隧道及地下工程认知实习报告

北京交通大学实习报告隧道及地下工程认知实习学院土木建筑工程学院专业班级土木工程姓名学号实习日期2011年10月23日前言实践是大学生活的第二课堂,是知识常新和发展的源泉,是检验真理的试金石,也是大学生锻炼成长的有效途径。一个人的知识和能力只有在实践中才能发挥作用,才能得到丰富、完善和发展。大学生成长,就要勤于实践,将所学的理论知识与实践相结合一起,在实践中继续学习,不断总结,逐步完善,有所创新,并在实践中提高自己由知识、能力、智慧等因素融合成的综合素质和能力,为自己事业的成功打下良好的基础土木工程是建造各类工程设施的学科、技术和工程的总称。它既指与与人类生活、生产活动有关的各类工程设施，如建筑公程、公路与城市道路工程、铁路工程、桥梁工程、隧道工程等，也指应用材料、设备在土地上所进行的勘测、设计、施工等工程技术活动。土木工程是社会和科技发展所需要的“衣、食、住、行”的先行官之一；它在任何一个国家的国民经济中都占有举足轻重的地位。作为一名刚刚接触专业知识的大学生来说，如果在学习专业课之前直接就接触深奥的专业知识是不科学的，为此，学院带领我们进行了这次实习活动，让我们从实践中对这门自己即将从事的专业获得一个感性认识，为今后专业课的学习打下坚实的基础,为今后书本与实践的结合打下基础。专论地下工程基本知识介绍定义地下工程，广义上来讲，是指建造在地下（岩体或土体中）的所有建筑物，但是一般把矿井和矿山巷道等地下构筑物排除，单指建造在地下的工业、交通、民用和军事建筑物；隧道，严格来说，只是地下工程的一大类，但因其在地下工程中占有绝对多的数量和特殊的重要性，往往将其与地下工程并列而称为隧道与地下工程。一、隧道与地下工程的分类由于隧道仅为地下工程的一个大类，故先对地下工程进行分类，在对地下工程分类的基础上进行隧道工程的分类。（一）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。（二）隧道工程的分类隧道的种类繁多，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”。（三）隧道与地下工程的组成1隧道与地下工程的组成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。2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。（四）隧道与地下工程的围岩1各类（级）围岩的基本物理力学性质、主要工程地质特征。2铁路隧道的围岩分类（分级）旧的铁路隧道设计规范（TBJ385）将围岩分为类，新的铁路隧道设计规范（TB100032001）将围岩分为IVI级。3公路隧道围岩分类公路隧道设计规范（JTJ02690）将围岩分为类。（五）隧道与地下工程的支护结构（衬砌）L支护结构（衬砌）的类型、构造、材料和施作方法；2支护结构的防水结构自防水、防水层防水、涂料防水等。（六）隧道与地下工程的施工方法隧道与地下工程的施工方法种类繁多，需针对不同的地质条件采用不同的施工方法。主要有明挖法；包括放坡明挖法和有围护结构的明挖法。有围护结构明挖法的围护结构包括板桩、钻孔灌注桩或人工挖孔桩墙、地下连续墙、土钉墙、锚杆和锚索等。盖挖法包括盖挖顺作法、盗挖逆作法和盖挖半拟作法，盖挖法的围护结构主要为钻孔灌注桩或人工挖孔桩和地下连续墙。盖挖逆作法的中间竖向支撑系统由柱和柱基组成，柱分钢筋混凝土柱和钢管柱，柱基分桩基和条基。暗挖法包括传统矿山法、新奥法、浅埋暗挖法等，当围岩条件较差时。暗挖法通常还须在开挖前对围岩采取预加固措施，包括小导管注浆、开挖面深孔注浆和管棚等。机械施工方法盾构法、TBM法。其它方法沉管法、顶进法等。观测部分我们实习的地点是地铁六号线的呼家楼站和甜水园站这两个在建地铁站。我们参观了地铁站建设的材料生产区和作业区，收获颇丰。以下内容为当天认知实习的图片和相关文字介绍。（一）地铁呼家楼站地上钢筋加工这是我们来到六号线呼家楼站是看到的施工场景。