隧道工程论文

《隧道工程》课程期末论文

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一、 国内外隧道发展概况

法国、英国、瑞士、奥地利、挪威、日本等发达国家，在21世纪已建成一批特长隧道，还有许多特长隧道在建设或在规划中. 我国已建成通车的铁路、公路隧道有95 00余座，总延长5200多公里;在建的铁路、公路隧道项目也很多，单是长度在10公里以上的隧道就有十多座;输水输气的隧道工程规模也很大;有已建成的和在建的LPG储油储气工程;已通车的城市地铁隧道总延长有200多公里;下穿江河及湖泊的各类用途的隧道已有十多条; 在隧道及地下工程技术上我们有了较大的进步，克服了许多不良地质难题，甚至在地质禁区也能成功地建成隧道，形成了门类齐全的工法技术。21世纪前10年中，我国将有总长155km以上的公路隧道要投入建设，3km以上的特长隧道有数十座.在建和拟建的铁路中隧道含量很大，特长隧道数量很多.北京、上海、广州、深圳、南京、天津将投入巨资构建城市轨道交通网络.厦门将建一个可以全天候进出厦门岛的海底隧道’ 广东计划在深圳与珠海间建设一条30多公里长的海底隧道，还有拟建的6大跨海隧道。更可贵的是有了相当数量的隧道及地下工程建设的管理技术骨干和专业设计、施工队伍。但是，我们也应该看到发展中所存在的间题和不足，尤其是在隧道及地下工程技术的运用程度和建设管理水平上与先进国家相比，还有较大的差距。譬如工程决策缺乏长远的和全面的考虑，缺少环境保护和工程经济的合理比较;产业化程度低，施工机具、设备和建筑材料品种稀少、品质低劣;大型施工专

用设备如盾构机、TBM掘进机、液压凿岩台车及其关键配件等仍依赖于从国外进口;建设管理十分落后，表现为工程质量水平不高，质量稳定性差，施工安全没有保证，人身事故率高;施工队伍专业化水平低，尤其施工现场上较高素质的管理技术人才奇缺，施工机械化水平、信息化水平普遍较低。这些与国家快速发展的经济形势对隧道及地下工程建设的需求是不相适应的。

二、《隧道工程》课程结构及主要内容。

隧道是一种埋置于地层中的工程建筑物，隧道周围的地层(围岩)既对隧道结构产生作用，又是隧道承受荷载的体系之一。隧道结构与围岩的相互作用，决定了隧道工程受围岩条件影响显著，由于地层情况千变万化，地层特性错综复杂，这种相互影响关系还没有被充分认识，现有的理论体系也还不能完善的解释工程实际问题，因而目前隧道设计常常需要理论分析与工程类比相结合，而目前大量出现的隧道新结构、新方法、新技术又需要从理论上加以认识、总结和提高，故本课程需要理论与实践高度结合，课程内容也需要不断更新和发展，它也是工程地质学、结构设计理论与岩土力学及各种工程新技术的综合体。课程从隧道的概念、种类出发，介绍了交通类隧道设计原则和构造；阐述了围岩工程特性、围岩压力及围岩分级；讲解了隧道支护、衬砌结构设计原理和不同工程条件下的设计方法；不仅介绍传统矿山法和现代新奥法的施工方法及工艺，还结合目前隧道工程建设的发展，介绍不良地质和特殊地段隧道施工、隧道掘进机新技术；也介绍了隧道施工必备的风、水、电等辅助施工作业以及隧道运营通风方法与设计。

教材主要介绍了道路山岭隧道的勘测设计、通风与照明设计、衬砌结构计算、山岭隧道施工方法。通过本课程的学习，使学生掌握有关公路隧道的勘察、设计和构造原理以及计算理论和计算方法，熟悉有关施工方面知识，力求将隧道工程基本概念、设计与施工等内容有机地融为一体，使学生在学完这门课程后对道路山岭隧道工程各个方面知识有比较全面、系统、深入的了解，具备从事隧道工程的设计、施工、管理的基本知识和能力，具有初步研究开发的能力以及解决各类围岩隧道中遇到的较复杂问题的初步能力。

