《公路隧道工程》PPT课件.ppt

,公路工程管理与实务,2017年4月8日,-公路隧道工程,本部份知识例年考题分布,本部份知识框架体系,2B314000公路隧道工程,2B314010 隧道工程 2B314011隧道结构组成 一、概念及分类 按地层分为岩石隧道(软岩、硬岩)、土质隧道； 按所处位置分为山岭隧道、城市隧道、水底隧道； 按施工方法分为矿山法、明挖法，盾构法等； 按埋置深度分为浅埋和深埋隧道； 按断面形式分为圆形、马蹄形、矩形隧道等；,2B314000公路隧道工程,按国际隧道协会(ITA)定义的断面数值划分标准分为：特大断面(100m2以上） 大断面(50100m2) 中等断面(1050m2) 小断面(310m2) 极小断面(23m2); 按车道 数分为单车道、双车道、多车道；,2B314000公路隧道工程,按照长度分为特长隧道：L3000m， 长隧道：3000 L1000m, 中隧道：1000L500m， 短隧道：L500m; 按隧道间的距离分为连拱、 小净距和分离式隧道。 按跨度分为小跨度隧道：BB9m，大跨 度隧道：18mB14m，超大跨度隧道：B18m。 11特长隧道是指长度大于（ ）m的隧道。2012 A1000 B2000 C3000 D5000,二、组成 隧道结构构造，由主体构造物和附属构造物两大类组成。 主体构造物通常指洞身衬砌和洞门构造物。 附属构造物是主体构造物以外的其他建筑物，是为了运营管理、维修养护、给水排水、供蓄发电、通 风、照明、通信、安全等而修建的构造物。,(一）洞门类型及构造 洞门作用是保证洞口边坡的安全和仰坡的稳定，引离地表流水，减少洞口土石方开挖量。 1.洞门类型 洞门类型有： 端墙式、翼墙式、环框式、遮光式、削竹式等。,端墙式洞门 当地形开阔，石质基本稳定，边坡仰坡不高时，常采用端墙式洞门。其作用在于支护洞口仰坡，保持其稳定，并将仰坡水流汇集，向两侧排出。,翼墙式（八字墙式）洞门 当地质条件较差的围岩及需要开挖路堑的地段，地形等高线与线路近于正交地段，适用翼墙式洞门。 柱式洞门 当地形开阔，但地质条件较差，仰坡下滑可能性较大或端墙长度较长时，通常在端墙的中部设置尺寸较粗大的柱墩24个，以增加端墙的稳定性。,削竹式 凸出式新型洞门 ，这类洞门是将洞内衬砌延伸至洞外，一般凸出山体数米。它适用于各种地质条件。构筑时可不破坏原有边坡的稳定性，减少土石方的开挖工作量，降低造价，而且能更好地与周边环境相协调。,南京老山隧道垭口环框式洞门,2.洞门构造 （1）洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不应小于1.5m，洞门端墙与仰坡之间的水沟的沟底至衬砌拱顶外围的高度不应小于1.0m，洞门墙顶应高出仰坡坡脚0. 5m以上。 （2）洞门墙应根据实际需要设置伸缩缝、沉降缝和泻水孔；墙身厚度不得小于0. 5m。 （3）洞门墙基础必须置于稳固的地基上，埋置足够的深度，保证洞门的稳定性。,(二）明洞类型及构造 1.明洞类型 明洞主要分为拱式明洞和棚式明洞两大类。 按荷载分布，拱式明洞又可分为路堑对称型、路堑偏压型、半路堑偏压型和半路堑单压型。 按构造，棚式明洞又可分为墙式、刚架式、柱式等 9、明洞主要分为拱式明洞和( )明洞两类。 A.端墙式 B.棚式 C.环框式 D.遮光式 【标准答案】B,(二）明洞类型及构造 1.明洞类型 明洞主要分为拱式明洞和棚式明洞两大类。 按荷载分布，拱式明洞又可分为路堑对称型、路堑偏压型、半路堑偏压型和半路堑单压型。 按构造，棚式明洞又可分为墙式、刚架式、柱式等,2.明洞构造 （1）拱式明洞 拱式明洞主要由顶拱和内外边墙组成混凝土或钢筋混凝土结构，整体性较好，能承受较大的垂直压力和侧压力。通常用作洞口接长衬砌的明洞，以及用明洞抵抗较大的塌方推力、范围有限的滑坡下滑力和支撑边坡稳定等。 （2）棚式明洞 受地形、地质条件限制，难以修建拱式明洞时，边坡有小量塌落掉块，侧压力较小时， 可以采用棚式明洞，棚式明洞由顶盖和内外边墙组成。,(三）衬砌 衬砌种类繁多，按隧道断面形状，分为曲墙、直墙、圆形、矩形以及喇叭口衬砌；按支护理论，分为整体式衬砌、复合式衬砌 和喷锚衬砌。 (四）附属设施 隧道的附属设施是指为确保交通安全和顺适而设置的通风设施、照明设施、安全设施、供配电设施、应急设施等。长度大于100m的隧道应设置照明；隧道照明灯具的防护等级应不低于IP65。,2B314012隧道围岩分级 一、公路隧道围岩分级 隧道围岩分级的目的是设计、施工的基础。施工方法的选择、衬砌结构类型及尺寸的确定、隧道施工劳动定额、材料消耗标准的制定都要以围岩分级作为主要依据。公路隧道 围岩分级见表2B314012。,二、围岩分级的判定方法 (1)隧道围岩分级的综合评判方法宜采用两步分级，并按以下顺序进行： 根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本 质量指标，综合进行初步分级。 对围岩进行详细定级时，应在岩体基本质量分级基础上考虑修正因素的影响，修正岩体基本质量指标值。按修正后的岩体基本质量指标，结合岩体的定性特征综合评判、 确定围岩的详细分级。,（3）围岩详细定级时，如遇下列情况之一，应对岩体基本质量指标进行修正： 有地下水； 围岩稳定性受软弱结构面影响，且由一组起控制作用; 存在高初始应力。 9.不属于隧道围岩分级考虑的因素是（ ）。2013 A.岩石的坚硬程度 B.岩体的完整程度 C.岩石节理的发育程度 D.地下水的影响,答案C，坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素，地下水修正指标,2B314013隧道施工 1.隧道施工方法 隧道施工方法归纳如图2B314013所示。,2B314013隧道施工 1.隧道施工方法 隧道施工方法归纳如图2B314013所示。 26隧道施工方法有（ ）。2012 A矿山法 B移动模架法 C顶推法 D新奥法 E支架现浇法 【参考答案】 A D 10.公路隧道主要开挖方法是( )。2014 A.明挖法 B.钻爆法 C.盾构法 D.盖挖法 【参考答案】B,27、山岭隧道施工常用的方法有( )2015 A.新奥法 B.盖挖法 C.沉管法 D.掘进机法 E.传统矿山法 【标准答案】ADE,（1）新奥法：是采用喷锚技术、监控量测等并与岩石力学理论构成的一个体系而形成的一种新的工程施工方法。新奥法的基本原则为：“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。 新奥法施工方法包括全断面法、台阶法、环形开挖留核心土法、中隔墙法（简称CD法）和交叉 隔墙法（简称CRD法)、双侧壁导坑法。 （2）传统的矿山法:是采用钻爆法开挖和钢木构件支撑的施工方法。 （3）隧道掘进机法：它是装置有破碎岩石的刀具，采用机械破碎岩石的方法开挖隧道，并将破碎的石碴传送出机外的一种开挖与出碴联合作业的掘进机械，能连续掘进。 （4）盾构法(Shield):是一种钢制的活动防护装置或活动支撑，是通过软弱含水层， 特别是河底、海底，以及城市中心区修建隧道的一种机械。,（5）明挖法：由上向下开挖土石方至设计标高后，自基底由下向上顺作施工，完成隧道主体结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法。 （6）盖挖法：是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部的工程在封闭的顶盖下进行施工，主体结构可以顺作，也可逆作。 （7）浅埋暗挖法：是参考新奥法的基本原理，开挖中采用多种辅助施工措施加固围岩，充分调动围岩的自承能力，开挖后即时支护，封闭成环，使其与围岩共同作用形成联 合支护体系，有效地抑制围岩过大变形的一种综合施工技术。 (8)地下连续墙：也称混凝土地下墙、连续地中墙。它是将分段施工的单元地下墙连接 成连续的地下墙体，替代传统的木桩、钢桩、钢筋混凝土桩等，起挡土、承重、防水作用。,二、山岭隧道施工技术 (一）山岭隧道的洞口、明洞与浅埋段施工技术 1.洞口施工 开挖进洞时，宜用钢支撑紧贴洞口开挖面进行支护，围岩差时可用棚支护，支撑作业应紧跟开挖作业，稳妥前进。 2.明洞施工 （1）当边坡能暂时稳定时，可采用先墙后拱法； （2）当边坡稳定性差，但拱脚承载力较好，能保证拱圈稳定时，可采用先拱后墙法； （3）半路堑式明洞施工时，可采用墙拱交替法，且宜先做外侧边墙，继作拱圈，再作内侧边墙； （4）当路堑式明洞拱脚地层松软，不能采用先拱后墙法施工时，可待起拱线以上挖成 后，采用跳槽挖井法先灌筑两侧部分边墙，再作拱圈，最后作其余边墙； （5）具备相应的机具条件时，可采用拱墙整体灌筑。,3.浅埋段施工 （1）根据围岩及周围环境条件，可优先采用单侧壁导坑法、双侧壁导坑法或留核心土开挖法；围岩的完整性较好时，可采用多台阶法开挖。严禁采用全断面法开挖。 10、隧道浅埋段施工严禁才用的方法是( ) A.单侧壁导坑法 B.双侧壁导坑法 C.全断面法 D.留核心土开挖法 【标准答案】C,（2）开挖后应尽快施作锚杆、喷射混凝土、敷设钢筋网或钢支撑。当采用复合衬砌 时，应加强初期锚喷支护。V级以下围岩，应尽快施作衬砌，防止围岩出现松动。 （3）锚喷支护或构件支撑，应尽量靠近开挖面，其距离应小于1倍洞跨。 （4）浅埋段的地质条件很差时，宜采用地表锚杆、管棚、超前小导管、注浆加固围岩 等辅助方法施工。,(二）山岭隧道的洞身开挖施工技术 开挖方法一般选择新奥法施工技术。岩石隧道的爆破应采用光面爆破或预裂爆破技术。 (三）山岭隧道的洞身支护与衬砌施工技术 选择支护方式时，应优先采用锚杆、喷射混凝土或锚喷联合作为临时支护。在软弱围岩中采用锚喷支护时，应根据地质条件采取合适的超前支护形式，施做二衬时，应采用模板台车。,(四）山岭隧道的防排水施工技术 1.施工防排水 隧道两端洞口及辅助坑道洞(井）口应按设计要求及时做好排水系统； 覆盖较薄和渗透性强的地层，地表积水应及早处理。 洞内顺坡排水，其坡度应与线路坡度一致，洞内反坡 排水时，必须采取机械抽水。,洞内有大面积渗漏水时，宜采用钻孔将水集中汇流引入排水沟。其钻孔的位置、数量、孔径、深度、方向和渗水量等应作详细记录，以便在衬砌时确 定拱墙背后排水设施的位置。 洞内涌水或地下水位较高时，可采用井点降水法和深井降水 法处理。 严寒地区隧道施工排水时，宜将水沟、管埋设在冻结线以下或采取防寒保温措施。洞顶上方设有高位水池时应有防渗和防溢水设施。当隧道覆盖层厚度较薄且地层中水渗透性较强时，水池位置应远离隧道轴线。 11.隧道洞内地下水位较高时，宜采用( )处理。 A.表面排水 B.设置截水沟 C.井点降水 D.设置急流槽 【参考答案】C,2.结构防排水施工 （1）防排水结构物的断面形状、尺寸、位置和埋设深度应符合设计要求。 衬砌背后设置排水暗沟、盲沟和引水管时，应根据隧道的渗水部位和开挖情况适当选择排水设施位置，并配合衬砌进行施工。 衬砌背后采用压注水泥砂浆防水时，压浆地段混凝土衬砌达设计强度70%时，方可进行压浆， 压浆顺序应从下而上，从无水、少水的地段向有水或多水处，从下坡方向往上坡方向，从两端洞口向洞身中间压浆。 （2）衬砌的施工缝和沉降缝采用橡胶止水带或塑料止水带防水时，止水带不得被钉子、钢筋和石子刺破,（3）复合式衬砌中防水层的施工：防水层应在初期支护变形基本稳定后，二次衬砌施作前进行。铺设前，宜先行试铺，并加以调整。防水层属隐蔽工程，二次衬裁砌灌筑前应检查防水层质量，做好接头标记，并填写质量检查记录。