隧道工程应用范文

第一篇：隧道工程应用范文

阿立瓦喷浆机在隧道施工中的应用

山西中南部铁路通道(瓦塘至汤阴东段)ZNTJ-10标隧道三队技术总结

阿利瓦喷浆机在隧道施工中的应用

技术工作总结

摘要：讨论了阿利瓦喷浆机的基本功能, 重点介绍了阿利瓦喷混凝土机器人的结构、性能和应用情况。文章就阿利瓦喷浆机在隧道施工中的应用进行技术总结。

关键词：阿利瓦喷浆机,隧道施工,喷射混凝土,使用状况 1 引言

喷浆支护( 也称喷混凝土) 虽是广泛采用的支护方法, 但人工喷混凝土存在着回弹率高、粉尘大、施工质量不稳定和施工进度慢等缺点, 特别是采用干式喷混凝土时, 这些缺点更为突出。产生上述缺点的原因是多方面的, 但从工艺和设备的角度看, 有下述几个主要原因:

1、人工喷混凝土无法按喷混凝土的工艺原则进行。这是因为喷浆作业时, 喷射点周围飞沙走石, 操作者不敢抬头, 只能站在较远的地方斜着喷, 无法按喷浆工艺要求保持喷枪与受喷面垂直并保持1 m 左右的距离, 这就必然造成回弹率高、粉尘大。

2、由于回弹物中大部分是骨料, 故回弹多也降低了混凝土的强度 。

3、大断面隧道施工中,人工喷混凝土需要脚手架, 爆破后不能立即施喷, 新裸露的围岩就会松动, 这样即使后来喷了混凝土, 其 支护效果也不如立即喷混凝土好, 因此人工喷混凝土不仅影响了施工质量, 也影响了施工进度。

4、虽然在大隧道施工中较多地采用简易台车进行喷浆,但站在台车架子上比站地面困难更多, 更无法按喷浆工艺原则作业, 回弹更大, 作业速度更慢。

5、从发展的趋势看, 湿喷是今后的发展方向, 国内在湿喷机的

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研制上也取得了很大成绩, 但目前国产转子式湿喷机出料量( 即生产能力) 偏小而大出料量的混凝土泵( 如12~ 20 m3/ h) 人工又抱不动喷枪, 因而施工进度就慢, 不少单位只得采用2~ 3 台喷机同时作业的办法来弥补。但是, 湿喷时, 若仍采用人工作业, 同样存在不能按喷浆工艺作业的老问题。

克服上述特点的出路在于实现喷混凝土自动化, 例如, 采用喷混凝土机器人或机械手等设备, 并辅以相关的自动化装置和手段。仅就采用机器人喷混凝土而言, 至少可以做到: 保证喷浆作业按其工艺要求进行, 即喷枪与受喷面垂直并保持最佳距离; 喷枪的运动可按工艺要求的轨迹进行; 喷混凝土作业人员能够借助于遥控或全自动控制而免受粉尘和塌方( 或剥落掉块) 的威胁; 采用机器人, 能够做到爆破后及时作喷混凝土支护, 不仅省去脚手架, 更重要的是提高了工程质量, 加快了施工进度。此外, 随着湿喷机和湿喷工艺的推广, 喷混凝土

自动化喷浆机势将替代人工成为必备的设备。 2 阿利瓦自动化喷浆机设备的功能

以阿利瓦喷浆机器人为核心的喷浆自动化设备具有如下功能:

1、自动地保持喷枪与受喷面垂直, 喷枪口与受喷面的距离为(100 ～20) cm。如果采用高压风喷射,则最好能让风压随喷射距离的变化做相应调节。

2、 能保证喷枪按图1 所示轨迹自行运动, 并且能平滑调节喷枪在轨迹上的移动速度。

3、在干喷或潮喷时, 能对水的流量实施自动控制, 以提高混凝土质量和减少回弹。

4、考虑到工作环境的实际情况, 设备具有遥控和全自动功能。遥控功能可使得操作者离开设备一定距离, 站在安全、无粉尘并且更易观察喷射情况的位置操作; 全自动, 即机器人可以在不需要人工

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干预的情况下, 自动地进行喷射作业, 这种功能, 对于隧道断面比较规整的情况是很有用的。为降低成本、增加可靠性, 后者可用简单的“示教再现”方式实现,因为过高的智能, 对成本和可靠性都很不利。

5、 能显著提高作业效率, 实现快速施工。这里“ 提高作业效率”有2 层意思, 一是说, 靠设备本身的自动功能来显著提高作业效率; 二是说机器人与大排量混凝泵相配来显著提高作业效率。后者对机器人来说是很容易做到的, 而原来的人工喷浆是无法做到的。

图1 喷枪运动的轨迹与姿态( 单位: mm) 图

2、 阿利瓦结构原理( 单位: mm) 3 阿利瓦喷浆机工作方式

图2 所示的机器人结构, 是基于尽可能方便地实现图1 所示轨迹这一基本思想设计出来的。它有6 个自由度: 大臂1 在油缸2 驱动下做俯仰运动; 小臂3 做水平摆动, 水平摆动的范围为 45, 由于小臂采用四连杆机构, 故摆动时其末端做平移运动, 从而使得位于其末端的水平伸缩臂4 与受喷面的相对距离和姿态不变( 同时意味着喷混凝土作业时机器人停靠在隧道一侧) ;水平伸缩臂能在与隧道轴线平行的方向伸缩, 使得喷枪做水平移动并保持姿态不变;手腕转动可在喷拱部时完成, 喷枪沿拱部划弧,同时保证喷枪与受喷面垂直;油缸6 可调整喷枪的姿态, 从而在遇到大凹坑时, 仍能调整喷枪与受喷面垂直;借助于偏心连杆机构7, 可使喷枪沿锥面运动,

