地下與巖土工程實習報告-Vin.docx

地下與巖土工程實習報告土木1011 俞奇凡 10232053前言從事各種隧道和地下工程的規(guī)劃、勘測、設計、施工和養(yǎng)護的應用科學和工程技術。土木工程的分支。隧道及地下工程也指在巖體或土層中修建的通道和地下建筑物，包括鐵路、道路、運河隧道，地下鐵道，水底隧道，工業(yè)和民用的市政、防空、采礦、儲存和生產(chǎn)等用途的地下工程，各種國防坑道，水利發(fā)電工程的地下發(fā)電廠和各種地下水工隧洞等。在帶隊老師的帶領下，我們于10月22號到地鐵十號線的施工現(xiàn)場進行參觀學習，領略隧道巖土工程的震人心魄的魅力，并學習隧道的一些基本知識。一 實習時間 2011年10月22日二 實習地點 北京市四號線及十號線施工現(xiàn)場三 實習目的 通過本次實習可以幫助我們對地下與巖土工程有一個感性的基礎的認識，為將來的專業(yè)課程的學習打下良好基礎。四 背景資料地下工程，廣義上來講，是指建造在地下（巖體或土體中）的所有建筑物，但是一般把礦井和礦山巷道等地下構筑物排除，單指建造在地下的工業(yè)、交通、民用和軍事建筑物；隧道，嚴格來說，只是地下工程的一大類，但因其在地下工程中占有絕對多的數(shù)量和特殊的重要性，往往將其與地下工程并列而稱為隧道與地下工程。隧道與地下工程因其建造于地下，不同于地面結構，由支護結構以外的巖體或土體（稱作圍巖）、支護結構以及支護結構（襯砌）所圍成的空間組成。由于地質條件以及周圍建筑環(huán)境的多樣性和復雜性，需要采用的施工方法和建造工藝也有多種，故隧道與地下工程的結構形式和施工方法多樣。五 實習內(nèi)容10.22日，清早，在老師的帶領下，經(jīng)過一個小時的車程來到了四號線站點施工現(xiàn)場。 老師詳細的介紹了，講解了這方面的知識。一、隧道工程的沿革與發(fā)展（一）發(fā)展目標：20世紀：高層建筑；21世紀：地下空間美國“未來學家”雜志社預測21世紀將有1/3的人口生活于地下。在我國，地下空間的開發(fā)利用始于60 年代，主要是地鐵與人防工程，65年修建北京地鐵；70年代修建了大量的人防工程，經(jīng)改造利用，成了地下商業(yè)街、地下工廠、倉庫和招待所，較好地發(fā)揮了經(jīng)濟效益。(二) 歷史發(fā)展國際上：（1）古代：公元前1802160年前后，在古巴比倫城幼發(fā)拉底河下修筑的人行隧道，是迄今已知的最早用于交通的隧道，為磚砌構構造物。（2）現(xiàn)代：現(xiàn)代隧道開挖技術的產(chǎn)生是在火藥的發(fā)明和19世紀的產(chǎn)業(yè)革命后出現(xiàn)的，尤其是鐵路的出現(xiàn)對交通隧道起到了很大的推動作用。（3）目前世界上最長的交通隧道：山嶺鐵路隧道:日本的大清水隧；交通隧道:日本的青函隧道，英法海峽隧道；公路隧道:瑞士的圣哥達隧道。國內(nèi)：（1）古代：1、春秋時代左傳就有“隧而相見”的記載2、三國時期的“官度之戰(zhàn)”，曹操掘地道3、封建時期各個朝代的帝王墳墓陵寢均修在地下（2）近代：1、最早的隧道是：臺灣的獅球嶺隧道2、完全由中國人自行設計和修建的隧道是詹天佑負責設計的八達嶺隧道。 （3）現(xiàn)代：1、已建成的最長鐵路隧道：秦嶺隧道；2已建成的最長公路隧道：秦嶺終南山隧道。(三) 技術發(fā)展國際上隧道工程的長度標志著一個國家發(fā)展的水平，如日本的三代清水隧道，穿越海拔2000m的谷川山脈；其他的有：日本南朝鮮擬建海底隧道；意大利連接西西里島的海底隧道正在建設之中，它們可望在本世紀實現(xiàn)。國內(nèi)（1）鐵路隧道的建造：至2000年底，我國運營鐵路隧道已有6880多座，總延長為3700Km。（2）公路隧道的建造：改革開放以后隨著高等級公路的修建，隧道才越來越長。近十多年來，公路隧道的建造也取得了迅猛發(fā)展，每年幾乎都有十座以上的隧道建成 。目前我國已建成400余座公路隧道，總長度已超過100km。（3）水底隧道的建造：近年來，跨海隧道開始得到大力發(fā)展，目前在建的有廈門海底隧道，規(guī)劃中的有山東膠州灣海底隧道，上海崇明島海底隧道，瓊州海峽隧道，臺灣海峽隧道。