧道内装修隧道内装修 为确保行车安全，在隧道中必须采取措施，为确保行车安全，在隧道中必须采取措施，使墙面亮度在长期的运营中保持较好水平，墙使墙面亮度在长期的运营中保持较好水平，墙面须用适当的材料加以内装处理，其作用如下：面须用适当的材料加以内装处理，其作用如下：改善隧道内
37、环境，起诱导作用；改善隧道内环境，起诱导作用；提高墙面的反射率，增强照明效果；提高墙面的反射率，增强照明效果；吸收噪音吸收噪音常用的隧道内装修材料常用的隧道内装修材料 块状混凝土材料；块状混凝土材料；饰面板、镶板等质地致密材料；饰面板、镶板等质地致密材料；瓷砖镶面材料；瓷砖镶面材料；油漆材料。油漆材料。隧道内装材料应具有如下性质：隧道内装材料应具有如下性质：耐火性，在高温条件下仍能维持原状，不燃烧、不分耐火性，在高温条件下仍能维持原状，不燃烧、不分解有害成分等；解有害成分等；耐蚀性，长期在油垢及有害气体下不变质；耐蚀性，长期在油垢及有害气体下不变质；不怕水，大多数隧道都存在漏水问题，在水的浸泡
38、下，不怕水，大多数隧道都存在漏水问题，在水的浸泡下，在潮湿环境中不变质、不霉烂；在潮湿环境中不变质、不霉烂；材料来源广泛，价格相对便宜；材料来源广泛，价格相对便宜；能吸收噪音；能吸收噪音；颜色淡，易清洁；颜色淡，易清洁；具有阻燃性。具有阻燃性。1.11.21.11.2隧道路面隧道路面 路面材料主要有两种：路面材料主要有两种：砼砼和和改性沥青；改性沥青；路面材料应具备如下性能：路面材料应具备如下性能：路面材料应具有抵御水冲刷和含有化学物路面材料应具有抵御水冲刷和含有化学物质的水的浸蚀能力质的水的浸蚀能力 ;应具有较高的抗侧滑的能力；应具有较高的抗侧滑的能力；抗裂性、耐久性；抗裂性、耐久性；容易修
39、补。容易修补。路面与车道分隔线路面与车道分隔线等交通标志之间等交通标志之间应保证有明显的亮度对比和鲜明的颜应保证有明显的亮度对比和鲜明的颜色对比色对比 路基应具有足够的承载力路基应具有足够的承载力，尤其要，尤其要求在有丰富地下水的条件下也能满足求在有丰富地下水的条件下也能满足要求，要求有良好的排水设施要求，要求有良好的排水设施 1.11.31.11.3噪声消减噪声消减 隧道内噪声水平应保持在隧道内噪声水平应保持在6060分贝以下分贝以下 隧道内采取的措施隧道内采取的措施：内装材料的制作；内装材料的制作；墙面材料的制作；墙面材料的制作；路面材料的制作；路面材料的制作；利用原理：利用原理：声波的反
40、射原理声波的反射原理 洞外防排水措施洞外防排水措施 洞内防排水措施洞内防排水措施 隧道防排水应视水文地质条件因地隧道防排水应视水文地质条件因地制宜地采取制宜地采取“以排为主，防、排、截、堵以排为主，防、排、截、堵相结合相结合”的综合治理原则，达到排水通畅、的综合治理原则，达到排水通畅、防水可靠、经济合理、不留后患的目的。防水可靠、经济合理、不留后患的目的。对地表水、地下水应采取妥善的处理，使洞内外形成一个完对地表水、地下水应采取妥善的处理，使洞内外形成一个完整的畅通的防排水系统。整的畅通的防排水系统。一般公路隧道应做到：一般公路隧道应做到：1 1、拱部不摘水、边墙不滴水。、拱部不摘水、边墙不滴
41、水。2 2、路面不冒水、不积水、设备箱洞处不渗水。、路面不冒水、不积水、设备箱洞处不渗水。3 3、冻害地区隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。、冻害地区隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。汽车专用公路隧道则应达到：汽车专用公路隧道则应达到：拱部、墙部及设备箱洞处均不渗水拱部、墙部及设备箱洞处均不渗水A A、地表处理、地表处理B B、洞顶天沟截水、洞顶天沟截水C C、明洞顶防排水、明洞顶防排水DD、洞门排水、洞门排水E E、洞内外水沟衔接、洞内外水沟衔接排水措施排水措施a a、洞内排水沟、洞内排水沟b b、衬砌背后盲沟、衬砌背后盲沟c c、泄水洞或洞外井点降水、泄水洞或洞外井点降水d d、中心排水沟