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从而使喷枪口划出一个360连续圆。图2 所示的6 个自由度机器人可根据现场需要安装于汽车上或安装在有轨底盘上。该机器人既可与湿喷机相配套, 也可与干喷机相配套, 均由用户选定。若与湿喷机相配套, 还可安装与其相配套的速凝剂添加设备。

制造时将机器人、喷浆机和行走用底盘做成1个独立体。喷浆机器人的电控系统采用电液伺服计算机控制。为适应作业现场的实际, 电控系统具有这样几个主要特点:

1、电控系统具有遥控和全自动2 种功能, 并且这2 种功能可以互相转换。所谓“遥控”功能, 即操作者可在机器人操作室或站在离机20 m 左右的范围内对机器人进行操作; 所谓 全自动, 即根据作业现场隧道的实际轮廓线, 教机器人按实际作业时运行的轨迹走一遍, 而后机器人即可按人教给它的轨迹自动作业, 无需人的干预。操作者可根据实际需要随意选择某种功能并能随时转换。

2、 为便于操作和推广, 电控系统的操作器设计成“ 傻瓜”型, 让操作者凭直觉即可进行操作, 因而操作者无需专门训练或较高文化水平。

3、 为适应作业现场的恶劣环境, 电控系统均按军用标准, 做成“全加固型”, 具有完善的防湿潮、防粉尘、防霉变、抗振动、抗

冲击、抗散热和通风功能, 以求得高可靠性, 做到皮实、耐用。由上述可知, 本混凝土机器人结构简单, 且其部件多为结构件, 因而牢固、可靠, 抗恶劣环境能力强;电控系统的内核虽较复杂, 但由于采用军标加固技术, 因而变得十分可靠, 基本不出故障, 这就无需担心其可靠性和维修等问题, 而其外部操作的“傻瓜”型就使得操作变得十分简单、直观。总之, 可以这样说, 在多数情况下, 只需一个很直观的操作动作, 就可完成一个相当长时间的作业任务, 操作者很轻松。因此, 阿利瓦混凝土机器人是国内外现有的同类产品中结构最简单、操作最简单、功能最强的一种。

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4 阿利瓦混凝土喷浆机在隧道施工中的应用

自2010年阿利瓦喷浆机进入山西中南部铁路通道ZNTJ-10标以来,该机器以服务于雷鼓台隧道、范家山隧道、红泥寺1#隧道。在使用过程中, 有如下特点:

1、 与人工喷浆相比, 回弹明显减少。经对拱部和两帮喷混凝土回弹率的实地测算, 回弹率可比人工喷射减少一半, 在一般情况下, 可以减少回弹15个百分点以上。

2、作业效率高、施工速度快。如果选用本产品中配有混凝土输送泵的型号, 由于混凝土泵的实际排料量为14~ 20m3/ h, 这样就可提高作业效率4~ 5倍。如果仍采用原有的湿式转子式喷浆机,由于机器人喷浆, 无需脚手架和平台, 省工省钱, 爆破后可及时施喷, 因此既可快速施工, 又提高了工程质量; 此外人工喷浆由于料管重、喷枪的后坐力及风压波动等, 人工操作喷枪不如机器人自如和效率高, 隧道断面越大, 机器人优势越大, 即使采用转子式喷浆机, 也可提高功效30%以上。

3、减轻了劳动强度, 提高了工程质量。由于设计合理, 大大简化了操作, 大部分操作只是让机器人的一个自由度、至多两个自由的动作, 因而变得十分简单。这样, 操作者就能“想喷哪里, 就喷哪里”, 达到了“ 心想事成”的地步。

5 阿利瓦混凝土喷浆机在隧道施工中的应用技术总结 在推广应用阿利瓦的实践中, 我们也体会到了新的大型设备在推广中由某些观念带来的阻力。这些观念主要有:

1、综合经济效益观念淡漠,看眼前多, 看总体少。谈到喷浆机器人, 只看到眼前要拿几十万, 而对每天浪费的物料与人工费却不放在眼里, 殊不知一年下来, 这方面的浪费比一台机器人贵得多。

2、 对设备对工程质量和工程进度的影响估计不足。采用机器人喷浆除能使喷浆及时之外,它还大大减轻了工人的劳动强度, 改善了

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作业环境,这就减轻了工人的思想压力和体力消耗, 让工人在轻松愉快的情况下从事作业, 减少了工人偷懒耍滑、偷工减料的可能性, 减少了人工因素的不利影响, 有利于提高工程质量, 有利于提高作业的连续性, 从而促进了工程进度。事实表明, 过去人工喷浆作业, 是隧道施工中最累、脏、苦的工种之一, 采用机器人机械手喷浆后, 它却成了较为轻松的工种之一, 无形中, 施工快了, 质量好了。