,2B314020 隧道施工测量和监控量测技术 2B314021隧道施工测量 一、一般规定 （2）隧道施工时应做好下列工作： 长隧道设置的精密三角网或精密导线网，应定期对其基准点和水准点进行校核; 洞外水准点、中线点应根据隧道平纵面、隧道长度等定期进行复核，洞内控制点应根据施工进度设定。 （5）隧道竣工后应提交贯通测量技术成果书、贯通误差的实测成果和说明、净空断面 测量和永久中线点、水准点的实测成果及示意图。,二、洞内施工测量 （1）洞内导线应根据洞口投点向洞内作引伸测量，洞口投点应纳入控制网内，后视方向的长度不宜小于300m。导线边长在直线地段不宜短于200m;曲线地段不宜短于70m。无闭合条件的单导线，应进行两组独立观测，相互校核。 用中线法进行洞内测量的隧道，中线点间距直线部分不宜短于100m;曲线部分不宜短于50m。 （2）特长隧道、长隧道及采用大型掘进机械施工的隧道，宜用激光设备导向。 （5）供衬砌用的临时中线点，其间距不宜大于10m （7）洞内水准路线应由洞口高程控制点向洞内布设，测点间距以200500m为宜。 （8）为使施工方便，在导坑内拱部、边墙施工地段宜每100m设立一个临时水准点，并定期复核。,三、贯通误差的测定及调整 (1)贯通误差的测定应按下列要求进行: 采用精密导线测量时，在贯通面附近定一临时点，由进出口两个方向分别测量该点的坐标，所得的闭合差分别投影至贯通面及其垂直的方向上，得出实际的横向和纵向贯通误差，再置镜于该临时点测求方位角贯通误差。 采用中线法测量时，应由测量的相向两方向分别向贯通面延伸，并取一临时点，量出两点的横向和纵向距离，得出该隧道的实际贯通误差。 水准路线由两端向洞内进测，分别测至贯通面附近的同一水准点或中线点上，所测得的高程差值即为实际的高程贯通误差。,（2）贯通误差的调整应按以下方法进行： 用折线法调整直线隧道中线。 曲线隧道，根据实际贯通误差，由曲线的两端向贯通面按长度比例调整中线。 采取精密导线法测量时，贯通误差用坐标增量平差来调整。 进行高程贯通误差调整时，贯通点附近的水准点高程，采用由进出口分别引测的高程平均值作为调整后的高程。 （3）隧道贯通后，施工中线及高程的实际贯通误差，应在未衬砌的100m地段内（即调线地段)调整。该段的开挖及衬砌均应以调整后的中线及高程进行放样。,四、竣工测量 （1）隧道竣工后，应在直线地段每50m、曲线地段每20m及需要加测断面处，测绘以路线中线为准的隧道实际净空，标出拱顶高程、起拱线宽度、路面水平宽度。 （2）隧道永久中线点，应在竣工测量后用混凝土包埋金属标志。直线上的永久中线 点，每200250m设一个，曲线上应在缓和曲线的起终点各设一个；曲线中部，可根据 通视条件适当增加。永久中线点设立后，应在隧道边墙上画出标志。 （3）洞内水准点每公里应埋设一个，短于1km的隧道应至少设一个，并应在隧道边 墙上画出标志。,2B314022 隧道施工监控量测 一、监控量测的目的 掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈，指导施工作业；通过对围岩和支护的变位、应力量测，修改支护系统设计；分析各项量测信息，确认或修正设计参数。同时，为理论解析、数值分析提供计算依据与对比指标；为地下工程设计与施工积累经验资料。 二、采用复合式衬砌的隧道，必须将现场监控量测项目列入施工组织设计 量测计划应根据隧道的围岩条件、支护类型和参数、施工方法以及所确定的量测目的进行编制。同时应考虑量测费用，并注意与施工的进程相适应。,三、量测内容与方法 (1)复合式衬砌隧道现场监控量测项目及量测方法应按表2B314022-1进行，表2B314022-1为必测项目；,表2B314022-2为选测项目，应根据围岩条件、地表沉降要求等确定。,10.下列复合式隧道监控测量项目中，属于选测项目的是（ ）。2013 A.周边位移 B.拱顶下沉 C.钢支撑内力及外力 D.锚杆或锚索内力及抗拔力,参考答案C.