本教材共分12章，包括隧道的勘察、隧道总体设计、隧道洞身衬砌构造、隧道围岩分级与围岩压力确定、隧道结构计算、锚喷支护结构设计原理与施工、隧道通风和照明、隧道施工方法及其基本作业等。第1章介绍了国内外隧道的发展概况、隧道的作用和分类。第2章介绍了隧道的勘察方法和主要勘察手段、地质勘察和水文勘察要求以及隧道结构建筑环境评价，由于隧道工程是直接开挖山体，注重人类环境保护具有重要意义。第3章介绍隧道的总体设计(即在现行隧道规范意义下如何进行隧道选址)、隧道的平纵横几何设计、隧道衬砌断面设计、内轮廓线求法和隧道勘测设计文件的内容及组成等。第4章介绍隧道衬砌类型及支护结构、洞门形式及构造、明洞形式及基础形式、通风用竖井斜井、隧道内装修及噪声消减、隧道路面及隧道防排水等。第5章介绍公路隧道围岩分类方法及其影响围岩稳定性因素。第6章介绍隧道结构常用计算方法，主要针对不同围岩类别设计选用的几种隧道

结构类型进行的计算方法，有半衬砌计算模式、曲墙式衬砌计算模式、直墙式衬砌计算模式以及有限杆单元计算模式。由于隧道结构与围岩体共同作用的计算方法目前尚不成熟，本章未作介绍，读者可查阅有关研究文章。第7章介绍新奥法意义下的锚喷支护结构设计原理，即介绍引入围岩自承的概念进行隧道支护结构设计的原理和方法，由于新奥法隧道设计与施工紧密联系，本章介绍了锚喷支护施工的一些原则。第8章介绍公路隧道的通风，即根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026．1-1999)的要求，介绍如何计算隧道空气中有害物质韵浓度及其稀释有害物质所需的通风量，通风方式和通风机的选择等，使学生能使用规范进行通风设计计算。第9章介绍隧道照明计算原理、照明质量及其照明设计和要求等。

第10章介绍目前国内隧道施工的几种常用方法，即新奥法和矿山法及其不良地质条件下的施工方法等，对隧道开挖及支护的一些基本作业也进行了介绍。第11章介绍了两种常见的连拱隧道和小进距隧道形式。第11章介绍了施工里的掘进和盾构法施工。

三、隧道工程案例举例——恩施凤凰山隧道

1.工程概况：

隧道主要技术标准

1.1道路等级：城市主干路Ⅱ级；

1.2设计行车速度：40km/h；

1.3设计荷载：城A级；

1.4建筑限界：隧道单向行车道宽：2×3.75m；左右侧向宽度0.25m；人行道宽：1.5m；检修道宽：0.75m；机动车道限界高度5.0m；人行道限界高度2.5m。

2.工程简介

恩施凤凰山隧道位于恩施市城区，隧道西接凤凰大桥与东风大道立交，东接土桥大道（鱼种场处），是恩施市道路骨架“四纵三横”的重要组成部分。设计道路等级为城市主干道二级，行车速度40公里/小时。

凤凰山隧道为双洞分建，北隧道长291.73米；南隧道长288米，南北隧道全长579.73米。隧道穿越的山体地形完整，无滑坡、塌方

等破坏地形。隧道围岩为透水性Ⅲ级围岩，南北隧道全部采用复合式衬砌，圆形洞身、混凝土路面。隧道东起清江河畔沿江路，西至土桥坝，隧道穿过凤凰山，为东西走向，隧道西洞口处横断面呈“u”型，隧道东面洞口处横断面呈“n”型，隧道纵断面呈“n”型，隧道为西低东高，隧道西洞口洞底标高422.50m，东洞口洞底标高427.7m,隧道东洞口处、西洞口处均为基岩（砂岩）陡坎，西洞口处向西平地或缓坡接阶地地表面，东洞口处向东平地或缓坡接阶地地表面。

3.工程案例分析

3.1 围岩自稳能力差，施工难度大

隧道西洞口、东洞口处地形均为上陡下缓，局部为陡崖。洞体穿越围岩均为砂岩，岩石呈层状，隧道围岩自稳能力较差，造成施工难度大。

3.2 施工场地狭窄，安全防护困难

隧道所处凤凰山位于恩施市城区，隧道进口与东风大道相距不足70m，隧道口两侧山体距离仅40m，且地形陡峭，所以施工场地非常狭窄，生产生活场地布置难度大。且东风大道车流、人流量大，安全防护困难。