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第二篇：隧道工程

隧道：不论用什么办法，修筑在地表以下，断面在2m2以上，修建在底层中，为了交通而修建的，接近水平的细长的，具有稳定使用面积的地下结构物。

隧道分类：越岭隧道，傍山隧道，城市隧道，水下隧道。

隧道长度：特长隧道-3000m-长隧道-1000-中隧道-500-短隧道。

隧道施工方法：山岭隧道-矿山法(钻爆法)、新奥法、掘进机法(TBM法)，浅埋及软土隧道-明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法、和盾构法，水底隧道-沉埋法和盾构法。

新奥法：以喷混凝土和锚杆为主要支护手段，把坑道的支护和衬砌与围岩看作是相互作用的一个整体，既发挥围岩的自承能力，又使支护起到加固围岩的作用。

公路隧道的特点：明暗适应性;边墙效应;多为双洞;断面大;形状扁平;需要通风照明;防水要求高;需要监控配套设施。

公路隧道常见的质量问题：①隧道渗漏②衬砌开裂③界限受侵④衬砌结构与围岩结合不严密⑤通风、照明不良。

隧道结构构造有主题构造物：洞身衬砌、洞门构造物，附属构造物：通风、照明、排水、消防、和通讯等。

隧道净空是指隧道内轮廓线所包围的空间，包括公路隧道建筑界限、通风机其它功能所需的断面积。

隧道建筑界限是指为了保证在隧道中的安全行车，在一定的宽度、高度空间范围内任何部件不得侵入的界限。

隧道选址的基本原则：必须与总体设计相协调适应;隧道位臵应选择在稳定的地层中;越岭隧道应选择在地质条件较好的垭口附近穿越;傍山隧道宜向山侧内移，避免外侧洞壁产生偏压;选择洞口位臵时应早进洞晚出洞。

山岭隧道，公路从一个水系进入另一个水系要翻越期间的分水岭，为缩短里程，克服高差或地形障碍，往往要设臵越岭隧道，对可能穿越的垭口，一不同的纵坡、不同的隧道长度和展线方式，以及其他问题进行综合考虑，寻求地质条件好、隧道长度较短、引线条件好、运营费用低、安全适用的最佳方案。

越岭隧道选址的原则：(1)优先考虑在路线总方向上或其他附近的低垭口，因为这种垭口在两侧具备有良好的展线横坡时，一般越岭隧道方案较短。(2)虽远离总路线方向，但垭口两侧有良好发展条件的河谷，又不损失越岭高程的垭口。(3)隧道一般选择在分水岭垭口两边河谷高程相差不多，并且两边河谷平面位臵接近处。(4)工程地质和水文地质条件良好的垭口。

傍山隧道：为改善线形、提高车速、缩短里程、节省运行时间，通常采取截弯取直的办法，修建傍山隧道。傍山隧道一般埋深较浅，地质条件比较复杂。

洞口的作用：保证洞口边坡的安全和仰坡的稳定;汇集引离洞口附近的仰、边坡上的地表水;作为隧道的标志性建筑物，装饰洞口。

洞口位臵的选择原则：

(1)洞口部分在地质上通常是不稳定的。一般应设在山体稳定，地质条件好，排水有利的地方。隧道宜长不宜短，应“早进洞，晚出洞”，尽量避免大挖大刷，破坏边仰坡稳定。

(2)洞口不宜设在沟谷低洼处和汇水沟处，一般宜将洞口移到沟谷地质条件较好的一侧有足够宽度的山嘴处。

(3)当洞口处为悬崖陡壁时，根据地质情况采用贴壁或采用接长明洞的办法，将洞口堆到坍方范围以外3—5m处。

(4)洞口地形平缓时，一般也应早进洞晚出洞。这时洞口位臵选择余地较大，应结合洞外路堑、填方、弃渣场地、工期等具体确定。需要时可接长明洞，以确保施工和运营安全。

(5)考虑洞口边仰坡不致开挖过高和洞口段衬砌结构受力，洞口位臵宜与地形等高线大体上正交。特别是在土质松软、岩层破碎、构造不利的傍山隧道，更应注意。道路隧道一般不宜设计斜交洞门，若为斜交时，应尽可能加大斜交角度(一般不小于45度)，或采取工程措施，以降低垂直等高线方向的开挖高度。

(6)长大隧道在洞门附近应考虑施工场地、弃渣场以及便道等的位臵。

(7)洞口附近有居民点时，考虑提前进洞，尽可能减少附近地上构筑物，地下埋设物与隧道的相互影响，及减少对环境(农业、交通、居民生活)的影响。

(8)洞口路肩应高出设计洪水位(包括浪高)以上0.5m，以免洪水浸入隧道。

(9)考虑通风设备排出的废气和噪声对周围环境的影响程度和解决办法。

(10)考虑设臵防雪工程、防风工程和防路面冻害工程的必要性。 衬砌材料应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、奶腐蚀性和抗冻性，还应价格便宜、就地取材、便于机械化施工。有混凝土、钢筋混凝土、喷射混凝土、锚杆与锚喷支护、石料和装配式材料。

洞身衬砌类型：直墙式衬砌、曲墙式衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌、圆形断面隧道、矩形断面衬砌。

隧道支护的主要方式：锚杆、钢架、钢筋网、喷射混凝土及其他的组合 复合式衬砌的特点：可以满足初期支护施工作业及时、刚度小、易变性的要求，且与围岩密贴，从而能保护和加固围岩，充分发挥围岩的自承作用。二衬后，衬砌内表面光滑平整，可以防止外层风化，装饰内壁，增强安全感。

