緒論 建筑材料的基本性質

隧道施工技術模塊1建筑材料的基本性質0.3公路隧道的特點0.1隧道概述0.2公路隧道的結構組成0.4公路隧道設計的有關規(guī)定0.5公路隧道常見的質量問題0.1隧道概述

隧道是一種修建在地下的工程結構物。1970年，國際經濟合作與發(fā)展組織召開了隧道會議綜合了各種因素，對隧道下了定義：以某種用處、在地面下用任何方法按規(guī)定的形狀和尺寸修筑的斷面積大于2m2的硐室。隧道被廣泛地應用于交通、礦山、水利及國防等領域，現(xiàn)已成為土木工程的一個重要分支。交通運輸類隧道與其他用途的隧道相比，不僅長度長、數(shù)量多，而且在施工中遇到的工程地質和水文地質條件也比較復雜，對其平面、縱斷面、橫斷面及形狀、尺寸要求都較嚴格。目前，隧道的勘測、設計和施工體系已日趨成熟。我國隧道的發(fā)展歷程1.0.1隧道概述截至目前，全國已運營的10km以上（包括10km）的公路山嶺隧道有8座（見表0-1）。表0-1全國已運營的10km以上（包括10km）的公路山嶺隧道0.1隧道概述我國的水下隧道也得到了長足發(fā)展。水下隧道穿江過海，施工方法多樣化，有沉管法、盾構法及鉆爆法。例如，上海崇明長江隧道采用盾構法修建，南京緯三路長江隧道采用盾構法修建，武漢長江隧道采用盾構法修建，廈門翔安海底隧道采用鉆爆法修建，青島膠州灣海底隧道采用鉆爆法修建，港珠澳海底隧道采用沉管法（將矩形或圓形預制混凝土構件分段沉埋至河底或海底而形成隧道的施工方法）修建，這些都是世界級工程。0.1隧道概述隧道的基本分類2.公路隧道是指供汽車和行人通行的隧道，一般分為汽車專用隧道和汽車與行人混用的隧道。山嶺隧道是指貫穿山嶺或丘陵的隧道，是相對城市隧道和水下隧道而言的，它們表示的修建場所不同。本書所說的隧道一般是指山嶺公路隧道，與現(xiàn)行公路隧道的設計、施工規(guī)范一致。0.1隧道概述1）交通隧道的分類（1）公路隧道。（2）鐵路隧道。（3）水底隧道。（4）地下鐵道。（5）航運隧道。（6）人行地道。0.1隧道概述2）隧道按長度的分類

《公路隧道設計規(guī)范》（TGD70—2004）將公路隧道按其長度分為四類，如表0-2所示。表0-2公路隧道按長度分類0.1隧道概述3）隧道的其他分類（1）國際隧道協(xié)會（InternationalTunnellingAssociation,ITA）規(guī)定了按隧道橫斷面面積的大小劃分隧道，如表0-4所示。表0-4按隧道橫斷面面積的大小分類0.1隧道概述

（2）按埋深的深度來分，隧道可以分為淺埋隧道和深埋隧道。（3）按所在的位置來分，隧道可以分為山嶺隧道、水底隧道和城市隧道。（4）小凈距隧道。小凈距隧道是指上下行雙洞洞壁凈距較小，不能按獨立雙洞考慮的隧道結構。（5）連拱隧道。連拱隧道指雙洞拱部襯砌結構通過中柱相連接的隧道結構。0.2隧道概述主體建筑物1.（1）洞身襯砌。洞身襯砌是幫助圍巖獲得穩(wěn)定的人工部分，分為初期支護（初襯）和二次支護（二次襯砌或二襯）。隧道在開挖后，除圍巖完全能夠自穩(wěn)而無須支護外，在圍巖穩(wěn)定能力不足時必須加以支護才能使其進入穩(wěn)定狀態(tài)，并將其作為永久承載結構的一部分，此項工作稱為初期支護。

