北京交通大学 隧道实习报告.doc

隧道认知实习报告姓 名：王志强学 号：10221136班 级：土木1002单 位：北京交通大学土建学院时 间： 2011年11月6日第一部分 前言隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车动车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。隧道工程路隧道的勘测、设计、贯通控制测量和施工等工作。 沿革自英国于1826年起在蒸汽机车牵引的铁路上开始修建长770米的泰勒山单线隧道和长 2474米的维多利亚双线隧道以来，英、美、法等国相继修建了大量铁路隧道。19世纪共建成长度超过 5公里的铁路隧道11座，有3座超过10公里,其中最长的为瑞士的圣哥达铁路隧道，长 14998米。1892年通车的秘鲁加莱拉铁路隧道，海拔4782米，是现今世界最高的标准轨距铁路隧道。在19世纪60年代以前，修建的隧道都用人工凿孔和黑火药爆破方法施工。1861年修建穿越阿尔卑斯山脉的仙尼斯峰铁路隧道时，首次应用风动凿岩机代替人工凿孔。1867年修建美国胡萨克铁路隧道时，开始采用硝化甘油炸药代替黑火药，使隧道施工技术及速度得到进一步发展。设计方法隧道设计包括隧道选线、纵断面设计、横断面设计、辅助坑道设计等。 选线根据线路标准、地形、地质等条件选定隧道位置和长度。选线应作多种方案的比较。长隧道要考虑辅助坑道和运营通风的设置。洞口位置的选择要依据地质情况。考虑边坡和仰坡的稳定，避免塌方。 纵断面设计沿隧道中线的纵向坡度要服从线路设计的限制坡度。因隧道内湿度大，轮轨间粘着系数减小，列车空气阻力增大，因此在较长隧道内纵向坡度应加以折减。纵坡形状以单坡和人字坡居多，单坡有利于争取高程，人字坡便于施工排水和出碴。为利于排水，最小纵坡一般为23。 横断面设计隧道横断面即衬砌内轮廓，是根据不侵入隧道建筑限界而制定的。中国隧道建筑限界分为蒸汽及内燃机车牵引区段、电力机车牵引区段两种，这两种又各分为单线断面和双线断面。衬砌内轮廓一般由单心圆或三心圆形成的拱部和直边墙或曲边墙所组成。在地质松软地带另加仰拱。单线隧道轨面以上内轮廓面积约为2732平方米，双线约为5867平方米。在曲线地段由于外轨超高车辆倾斜等因素，断面须适当加大。电气化铁路隧道因悬挂接触网等应提高内轮廓高度。中、美、苏三国所用轮廓尺寸为：单线隧道高度约为 6.67.0米、宽度约为4.95.6米；双线隧道高度约为7.28.0米，宽度约为8.810.6米。在双线铁路修建两座单线隧道时,其中线间距离须考虑地层压力分布的影响,石质隧道约为2025米，土质隧道应适当加宽。 辅助坑道设计辅助坑道有斜井、竖井、平行导坑及横洞四种。斜井是在中线附近的山上有利地点开凿的斜向正洞的坑道。斜井倾角一般在1827之间，采用卷扬机提升。斜井断面一般为长方形,面积约为814平方米。竖井是由山顶中线附近垂直开挖的坑道，通向正洞。其平面位置可在铁路中线上或在中线的一侧（距中线约20米）。竖井断面多为圆形，内径约为4.56.0米。平行导坑是距隧道中线1725米开挖的平行小坑道，以斜向通道与隧道连接，亦可作将来扩建为第二线的导洞。中国自1957年修建川黔铁路凉风垭铁路隧道采用平行导坑以来,在58座长3公里以上的隧道中约有80%修建了平行导坑。横洞是在傍山隧道靠河谷一侧地形有利之处开辟的小断面坑道。 此外，隧道设计还包括洞门设计，以及开挖方法和衬砌类型的选择等。施工方法 一钻爆法在隧道岩面上钻眼，并装填炸药爆破，用全断面开挖或分部开挖等将隧道开挖成型的施工方法。 钻爆法开挖作业程序包括测量、钻孔、装药、爆破、通风、出碴、锚杆、立架、挂网、喷锚等工序。