洞门的作用：景观作用、调光作用、安全功能和防护功能-承受山体上压力和稳定边坡。

洞门形式：端墙式洞门，翼墙式洞门，环框式洞门，削竹式洞门，遮光棚式洞门。 内部装饰的作用：改善隧道内环境，起诱导作用;提高墙面的反射率，增强照明效果;吸收噪音，增强防水功能;美化隧道内部环境。 路面材料性能：应具有足够的强度和耐久性;应具有抵御含有化学物质的水的侵蚀能力;应具有较高的抗侧滑能力;应具有足够的抗裂性和耐久性;容易修补;路面漫反射率高，颜色明亮。

公路隧道常见的质量问题：①隧道渗漏②衬砌开裂③界限受侵④衬砌结构与围岩结合不严密⑤通风、照明不良。

山岭公路隧道常见问题：大变形、塌方、滑坡、衬砌裂缝、突泥涌水、渗漏水。

影响围岩稳定性的因素有：地质因素-岩土结构状态、岩石工程性质、地下水的作用和影响、围岩的初应力状态;设计、施工因素-断面形状、大小和隧道埋深、开挖方法、炸药用量、支护时机和方式。

隧道工程的特点：优点:(1)缩短线路长度，减少能耗。(2)节约地皮。(3)利于环境保护。(4)应用范围广;缺点：(1)造价高。(2)施工期限长。(3)施工作业环境和条件较差。

围岩压力是指由于围岩的变形挤压会各种破坏而作用在支护衬砌上的压力。

围岩压力的生成机理：为保证坑道维持必要的净空和安全，坑道开挖后一般是必须进行支护的，也就是阻止坑道周围的围岩产生移动或下掉。被扰动后的围岩要移动或要变形，而支护结构要阻止其移动或变形，围岩就必会对支护结构施加力，这个力就是围岩压力。

围岩压力类型：垂直压力，侧压力，底压力，分别作用在支护的顶部、侧帮、及底部。

围岩压力分类：变形围岩压力、松动围岩压力、冲击围岩压力、膨胀围岩压力。

形变围岩压力：指由围岩塑性变形所引起的作用在支护衬砌上的挤压力。

松动围岩压力：指围岩中松动坍塌部分的岩块重量或他的分量对支护衬砌的压力。

冲击围岩压力：是指岩爆引起的压力。

膨胀围岩压力：指由于亲水性矿物组成的某些围岩吸水膨胀引起的形变围岩压力。

影响围岩压力的因素：地质因素，包括初始应力状态、岩石力学性质、岩体结构面等;工程因素，包括断面大小、施工方法、支护设臵时间、支护刚度、坑道形状等。

地质超前预报的内容：地区地质分析与宏观地质预报、不良地质及灾害地质超前预报、重大施工地质灾害临警预报。

地质超前预报的方法：地质分析法、超前平行导坑预报法、超前水平钻孔法、物理探测法。

隧道不良地层： 富水断层破碎围岩、膨胀性和挤压性围岩、黄土地质、岩溶地质、高地应力硬岩地质、煤系地层。

。

隧道施工的概念：是指修建隧道及地下洞室的施工方法、技术、管理的总称。

隧道工程的特点：隐蔽工程、工作面小、工期较长、施工环境差、施工受季节变换及气候变化的影响等。

新奥法的基本原则：少扰动、早支护、勤量测、紧封闭。

隧道开挖方法：全断面开挖法、台阶法、分部开挖。

全断面法：按照隧道设计轮廓线一次爆破成型的施工方法叫全断面法。

台阶法：将断面分成上半断面和下半断面两部分进行开挖的施工方法叫台阶法。

分部开挖法：是把设计的隧道断面划分成若干部分，进行二次及其以上开挖，最后达到隧道设计开挖断面的一种施工方法

喷锚支护：是一种组合支护，它是将喷射混凝土、锚杆、钢筋网喷射混凝土、钢拱架喷射混凝土结构组合起来的支护形式。 锚喷支护工程特点：及时性、紧贴性、柔韧性、深入围岩内部加固、支护组合和设计时间的灵活性、密封性。喷锚支护加固作用：连锁作用、复合作用、增强作用

锚喷支护作用：支承围岩、加固围岩、提高层间摩阻力，形成“组合梁”、“悬吊”作用。

喷射混凝土的作用：支撑围岩、“卸载”围岩、填平补强围岩、覆盖围岩表面、阻止围岩松动、分配外力。

掘进机法(盾构法)的施工特点、优点：安全、快速、经济、省工与降低劳动强度、排渣容易、施工简单方便、环境保护;缺点:成本大、对岩层变化的适应性差、断面适应性较差、作业率低、耗能大、不适宜中短距离隧道的施工。

隧道平面设计：隧道平面是指隧道中心线在水平面上投影。

.隧道由主体建筑物和附属建筑物两部分组成。主体建筑物包括洞门和洞身衬砌，以及由于地形地质情况而需要在洞口地段接长的明洞。附属建筑物包括通风、照明、防排水、安全设备、电力、通信设施等。