4）在隧道設計與理論分析計算方面：襯砌結構的設計與計算采用了與電子計算機技術配套的數(shù)值計算方法，如有限元、邊界元、離散元等。普遍采用計算機輔助設計，從而節(jié)省了大量勞力和時間。二、隧道工程的功能與特點（一）隧道工程的功能：1.克服高程障礙；2.裁彎取自；3.避開不良地質地段；4.避開其他重要建筑或工程等。（二）隧道工程的特點 線路在穿越天然高程或平面障礙時修建地下通道，是克服障礙的有效方法。能夠分擔地面交通和人流的負荷，節(jié)約城市用地。承受爆炸荷載和地震荷載的能力比地面結構強，許多國防、民防工程及抗震和各類防護工程都可采用。地下建筑物內(nèi)部的氣溫和濕度比較穩(wěn)定，節(jié)能，可作為各類貯庫和冷藏庫。造價昂貴，只有在論證它有充分的戰(zhàn)術、技術和經(jīng)濟效益時才宜興建。施工期限長，施工作業(yè)面較窄，可容納的勞力和機械都受限制。但由于工業(yè)化施工和機械性能的提高，這種情況正在改善。穿越地層的地質條件復雜多變，遇到的意外情況比較多，工程的定位、設計和施工方法都必須隨時作相應的調(diào)整，要求有關規(guī)劃、勘測、設計、施工和使用管理部門密切配合。三、隧道工程的種類（一）地下工程的分類按照功能、存在的環(huán)境、建造方式、施工方法和修建的場所可將地下工程劃分為多種類型。l按功能分類工業(yè)地下工程：建造于地下的各種工業(yè)工程，包括各類地下工廠、車間、電站等；交通地下工程：建造于地下的各類交通工程，包括各種鐵路和公路隧道、水底交通隧道、城市地下鐵道、人行通道等； 民用地下工程：建造于地下的各種民用工程，包括地下商業(yè)街、地下商場、地下車庫、影劇院、展覽館、餐廳、體育館，以及一些其它公共建筑、人民防空工程等。 倉儲地下工程：建造于地下的各種倉儲工程，包括各種地下儲藏庫如油庫、液化氣庫、熱庫、冷庫、檔案庫、物質庫、放射性廢物庫等； 公用和服務性地下工程：建造于地下的公用和服務性地下工程，包括地下自來水廠、污水處理站、給排水管道、熱力和電力管線、煤氣管道、通訊電纜管道等； 軍用地下工程：建造于地下的各種軍用工程，包括各種野戰(zhàn)工事、指揮所、人員和武器掩蔽所、軍火和物質庫等。2按存在的環(huán)境分類巖石中的地下工程：建造于巖體中的地下工程；土體中的地下工程：建造于土體中的地下工程。3按建造方式分類 單建式地下工程：獨立建造在地下巖體或土體中，在地面以上沒有其它建筑物； 附建式地下工程：與地面建筑場一起修建的地下工程，主要指各種地面建筑的地下室部分。4按施工方法分類明挖地下工程：明挖法施工的地下工程；蓋挖地下工程：蓋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按修建的場所分類 城市地下工程：在城市地面以下土層或巖體中修建的地下工程； 山區(qū)地下工程：在山區(qū)地面下修建的地下工程。（二）隧道工程的分類 隧道的種類繁多，按照存在的環(huán)境（所處的地質條件），埋置的深度、修建的場所、長度和用途將隧道劃分為多種類型。1按存在的環(huán)境（所處的地質條件）分類土質隧道：在土層中修建的隧道；石質隧道：在巖體中修建的隧道。2按埋置的深度分類淺埋隧道：埋置深度淺的隧道，一般指埋深（地面到隧道拱頂?shù)木嚯x）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（地面到隧道拱頂?shù)木嚯x）大于2倍坍落拱高度的隧道。3按修建的場所分類山嶺隧道：在山體中修建的隧道；城市隧道：在城市地面以下土層或巖體中修建的隧道；水底隧道：為了跨越江河湖泊和海峽等修建的隧道。4按長度分類特長隧道：全長在10，000m以上的隧道； 長隧道：全長 3000m以上至 10，000m的隧道；中長隧道：全長500m以上至3000m的隧道；短隧道：全長 500m及以下的隧道。5按用途分類鐵路隧道：在鐵路線上修建的隧道； 公路隧道：在公路線上修建的隧道； 地下鐵道：為解決大城市交通擁擠問題，在城市地下修建的快速、大運量用電力牽引的軌道交通。