隧道与地下工程认识实习报告

一、 实习目的：1、初步了解隧道及地下工程专业背景方向的知识构成。2、了解隧道及地下工程系统的基本建筑与结构。3、初步认识隧道相关知识体系。4、锻炼学生分析问题和解决生产实际问题的能力。二、实习时间： 2011年10月23日三、实习地点： 1、地铁六号线呼家楼站施工现场四、实习过程： 乘车至地铁六号线呼家楼站施工现场，参观地铁站外部结构，后进入呼家楼站地下隧道施工现场参观讲解。了解地铁施工知识。五、隧道与地下工程相关专业知识：隧道与地下工程由支护结构（衬砌）以外的围岩、支护结构（衬砌）和衬砌围成的内部空间组成。 1、隧道隧道为地下通道的一种，也是最常运用的一种。设计给交通或其他用途使用，通常用来穿山越岭，若施做于地面下称作地下隧道。隧道大部分的功能，为提供行人、脚踏车（自行车）、一般道路交通、机动车、铁路交通、或运河使用，而部份隧道只运送水、石油或其他特定服务，包括军事及商业物流等。隧道的种类繁多，按照存在的环境（所处的地质条件），埋置的深度、修建的场所、长度和用途将隧道划分为多种类型。1按存在的环境（所处的地质条件）分类土质隧道：在土层中修建的隧道；石质隧道：在岩体中修建的隧道。2按埋置的深度分类浅埋隧道：埋置深度浅的隧道，一般指埋深（地面到隧道拱顶的距离）小于2倍坍落拱高度的隧道；深埋隧道：埋置深度大的隧道，一般指埋深（地面到隧道拱顶的距离）大于2倍坍落拱高度的隧道。3按修建的场所分类山岭隧道：在山体中修建的隧道；城市隧道：在城市地面以下土层或岩体中修建的隧道；水底隧道：为了跨越江河湖泊和海峡等修建的隧道。4按长度分类特长隧道：全长在10，000m以上的隧道； 长隧道：全长 3000m以上至 10，000m的隧道；中长隧道：全长500m以上至3000m的隧道；短隧道：全长 500m及以下的隧道。5按用途分类铁路隧道：在铁路线上修建的隧道；公路隧道：在公路线上修建的隧道；地下铁道：为解决大城市交通拥挤问题，在城市地下修建的快速、大运量用电力牵引的轨道交通。航运隧道：当运河需要跨越分水岭时，为克服高程障碍、缩短航运距离和改善航运条件而修建的隧道；人行地道：在城市闹市区供行人从地下穿越地面道路而修建的隧道；水工隧道：它是水利枢纽的一个重要组成部分，包括： （l）引水隧道：水电站为将水引入发电机组而修建的隧道；（2）尾水隧道：为把发电机排出的废水送出去而修建的隧道；（3）导流隧道或泄洪隧道：水利工程中，为疏导水流或补充溢洪道流量超限后的泄洪作用而修建的隧道；（4）排沙隧道：为冲刷水库中淤积的泥沙，把泥沙级带送出水库而修建的隧道； 市政隧道：城市中为安置各种不同市政设施而修建的地下孔道。包括： （1）给水隧道：为容纳城市自来水管道而修建的地下孔道； （2）污水隧道：为排除城市生产、生活污水而修建的地下孔道。 （3）管路隧道：城市中为容纳煤气、暖气、热水等管道而修建的地下孔道； （4）线路隧道：城市中为容纳输送电力的电线以及通讯的电线而修建的地下孔道，也有将以上四种隧道合建成一个大隧道，称之为“共同沟”。2、地下工程地下工程是指深入地面以下为开发利用地下空间资源所建造的地下土木工程.它包括地下房屋和地下构筑物,地下铁道,公路隧道、水下隧道、地下共同沟和过街地下通道等。地下工程是以地下洞室围岩作为建筑物的结构工程。地下洞室围岩是一种受过工程开挖扰动的岩体，它又处于工程地质环境中，所以地下工程有其自身的特点。与地面工程相比，地下工程有以下几个不同点：（1）地面工程是以大地为基础，依靠地基承载；而地下工程是以岩体作为基础，依靠围岩承载。地面工程的重点，主要是对受力比较明了的基础进行加固，设计较为简单。而地下工程面对的是十分复杂的岩体结构，有许多不确定的因素。（2）地面工程以建筑材料为主体，材料强度是关键；地下工程以支护为主体，围岩稳定是关键。地面工程材料多以钢材、混凝土为主，其材料特性容易把握，而地下工程需要围岩稳定来保证工程的安全。围岩受岩体的力学特性、工程地质环境（断层、裂隙、层间错动、软弱夹层、地下水、地应力等）和工程因素（洞室体型、尺寸、布局、施工开挖等）的影响，在很多情况下不能保证自身的稳定，往往需采用锚固支护措施来加强围岩的稳定。围岩所处的地质环境不同，其破坏的机理也不同，所采用的锚固支护方式也就不同。由于地下工程锚固支护机理的研究，目前还处在探索之中，所以锚固支护的设计基本还是采用经验和工程类比。因此地下工程的设计难度较大，要使地下工程的设计象地面工程一样做到安全经济、合理量化，还需进行大量的研究和艰苦的努力。