隧道勘查三个阶段:可行性研究勘查、初步勘查、详细勘查

锚杆对围岩所起的力学效应主要的作用：联结作用、减跨作用、组合作用、整体加固作用。

衬砌内轮廓线是衬砌的完成线，在内轮廓线之内的空间，即为隧道的净空断面

局部变形理论：

共同变形理论：把围岩视作弹性半无限体，考虑相邻质点之间的相互作用。它用纵向变形系数e和横向变形系数μ表示地层特征，并考虑粘结力c和内摩察角φ的影响。

温克尔假定：认为围岩是一组各自独立的弹簧，每个弹簧表示一个小岩柱，认为应力σi和变形δi之间呈直线关系，即σ=Kδ，K为围岩弹性抗力系数。

现代支护理论(新奥法原则)：

1、在决策地下工程修建方法，确定洞室分步开挖和暴露面大小，选择支护时机、支护方案和支护参数的时候要确保维护围岩稳定这一基本目标;

2、要把支护与围岩视作统一的承载结构，认真的研究支护与围岩共同工作的机理和力学模型;

3、在围岩与支护的统一体中，围岩所占的比重最大，起的作用也最大，它是承载地应力的主体，对隧道稳定起着决定性的作用;

4、在隧道修建的全过程中药始终坚持监控测量，及时分析量测数据，描绘时态位移曲线，预测隧道的稳定性和最终位移，进行反馈分析。

隧道施工要点：硬岩软进，软岩硬进;及时发现，尽早处治;综合处治，治塌治水;地质预报，预测险情;加强监控，防于未然;应急预案，以防万一。

隧道施工原则有以下四条

爱护围岩：不损伤遗留围岩的固有支护能力，加强遗留围岩的支护能力;

重视环境：内部施工作业环境，外部隧道周边环境;

动态施工：

内实外美：四密实-喷射混凝土密实，二衬混凝土密实，喷射混凝土与围岩密贴，二衬混凝土与初衬支护密贴。

竖井：通常是指由地表竖直延伸到地中的筒形构造物。

竖井设计内容：包括井筒数目、井筒位臵、井筒深度、井筒形状和尺寸、井壁形式和支护厚度、井筒装配及断面形式、提升设备选型、井口的装配布臵和井底车场设计。

隧道洞内防排水设计可以分为洞内防水设计和洞内排水设计，隧道洞内防水措施主要包括围岩注浆堵水、复合防水层防水和衬砌混凝土防水;洞内排水措施主要有紧贴岩面和初支表面的Ω形弹簧排水管排水、环向排水盲管、纵向排水盲管、横向排水管和路基路面排水系统。

山岭公路隧道排水:围岩-衬砌-排水管和环向排水盲管-纵向排水管-横向排水管-路基路面排水管沟-洞口排水沟渠。

防水板与止水带类型：外贴式、预埋式、内贴式。

隧道内有害空气物质：CO、烟雾、氮氧化物、丙烯醛、二氧化硫。

隧道通风方式：自然通风，适用于短隧道且交通量小，包括自然风和交通风(活塞风)-与交通量、车速有关：机械通风，包括纵向式(射流式、风道式和喷嘴式、带竖井的纵向式)，半横向式(送风式、排风式)，全横向式，混合式。

影响通风方式选择的因素：隧道长度，隧道交通条件，隧道地质、水文条件，隧道气候、气象条件。

长隧道照明区段划分：接近段、入口段、过渡段、中间段、出口段。

黑洞效应：汽车驶近较长隧道洞口时，虽然实际上洞口也有相当的亮度，但驾驶人仍然感到洞口很黑，像个“黑洞”，以致无法辨认洞口附近的情况，连障碍物也难以发现，这种现象称为“黑洞”效应。 黑框效应：从隧道外部去看照明很不充分的隧道入口，会看到黑洞(长隧道)及黑框(短隧道)现象，称之为黑洞效应及黑框效应;其危害是使司机造成视觉的反差，难以辨认障碍物，容易造成交通事故。

眩光效应：汽车驶离隧道洞口时，在空间或时间上存在着极端的光亮度对比，以至引起不舒服或降低可见度的视觉现象。 眩光分为失能眩光和不舒适眩光。

亮度曲线：沿道路轴线，由入口洞外的接近段经入口段、过渡段、中间段直到出口段，驾驶人在白天所需要的路面亮度变化曲线。

第三篇：隧道工程

绪论 基本知识

隧道：指修建在地层中断面面积不小于2平方米地下通道。

主要用途：交通运输通道、水流通道。

隧道分类

按穿越障碍或作用分：山岭隧道、水底隧道、地下铁道。

按深度：深埋隧道、浅埋隧道。

按地质：土质隧道、石质隧道。

隧道施工方法：明挖法、暗挖法。

暗挖法：矿山法、掘进机法、盾构法。

明挖法适用于浅埋。

我国相继修建的隧道基本是在“新奥法”原理指导下设计和施工。

第一章 隧道围岩分级与围岩压力

围岩

指隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩体或土体，或指隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩体或土体。

