隧道工程—第1章.ppt
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1、中南大学隧道与地下工程系中南大学隧道与地下工程系隧 道 工 程第第 1 1 章章 隧道工程勘测设计隧道工程勘测设计张运良张运良1第 1 章 隧道工程勘测设计 隧道工程的勘测设计一般分为两阶段进行: 初测阶段:初步设计提供资料,应完成的勘测工作有:初步设计提供资料,应完成的勘测工作有:隧道所在地区自然条件的调查、隧道工程对周围环境影响的调隧道所在地区自然条件的调查、隧道工程对周围环境影响的调查、工程地质及水文地质的勘查、地形测量、导线测量等。查、工程地质及水文地质的勘查、地形测量、导线测量等。 定测阶段:是根据有关单位批准的初步设计文件及审核是根据有关单位批准的初步设计文件及审核意见,在初测基础
2、上进一步核对、落实、深化相关勘测资料,意见,在初测基础上进一步核对、落实、深化相关勘测资料,对复杂地质问题给出可靠性结论,为施工图设计提供资料。对复杂地质问题给出可靠性结论,为施工图设计提供资料。 对于长大隧道对于长大隧道或地形、地质条件复杂的隧道,或地形、地质条件复杂的隧道,应采用两应采用两阶段勘测;阶段勘测;对于地形及地质条件较简单的中、短隧道可以考虑对于地形及地质条件较简单的中、短隧道可以考虑采用一阶段勘测。采用一阶段勘测。2第 1 章 隧道工程勘测设计3本节主要内容:隧道勘测的基本内容自然地理概况调查地质调查环境调查气象调查4 通过多种方案的比选,确定隧道的平面、纵断面线形。隧道勘测的
3、基本内容 调查隧道穿越地段的地质、地貌、环境生态等自然条件,它们与隧道工程有着密切的关系。5地形图 1/500001/25000 主要用于线路规划 1/50001/1000 主要用于隧道方案的比选重要的长大隧道也可以考虑采用航空照片或卫星照片地质图和说明书。1/2000001/50000比例尺的地质图长大隧道还应参考航空照片以及遥感资料6 在隧道附近的土建工程往往可以提供不少资料,如道路边坡的岩石露头和其它土木工程所记录的工程地质与水文地质资料。这些资料可以由施工记录和工程报告总结等文件中得到。 气温、气压、降水、水温、地温等从气象台站和各种资料期刊、汇编、年鉴等处获得7用地:工程用地和施工用
4、地 调查既有建筑:居民住宅、通讯设施、 排水设施、交通设施等环境资料:自然环境,文物古迹、 自然保护区、居民环境等, 隧道所在地区历史上的暴雨、台风、地震、滑坡等发生的规模、频度8(1)工程地质特征(2)水文地质特征(3)不良地质和特殊地质现象(4)地震烈度(5)有害气体和放射性物质9(1)地形地质的初步调查 (2)地质详查 (1)传统手段:钻探法 (2)物探:电阻与弹性波法 (3)其他技术:遥感 10数字实时成像地质雷达 地质钻探 1112(3)设计及施工时应注意的问题及对进一步调查的 建议(1)概述 地下水对隧道施工与运营都会产生较大的影响和危害 (2)地形地质说明 (4)相关图纸 13线
5、路地形图 (比例1/20001/5000);洞口附近地形图(比例1/500),沿线路中线每侧各 100米的范围进行;地质平面图;地质纵断面图(比例1/5001/2000);洞口附近地质纵断面图(比例1/200)以及洞口附近 地质横断面图若干。 14隧道线路平面图实例15隧道纵断面图实例16隧道洞口位置地形平面图实例1718 动、植物的生态状况:种类、密度、分布、季节性变化地表水、地下水状况 土地利用状况:用途、面积范围等 文物古迹、风景区等 已有构建物:通讯设施、民房、地下管网等 废气、噪声、振动、地面下沉等,对居住环境、自然资源和已有地物的影响19 降雨: 年、月平均、日最大、小时最大降雨量
6、 降雪: 最大降雪日、最大积雪量、积雪期、 最大日降雪量、雪密度、雪温 气温、地温:年平均气温、绝对最高最低气温、日温差; 冻结期、冻结深度、多年冻土深度、水温 风向、风速:频率分布(年间、月间、日间) 雾:发生日数(频度、滞留时间及其能见度) 洪水:洪水量、水位、时期 20第 1 章 隧道工程勘测设计21本节主要内容:概述越岭隧道位置的选择傍山(河谷)隧道位置的选择不良地质地段隧道位置的选择22 在山区修建铁路或高等级公路时,隧道的比重往往是很大的,因此,选择合理的隧道位置不仅是选线的重要组成部分,同时也关系着施工难易、工期长短、造价大小、运营安全和运输效率。23 主导因素: 工程地质和水文
