隧道講義多媒體(1)

1、1隧隧 道道 施施 工工 與與 管管 理理徐林生徐林生 教授、博導(dǎo)教授、博導(dǎo)2009.92009.923 斜拉橋斜拉橋4567891011 水下沉管隧道縱斷面圖水下沉管隧道縱斷面圖12 跨越黃浦江的越江通道設(shè)施跨越黃浦江的越江通道設(shè)施溝通上海浦西與浦東新區(qū)溝通上海浦西與浦東新區(qū)（已建和正建的：（已建和正建的：6 橋、橋、7 隧，未計入地鐵越江）隧，未計入地鐵越江）131415南京市玄武湖水下隧道南京市玄武湖水下隧道16EPB（土壓平衡）盾構(gòu)機的全貌：（土壓平衡）盾構(gòu)機的全貌：1718北苑清河回龍觀五路站復(fù)興門蘋果園站頤和園清河站海淀西直門站北京西站建國門首都機場站望京通州通州西站垡頭站永定門站

2、北京站十里堡站陳各莊站東直門站香山北皋站十里河宋家莊定福莊小煤廠新規(guī)劃車輛段原規(guī)劃車輛段普通車站M兩線交叉換乘站三線換乘站市域線市區(qū)線圖 例東壩定福莊垡頭南苑石景山清河北苑西苑酒仙橋豐臺北京市區(qū)軌道交通線網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整匯總方案一（2050年）S宋家莊五路定福莊魯谷南垡頭洼邊村萬源路世界公園亦莊火器營香山南磨房亦莊西北旺西直門永豐豐臺火車站望京東直門空港區(qū)西三旗東壩南苑昆明湖南路北京西站馬家堡垡頭輕軌線L北京市城市規(guī)劃設(shè)計研究院2002年5月M16M4M5M7M10M6M6M13M2M8M8M9M11M4M12M14至順義至三河至固安至琉璃河M11M13M15M1M1蘋果園土橋小煤廠回龍觀黃村100

3、0020003200M北京北站北京站北京南S4S3五路S1S2S2S4S5至延慶L3M5太平莊北M7L3L4L4L5L6M15M12M9M16L1L1L2L2L5L6M3S3后沙峪S1支S1M3M14平行換乘站1920211.1 1.1 隧道施工概述隧道施工概述一、一、 我國公路隧道建設(shè)狀況我國公路隧道建設(shè)狀況山嶺公路隧道的山嶺公路隧道的優(yōu)點優(yōu)點：提高公路等級和行車舒適性；提高公路等級和行車舒適性；縮短行車?yán)锍?，減少汽車損耗，節(jié)約能源和運費；縮短行車?yán)锍?，減少汽車損耗，節(jié)約能源和運費；降低越嶺公路高程，保證常年通車；降低越嶺公路高程，保證常年通車；減少人為公路病害和水土流失；減少人為公路病害和

4、水土流失；節(jié)約土地，保護生態(tài)環(huán)境。節(jié)約土地，保護生態(tài)環(huán)境。22不侵占水道航道的凈空，不影向航運；不侵占水道航道的凈空，不影向航運；不受惡劣自然氣侯環(huán)境影響，能全天侯通行；不受惡劣自然氣侯環(huán)境影響，能全天侯通行；少拆遷或不拆遷，降低工程綜合造價；少拆遷或不拆遷，降低工程綜合造價；結(jié)構(gòu)耐久性好，維護保養(yǎng)費用低；結(jié)構(gòu)耐久性好，維護保養(yǎng)費用低；對周圍生態(tài)環(huán)境干擾影響小；對周圍生態(tài)環(huán)境干擾影響??；容易做到容易做到“一洞多用一洞多用”，便于綜合布設(shè)和維修，便于綜合布設(shè)和維修城市越江供水電氣管道等；城市越江供水電氣管道等；抵御常規(guī)戰(zhàn)爭能力較強。抵御常規(guī)戰(zhàn)爭能力較強。23 截止截止20052005年底，公路隧