我国围岩分级法

稳定性由好到差分6级。节理由不发育到很发育，风化程度由不风化到全风化，岩层厚度由厚到薄。

考虑3方面因素：围岩结构特征和完整状态、岩石强度、地下水。

围岩压力:指引起地下开挖空间周围的岩体和支护结构变形或破坏的作用力。

围岩压力分类：松动压力、变形压力、膨胀压力、冲击压力。

松动压力：由于开挖而松动或坍塌的岩体，以重力形式直接作用在支护结构上的压力。

围岩成拱作用

天然拱(平衡拱)：坑道开挖后，如果任由其变形、松动或坍塌，最后在坑道上形成一个相对稳定的拱形洞穴。

成拱作用：天然拱上方的一部分岩体承受着上覆地层的全部重力，并将重力向两侧传递下去。

影响围岩压力的因素

时间、支护、爆破、坑道埋深、坑道的尺寸与形状因素。

隧道深浅的判断原则

Hp=(2~2.5)ha Hp >H浅埋Hp

第二章 隧道构造

铁路隧道结构：主体建筑物、附属建筑物。

主体建筑物：洞身衬砌、洞门。

附属建筑物：避车洞、防排水设施、电力及通讯设施、运营通风建筑物。

隧道净空

隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。根据隧道建筑限界确定。

限界：一种规定的轮廓线，保证列车安全运行。

机车车辆限界：指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。

基本建筑限界：指全国铁路线上所有的建筑物都不允许侵入的轮廓线，保证建筑物和设备不损坏。

隧道建筑限界：指包围基本建筑限界外部的轮廓线。

直线隧道净空：除了满足限界要求，还考虑压力作用等因素。

直线隧道净空>隧道建筑限界>基本建筑限界>机车车辆限界

曲线隧道净空加宽原因

1. 车辆过曲线时本身不能随线路弯曲而保持矩形，因此车辆两端向外偏移，中间向内偏移。

2. 由于曲线外轨超高，车辆向内弯曲。

W1=d1+d2=

W2=d3W=w1+w2

曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法

圆曲线按规定，缓和曲线分两段，自圆曲线起点至缓和曲线中点，并向直线方向延伸13米，采取全加宽(w)，然后缓和曲线中点至缓和曲线终点，并向直线方向延伸22米，采用半加宽。

洞身衬砌结构类型：整体式混凝土衬砌、曲墙式衬砌、装配式衬砌、喷锚衬砌、复合式衬砌。

复合式衬砌：衬砌为两层或两层以上，最常用的外衬是喷锚支护，内衬是整体式混凝土衬砌。

洞门选择原则：早进晚出。

需注意：洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路;洞口应避开不良地质地段和地表水汇集处;不破坏或少破坏地表坡面;洞口线路宜与等高线正交，保证洞口结构物不致受到偏压。

洞门作用：减少洞口土石方开挖量;稳定边坡、仰坡;引地表流水;装饰洞口。

洞门形式：环框式、翼墙式、端墙式、柱式、台阶式、斜交式、喇叭式。

明洞：以明挖法施工修建的隧道，或在露天修建而有回填土覆盖的衬砌结构。适用于难以用暗挖法修建隧道时;中小滑坡、落石或泥石流等危害地段：线路间形成立体交叉，但又不宜做立交桥时。