钻爆法开挖采用的方法有全断面开挖法和分部开挖法。 全断面开挖法：一次开挖成型的方法。一般采用带有凿岩机的台车钻孔，用毫秒爆破，喷锚支护。还要有大型装碴运输机械和通风设备。全断面开挖法又演变为半断面法。半断面法是弧形上半部领先，下半部隔一段距离施工。 分部开挖法：先用小断面超前开挖导坑,然后,将导坑扩大到半断面或全断面的开挖方法。这种方法主要优点是可采用轻型机械施工，多开工作面，各工序间拉开一定的安全距离。缺点是工序多,有干扰,用人多。根据导坑在隧道断面的位置分为：上导坑法、中央导坑法、下导坑法以及由上下导坑互相配合的各种方法，另有把全断面纵向分为台阶进行开挖，而各层台阶距离较短的台阶法二盾构法采用盾构作为施工机具的隧道施工方法。1825年在伦敦泰晤士河水下隧道首先试用盾构，并获得成功。此后，松软地质多采用盾构法开挖。盾构是一种圆形钢结构开挖机械，其前端为切口环，中间为支撑环，后端为盾尾。开挖时，切口环首先切入地层并能掩护工人安全地工作;支撑环是承受荷载的主要部分,其中安设多台推进盾构的千斤顶及其他机械；盾尾随着上述两部分前进，保护工人安装铸铁管片或钢筋混凝土管片。盾构法适用于松软地层，施工安全，对地层扰动少，控制围岩周边准确，极少超挖。日本丹那铁路隧道曾采用盾构法施工。三掘进机法在整个隧道断面上，用连续掘进的联动机施工的方法。早在19世纪50年代初，美国胡萨克隧道就试用过掘进机，但未成功。直到20世纪50年代以后才逐渐发展起来。掘进机是一种用强力切割地层的圆形钢结构机械，有多种类型。普通型的掘进机的前端是一个金属圆盘，以强大的旋转和推进力驱动旋转，圆盘上装有数十把特制刀具，切割地层，圆盘周边装有若干铲斗将切割的碎石倾入皮带运输机，自后部运出。机身中部有数对可伸缩的支撑机构，当刀具切割地层时，它先外伸撑紧在周围岩壁上，以平衡强大的扭矩和推力。掘进机法的优点是对围岩扰动少,控制断面准确，无超挖,速度快，操作人员少。实习地点：北京妙峰山地区的一条重要铁路干线及隧道实习时间：2011年10月第二部分 专论隧道篇一 妙峰山隧道妙峰山毗邻永定河，河流的冲击侵蚀等作用都对隧道的稳定产生了威胁，而之所以如此选线是为了节省资金，毕竟当时国家没有多少资金储备，希望可以用最少的钱来做最高效的事情。但是隧道选线是有很多的注意事项的，选择错误的路线有可能不仅不能省钱，反而由于中途的该线花费更多的资金。再妙峰山附近的铁路有两段隧道，分别是马蹄形和共性隧道。隧道口无衬砌的马蹄形隧道口，由于地处于“反倾地层”构造，有利于边坡的稳定性所以在地铁修建以及隧道设计中并未加以防护。然而，对于拱形的隧道口，隧道口内做了衬砌，此地层灰岩居多，节理发育，并且岩层正倾，层与层之间容易由于地震以及其他外力作用扰动下进行层间的顺层滑动，不利于边坡的稳定性，所以又做隧道口的混凝土加固以防地质灾害对铁路的破化作用。此外，隧道口附近还做了排水设施，防止地表降水渗透积聚导致隧道漏水，这对铁路隧道的防护尤为重要。 隧道选线设计越岭隧道 山岭地区，公路从一个水系进入另一个水系要翻越其间的分水岭。为缩短里程，克服高度或地形障碍，往往要设置隧道，这种隧道称为越岭隧道。越岭线路所经地段，一般山峦起伏，地形陡峻，地质复杂，自然条件变化较大。一个大型的分水岭，往往有不少垭口，可供越岭线路和隧道穿越。而每个垭口的地质条件、山体厚薄、陡缓程度以及两侧沟谷的分布情况，都与隧道位置的选择关系密切。因此，选择高速铁路越岭隧道位置时，应进行大面积的方案研究。对可能穿越的垭口，要以不同的限坡，不同的进出口标高做出各种越岭隧道方案，进行同等的调查研究。并要充分注意到较长的隧道方案，精心做好比选；定线时，坚持从上往下定的原则，以降低高程，减小工程量。越岭隧道位置，一般应选在垭口两侧沟谷标高相差不大，平面位置比较顺直，沟谷纵坡较缓、地形开阔的地方。