轨道交通工程精品课件:隧道基础知识(一).ppt
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1、第二讲 隧道工程基础知识 (一),隧道的概念及交通隧道简介 隧道横断面 隧道支护结构 洞门与明洞 附属建筑物,主要内容,隧道的概念及交通隧道简介,隧道通常指用作地下通道的工程建筑物。 1970年国际经济合作与发展组织召开的隧道会议综合了各种因素,对隧道所下的定义为:“以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。”,隧道的概念及交通隧道简介,隧道分类比较明确的是按照隧道的用途来划分,主要有以下四种:,(一)交通隧道,(二)水工隧道,(三)市政隧道,(四)矿山隧道,介绍此类 !,1 铁路隧道 从1829年开始兴建铁路隧道以来到1990年的160年间,在世界各国已建成
2、超过12000km的铁路隧道,约占世界铁路总长的1%左右。修建铁路隧道可大幅度缩短线路长度,降低线路标高,改善通过不良地质地段的条件,降低铁路造价等。,交通隧道,隧道的概念及交通隧道简介,交通隧道,1 铁路隧道,乌鞘岭隧道,隧道的概念及交通隧道简介,交通隧道,1 铁路隧道,大瑶山隧道,隧道的概念及交通隧道简介,交通隧道,1 铁路隧道,军都山隧道,隧道的概念及交通隧道简介,2 公路隧道 随着社会生产的发展,高速公路的出现,要求线路顺直、平缓、路面宽敞,于是在穿越山区时,也常采用隧道方案。此外,在城市附近,为避免平面交叉,利于高速行车,也常采用隧道方式通过。,交通隧道,隧道的概念及交通隧道简介,交
3、通隧道,2 公路隧道,终南山隧道,隧道的概念及交通隧道简介,交通隧道,2 公路隧道,雪峰山隧道,隧道的概念及交通隧道简介,交通隧道,2 公路隧道,雁门关隧道,隧道的概念及交通隧道简介,3 水底隧道 当交通线横跨河道时,采用水底隧道,既不影响河道通航,也避免了风暴天气轮渡中断的情况,而且在战时不致暴露交通设施的目标,防护层厚,是国防上的较好选择。为横跨黄浦江,上海已修建了全长2793m的水底隧道,广州地铁穿越珠江,武汉地铁穿越长江都修建了水底隧道。,交通隧道,隧道的概念及交通隧道简介,交通隧道,3 水底隧道,武汉长江隧道,隧道的概念及交通隧道简介,4 地下铁道 地下铁道是解决大城市交通拥挤、车辆
4、堵塞等问题,且能大量快速运送乘客的一种城市交通设施。它可以使很大一部分地面客流转入地下,可以高速行车,且可缩短车次间隔时间,节省了乘车时间,便利了乘客的活动。在战时,还可以起到人防的功能。,交通隧道,隧道的概念及交通隧道简介,交通隧道,4 地下铁道,地铁车站,隧道的概念及交通隧道简介,5 航运隧道 当运河需要越过分水岭时,克服高程障碍成为十分困难的问题,一般需要绕行很长的距离。如果修建航运隧道,把分水岭两边的河道沟通起来,既可以缩短航程,又可以省掉船闸的费用,迅速而顺直地驶过,航运条件就大为改善了。,交通隧道,隧道的概念及交通隧道简介,6 人行地道 城市闹市区行人众多,而且与车辆混行,偶有不慎
5、便会发生交通事故。为了提高交通运送能力及减少交通事故,除架设街心高架桥外,也可以修建人行地道和地下立交车道。,交通隧道,隧道的概念及交通隧道简介,交通隧道,6 人行地道,青岛龙山地下商业街,隧道的概念及交通隧道简介,隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。铁路隧道净空是根据“隧道建筑限界”确定的,而“隧道建筑限界”是根据“基本建筑限界”制定的,“基本建筑限界”又是以“机车车辆限界”制定的。 “限界”是一种规定的轮廓线,这种轮廓线以内的空间是保证列车安全运行所必需的。 “建筑限界”是建筑物不得侵入的一种限界。,隧道横断面,(一)隧道净空,1.机车车辆限界 机车车辆最外轮廓的限界尺寸。 2.基