棚洞：是一种框架结构。顶上不是拱圈而是平的梁板，内墙一般是重力式墩台结构，以抵挡山体的侧向压力。

运营隧道的通风分：自然通风、机械通风。

通风原因：排除有害气体、热量等，并引进新鲜空气。

第四篇：隧道工程期末考试

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19. 新奥法隧道施工的基本原则“少扰动、早喷锚、勤测量、紧封闭”《隧道工程》p157 试述隧道衬砌的组成及作用(1.初衬——是为了保证施工的安全、加固岩体和围岩的坍塌，常用形式有型钢拱架支撑、格栅钢拱架支撑、喷锚支护等;2.二衬——为了保证隧道使用的净空和结构的安全而设置的永久性衬砌结构，常用形式有整体式衬砌、复合式衬砌、拼装衬砌和喷锚衬砌) 辅助坑道的形式(横洞、斜井、竖井、平行导坑) 产生超挖的主要因素有哪些(测量放线——测量偏差，放样的开挖轮廓线超出设计轮廓线;爆破钻孔——孔位的偏差和外插角的偏差，跟操作人员的水平有关;爆破技术——爆破方法、爆破参数、爆破器材及装药方法等;围岩地质条件——围岩的节理、裂隙灯非客观因数;现场管理——爆破作业现场管理的人员安排、作业组织、技术水平、技术交底、跟踪指导、质量检测、信息反馈、经验总结、资料采集等) 隧道的主体建筑物有哪些(洞身衬砌和洞门构造物) 隧道二衬的施工时间(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%;周边位移速率小于0.1~0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.07~0.15mm/d;以上原则适合于围岩条件较好情况) 初期支护的性质(隧道开挖后，为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全度和方便施工，隧道开挖后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层) 目前规范与老规范在围岩分级上有什么区别2004年颁布的新 《公路隧道设计规范》将旧规范中的"围岩分类"改为围岩分级,采用 工程岩体分级标准!规定的方法、 级别和顺序,分为Ⅰ~Ⅴ级。新、 旧规范都是根据岩石的坚硬程度、 岩体的完整程度和岩体结构类型来判定围岩的类别 (级别)。旧规范中等级的确定比较模糊,以定性判定为主,各影响因素的确定比较模糊,条理不够清楚,人为性强; 新规范围岩分级概念明确、 条理清楚,对影响围岩稳定性的因素考虑全面, 采用定性因素与定量指标紧密结合的方法来相互验证与检验,非常严谨。 公路隧道净空(隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间)公路隧道建筑限界(是指隧道衬砌等任何建筑物不得侵入的一种限界)喷射混凝土(用压力枪喷射混凝土的施工方法)喷锚支护(隧道开挖后用喷射混凝土、锚杆、钢筋网或钢拱架支护，不设二次衬砌的隧道支护形式)围岩压力(隧道开挖后，因围岩变形或松散等原因产生的作用于支护或衬砌结构上的压力)单斜构造(一个地区内的一系列岩层如向同一方向倾斜，其倾角也大致相同)隧道净空(隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间)公路隧道明洞(用明挖法修筑的隧道结构)围岩(隧道周围一定范围内，对其稳定性产生影响的岩体)隧道门(洞门是隧道两端的外露部分，也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构)隧道建筑限界(为了保证隧道内车辆行驶、人员通行、检修和各种设备不受损害所要求的最小空间)复合衬砌(由喷锚初期支护和模筑混凝土二次支护构成的隧道支护形式)光面爆破(爆破后断面轮廓整齐，超挖和欠挖符合规定要求的爆破)断层(地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造称断层) 新奥法的理论依据(以锚杆、喷射混凝土为主要支护方法，通过监测控制围岩的变形，动态修正设计参数和变动施工方法的一种隧道施工方法)及核心内容是(充分发挥围岩的自承能力)什么 隧道勘察有的阶段分步(可行性勘察(预可行性研究、工程可行性研究、、桥隧可行性研究现状);初步勘察(收集资料、工程地质选定隧道线位、初步勘测资料整理);详细勘察(任务、目的、步骤)) 隧道内纵坡范围是多大(0.3%~2%) 支护结构与围岩之间为什么不能有空隙(同围岩的紧密接触是地下结构区别于地面结构的主要特征，所谓“新奥法”的出发点正是支护结构同围岩的共同变形，如果支护背部与围岩之间存在空洞时，会导致围岩松弛使支护结构产生弯曲应力，而损伤支护结构的功能，降低其承载能力，极大地影响了隧道的安全使用。) 公式q=0.45*2s-1 w中各参数的意义是什么(s-围岩级别;w-宽度影响系数;q-围岩竖向均布压力) 洞门类型及使用条件(1.端墙式洞门，适用于岩质较好的稳定的围岩，以及地形开阔的地区;2.翼墙式洞门，适用于地质较差的围岩，以及需要开挖路堑的地方;3.削竹式洞门，适用于洞口岩层坚硬、整体性好、节理不发育，且不易风化，路堑开挖后仰坡极为稳定，并且没有较大排水要求时;4.遮光式棚式洞门，当洞外需要设置遮光棚时，其入口通常伸很远) 隧道设计的基本要求是什么《公路隧道设计细则》p18,(1.应重视公路总体设计;2.应重视地质条件比选;3.应重视中短隧道与路堑方案的比选;4.应加强山区公路隧道施工方案的交通组织设计;5.应加强山区公路隧道与洞外结构物的协调) 隧道开挖中对超挖和严格要求是什么 《隧道工程》p261 隧道详勘的目的(为线位布设和编制施工图设计提供完整的工程地质资料)任务(在初勘基础上，进一步查明隧道沿线地质特征和不良地质规模、大小范围)和基本内容(前期的准备工作;沿线地质勘察;试验;资料整理;编写详勘报告) 什么是干式喷射混凝土(将水泥、砂子石子混合料和粉状速凝剂按一定比例混合搅拌均匀后，在松散、干燥、悬浮状态中，利用干式混凝土

喷射机，意压缩空气为动力，经输料管到喷嘴处，与一定量的压力水混合后，变成水灰比较小的混凝土并喷射到受喷面上)、什么是湿式喷射混凝土(混凝土混合料在进入喷射机前或在喷射机中加入足够的拌合水，拌和均匀，然后通过送料软管送至喷嘴喷射到受喷面上)?

公路隧道选址的基本原则《公路隧道设计细则》p191 隧道位置应根据路线总体规划、交通运输条件及周边环境和地形变化条件确定，设置在对环境影响小、利于隧道施工场地布置和隧道出渣、利于设置防灾救援系统和管理养护等设施的路段。2 隧道位置应选择在岩性好、结构稳定的地层中。当条件限制无法绕避不良地质区时，隧道应尽量缩短其通过长度，并采取可靠的工程处理措施。3 应严格执行《 中华人民共和国水法》 、《 中华人民共和国土地管理法》 、《 中华人民共和国森林法)、(中华人民共和国环境保护法)等现行国家法律、法规中对公路工程建设的相应规定。隧道修建应不占或少占基本农田。4 应结合隧道接线端的构造物布设情况，进行两端接线工程的衔接设计，保证隧道内外线形顺畅、协调一致。5 隧道洞口位置、辅助通道和运营通风设施的设置应为隧道位置选定的重要因素)

常用的明洞结构有哪些形式(1.拱形明洞——路堑对称型、路堑偏压型、半路堑偏压型、半路堑单压型;2.棚式明洞——墙式棚洞、钢架式棚洞、柱式棚洞、悬臂式棚洞)

隧道衬砌横断面结构的设计主要步骤包括哪些(一般是根据工程类比和设计者的经验假定断面尺寸，然后经分析计算、检算，修正假定尺寸，并反复这个过程，最终确定合理的断面形式和尺寸，设计衬砌断面主要解决内轮廓线、轴线和厚度这三个问题，步骤有：拟定衬砌内轮廓线保证断面净空、设计衬砌外轮廓线以保证衬砌的厚度、拟定实际开挖线以保证衬砌外轮廓)