这里是钢筋的放置地点。钢筋是钢筋混凝土用和预应力钢筋混凝土用钢材，其横截面为圆形，有时为带有圆角的方形。包括光圆钢筋、带肋钢筋、扭转钢筋。钢筋种类很多，通常按化学成分、生产工艺、轧制外形、供应形式、直径大小，以及在结构中的用途进行分类。钢筋混凝土用钢筋是指钢筋混凝土配筋用的直条或盘条状钢材，其外形分为光圆钢筋和变形钢筋两种。钢筋在混凝土中主要承受拉应力。变形钢筋由于肋的作用，和混凝土有较大的粘结能力，因而能更好地承受外力的作用。钢筋广泛用于各种建筑结构、特别是大型、重型、轻型薄壁和高层建筑结构。这里现在存放的是初始的钢筋，需要经过加工制作后得到需要的钢筋结构进而加以利用。在这一大片钢筋后面就是加工场地。而在其右侧就是施工现场。这样的工地安排。既方便现场加工，也方便建筑材料进入施工现场。（二）地铁呼家楼站地下施工现场这是地下施工现场的照片。呼家楼站的建设采取的是明挖和暗挖相结合的方式施工的。其施工地点上是十字路口，这样的方式可以一部分减少对于原有交通的影响，并且尽可能的加快施工进度。现在图中的所示的正是呼家楼地铁车站地下部分的施工现场。可以看到，该结构的周围和顶部都是混凝土结构。这样的结构有以下的优缺点主要优点是和其他材料的结构相比，混凝土结构的主要优点是整体性好，可灌筑成为一个整体；可模性好，可灌筑成各种形状和尺寸的结构；耐久性和耐火性好工程造价和维护费用低。缺点主要缺点是混凝土抗拉强度低，部分地采用了钢筋混凝土楼板。容易出现裂缝；结构自重比钢、木结构大；室外施工受气候和季节的限制；新旧混凝土不易连接，增加了补强修复的困难。（三）支撑结构这是在地铁六号线甜水园站施工现场的支撑结构。这里我们看到的是一个明挖的施工场地。其两边是混凝土墙体结构。而在图中的圆柱型结构，是为了支撑已经浇筑好的混凝土结构，保护其形状的稳定性，而在这些圆柱形结构的下边是地下平面结构的施工。在平面结构一层一层施工完毕后，这些圆柱形的支撑也会一层一层的取下。最后完成整个工程。（四）明挖法、暗挖法一明挖法概念明挖法指的是先将隧道部位的岩土体全部挖除，然后修建洞身、洞门，再进行回填的施工方法。优、缺点明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点，城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术。其缺点是对周围环境的影响较大。施工技术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。三种基本类型1先墙后拱法。是最常用的一种方法，适用于地形有利、地质条件较好的各种浅埋隧道和地下工程。其施工步骤是先开挖基坑或堑壕,再以先边墙后拱圈的顺序施做衬砌和敷设防水层，最后进行洞顶回填。当地形和施工场地条件许可，边坡开挖后又能暂时稳定时,可采用带边坡的基坑或堑壕。如施工场地受限制，或边坡不稳定时，可采用直壁的基坑或堑壕，此时坑壁必须进行支护。明挖法2先拱后墙法适用于破碎岩层和土层。其施工步骤是从地面先开挖起拱线以上部分。按地质条件可开挖成敞开式基坑，或支撑的直壁式基坑,接着修筑顶拱，然后在顶拱掩护下挖中槽，分段交错开挖马口，修筑边墙和。3墙拱交替法是上述两种方法的混合使用，边墙和顶拱的修筑相互交替进行，它适用于不能单独采用先墙后拱法或先拱后墙法的特殊情况。其施工步骤是先开挖外侧边墙部位土石方,修筑外侧边墙；开挖部分堑壕至起拱线,修筑顶拱；分段交错开挖余下的堑壕，筑内侧边墙。二暗挖法概念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。埋置较浅的工程，施工时先从地面挖基坑或堑壕，修筑衬砌之后再回填，这就是明挖法。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。特点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