5、道已達(dá)年底，公路隧道已達(dá)28892889座，座，總長度總長度15271527公里，其中特長隧道公里，其中特長隧道111111座座（其中（其中5Km5Km以上特長隧道以上特長隧道3232座、最長的秦座、最長的秦嶺終南山隧道長達(dá)嶺終南山隧道長達(dá)18.02Km18.02Km）。）。 發(fā)展趨勢：發(fā)展趨勢：長、大、深、群長、大、深、群24 隧道施工特點隧道施工特點: :地下隱蔽工程，未知因素較多，施工經(jīng)驗很重要；地下隱蔽工程，未知因素較多，施工經(jīng)驗很重要；作業(yè)空間有限，工作面狹窄，施工工序間有一定干擾；作業(yè)空間有限，工作面狹窄，施工工序間有一定干擾；施工作業(yè)的循環(huán)性較強，需按一定順序?qū)嵤皇┕ぷ鳂I(yè)的循環(huán)

6、性較強，需按一定順序?qū)嵤?；施工作業(yè)的綜合性較強；施工作業(yè)的綜合性較強；施工過程中圍巖施工過程中圍巖- -支護結(jié)構(gòu)物理力學(xué)的性能動態(tài)變化。支護結(jié)構(gòu)物理力學(xué)的性能動態(tài)變化。晝夜均可施工作業(yè)，但工作環(huán)境條件相對較差。晝夜均可施工作業(yè)，但工作環(huán)境條件相對較差。 隧道施工包括隧道隧道施工包括隧道施工方法、施工技術(shù)和施工管理施工方法、施工技術(shù)和施工管理三個三個方面。方面。25鉆爆法（礦山法）：包括傳統(tǒng)礦山法、新奧法鉆爆法（礦山法）：包括傳統(tǒng)礦山法、新奧法掘進(jìn)機法（非鉆爆法）掘進(jìn)機法（非鉆爆法） ：包括：包括TBMTBM方法、盾構(gòu)法方法、盾構(gòu)法淺埋及軟土隧道施工方法：淺埋及軟土隧道施工方法：包括明挖法、淺埋

7、暗挖法、地下連續(xù)墻法、盾構(gòu)法包括明挖法、淺埋暗挖法、地下連續(xù)墻法、盾構(gòu)法水底隧道施方法：水底隧道施方法： 包括沉管法（預(yù)制砼管段沉埋法）、盾構(gòu)法和包括沉管法（預(yù)制砼管段沉埋法）、盾構(gòu)法和 鉆爆法鉆爆法26l1.明挖法明挖法:包括基坑敞口開挖、基坑包括基坑敞口開挖、基坑支擋開挖、地下連續(xù)墻、蓋挖法、支擋開挖、地下連續(xù)墻、蓋挖法、沉管法等沉管法等;l2.暗挖法暗挖法:包括鉆爆法、盾構(gòu)法、包括鉆爆法、盾構(gòu)法、TBM、頂進(jìn)法等。、頂進(jìn)法等。27 施工單位施工能力、人員素質(zhì)、設(shè)備條件、管理水平施工單位施工能力、人員素質(zhì)、設(shè)備條件、管理水平; ; 隧道水文與工程地質(zhì)條件；隧道水文與工程地質(zhì)條件； 隧道類型

8、與斷面積大??；隧道類型與斷面積大?。?隧道埋深條件；隧道埋深條件； 施工工期；施工工期； 周圍環(huán)境條件。周圍環(huán)境條件。隧道施工作業(yè)方式隧道施工作業(yè)方式: :順序作業(yè)、平行作業(yè)、流水順序作業(yè)、平行作業(yè)、流水 作業(yè)作業(yè)28 織施工操作。缺點：整個工期長；專業(yè)隊施工不連續(xù)，織施工操作。缺點：整個工期長；專業(yè)隊施工不連續(xù)，易形成窩工；工作面空閑時間長、未充分利用。易形成窩工；工作面空閑時間長、未充分利用。平行作業(yè)平行作業(yè)：根據(jù)需要，可將較長的線型工程作業(yè)面分成根據(jù)需要，可將較長的線型工程作業(yè)面分成幾段或幾個工點分別同時按程序施工，即同時開工、幾段或幾個工點分別同時按程序施工，即同時開工、齊頭平進(jìn)、同時