3.3 施工对环保、水保、文明施工要求高

凤凰山隧道属于城市主干线的重要组成部分，是恩施州城建设的重点工程，地处城市中心，隧道顶部即为凤凰山森林公园，因此凤凰山隧道施工过程中对环保，水保和文明施工的要求高。

3.4工程难点

凤凰山隧道进口处路面底面标高低于东风大道6.2米，处于凤凰山谷之中，弃渣外运与解决排水是隧道施工的难点。

3.5 主要施工对策

凤凰山隧道按照“抓住重点、攻克难点、快速掘进、均衡生产、技术创新、确保工期”的原则组织施工，积极稳妥地采用目前国内外隧道施工的最新科技成果和方法，实现机械设备的合理配套，确保项目管理目标的实现。

隧道在穿越围岩掘进时，采用超前加固围岩、浅眼控制爆破、加强初期支护等措施来实现安全生产。对不良地质地段，坚持“先预警、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、勤测量、快反馈、控沉陷”的施工原则，以保证工程质量和施工安全。

针对施工场地狭窄，地处城区的工程特点，施工场地布局采取“一次规划，分期实施”，即边施工、边开创施工场地，同时兼顾相邻工程的需要合理布局，以节约场地、降低费用。

四、 我国隧道工程发展趋势及前景

1）我国交通隧道的建设有3个非常明显的趋势：一是需修建的长隧道越来越多，长度越来越长；二是以隧道方式跨越江、河、湖、海水域的工程越来越多；三是城市隧道和地下铁道的建设将迎来高潮.

2）在隧道施工技术方面，从20世纪六七十年代钢钎大锤作业的施工方法，到80 年代推广应用“新奥法”， 20世纪末又引进了大型隧道掘进机（TBM），从液压凿岩台车的应用到隧道掘进机的引进，以及在地铁隧道和城市隧道中广泛采用盾构法，隧道施工技术有了很大进步，有些方面达到甚至超过了国际先进水平#

3）在隧道施工中，较为广泛地采用“新奥法”原则的矿山法技术改进

和发展方向是：提高开挖成洞速度；提高应变能力，降低工程成本；改善施工作业环境条件和安全技术# 隧道掘进机和盾构施工方法具有施工速度快、隧道成型好、机械化强度以及周边环境影响小等显著优点# 沉管隧道适用于水底地形平坦、水深及跨度不太大的情况，在我国也将逐渐得到应用.

21世纪我国交通隧道的建设和隧道施工技术必将有一个新的更大的发展.

五、 隧道工程发展畅想

针对我国长大公路隧道建设的现状，结合国外的经验，目前亟需对以下课题开展研究：

(1)为避开不良地质和提高运行安全的曲线隧道选择；

(2)结合我国汽车工业发展和国家有关汽车排污法规政策的长大公路隧道的卫生标准；

(3)隧道区域环境状况和生态保护的关系；

(4)隧道地质的评判方法和超前预报技术；

(5)黄土及软岩隧道的设计与施工技术；

(6)公路隧道路面结构

(7)隧道通风方式的选择和考虑局部影响的多维流体动力学计算方法及相应软件的开发；

(8)监控模式、信息传输与灾害报警技术以及高灵敏度检测元器件的研制；

(9)隧道火灾发生的概率、火灾发展规律、危害程度、防灾救灾预案制定；

(10)隧道灾害的评估以及维修方案；

(11)隧道的安全等级和标准；

(12)司机在长大隧道中的运行心理；

(13)跨海悬浮隧道的结构计算理论、设计方法；

(14)深海隧道施工技术；

(15)公路隧道基础信息管理系统；

(16)隧道运营动态检测技术、质量评价指标和养护维修。

六、学习收获

《隧道工程》理论与实践并重，经典理论、方法与现代新技术、新方法相结合，引导学生活学活用理论知识，注重解决实际工程技术问题能力的培养。课程内容丰富、信息量大、知识结构系统。使我们直观出逼的认识了隧道工程的主要内容及要点，受益匪浅。