钢支撑内力及外力,（2）爆破开挖后应立即进行工程地质与水文地质状况的观察和记录，并进行地质描述。地质变化处和重要地段，应有照片记载。初期支护完成后应进行喷层表面的观察和记录，并进行裂缝描述。 （3）隧道开挖后应及时进行围岩、初期支护的周边位移量测、拱顶下沉量测；安设锚杆后，应进行锚杆抗拔力试验。当围岩差、断面大或地表沉降控制严时宜进行围岩体内位移量测和其他量测。位于IVVI级围岩中且覆盖层厚度小于40m的隧道，应进行地表沉降量测。 （5）测点应距开挖面2m的范围内尽快安设，并应保证爆破后24h内或下一次爆破前测读初次读数。,四、量测数据处理与应用 （1）应及时对现场量测数据绘制时态曲线(或散点图)和空间关系曲线。 （2）当位移-时间曲线趋于平缓时，应进行数据处理或回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。 （3）当位移-时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。 （4）二次衬砌的施作应在满足下列要求时进行： 各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定； 已产生的各项位移已达预计总位移量的80%90%; 周边位移速率或拱顶下沉速率小于规定值。,五、量测管理 隧道现场监控量测应成立专门量测小组，由施工单位或委托其他单位承担量测任务。 量测组负责测点埋设、日常量测、数据处理和仪器保养维修工作，并及时将量测信息反馈于施工和设计。 六、竣工文件中应包括的量测资料 （1）现场监控量测计划； （2）实际测点布置图； （3）围岩和支护的位移一时间曲线图、空间关系曲线图以及量测记录汇总表； （4）经量测变更设计和改变施工方法地段的信息反馈记录； （5）现场监控量测说明。,2B314030 隧道工程质量通病及防治措施 2B314031隧道水害的防治 一、水害的成因 1.隧道穿过含水的地层 2.隧道衬砌防水及排水设施不完善 二、水害的防治 （1）因势利导，给地下水以排走的出路，将水迅速地排到洞外。 （2）将流向隧道的水源截断，或尽可能使其水量减少。 （3）堵塞衬砲背后的渗流水，集中引导排出。 （4）水害整治的关键：分析病害成因，对症整治；合理选择防水材料；严格施工工艺。,2B314032隧道衬砌裂缝病害的防治 、隧道衬砌裂损原因 1.设计方面的原因 隧道设计时，因围岩级别划分不准、衬砌类型选择不当，造成衬砌结构与围岩实际荷载不相适应引发裂损病害。 2.施工方面的原因 施工时，受技术条件限制，方法不当，管理不善，造成工程质量不良。,二、隧道衬砌裂缝病害的防治 （3）钢筋保护层必须保证不小于3cm，钢筋使用前应作除锈、清污处理。 （4）混凝土拆模时，内外温差不得大于20C;加强养护，混凝土温度的变化速度不宜大于5C/h。 （5）衬砲背后如有可能形成水囊，应对围岩进行止水处理，根据设计施作防水隔离层。 衬砌施工时应严格按要求正确设置沉降缝、伸缩缝。,2B314033隧道超欠挖的防治 、隧道超欠挖原因 1.测量放样错误或误差较大 2.钻孔操作台架就位不准确 3.司钻工操作不熟练 4.装药量及装药结构不合理 5.爆破网路联接不规范 6.其他原因 围岩节理发育，层面倾角小，爆后拱顶呈方形爆落，而未能形成弧形，也会产生 超挖。,二、隧道超欠挖防治 1.提高对超欠挖问题的认识 2.加强施工单位的工程管理 3.重视钻爆设计 为减少隧道的超欠挖，应采取光面爆破、预裂爆破或缓冲爆破等技术。 4.注意钻爆作业工序 严格按照钻爆设计进行钻眼、装药、联接和引爆。 （1）孔眼口间距误差不大于5cm;周边眼外斜度不大于5cm;眼底平面误差不大于10cm，但掏槽眼应比其他眼深10cm左右。 （2）装药前应将孔内的水、泥浆、石屑等杂物吹干净后，按设计的药量和装药结构装药，并堵塞良好。 （3）应按设计的爆破次序安放各段位