9、完成。它可以縮短工期，、充分利用齊頭平進(jìn)、同時完成。它可以縮短工期，、充分利用工作面，但消耗的機具和勞動力較多。工作面，但消耗的機具和勞動力較多。流水作業(yè)：流水作業(yè)：將工程劃分成若干施工段，某一工種的工人將工程劃分成若干施工段，某一工種的工人隊先在第一施工段完成第一道工序，再轉(zhuǎn)移到第二段隊先在第一施工段完成第一道工序，再轉(zhuǎn)移到第二段完成同一道工序；同樣，另一工種的工人隊緊跟其后完成同一道工序；同樣，另一工種的工人隊緊跟其后29 優(yōu)點優(yōu)點：前一工序可迅速為后一工序讓出工作面，：前一工序可迅速為后一工序讓出工作面，從而加快了工程進(jìn)度；各施工隊在各施工段上從而加快了工程進(jìn)度；各施工隊在各施工段上連續(xù)

10、均衡施工，可以合理地使用勞力、材料和連續(xù)均衡施工，可以合理地使用勞力、材料和設(shè)備，避免出現(xiàn)短期的使用高峰現(xiàn)象；工人連設(shè)備，避免出現(xiàn)短期的使用高峰現(xiàn)象；工人連續(xù)進(jìn)行同一種工作，也有利于保證施工質(zhì)量和續(xù)進(jìn)行同一種工作，也有利于保證施工質(zhì)量和提高勞動生產(chǎn)效率。提高勞動生產(chǎn)效率。30 主要是研究解決隧道各種施工方法所需要的技術(shù)方案和主要是研究解決隧道各種施工方法所需要的技術(shù)方案和技術(shù)措施，特殊不良地質(zhì)地段的施工手段，隧道施工過技術(shù)措施，特殊不良地質(zhì)地段的施工手段，隧道施工過程中的爆破、襯砌、支護、通風(fēng)、防塵、防瓦斯有害氣程中的爆破、襯砌、支護、通風(fēng)、防塵、防瓦斯有害氣體，以及照明、水風(fēng)電的作業(yè)方式與操

11、作技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、要體，以及照明、水風(fēng)電的作業(yè)方式與操作技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、要求，圍巖變化的監(jiān)控量測方法等。施工技術(shù)應(yīng)確保所選求，圍巖變化的監(jiān)控量測方法等。施工技術(shù)應(yīng)確保所選擇的施工方法的具體實施。擇的施工方法的具體實施。隧道施工技術(shù)應(yīng)用須遵循的基本原則：隧道施工技術(shù)應(yīng)用須遵循的基本原則： 施工過程中應(yīng)充分保護和利用好圍巖；施工過程中應(yīng)充分保護和利用好圍巖； 允許并限制圍巖的可控變形；允許并限制圍巖的可控變形；31實時跟蹤監(jiān)控量測技術(shù)手段；實時跟蹤監(jiān)控量測技術(shù)手段；實施柔性噴錨支護措施，必要時可采用工字鋼、格柵鋼實施柔性噴錨支護措施，必要時可采用工字鋼、格柵鋼拱架補強加勁措施或臨時仰拱、超前支護等措施。拱架補

