隧道工程建设安全及机械化水平现状讲义附工程实例上

隧道工程现状与展望一、隧道的类型二、隧道工程发展三、我国隧道的发展前景四、铁路建设安全问题与思考五、铁路隧道机械化水平现状一、隧道的类型

所谓隧道就是用以保持地下空间作为交通孔道的工程建筑物。——狭义以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。——广义（一）隧道的定义（二）隧道的类型

1.从所处的地质条件来分：土质隧道、石质隧道

2.从埋置深度来分：深埋隧道、浅埋隧道

3.从所在的位置来分：山岭隧道、水底隧道、城市隧道

4.从断面大小来分：特大断面(>100m2)、大断面(50~100m2）、中等断面(10~50m2）、小断面(3~10m2）、极小断面(<3m2）5.按用途来分：交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道（巷道）

1)交通类隧道：

铁路隧道公路隧道水底隧道地下铁道航运隧道人行地道3)市政隧道：

给水隧道污水隧道管路隧道线路隧道人防隧道

4)矿山隧道运输巷道给水巷道通风巷道2)水工隧道：

引水隧道尾水隧道导流隧道排沙隧道（一）规模

1．交通类隧道

(1)铁路隧道2002年统计：运营隧道6876座，总长度约3670km，总数已列世界第一。2009年底统计：建成4500km，在建4000km,待建9000km。据统计,2007年底在建铁路隧道共有2115座-3160km.设计速度目标值大于250km/h的隧道共有656座1146km；速度目标值在200km/h及以下者为1459座2014km.

二、隧道工程的发展

日本新干线高速铁路：东海道516KM隧道比重13%，山阳562KM隧道比重50%，东北470KM隧道比重24%，上越270KM隧道比重39%。德国:汉诺威—威若斯堡327KM,隧道全长118KM,比重37%;漫海姆—斯图加特100KM,隧道比重30%。意大利：罗马—佛罗伦萨327KM，隧道长85KM。目前：我国通车高速铁路总里程已大于世界高速铁路里程之和，其建设速度快、建设成本低。隧道比重最高，环境条件最为复杂。

根据国务院批准的《中长期铁路网规划》：到2020年全国铁路营业里程达到10（17）万公里，其中客运专线营业里程12000公里。包括：新建客运专线10000公里；新建城际客运系统2000公里。在建铁路隧道概况2008年后开工铁路隧道数量约1300座，总长度超过2300km。其中：兰渝线（含兰州枢纽及其连接线）约600km

贵广线约480km

大瑞线约223km

南广线约111km

渝利线约165km

西康二线约113km运营高速铁路武广客专:已批复可研967km,投资690亿（不含两端枢纽纽）郑西客专：已批复复可研454km,投资342亿温福：已批复可研研312km,投资174.8亿。福厦：已批复项目目建议书276km，投资约135亿。石太客专：已批复复可研205km,投资128.5亿。合宁、合武：已批批复可研166+357km,投资40+168亿京津：已批复可研研115km,投资112亿广珠：已批项目建建议书131km，约182亿。以上投资约2000亿元，计划2020年前,投资20000亿元据不完全统计，我我国客运专线隧道道的修建数量将超超过1000km。武广客运专线165km甬温福厦280km京沪高速15km石太客专76km郑州西安客专74km武汉合肥80km客运专线隧隧道的数量量客运专线隧隧道的分类类序号

类别标准

线别1200km/h客运专线城际客运系统2200km/h近期客货共线胶济、遂渝、徐郑3250km/h近期客货共线石太4250km/h近期双箱运输甬温福厦、合武、合宁5350km/h客运专线京沪、武广、郑西一些国家高高速铁路隧隧道的基本本参数

国家法国德国意大利日本西班牙列车最高速度（km/h）270250250300220240300列车横断面（m）1010.39.712.612.610隧道端面积（m）718253.87660.563.875堵塞比0.13~0.150.130.180.130.21~0.220.20~0.210.13线间距（m）4.24.74.05.04.24.34.5~4.7各国高速铁铁路隧道内内净空面积积表

国家

线别运营速度(km/h)断面积(m2)