7、地质条件,因为它往往控制着线路方案的取舍和隧道位置的选择 地形条件也是选定隧道位置的重要条件之一。(1)社会条件:政治、经济、国防对自然环境的影响例如:新龙门隧道(2)自然条件:工程地质、水文地质、地形、地貌等24新龙门隧道25进行全面的政治、经济、技术的综合比较来确定在隧道位置选择时,首先应查清:工程地质及水文地质情况 根据:不同地形特点结合:线路技术标准 通车期限 工程造价 施工及运营条件 节省土地等因素26 越岭隧道地段,一般山峦起伏,地形陡峻,工程地质和水文地质条件均较复杂,交通运输条件也比较困难,施工及弃碴场地狭窄,隧道施工往往控制全线或部分地段的工期。1.2.2 越岭隧道位置的选择
8、 通过山区的交通干线往往要翻越分水岭,从一个水系进入另一个水系,这段线路称之为越岭线,线路为穿越分水岭而修建的隧道称为越岭隧道越岭隧道。用于缩短线路,克服高程障碍。271.2.2 越岭隧道位置的选择28 垭口的概念:当线路必须跨越分水岭时,分水岭的山脊线上高程较低处,即称垭口垭口。1.2.2 越岭隧道位置的选择平面位置与立面位置的选择(1)平面位置的选择 选择垭口2930 垭口两侧沟谷引线工程大小、展线难易情况、线路顺直与否,也是方案综合比选的一个重要方面。1.2.2 越岭隧道位置的选择1)考虑重点 垭口的地形和地质条件的好坏和隧道的长短。因为二者关系到施工的难易、工期的长短和运营的安全等问题
9、。(1)平面位置的选择31 然后进行可能通过的垭口、沟谷的比选。1.2.2 越岭隧道位置的选择 2)选择垭口的方法 利用小比例尺地形图(如军用地图)、航空照片、 卫星照片等; 根据线路的航空线方向和克服越岭高程的不同要求 进行大面积选线,录求可供越岭的几个垭口位置;(1)平面位置的选择321.2.2 越岭隧道位置的选择33 成昆线从大渡河水系的牛日河进入安宁河水系的孙水河,需穿越小凉山分水岭,该岭与两侧高差约900余米,线路需克服越岭的巨大高差,越岭地段计有沙木拉打、瓦吉木、小相岭、阳糯雪山四个垭口。1.2.2 越岭隧道位置的选择例如:成昆线沙木拉打隧道的比选线路方案隧道长(km)高程(m)线
10、路长(km)沙木拉打6.421882243141.5瓦 吉 木14.519502077109.3小 相 岭19.517821815109.3阳糯雪山25.81760180083.5341.2.2 越岭隧道位置的选择351.2.2 越岭隧道位置的选择36 隧道位置高,隧道长度短,施工工期短,但两端展线长,线路拔起高度大,通过能力小,运营条件差; 隧道位置低,则与前者相反,但施工难度增加。 宜采用低位置方案,但必须进行多种因素综合比选。(2)立面位置的选择选择高程 越岭隧道立面位置的选择是指隧道越岭标高的选择。 垭口不同,越岭标高,就会出现不同长度的隧道方案。1.2.2 越岭隧道位置的选择37 凉
11、风垭方案(采用方案):在雷神坡方案的基础上,进一步压低越岭位置的较好方案。越岭隧道长4270米,拔起高度小、展线短、线路较顺直。1.2.2 越岭隧道位置的选择(2)立面位置的选择选择高程 例如:川黔线上的凉风垭隧道即为较为典型的例子。为穿越娄山山脉分水岭的越岭隧道,根据地形特点,选择了三个主要方案进行比较: 马鞍山方案:越岭隧道长2810米,位置较高,线路需克服较大高差。 雷神坡方案:越岭隧道长3490米,位置较马鞍山方案较低,线路状况大为改善,但该处为一大断层,地质条件不利;381.2.2 越岭隧道位置的选择391.2.2 越岭隧道位置的选择40 山区铁路(或公路)除越岭地段以外,线路大多是
12、沿河傍山而行,在地势陡峻的峡谷地段,常需修建的隧道即为傍山隧道傍山隧道,也有称之为河谷线隧道。1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择41傍山(河谷)隧道实例42 (1)依山傍水修建时,施工中容易破坏山体平衡,造成各种病害; (2)是在山体表层范围内修建隧道,常常遇到崩塌、滑坡、错落、松散堆积及泥石流等不良地质现象,地质情况较为复杂; (3)一般埋深较浅,属浅埋隧道和短隧道群,洞身覆盖薄、易产生不对称的偏压情况; (4)河道狭窄,水流湍急冲刷力强,对山坡稳定和隧道安全威胁较大。1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择43 傍山隧道在浅埋地段,要注意洞身覆盖厚度问题。为保持山体稳定和避免冲刷偏压、隧
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