12、強加勁措施或臨時仰拱、超前支護等措施。施工過程中要密切注意圍巖施工過程中要密切注意圍巖- -支護結(jié)構(gòu)體系的動態(tài)變化情支護結(jié)構(gòu)體系的動態(tài)變化情況，特別是地下水較豐富時；況，特別是地下水較豐富時；及時封閉拱墻部位的圍巖，必要時也可封閉掌子面；及時封閉拱墻部位的圍巖，必要時也可封閉掌子面；二次襯砌砼的施筑順序應(yīng)采用先墻后拱的施工順序。二次襯砌砼的施筑順序應(yīng)采用先墻后拱的施工順序。遵循預(yù)設(shè)計遵循預(yù)設(shè)計- -施工施工- -地質(zhì)預(yù)報地質(zhì)預(yù)報- -監(jiān)控量測監(jiān)控量測- -反饋修正預(yù)設(shè)計反饋修正預(yù)設(shè)計的科學(xué)程序。的科學(xué)程序。321.基本作業(yè)基本作業(yè):包括開挖技術(shù)、支護技術(shù)、包括開挖技術(shù)、支護技術(shù)、襯砌襯砌 技術(shù)

13、技術(shù);2.輔助作業(yè)輔助作業(yè):包括風(fēng)電作業(yè)、場地平整、包括風(fēng)電作業(yè)、場地平整、出渣運輸；出渣運輸；3.施工與環(huán)境控制施工與環(huán)境控制:包括施工測量、監(jiān)控包括施工測量、監(jiān)控量測、防水技術(shù)、輔助工法、檢測等。量測、防水技術(shù)、輔助工法、檢測等。33 主要是指如何按著施工組織設(shè)計的原則、施工方案和主要是指如何按著施工組織設(shè)計的原則、施工方案和工進(jìn)度要求組織施工，包括技術(shù)管理、計劃與進(jìn)度的工進(jìn)度要求組織施工，包括技術(shù)管理、計劃與進(jìn)度的動態(tài)管理、施工質(zhì)量管理、施工安全管理、施工成本動態(tài)管理、施工質(zhì)量管理、施工安全管理、施工成本控制與管理等。控制與管理等。1.2 隧道施工成本隧道施工成本 隧道施工成本是指在其施

14、工過程中施工耗費總和的隧道施工成本是指在其施工過程中施工耗費總和的貨幣表現(xiàn)形式。隧道施工成本主要包括直接費用和間貨幣表現(xiàn)形式。隧道施工成本主要包括直接費用和間接費用兩大部分，直接費用主要包括人工費、材料費、接費用兩大部分，直接費用主要包括人工費、材料費、機械費和水電費、利稅等，間接費用主要為管理費。機械費和水電費、利稅等，間接費用主要為管理費。34 合理施工方法的選擇；合理施工方法的選擇； 超挖與處理狀況；超挖與處理狀況； 施筑不當(dāng)引發(fā)坍方的處理；施筑不當(dāng)引發(fā)坍方的處理； 噴筑混凝土施工質(zhì)量；噴筑混凝土施工質(zhì)量； 施工作業(yè)順序；施工作業(yè)順序； 材料供應(yīng)、采購、管理、使用材料供應(yīng)、采購、管理、使

15、用; ; 非直接生產(chǎn)性管理機構(gòu)、管理人員與車輛因素；非直接生產(chǎn)性管理機構(gòu)、管理人員與車輛因素； 隧道施工地質(zhì)條件的變化。隧道施工地質(zhì)條件的變化。35 細(xì)致，那么預(yù)見性可能就越強，出現(xiàn)問題時就細(xì)致，那么預(yù)見性可能就越強，出現(xiàn)問題時就能夠及時地處治，從而降隧道施工的風(fēng)險性，能夠及時地處治，從而降隧道施工的風(fēng)險性，將損失減少到最低限度。所以，隧道施工方法、將損失減少到最低限度。所以，隧道施工方法、施工技術(shù)、施工管理三個方面應(yīng)進(jìn)行整體優(yōu)化施工技術(shù)、施工管理三個方面應(yīng)進(jìn)行整體優(yōu)化與控制，才可能達(dá)到控制施工成本的目的，以與控制，才可能達(dá)到控制施工成本的目的，以最少的投入，取得最佳的經(jīng)濟效益。最少的投入，取