（2）洞門。洞門是為保持洞口上方及兩側路塹邊坡的穩(wěn)定，在隧道洞口修筑的墻式構造物，是明暗交界處的結構部分。洞門結構主要起穩(wěn)定洞口邊坡、仰坡，防止洞口塌方落石，美化洞口的作用。0.2隧道概述0.2隧道概述附屬建筑物2.公路隧道的附屬建筑物包括通風建筑物、避難救援通道、防排水設備、照明設施和電力及通信信號的安放設備等。隧道的附屬建筑物是為了養(yǎng)護、維修工作的需要及通風、供電、消防、通信等方面的要求而修建的。隧道內設置何種附屬建筑物，應根據具體情況而定。

兩車道公路隧道的斷面面積可達80～96m2，三車道公路隧道的斷面面積遠超過100m2。公路隧道的圍巖受擾動范圍較大，開挖空間暴露的圍巖結構面較多，不利地質現(xiàn)象揭露更充分，圍巖內的拉伸區(qū)與塑性區(qū)范圍加大，導致施工難度增大。0.3公路隧道的特點斷面大1.形狀扁平2.在確定隧道斷面和開挖輪廓線時，為了盡可能降低拱頂高度，公路隧道的斷面常為扁平狀的馬蹄形或曲墻拱形斷面。扁平狀斷面容易導致在拱頂圍巖內出現(xiàn)拉伸區(qū)，在斷面面積相同的條件下，公路隧道施工較一般鐵路隧道、水工隧洞和礦山巷道難度要大。0.3公路隧道的特點圍巖條件的不確定性3.0.3公路隧道的特點公路隧道所面對的圍巖巖性多種多樣，不同巖性的圍巖具有不同的物理力學特性，不同地區(qū)大地構造運動及風化侵蝕作用不同，人類活動如礦山采空區(qū)等，更加劇了圍巖條件的復雜程度。公路隧道作為線狀構造物，不可避免地要遇到并穿越各種復雜圍巖條件。在公路隧道設計前期的勘察階段只能通過有限的鉆孔、地表物探、踏勘等工作，推斷隧道圍巖狀況，但這些工作并不能完全準確地反映實際的圍巖條件，而只有在隧道開挖后才能揭露出真實的圍巖情況。而對于圍巖穩(wěn)定性，需根據揭露的地質條件，結合事前的計算分析、施工過程中的監(jiān)控量測結果和工程經驗來判斷，針對不同的圍巖條件，應采取不同的工程措施，須做出相應的調整，這將給工程設計和施工帶來很大的困難。0.3公路隧道的特點隧道襯砌結構的受力不確定4.隧道襯砌結構受力通常是根據經驗公式進行計算的，圍巖物理力學參數(shù)根據現(xiàn)場取樣試驗和經驗取值。然而，由于隧道施工是在有原始應力場的介質內構筑結構，隧道開挖后將形成一定的臨空面，圍巖力學參數(shù)隨著受力條件的改變而有所變化；同時，由于臨空面的形成，圍巖會產生變形，并隨時間和支護條件變化。所以，隧道襯砌結構的受力除與地質條件有直接關系外，也與隧道的開挖方式、支護時間、支護剛度有很大關系。

隧道內照明亮度不足、空氣污濁、粉塵濃度高、噪聲大、一些施工部位排水不良等，這些施工環(huán)境條件會對隧道施工作業(yè)的效率、施工質量、質量檢查與施工安全造成不良影響。0.3公路隧道的特點施工環(huán)境差5.0.3公路隧道的特點隱蔽工程多6.除二次襯砌外，超前支護，噴錨網支護，剛架支護，防水層及縱向、環(huán)向排水盲溝，路面下排水暗溝，仰拱填充，預留預埋設施等都屬于隱蔽工程。需要在施工過程中對這些隱蔽工程進行嚴格的質量檢查和驗收，以保證隧道的整體質量。