日本

新干线240～30061～64

法国

大西洋线30071北方线、东南延伸线300100地中海线350100

德国汉诺威～维尔茨堡曼海姆～斯图加特汉诺威～柏林25082科隆～法兰克福30092

西班牙马德里～塞维利亚27075

韩国汉城～釜山350107中国台湾台北～高雄35090我国客运专专线隧道内内净空面积积序号

类别标准单线双线1200km/h客专近期客货共线53.06m283.7m22200km/h客专近期双箱运输56.2m289.64m23250km/h近期客货共线58m290.16m24250km/h近期双箱运输58.08m293.76m25350km/h客运专线70m2100m2(2)公路隧道截至2002年，我国公公路隧道总总数已达1782座，总长度度704km。运营隧道1684座以上，总总长628km以上。10km以上的长大大隧道：锦屏隧道14.7km(双座)陕西秦岭终终南山隧道道全长约18.4km(3)地下铁道目前运营地地铁有北京京、天津、、上海、广广州、南京京、重庆、、天津、深深圳、杭州州、武汉等等。北京：规划划了20条线路共700km；上海：规划划了17条线路共450km；天津：规划划了4条线路共248km；广州：规划划了7条线路共206.5km；深圳：规划划了9条线路共254km；目前：已开开通1000km，在建1200km，2020年3000km完成规划的的城市有26个城市：在在建的有大大连、长春春、哈尔滨滨、鞍山、、乌鲁木齐齐、合肥、、成都、佛佛山、桂林林、昆明、、西安、济济南、福州州、宁波等等。2．水利水电电国内外已建建成的10km以上的水工工隧洞达90座，中国占占11座。国内已已建成长度度5km以上的引水水发电隧道道20座。3．地下工程程城市地下空空间的开发发与利用：城市各种管道隧道、地下共同管沟等。1．长大隧道道钻爆法施工工(大瑶山隧道道、秦岭铁铁路隧道、、乌鞘岭、、太行山、、关角隧道道等)快速掘进(已达世界水水平)TBM施工(秦岭隧道、、中天山、、西秦岭、、大伙房隧隧道等)TBM快速掘进与与对不良地地层的适应应性是今后的发发展方向（三）技术术状况2．不良地质质隧道富水断层破破碎地质流砂地质岩溶地质高地应力岩岩爆高地应力挤挤压大变形形煤系地层湿陷性黄土土3．设计理论论隧道结构或或地下结构构与地面结结构所处环环境不同，，它是处在在岩土地层层或通称为为围岩中，，既受到围围岩的荷载载作用，又又受到围岩岩的约束有有利作用。。荷载—结构(图5)地层—结构目前的设计理论收敛—约束经验类比针对不同条条件采用不不同的设计计理论。4．施工方法法明挖法暗挖法盾构法(图6)掘进机法(图7)盖挖法(图8)顶进法沉埋法6、理论研究究状况25没有形成适适合我国国国情的隧道道技术理论论体系，隧隧道设计主主要采用半半经验方法法和工程类类比，对隧隧道围岩稳稳定性认识识不够深入入，设计时时偏于保守守，工程投投资控制难难。【设计理论】由于传统习习惯对初期期支护的作作用认识不不足，实施施的工程措措施难以可可靠的控制制围岩稳定定性，部分分工序质量量难以保证证，致使施施工安全事事故时有发发生。【安全保障】26施工装备水水平急需提提高，多数数隧道施工工工序以手手工作业为为主，劳动动效率低，，为适应我我国铁路隧隧道快速发发展的建设设新形势，，需要尽快快提高我国国隧道施工工机械化装装备水平，，并研究制制定适合机机械化配套套作业的施施工工法。。【施工机械化化】隧道施工现现场的管理理与国外隧隧道施工差差距较大，，特别是信信息化、数数字化管理理技术，包包括IT技术在管理理中的应用用等。【工程建设管管理和信息息化】27目前我国铁铁路隧道工工程的建设设规模是空空前的,面对如此大大规模的隧隧道建设，，而且面临临复杂多变变的地质条条件，客运运专线及高高速铁路建建设标准高高，迫切需需要强有力力的技术支支撑和工程程成本的优优化，包括括可靠的设设计理论和和先进和安安全可靠的的施工技术术。28铁路系统的的隧道技术术水平一直直走在全国国各行业的的前列，事事实上在引引领着隧道道技术领域域的发展；；经过卅多多年的快速速发展，某某些方面已已达到国际际先进水平平，但许多多深层次的的关键科学学问题也逐逐渐暴露出出来，面临临理念性的的技术难题题。为保持持铁路在该该技术领域域地位，需需要率先开开展系统的的理论研究究和工程实实践，继续续引领行业业的持续技技术进步。。隧道前沿研究究的主要内容容29隧道围岩稳定定性控制理论论；隧道支护结构构与围岩的相相互作用关系系；隧道施工过程程力学；高地应力和富富水隧道设计计理论；隧道结构耐久久性及其控制制理论。铁路规范与标标准的修订三、我国隧道道的发展前景景（一）交通隧隧道经济发展，交交通建设先行行交通标准不断断提高国力增强，技技术进步需建设更多，，可以建设更更多、标准更更高的隧道，，前景美好。。铁路工程市场场在海外解决城市交通通拥挤问题的的唯一途径是是采用快捷、、大运量公共共交通系统—地铁城市发展要求求包括地下空空间的开发各类市政设施施趋势——隧道管沟化继十九世纪的的城市桥梁、、二十世纪的的摩天大楼，，二十一世纪纪是地下空间间的开发和利利用。（二）地铁及及地下工程（三）水利(国策)东线中线西线南水北调其它调水水电工程1、当前铁路隧隧道建设特点点数量多、规模模大、长度长长技术难度大高风险隧道较较多安全形式严峻峻设计、施工、、建设管理人人员相对欠缺缺其他（如：受受拆迁等因素素影响工期紧紧张）四、当前铁路路隧道建设安安全问题2、安全事故种种类隧道灾害事故故种类比例原因之一：突突发性的地质质灾害原因之二：设设计方面原因之三：施施工方面原因之四：施施工管理方面面原因之五：建建设管理体制制3、安全事故原原因分析原因之一：突发性的地质质灾害主要是在施工工过程中，隧隧道施工遇特特大岩溶，造造成突水突泥泥地质灾害。。另外富水断断层、洞口边边坡突然坍方方或垮塌，灾灾害发生突然然，造成作业业人员伤亡最最多、经济损损失最大。3、安全事故原原因分析马鹿箐隧道