航運隧道：當運河需要跨越分水嶺時，為克服高程障礙、縮短航運距離和改善航運條件而修建的隧道； 人行地道：在城市鬧市區(qū)供行人從地下穿越地面道路而修建的隧道；水工隧道：它是水利樞紐的一個重要組成部分，包括： （l）引水隧道：水電站為將水引入發(fā)電機組而修建的隧道；（2）尾水隧道：為把發(fā)電機排出的廢水送出去而修建的隧道；（3）導流隧道或泄洪隧道：水利工程中，為疏導水流或補充溢洪道流 量超限后的泄洪作用而修建的隧道；（4）排沙隧道：為沖刷水庫中淤積的泥沙，把泥沙級帶送出水庫而修 建的隧道； 市政隧道：城市中為安置各種不同市政設施而修建的地下孔道。包括： （1）給水隧道：為容納城市自來水管道而修建的地下孔道； （2）污水隧道：為排除城市生產(chǎn)、生活污水而修建的地下孔道。（3）管路隧道：城市中為容納煤氣、暖氣、熱水等管道而修建的地 下孔道；（4）線路隧道：城市中為容納輸送電力的電線以及通訊的電線而修 建的地下孔道，也有將以上四種隧道合建成一個大隧道，稱之為“共同溝”。五隧道的施工方法隧道開挖方法分為明挖法和暗挖法。明挖法多用于淺埋隧道或城市鐵路隧道，而山嶺鐵路隧道多用暗挖法。按開挖斷面大小、位置分，有分部開挖法和全斷面開挖法。在石質巖層中采用鉆爆法最為廣泛，采用掘進機直接開挖也逐漸推廣。在松軟地質中采用盾構法開挖較多。因而隧道按施工方法又可分為:鉆爆法隧道;明挖法隧道;機械法隧道；掘進機法和盾構法;沉埋法隧道。 1鉆爆法在隧道巖面上鉆眼，并裝填炸藥爆破，用全斷面開挖或分部開挖等將隧道開挖成型的施工方法。鉆爆法開挖作業(yè)程序包括鉆孔、裝藥、爆破、通風、支護、裝碴、運輸?shù)裙ば颉?由鉆孔直到出碴完畢稱為一個開挖循環(huán)。其中最主要的工序為鉆孔及出碴，所用時間占全部作業(yè)時間比例較大。而鉆爆法開挖采用的方法有全斷面開挖法和分部開挖法：全斷面開挖法：一次開挖成型的方法。 分部開挖法：先用小斷面超前開挖導坑,然后,將導坑擴大到半斷面或全斷面的開挖方法。全斷面開挖法和分部開挖法是鉆爆法開挖常用的方法，但隧道施工很復雜，時常遇到各種困難情況，如大斷層、流沙、膨脹地層、溶洞、大量涌水等，尚需采取相應措施。 2盾構法采用盾構作為施工機具的隧道施工方法。3掘進機法在整個隧道斷面上，用連續(xù)掘進的聯(lián)動機施工的方法。 六、隧道結構基本構造及其建設隧道及地下工程一般分為勘測設計和施工兩大階段。勘測設計。隧道位置的選擇一般應服從路線走向。由于隧道工程數(shù)量、造價、工期控制等因素，隧道位置在選線方案中是經(jīng)濟技術比較的重要組成部分。對不良地質地段的隧道，特別是長大復雜隧道線及全線或局部線路方案的成立與否，必須精心勘測設計。通過對隧道位置所處的地形 、地質、水文等要素的測繪、勘測、測試及綜合評定，設計正洞和明洞的長度和結構，決定施工方法，設計輔助坑道、排水系統(tǒng)和附屬工程。施工。按設計圖紙實施隧道掘進、襯砌和安裝作業(yè)的過程。施工方法分明挖法和暗挖法。前者多用于淺埋隧道和地下建筑。對于大多數(shù)隧道和地下工程，多用暗挖法施工，并按開挖方法和所用機具分為礦山法、盾構法和地下連續(xù)墻法 。 此外 ，修筑水底隧道時 ，可用沉管法；穿越鐵路、道路、河流或建筑物時，可用頂管法；修建地下的池槽、廠房、倉庫和地下井時，還可使用沉井法。（一）基本構造：主體構造物；洞身襯砌；洞門構造物附屬構造物：照明，通風設施；排水，消防，通訊設施；（二）建設：1隧道勘測為確定隧道位置、施工方法和支護、襯砌類型等技術方案，對隧道地處范圍內(nèi)的地形、地質狀況，以及對地下水的分布和水量等水文情況要進行勘測。2隧道設計包括隧道選線、縱斷面設計、橫斷面設計、輔助坑道設計等。 選線根據(jù)線路標準、地形、地質等條件選定隧道位置和長度。縱斷面設計沿隧道中線的縱向坡度要服從線路設計的限制坡度。 橫斷面設計隧道橫斷面即襯砌內(nèi)輪廓，是根據(jù)不侵入隧道建筑限界而制定的。輔助坑道設計輔助坑道有斜井、豎井、平行導坑及橫洞四種。斜井是在中線附近的山上有利地點開鑿的斜向正洞的坑道；豎井是由山頂中線附近垂直開挖的坑道，通向正洞；平行導坑是距隧道中線1725米開挖的平行小坑道，以斜向通道與隧道連接，亦可作將來擴建為第二線的導洞；橫洞是在傍山隧道靠河谷一側地形有利之處開辟的小斷面坑道。 此外，隧道設計還包括洞門設計，以及開挖方法和襯砌類型的選擇等。 3隧道貫通控制測量4中線平面控制