方案比选中，除考虑主体工程外，也须考虑辅助工程的设置和分散弃碴的条件，以增加施工的工作面，缩短工期，降低造价。河谷隧道河谷地段受地质构造和水流冲刷等影响，往往河道弯曲、沟谷发育，两岸多台地和陡峭的山坡，并常伴有崩塌、错落、岩堆、滑坡、冲刷等不良地质现象，地形和地质情况均较复杂。高速铁路的平面位置受线形限制，可移动的幅度不大，但采用隧道还是采用其他工程通过， 则应认真做好比选工作。沿河傍山地段若线路采用隧道通过时，隧道位置宜往里靠，修长一些，外侧洞壁要有足够厚度，避免出现洞壁过薄、偏压过大；由于线路过于外移，往往会出现短隧道群，且桥隧及支挡建筑物相连。虽做了不少工程，但坍塌落石的威胁仍难以彻底清除，常给运营留下后患，威胁行车安全。因此，高速铁路以隧道通过时，线路应往里靠，以策安全。地质条件与隧道位置选择根据地质条件选择隧道位置时应注意以下几点：(1)隧道位置应尽可能选择在地质构造简单，节理裂隙不发育，岩性较好，稳定的地层中通过。岩层软弱结构面、断裂、褶皱、扭曲带，往往由于节理裂隙发育，破碎严重，地下水活动方便，岩层强度低，容易产生坍方、岩块滑移和很大的不均匀围岩压力，对隧道施工运营均不利，应注意避免，必须通过时，应使隧道的通过长度减少到最小。(2)隧道穿越两种岩性迥然不同的岩层接触带时，应避免平行和接近平行，应尽可能垂直或接近垂直方向穿越接触带。(3)当隧道通过单斜构造时，隧道中线以垂直岩层走向穿越最为有利。当隧道中线与非水平岩层走向一致或斜交角很小时，应力求将隧道置于岩性较好、强度较高的层内。如岩层倾角较大，又有粘着力较差的软弱夹层时，应注意有产生顺层滑动的可能。(4)当隧道通过褶曲构造时，隧道位置选择在褶曲构造一翼或背斜褶皱中轴处通过较为有利。不宜将隧道置于向斜轴部通过。(5)在岩溶地区，隧道应避免穿越大溶洞和暗河。如洞身周围有溶洞存在而不能绕过时， 应根据岩性和构造特征， 要求隧道与溶洞之间(包括顶板、底板和侧面)保持一定的安全岩壁厚度， 同时应尽量使隧道处于岩溶管道的垂直循环带内，否则应查清情况，提出处理措施(如考虑斜井排水预案等)。一般当灰岩稳定性好且强度较高时，岩壁厚度不应小于一倍洞径。(6)隧道穿过含煤地层、页岩地层、石膏地层或穿过含盐地层时，应避开富煤区、瓦斯或硫酸根含量较丰富的地段；当不能避开时，应使其通过的长度最短。(7)隧道穿越地热区域时，应通过综合勘探方法找出相对低温带，并应尽量提高线路设计高程以减小隧道埋深，避免热害。隧道的主要技术指标主要技术指标有隧道限界、隧道净空、衬砌的组成（如复合式衬砌）以及衬砌材料、衬砌厚度等。隧道限界指为保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间限界。隧道净空是指隧道内轮廓线所包围的空间，包括公路隧道建筑限界、通风及其它功能所需的断面积。断面形状和大小应根据结构设计力求得到最经济值。净空所包括的其它断面中，有通风机或通风管道、照明灯具及其它设备、监控设备和运行管理设备、电缆沟或电缆桥架、防灾设备等断面，以及富裕量和施工允许误差等。隧道衬砌分为(1)整体式模筑砼衬砌;(2)拼装式衬砌;(3)锚喷衬砌;(4)复合式衬砌;(5)明洞衬砌. 混凝土衬砌台车是隧道施工过程中二次衬砌不可或缺的非标产品,主要有简易衬砌台车、全液压自动行走衬砌台车和网架式衬砌台车。全液压衬砌台车又可分为边顶拱式、全圆针梁式、底模针梁式、全圆穿行式等。在水工隧道和桥梁施工中还普遍用到提升滑模、顶升滑模和翻模等。全圆式衬砌台车常用于水工隧道施工中,不允许隧道有砼施工纵向接缝,在水工隧道跨度较大时一般使用全圆穿行式;边顶拱式衬砌台车应用最为普遍,常用于公路、铁路隧道及地下洞室的砼