（3）地面工程是浇筑浆砌而成，施工方便；而地下工程是开挖钻爆而成，施工复杂。浇筑浆砌是一种成熟较为完善的施工工艺。地下工程开挖钻爆施工是近几十年来随着地下工程的兴起而发展起来的一种施工工艺。岩体是一种非线性介质，具有不可逆性。岩体的开挖过程，就是岩体应力的释放过程。不同的开挖方式，导致围岩的应力重分布规律不同，围岩的稳定特性也就不同。由于岩体本身的复杂性，对于不同岩体结构，应采用不同的开挖方式，以尽可能减少围岩的应力扰动，用最小的支护代价保证围岩稳定，是地下工程施工开挖的复杂性所在。地下工程的分类按照功能、存在的环境、建造方式、施工方法和修建的场所可将地下工程划分为多种类型。l按功能分类工业地下工程：建造于地下的各种工业工程，包括各类地下工厂、车间、电站等；交通地下工程：建造于地下的各类交通工程，包括各种铁路和公路隧道、水底交通隧道、城市地下铁道、人行通道等； 民用地下工程：建造于地下的各种民用工程，包括地下商业街、地下商场、地下车库、影剧院、展览馆、餐厅、体育馆，以及一些其它公共建筑、人民防空工程等。 仓储地下工程：建造于地下的各种仓储工程，包括各种地下储藏库如油库、液化气库、热库、冷库、档案库、物质库、放射性废物库等； 公用和服务性地下工程：建造于地下的公用和服务性地下工程，包括地下自来水厂、污水处理站、给排水管道、热力和电力管线、煤气管道、通讯电缆管道等； 军用地下工程：建造于地下的各种军用工程，包括各种野战工事、指挥所、人员和武器掩蔽所、军火和物质库等。2按存在的环境分类岩石中的地下工程：建造于岩体中的地下工程；土体中的地下工程：建造于土体中的地下工程。3按建造方式分类 单建式地下工程：独立建造在地下岩体或土体中，在地面以上没有其它建筑物； 附建式地下工程：与地面建筑场一起修建的地下工程，主要指各种地面建筑的地下室部分。4按施工方法分类明挖地下工程：明挖法施工的地下工程；盖挖地下工程：盖挖法施工的地下工程；暗挖地下工程：暗挖法施工的地下工程。5按修建的场所分类城市地下工程：在城市地面以下土层或岩体中修建的地下工程；山区地下工程：在山区地面下修建的地下工程。隧道与地下工程的施工方法明挖法明挖法的关键工序是：降低地下水位，边坡支护，土方开挖，结构施工及防水工程等。 其中边坡支护是确保安全施工的关键技术。主要有： (1)放坡开挖技术。适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况。基坑应自上而下分层、分段依次开挖，随挖随刷边坡，必要时采用水泥粘土护坡。 (2)型钢支护技术一般使用单排工字钢或钢板桩，基坑较深时可采用双排桩，由拉杆或连梁连结共同受，也可采用多层钢横撑支护或单层、多层锚杆与型钢共同形成支护结构。 (3)连续墙支护技术。 一般采用钢丝绳和液压抓斗成槽，也可采用多头钻和切削轮式设备成槽。连续墙不仅能承受较大载荷，同时具有隔水效果，适用于软土和松散含水地层。 (4)混凝土灌注桩支护技术。一般有人工挖孔或机械钻孔两种方式。钻孔中灌注普通混凝土和水下混凝土成桩。支护可采用双排桩加混凝土连梁，还可用桩加横撑或锚杆形成受力体系。 (5)土钉墙支护技术。在原位土体中用机械钻孔或洛阳铲人工成孔，加入较密间距排列的钢筋或钢管，外注水泥砂浆或注浆，并喷射混凝土，使土体、钢筋、喷射混凝土板面结合成土钉支护体系。 (6)锚杆(索)支护技术。在孔内放入钢筋或钢索后注浆，达到强度后与桩墙进行拉锚，并加预应力锚固后共同受力，适用于高边坡及受载大的场所。 (7)混凝土和钢结构支撑支护方法。依据设计计算在不同开挖位置上灌注混凝土内支撑体系和安装钢结构内支撑体系，与灌注桩或连续墙形成一个框架支护体系，承受侧向土压力，内支撑体系在做结构时要拆除。适用于高层建筑物密集区和软弱淤泥地层。暗挖法隧道及地下建筑工程施工时，须先开挖出相应的空间，然后在其中修筑衬砌。施工方法的选择，应以地质、地形及环境条件以及埋置深度为主要依据，其中对施工方法有决定性影响的是埋置深度。当埋深超过一定限度后，明挖法不再适用，而要改用暗挖法，即不挖开地面，采用在地下挖洞的方式施工。矿山法和盾构法等均属暗挖法。隧道及地下工程施工时有下列特点：受工程地质和水文地质条件的影响较大；工作条件差、工作面少而狭窄、工作环境差;暗挖法施工对地面影响较小,但埋置较浅时可能导致地面沉陷；有大量废土、碎石须妥善处理。 隧道及地下工程的施工方法最初是采用矿山开拓巷道的方法，故称为矿山法，此法应用范围很广。 