隧道工程

隧道工程知识思维导图，包括：隧道工程地质环境及围岩分级、隧道线路及断面设计、隧道结构构造。

隧道工程

• 隧道工程地质环境及围岩分级
  • 隧道分类：地质条件：土质隧道、石质隧道。 埋置深度：浅埋隧道、深埋隧道。 所处位置：山岭隧道、水底隧道、城市隧道。 断面形状：圆形、矩形、马蹄形。用途：交通隧道（铁路、公路、水底、地下铁道、航运隧道、人行地道）、水工隧道、市政隧道、矿山隧道; 按施工方法分：钻爆法隧道，明挖法隧道，机械法隧道（盾构机、TBM掘进机），沉埋法隧道。
  • 隧道：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22的洞室。
  • 隧道特点：优点：（1）缩短线路长度，减少能耗；（2）节约地皮；（3）有利于环境保护；（4）应用范围广；缺点：（1）造价高（2）施工期限长（3）施工作业环境差。
  • 地质调查测绘：是隧道工程地质勘测的核心。1、工程地质技术规范要求；2、地形地貌调查；3、地层、岩性调查；4、地质构造调查（褶皱，节理、断层）；5、水文地质调查；6、滑坡落石、岩堆、泥石流等部良地质调查；7、地温测定。
  • 围岩：是指隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩体，或者指隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩体。
  • 围岩分级：各种围岩的物理性质之间存在一定的内在联系和规律，依照这些联系和规律，可将围岩划分为若干级，这就是围岩分级。
• 隧道线路及断面设计
  • 垭口：当路线跨越分水岭时，分水岭的山脊线上总会有高程底处，称之为垭口
  • 越岭线：当线路需要从一个水系过度到另一个水系时，必须跨越高程很大的分水岭，这段路线称为越岭线。
  • 隧道位置选择的因素：区域工程地质条件、水文地质条件、地形地貌条件、工程难易程度、投资的数额、工期的要求、现有施工水平和今后运营条件。
  • 隧道位置选择时，最重要的影响因素是不良地质，包括：1、滑坡地区：（1）如果滑坡面的位置已经了解清楚，可以把隧道置于滑坡面一下的稳定岩体内。（2）如果确知滑坡是多年静止的滑坡或古滑坡，则在不得已的情况下，可以把隧道置于滑坡体内，但要在上部减载以及加强排水。2、崩塌地区：最好不要沿这类山坡通过。不得已时尽可能把隧道置于山体之中，穿过稳定岩层。3、岩堆地区：无粘结力的岩堆体，开挖极易发生塌方，给施工带来极大困难,宜把隧道放在堆体下稳定的地层。4、泥石流：（1）务必躲开泥石流泛滥区；如不能，也应选在泥石流下切深度以下的基岩中；（2）、查明泥石流洪积扇范围，不可把洞口放在洪积扇范围内。5、溶洞地区：应尽可能不开，如不能避开，应探明溶洞的规模、性质和隧道的位置关系，采取相应措施。6、瓦斯地区：尽可能避开，通风。7、地下水。
  • 洞口选择的主要原则：1、不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处。2、应避免不良地质地段。3、当隧道线路通过岩壁陡立，基岩裸露处时，最好不刷动或少刷动原生地表，以保持山体的天然平衡。4、减少洞口路堑段长度，延长隧道，提前进洞。5、洞口线路宜与等高线正交。6、当线路位于有可能被水淹没的河滩或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高度，以防洪水灌入隧道。7、边坡及仰坡不宜开挖过高。8、当洞口附近欲水沟或水渠横跨线路时，可设置拉槽开沟的桥梁或者涵洞，以泄水流。9、当洞口地势开阔，有利于施工场地布置时，可利用弃渣有计划的改造洞口场地。
  • 限界：是一种规定的轮廓线，这种轮廓线内的空间是保证列车安全运营所必须的。
  • 建筑限界：是建筑物不得侵入的一种限界。
• 隧道结构构造
  • 衬砌的主要方式：整体式混凝土衬砌、拼装式衬砌、喷射混凝土衬砌、复合式衬砌。
  • 整体式衬砌包括：直墙式和曲墙式（有仰拱、无仰拱）。
  • 复合式衬砌：把衬砌分成两层或这两层以上，可以是同一种形式、方法和材料施作的，也可以是不同形式、方法、时间、材料施作的。
  • 结构的作用；3、早期支护与后期支护合理结合。
  • 洞门的作用：1、减少洞口土石方开挖量。2、稳定边、仰坡。3、引离地表水流。4、装饰洞口。
  • 洞门的形式：洞口环框、端墙式、翼墙式、柱式、台阶式、斜交式、喇叭口式。
  • 明洞分类：拱式明洞（整体性好，承载力强。除对称型外，外墙承载力大于内墙），棚式明洞（承载力比拱式明洞弱，内墙承载力大于外墙）。
  • 避车洞：为了保证洞内行人、维修人员及维修设备的安全，在隧道两侧边缘墙上交错均匀修建的人员躲避及放置车辆、料具的洞室叫避车洞。
  • 支护结构发展阶段：1、刚性结构阶段2、弹性结构阶段3、连续介质阶段
  • 理想支护结构应满足3各条件：1、必须能与围岩大面积接触，保证支护结构与围岩作为一个整体进行工作。2、允许隧道围岩产生有限制的变形，发挥围岩的自承能力，减少对支护结构的作用；3、早期支护与后期支护合理结合。