隧道內一般實行24h循環(huán)施工作業(yè)，施工監(jiān)理人員、施工技術人員、管理人員及施工監(jiān)控量測人員、超前地質預報人員等應配合隧道內的作業(yè)循環(huán)開展工作，配置要求高，管理難度大。0.3公路隧道的特點24h不間斷施工7.0.3殘公清路隧道悲的特點防水要求奴高8.在高等級公路上，車輛行駛速度較快，如果隧道出現(xiàn)滲漏或路面溢水，則會造成路面濕滑，不利于安全行車，特別是在嚴寒地區(qū)，冬季隧道內的滲漏水會在隧道上部吊掛冰柱，或在路面形成冰湖，常常會誘發(fā)交通事故。此外，長期或大量的滲漏水，還會對隧道內的機電設備、動力及通信線路構成威脅。因此，公路隧道應有較高的防水要求。0.3踏公路隧籮道的特點機動車餐輛通過宜隧道時攀，會不填斷地向芽隧道內眨排放廢欠氣。一魔般來說聞，由于盜受自然屆風和交霜通活塞抗風的作朵用，短最隧道內佩有害氣遺體的濃肆度積聚塔不會太聲高，不則會對駕篩乘人員塑的身體訂健康和兩行車安月全構成惰威脅。以但是對返于長隧負道和特環(huán)長隧道捷就不同寧了，自算然風和繳交通活獄塞風對高隧道內拳空氣的貓置換作熊用相對拖較小，義如不采張取措施柴，隧道槳內有害捎氣體的條濃度就塔會逐漸志升高，描當達到懂一定濃割度時，磁駕乘人走員會感榴到不適伐，隧道庭內能見漆度降低倚。因此亦，必須皺根據隧糟道的具減體條件非，采用刷適當?shù)纳w通風方錯式，將災新鮮空湯氣隨風燦流一起望送入隧竹道，稀老釋有害番氣體，灘使其濃成度降至急安全指改標以內建。需要運蹦營通風9.0.3羊公哀路隧道禁的特點高速行駛的車輛在白天接近并穿過隧道時，其行車環(huán)境要經歷一個“亮—暗—亮”的變化過程，駕駛員的視覺在此過程中也會發(fā)生微妙的變化以適應環(huán)境變化。為了減小駕駛員通過隧道時的生理和心理壓力，消除車輛進洞時的黑框或黑洞效應及出洞時的眩光現(xiàn)象，從有利于安全行車的角度考慮，公路隧道一般都需設照明設施。需要運清營照明10.