19世纪，为修筑水底隧道，创制了盾构,经100多年的改进，盾构法成为在松软地层中常用的方法之一。 为避免在水下施工，19世纪末又出现了沉管法，此法主要工序在地面上进行，优点显著，应用日益广泛。 在敷设管道或设置地道时，为了不影响地面房屋和其他工程设施，用千斤顶将预制的管段或箱涵配合挖土向前顶进，这就是顶管法。用这种方法穿过街道、路堤等障碍物是很有效的。 用沉井法（见地下工程沉井法施工）修筑地下建筑，具有占地面积小、挖土量少、施工方便、对周围设施影响较小等优点。近年来，已发展成一种在软土地层中修筑地下工业建筑物的方法。 城市中用明挖法施工，打设板桩时会产生很大噪声和振动，因此发明了减轻公害的地下连续墙法。它用专门机械开挖深槽，应用触变泥浆护壁，然后在槽中灌筑水下混凝土，以形成地下连续墙来挡土，或作为地下结构的一部分。此法的优点是产生的噪声和振动都很小。 地下工程的开挖工作很繁重，施工机械化要求特别迫切。随着机械制造及冶炼技术的进步，20世纪50年代制造出用硬合金刀具直接破岩的隧洞掘进机，实现了开挖工作的综合机械化，因此获得一定程度的推广。 随着岩体力学的发展,在结合现场经验的基础上,20世纪中叶创造了新奥法。此法的主旨是尽量利用围岩的自承能力,用喷锚支护控制围岩的变形及应力重分布,使达到新的平衡。这样就把支护和围岩组成一整体结构，而其中的主要承载部分是围岩。此法是在软弱围岩中施工的有效方法。 盖挖法当地下工程明做时需要穿越公路、建筑等障碍物而采取的新型工程施工方法。 盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作，也可以逆作。在城市繁忙地带修建地铁车站时，往往占用道路，影响交通当地铁车站设在主干道上，而交通不能中断，且需要确保一定交通流量要求时，可选用盖挖法。根据工程实际情况具体又可分为以下几种方法： 1、盖挖顺作法 盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后，以定型的预制标准覆萧结构（包括纵、横梁和路面板）置于挡土结构上维持交通，往下反复进行开挖和加设横撑，直至设计标高。依序由下而上，施工主体结构和防水措施，回填土并恢复管线路或埋设新的管线路。最后，视需要拆除挡上结构外露部分并恢复道路。 在道路交通不能长期中断的情况下修建车站主体时，可考虑采用盖挖顺作法。 工程实例：深圳地铁一期工程华强路站位于深圳市最繁华的深南中路与华强路交叉口西侧，深南中路行车道下。该地区市政道路密集，车流量大，最高车流量达3865辆/h.车站主体为单柱双层双跨结构，车站全长224.3 m，标准断面宽18.9 m，基坑深约18.9 m，西端盾构并处宽22.5 m，基坑深约18.7 m.南侧绿地内东西端各布置一个风道。主体结构施工工期为2年，其中围护结构及临时路面施工期为7个月。为保证深南中路在地铁站施工期间的正常行车，该路段主体结构施工采用盖挖顺作法施工方案。 2、盖挖逆作法 盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的维护结构和中间桩柱，和盖挖顺作法一样，基坑维护结构多采用地下连续墙或帷幕桩，中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板可以作为一道强有力的横撑，以防止维护结构向基坑内变形，待回填土后将道路复原，恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行，即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。如果开挖面积较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近，为尽量防止因开挖基坑而引起临近建筑物的沉陷，或需及早恢复路面交通，但又缺乏定型覆盖结构，常采用盖挖逆作法施工。工程实例：南京地铁南北线一期工程的区间隧道在地质条件和周围环境允许的情况下，以造价、工期、安全为目标，经过分析、比较，选择了全线区间施工方法。其中，三山街站，位于秦淮河古河道部位，位于粉土、粉细砂、淤泥质粘土土层中。因为是第1个车站，又位于十字路口，因此采用地下连续墙作围护结构。除人口结构采用顺作法外，其余均为盖挖逆作法。 3、盖挖半逆作法 盖挖半逆作法与逆作法的区别仅在于顶