42、或路侧排水沟、中心排水沟或路侧排水沟防水措施防水措施a a、防水板、防水板b b、喷膜防水层、喷膜防水层c c、混凝土自防水、混凝土自防水堵水措施堵水措施a a、喷射混凝土堵水、喷射混凝土堵水b b、塑料板堵水、塑料板堵水c c、注浆堵水、注浆堵水d d、模注混凝土衬砌堵水、模注混凝土衬砌堵水无钉铺设塑料防水板铺设防水板时锚杆头部的处理隧道注浆施工缝防水的构造形式见图4.1.21。高聚物改性沥青防水卷材的主要物理性能高聚物改性沥青防水卷材的主要物理性能铺设防水板前应铺设防水板前应先铺缓冲层先铺缓冲层,应用应用暗钉圈固定在基暗钉圈固定在基层上层上中埋式金属中埋式金属止水带止水带结构变形时，穿墙结
43、构变形时，穿墙管可采用主管直接管可采用主管直接埋入混凝土内的固埋入混凝土内的固定式防水阀，并应定式防水阀，并应预留凹槽，槽内用预留凹槽，槽内用嵌缝材料嵌填密实嵌缝材料嵌填密实 排水沟槽方法排水排水沟槽方法排水负压检查负压检查铺设好的防水板铺设好的防水板隧道的产生与发展是和人类文明历史发展相呼应的。隧道的产生与发展是和人类文明历史发展相呼应的。古代：时间跨越较长。古代：时间跨越较长。人类出现到纪人类出现到纪元前元前3000年年隧道用于抵御自然威胁用兽骨、石器等工具开挖纪元前纪元前3000年到年到5世纪世纪隧道用于生活及军事抵御形成了现代隧道开发技术的基础(明挖法等)5世纪到世纪到14世世纪纪 隧
44、道技术没有显著进步，开始了矿山开采 1.12 1.12为什么要学习隧道工程？为什么要学习隧道工程？近代：从近代：从1616世纪产业革命开始，隧道技世纪产业革命开始，隧道技术得到了较快发展。术得到了较快发展。(1)(1)测量技术的出现，产生了如棚架支撑岩层，卷扬测量技术的出现，产生了如棚架支撑岩层，卷扬提升土石提升土石,两端洞口开挖隧道等等，促进了隧道的发展。两端洞口开挖隧道等等，促进了隧道的发展。(2)(2)火药的发明，促进了隧道开挖掘进技术发展。火药的发明，促进了隧道开挖掘进技术发展。现代：我国公路隧道发展相对较慢。随着高速公路的发展，近几年公路隧道有了较快的发展。隧道施工技术发生了质的飞跃
45、。人力为主体的施工机械开挖为主体的施工爆破施工(光面爆破)发展发展问题：支护不力问题：支护不力 隧道顶部围岩差隧道顶部围岩差 隧道埋深浅隧道埋深浅 监测不力监测不力 施工管理差施工管理差隧道冒顶塌方隧道工程实践中中存在的问题：问题：锚杆支护不力问题：锚杆支护不力 隧道围岩不均匀隧道围岩不均匀 爆破强度太大爆破强度太大 施工管理差施工管理差隧道内塌方问题：严重影响造价问题：严重影响造价 和施工和施工 隧道水量勘察不准隧道水量勘察不准 缺乏超前预报缺乏超前预报 应急方案差应急方案差 施工管理差施工管理差隧道内大量涌水问题：严重影响隧道问题：严重影响隧道 的应力状态的应力状态 隧道结构温度适应性隧道
46、结构温度适应性 缺乏措施考虑缺乏措施考虑 缺乏施工应急措施缺乏施工应急措施 施工管理差施工管理差隧道冻融影响皖南山区隧道结构物隧道结构物 岩土 强度问题强度问题 变形问题变形问题 渗流问题渗流问题 冻融问题冻融问题 强度特性强度特性 变形特性变形特性 渗流特性渗流特性 温度特性温度特性 解决隧道建设和使用中的工程实践问题，这解决隧道建设和使用中的工程实践问题，这正是正是我们学习隧道工程的目的。我们学习隧道工程的目的。F 注意岩石和土基本特点：通过与其它材料对比注意岩石和土基本特点：通过与其它材料对比F 注重理论联系实际：通过现场观察和照片注重理论联系实际：通过现场观察和照片F 注重正确学习方法注重正确学习方法 -概念，原理，方法概念，原理，方法 -内容间联系内容间联系 -要记忆，但不能死记要记忆，但不能死记