公路隧道的縱坡形式一般宜采用單向坡；地下水發(fā)育的長隧道、特長隧道可采用雙向坡。隧道縱坡不應小于03%，一般情況下不應大于3%；受地形限制時，高速公路、一級公路的中、短隧道可適當加大，但不宜大于4%；短于100m的隧道，其縱坡可與該公路隧道外的縱坡相同。0.4驗公舞路隧道翁設計的欠有關規(guī)尤定高速公路、一級公路的隧道的長度大于100m時，應設置照明設施；二級公路、三級公路、四級公路的隧道，其照明設施可根據具體情況設置。特長隧道和高速公路、一級公路的長隧道必須配置報警設施、消防設施、救助設施等；二級公路、三級公路的長隧道可根據需要設置報警設施、消防設施和救助設施等。0.4堂公脈路隧道噴設計的魔有關規(guī)續(xù)定0.5愚公億路隧道穗常見的南質量問來題與其他地呢下工程一驗樣，公路藍隧道在施族工期間和鄙建成后一讓直受地下拿水的影響玩。施工期偵間，地下犁水會給施憶工造成困怠難，影響暖工程質量計；隧道建翻成后，隧悠道結構處激于地下水撲的包圍之旅中，當?shù)匕柘滤枯^茅大，防水齡工程構造班處理不當溉、質量欠觀佳時，地覺下水便會芳通過一定崖的渠道滲珍入或流入瓶隧道內部含，使襯砌綁結構受到災侵蝕，路猾面濕滑、歐結冰，設膚備銹蝕，么電路短路亭，影響美愛觀等，對嚼行車安全達及襯砌結燈構的穩(wěn)定組構成威脅能。特別是糖對于一些拉巖溶區(qū)隧火道，在極鵝端天氣下霸由于其瞬悠時排水能命力不足，浩可能導致別襯砌背后俯水壓增高德，引發(fā)滲缸漏水或導召致襯砌爆開裂。隧道滲漏1.0.5堡公路隧響道常見的抹質量問題隧道滲浸漏2.作用在細隧道襯可砌結構北上的壓厚力與隧器道圍巖駁的性質耗、地應雄力（存割在于地敗殼中的曲未受工鑼程擾動柄的天然孕應力，駐也稱為骨巖體初腎始應力塵、絕對今應力或沉原巖應鼠力，廣伙義上也梢指地球鑒體內的蔬應力）菠的大小侮及施工伴方法等帥因素有虎關。由請于受技本術和資余金條件淚的限制榜，一些其不利因途素在設散計前是術很難準促確確定炭的，所見以在隧咱道襯砌叼結構設狡計中常奪帶有一菌定的盲揚目性，僻導致結銳構強度發(fā)不足或能與圍巖她壓力不款協(xié)調，瀉而成襯含砌結構貨開裂、級破壞。貿然而，棄工程上剩出現(xiàn)的局襯砌開鏟裂更多拜的則是聾由于初卡期支護笑不到位氏、工藝陽不合理頭，襯砌墓厚度不哲足，混左凝土強說度不夠賭，拆模騙時間不描當?shù)仍瓲抟蛟斐赡氐?。襯答砌裂縫士對結構側的穩(wěn)定即及建成含后隧道辰的安全螺運營構零成了潛信在的威嚼脅。因燭此，加醋強施工居管理、役提高隧確道初期接支護和并襯砌混勢凝土質蹦量已迫貧在眉睫春。0.5步公然路隧道凝常見的糧質量問淡題限界受侵3.建筑限界是保證車輛安全通過隧道的必要斷面。在公路隧道施工過程中，有時會遇到松軟地層。當?shù)貕狠^大時，圍巖的變形量也會很大，如果施工方法不當或支護形式欠妥、支護不及時，就容易導致塌方。另一種施工中的常見現(xiàn)象是在澆筑過程中襯砌混凝土模板強度、剛度不足，出現(xiàn)走模，從而導致限界受侵。為了保證施工安全和避免塌方，嚴禁在施工過程中倉促襯砌而忽視斷面界限，使建筑限界受侵。0.5羊公尚路隧道番常見的煎質量問綢題支護結娛構同圍按巖的緊聯(lián)密接觸壺是地下經結構區(qū)榮別于地遭面結構知的主要蠻特征。舊所謂新哈奧法的州出發(fā)點揉，正是綠支護結趙構同圍販巖的共隨同作用搏。但是份，在施遼工中由敢于超欠頂挖的存田在，有負的承包汁人為了燭經濟省隆事，通靜過鋼筋混網在作夫為初期化支護的厘噴射混被凝土層灰背后填葵充石塊倒或其他及異物，夏以取代誘噴混凝堂土充填引空間，嚇造成圍宗巖與初墳期支護誤之間不屯密實，鼠甚至存娘在大的墳空區(qū)（石洞）。捐在二次管襯砌施條工過程鞠中，由揀于泵送旺混凝土購壓力不喚足、流映動性不椒好、重菠力作用億、抽拔倍泵送管鏈過早過水快等原鄉(xiāng)豐因，拱度頂混凝疲土往往激難以飽番滿，造尚成二次會襯砌背忍后形成柱較大空火區(qū)（洞租），襯謹砌結構禁受力條航件變差厲