6、本建筑限界 线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线。 3.隧道建筑限界 包围“基本建筑限界”外邻的轮廓线。要比“基本建筑限界”大,留出空间用于安装通讯信号、照明、电力(接触网)等设备。 4.直线隧道净空 “直线隧道净空”比“隧道建筑限界”稍大,除了满足限界要求外,考虑避让、救援通道,还考虑了衬砌结构的合理受力形状(拱部采用三心圆,边墙采用直墙式或曲墙式)及施工方便等因素。,隧道横断面,(一)隧道净空,隧道横断面,(一)隧道净空,隧道横断面,(一)隧道净空,隧道横断面,(二)曲线加宽,(1)车辆通过曲线时,转向架中心点沿线路运行,而车辆本身却不能随线路弯曲,仍保持其矩形形状,故其两端向曲线外侧
7、偏移(d外),中间向曲线内侧偏移(d内1),如图2-4-8所示。,隧道横断面,(二)曲线加宽,(2)由于曲线外轨超高,车辆向曲线内侧倾斜,使车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动了一个距离d内2,如图2-4-9所示。据此,曲线隧道净空的加宽值为,隧道衬砌构造,开挖后的隧道,为了保持围岩的稳定性,一般需要进行支护和衬砌。 支护的主要方式有:锚杆、钢架、钢筋网、喷射混凝土及其组合; 衬砌的主要方式有:整体式混凝土衬砌、拼装式衬砌、喷射混凝土衬砌和复合式衬砌等。,隧道支护,锚杆是将破碎或不稳定岩体(块)与牢固稳定的岩体连结在一起以提高整体稳定性的一种支护措施。,(一)锚杆,隧道支护,(一)锚杆,隧道
8、支护,(一)锚杆,隧道支护,当围岩软弱、破碎严重且自稳性差时,隧道开挖后,需要及时提供足够强的支护约束围岩变形。在初期支护内设置钢拱架将增大支护结构早期的刚度,阻止围岩的过度变形并承受部分的松弛荷载。钢架分为型钢和格栅钢架两种。,(二)钢架,隧道支护,(二)钢架(型钢),型钢钢架接头(尺寸单位:mm),隧道支护,(二)钢架(格栅),隧道支护,(二)钢架(格栅),隧道支护,(三)钢筋网,钢筋网喷射混凝土是在喷射混凝土之前,在岩面上挂设钢筋网,然后再喷射混凝土。目前,我国在各类隧道工程中应用钢筋网喷射混凝土支护的比较多,主要用于软弱破碎围岩,而更多的是与锚杆或者钢拱架构成联合支护。 钢筋网通常作环
9、向和纵向布置。环向筋一般为受力筋,由设计确定,直径12mm左右;纵向筋一般为构造筋,直径610mm;网格尺寸一般为20cmx20cm, 20cmx25cm,25cmx25cm,25cmx30cm或30cmx30cm。,隧道支护,(三)钢筋网,隧道支护,(四)喷混凝土,喷射混凝土既是一种新型的支护结构,又是一种新的施工工艺。它是使用混凝土喷射机,按一定的混合程序,将掺有速凝剂的细石混凝土,喷射到岩壁表面上,并迅速固结成一层支护结构,从而对围岩起到支护作用。 喷射混凝土可以作为隧道工程的永久性或临时性支护,也可以与各种形式的锚杆、钢拱架、钢筋网等构成组合式支护结构。它的灵活性也很大,可以根据需要分
10、次追加厚度。,隧道支护,(四)喷混凝土,隧道支护,(五)多种措施组合支护,隧道支护,(五)多种措施组合支护,隧道衬砌,隧道开挖后,以较大厚度和刚度的整体模筑混凝土作为隧道的结构。 整体式衬砌按照工程类比、不同围岩级别采用不同的衬砌厚度。其形式有直墙式和曲墙式两种,而曲墙式又分为有仰拱和无仰拱两种。,(一)整体式混凝土衬砌,隧道衬砌构造,1)直墙式衬砌 适用于地质条件比较好,以垂直围岩压力为主而水平围岩压力较小的情况。主要适用于级围岩,直墙式衬砌由上部拱圈、两侧竖直边墙和下部铺底三部分组合而成。,(一)整体式混凝土衬砌,拱顶,拱腰,拱脚,墙脚,铺底,隧道衬砌构造,(一)整体式混凝土衬砌,隧道衬砌
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