浅埋隧道的施工方法(明挖法、地下连续墙法、盖挖法、浅埋暗挖法和盾构法;视围岩地质情况采取预支护——超前锚杆、插板或小钢管;管棚;超前小导管注浆;开挖工作面及围岩预注浆)

新奥法设计施工的特点(1及时性 喷射砼，如早强，能迅速给围岩提供支护抗力.2封闭性 由于喷锚支护能及时施工，而且是全面密粘的支护，因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落，制止膨胀岩体的潮解和膨胀，保护原有岩体强度。 3紧贴性 喷锚支护同围岩能全面粘结，这种粘结作用可以产生三种作用：连锁作用、复合作用、增强作用。 4柔韧性容易调节围岩变形，可控制围岩塑性变形适度发展，发挥自承能力)和优点(经济、快速、安全、适应性强、可有效控制地表沉陷量、施工有较大的灵活性、可有效地保证防水层的防水效果)

常用的洞身衬砌结构类型有哪些(直墙式衬砌、曲墙式衬砌、圆形断面衬砌、矩形断面衬砌、偏压衬砌、喇叭口隧道衬砌)

隧道的防排水治理的原则是什么《隧道工程》p91(1.截，就是在隧道以外将地表水和地下水属导截流，使之不进入隧道工程范围内;2.堵.就是以衬砌混凝土为基本防水层，以其他防水材料为辅助，阻隔地下水，使之不进入隧道内的防水措施，必要时还可以采用注浆堵水措施;

3.排.就是人为设置排水系统，将地下水排出隧道;4.结合，就是因地制宜，综合考虑，适当选择之水方案，做到技术可行，费用经济，效果良好，保护环境)

目前用于稳定隧道开挖的辅助施工方法有哪些(明挖法、盾构法、掘进机法、沉管法)

隧道轴线与地形的关系有哪几种(坡面正交型、坡面斜交型、坡面平行型、尾部进入型、深入谷地型)

公路隧道采用新奥法施工，现场监控量测是施工的核心，是施工过程中监视围岩稳定性，检验设计与施工是否合理及安全的重要手段

明洞拱背和墙背的回填应符合什么要求《公路隧道设计细则》p125(1 当边坡有严重的危石、崩坍威胁时，应清除危石或对边坡作加固处理。当存在一般落石、崩坍危害时，明洞拱背的回填土厚度不宜小于1.5m ，填土表面应设置排水坡度。2 当明洞不设洞门墙时，可采用拱背部分裸露、按自然山坡坡度填土，填土表面一般应植草。3 立交明洞的回填土厚度应根据公路、铁路、沟渠及其他人工构造物的高程，考虑自然环境、美化要求、结构设计需要等综合确定，按设计条件也可增设护拱或不设回填土层。4 当明洞顶设置过水渡槽、泥石流渡槽、沟渠及其他穿越构造物时，设计时应考虑其对明洞的影响。过水沟渠或普通截水沟沟底距洞顶外缘厚度不宜小于1.0m 。排洪、导引泥石流的渡槽底面，距洞顶外缘厚度不宜小于1.5m 。5 洞顶回填土的面坡坡度，可根据防御落石、坍塌的功能需要和支撑边坡的稳定性，结合填料、地形和排水要求，综合确定。6 按洞项排水需要，回填土坡度不宜小于2 % ;一般落石、坍塌情况下，回填土石坡度宜为1 : 5 -l : 3 ;山坡可能发生的较大塌方、泥石流、滑坡时，回填土石坡度宜为1 : 3 - l : 1 . 5 。回填土与挖方边坡接触处，宜开挖成台阶，并用粗糙透水性材料填塞.防止回填土石沿边坡滑动。) 20. (21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30.

第五篇：隧道工程工作汇报

工作汇报

一、工程概况

宜昌穿越长江隧道全长约1390m，两端设有出发井、接收井。本工程于2006年4月开工，目前完成了管片生产、出发井浇注;盾构掘进成巷135环(162m+1m)。

本工程由中石油管道局四公司承担施工，重庆中庆监理工程公司实施监理。

二、质量管理

在工程施工中，为确保工程质量，主要从以下几个方面进行管理：

首先从人员上进行控制：对监理、施工单位到场管理人员的资质、上岗证进行核查，特殊工种人员现场随时抽检，是否持证上岗。其次从管理制度、体系上进行检查：检查施工单位的质保体系是否正常运转、各级质量管理人员是否到位、是否遵守有关质量管理制度。第三，对现场质量进行检查：现场有关的质量检查验收监理是否按程序进行，施工所用材料是否合格、设备是否完好，并对工程实体质量进行抽检。参加工地例会和专题例会，解决施工中存在的质量问题。第四，对工程资料进行检查，是否及时、完整。

三、进度管理

检查施工分解计划与总计划的相符性;实际施工进度是否按计划完成。

四、合同管理

检查监理、施工单位是否满足合同约定的要求，是否按合同执行。工程计量是否符合合同约定的计量规则。

五、组织协调

在前期或施工中，为了不影响施工，积极、主动地加强与当地机构或职能部门的联系，协调有关项目事宜，确保工程顺利实施。

2007年2月1日