16、得最佳的經(jīng)濟效益。36 建立正常的循環(huán)作業(yè)；建立正常的循環(huán)作業(yè)； 明確多種作業(yè)的形式和關(guān)系；明確多種作業(yè)的形式和關(guān)系； 根據(jù)隧道工程規(guī)模和合同工期要求組織掘進(jìn)工作面；根據(jù)隧道工程規(guī)模和合同工期要求組織掘進(jìn)工作面； 健全現(xiàn)場施工調(diào)度系統(tǒng)；健全現(xiàn)場施工調(diào)度系統(tǒng)； 動態(tài)組織與管理；動態(tài)組織與管理； 健全各種責(zé)任制度；健全各種責(zé)任制度； 加強施工過程中的分工協(xié)作。加強施工過程中的分工協(xié)作。施工要點：施工要點：愛護圍巖、內(nèi)實外美、重視環(huán)境、動態(tài)施工愛護圍巖、內(nèi)實外美、重視環(huán)境、動態(tài)施工37施工中缺乏完善、有效的地質(zhì)超前預(yù)報方法與技術(shù)；施工中缺乏完善、有效的地質(zhì)超前預(yù)報方法與技術(shù)；對對“保護圍巖、愛護圍巖

17、保護圍巖、愛護圍巖”的認(rèn)識不足，造成不應(yīng)有的認(rèn)識不足，造成不應(yīng)有的損傷和松馳或坍方；的損傷和松馳或坍方；施工機械化程度不高；施工機械化程度不高；支護襯砌結(jié)構(gòu)偷工減料，隱患較多；支護襯砌結(jié)構(gòu)偷工減料，隱患較多；隧道滲漏水現(xiàn)象較普遍，防排水問題是薄弱環(huán)節(jié)；隧道滲漏水現(xiàn)象較普遍，防排水問題是薄弱環(huán)節(jié)；質(zhì)檢體制不完善，缺乏有效的檢測方法和手段；質(zhì)檢體制不完善，缺乏有效的檢測方法和手段；38施工人員現(xiàn)場應(yīng)變處理能力不強，一旦出現(xiàn)不施工人員現(xiàn)場應(yīng)變處理能力不強，一旦出現(xiàn)不良施工災(zāi)害時常束手無策，不能及時整治；良施工災(zāi)害時常束手無策，不能及時整治；施工干擾普遍存在，缺少統(tǒng)一協(xié)調(diào)和動態(tài)管理。施工干擾普遍存在，

18、缺少統(tǒng)一協(xié)調(diào)和動態(tài)管理。39復(fù)合式柔性襯砌設(shè)計技術(shù)；復(fù)合式柔性襯砌設(shè)計技術(shù)；圍巖穩(wěn)定監(jiān)測與信息反饋分析技術(shù)；圍巖穩(wěn)定監(jiān)測與信息反饋分析技術(shù)；扁平大斷面公路隧道設(shè)計與施工技術(shù)；扁平大斷面公路隧道設(shè)計與施工技術(shù)；山嶺隧道防排水技術(shù)；山嶺隧道防排水技術(shù)；通風(fēng)專用設(shè)備靜電吸塵技術(shù)；通風(fēng)專用設(shè)備靜電吸塵技術(shù)；交通監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)；交通監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)；隧道特殊修筑方法隧道特殊修筑方法（TBMTBM、盾構(gòu)與沉管法）、盾構(gòu)與沉管法）40初期支護結(jié)構(gòu)與支護效果研究：初期支護結(jié)構(gòu)與支護效果研究： 錨桿結(jié)構(gòu)型式與支護效果；錨桿結(jié)構(gòu)型式與支護效果；噴射砼層變形噴射砼層變形特征與受力分析；特征與受力分析；型鋼支撐（工字鋼、格柵型鋼支撐（工字鋼、格柵鋼拱架鋼拱架) )的合理結(jié)構(gòu)型式與支護效果的合理結(jié)構(gòu)型式與支護效果; ;超前支超前支護護( (錨桿、小導(dǎo)管、管棚錨桿、小導(dǎo)管、管棚) )力學(xué)分析與支護效果力學(xué)分析與支護效果二次襯砌砼受力特性研究二次襯砌砼受力特性研究: : 二次襯砌砼內(nèi)力分析二次襯砌砼內(nèi)