隧道设计原则和基本理念111页PPT
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隧道设计施工的原理PPT课件
P0=PE+Ku
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4.对公式P0=PE+Ku的讨论
隧道设计与施工的基本原理
（1）当u=0时，P0=PE 即不允许围岩变形，
采用刚性支护，不经济；
（2）当u↑时，PE↓；当u↓时，PE↑ 即围岩发生 变形，可释放一定的荷载（卸荷作用），所以
要允许围岩产生一定的变形，以充分发挥围岩
的自承能力。是一种经济的支护措施，围岩的
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隧道设计与施工的基本原理
另一种理论是二十世纪50年代提出的现代支 护理论，或称“岩承理论”。其核心内容是： 围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力；不 稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，如果在这 个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然 能够进入稳定状态。这种理论体系的代表性人 物有拉布西维兹、米勒-菲切尔、芬纳-塔罗勃 和卡斯特奈等人。
隧道设计与施工的基本原理
一种理论是二十世纪20年代提出的传统的 “松弛荷载理论”。其核心内容是：稳定的岩 体有自稳能力，不产生荷载；不稳定的岩体则 可能产生坍塌，需要用支护结构予以支撑。这 样，作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定 范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。这是 一种传统的理论，其代表人物有泰沙基和普氏 等人。它类似于地面工程考虑问题的思想，至 今仍被广泛的应用着。
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隧道设计与施工的基本原理
二、用一个弹簧来理解收敛-约束法的力学原理 1.隧道开挖前力学状态
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2.隧道开挖后力学状态
隧道设计与施工的基本原理
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隧道施工的基本原则和理念
3．由力学平衡方程可知，弹簧在P0作用时处于 平衡状态；弹簧在发生变形u后，在PE的作用下 又处于平衡状态，假设弹簧的弹性系数为K，则 有：
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4.对公式P0=PE+Ku的讨论
隧道设计与施工的基本原理
（1）当u=0时，P0=PE 即不允许围岩变形，
采用刚性支护，不经济；
（2）当u↑时，PE↓；当u↓时，PE↑ 即围岩发生 变形，可释放一定的荷载（卸荷作用），所以
要允许围岩产生一定的变形，以充分发挥围岩
的自承能力。是一种经济的支护措施，围岩的
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隧道设计与施工的基本原理
另一种理论是二十世纪50年代提出的现代支 护理论，或称“岩承理论”。其核心内容是： 围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力；不 稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，如果在这 个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然 能够进入稳定状态。这种理论体系的代表性人 物有拉布西维兹、米勒-菲切尔、芬纳-塔罗勃 和卡斯特奈等人。
隧道设计与施工的基本原理
一种理论是二十世纪20年代提出的传统的 “松弛荷载理论”。其核心内容是：稳定的岩 体有自稳能力，不产生荷载；不稳定的岩体则 可能产生坍塌，需要用支护结构予以支撑。这 样，作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定 范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。这是 一种传统的理论，其代表人物有泰沙基和普氏 等人。它类似于地面工程考虑问题的思想，至 今仍被广泛的应用着。
第6页/共15页
隧道设计与施工的基本原理
二、用一个弹簧来理解收敛-约束法的力学原理 1.隧道开挖前力学状态
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2.隧道开挖后力学状态
隧道设计与施工的基本原理
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隧道施工的基本原则和理念
3．由力学平衡方程可知，弹簧在P0作用时处于 平衡状态；弹簧在发生变形u后，在PE的作用下 又处于平衡状态，假设弹簧的弹性系数为K，则 有：
公路隧道总体设计ppt课件
• (1)增加工程量。
• (2）施工困难。
•
(3) 降低了运营效率.
• (4)通风条件变坏.
•
(5)增加了维护作业量和难度.
•
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2019/6/19
与平行隧道或其他结构物的间距
1、高速公路与一级公路的隧道在条件允许的情况 下，应设计为上下行分离的独立双洞；当地形条 件限制时，只得选用小间距隧道；如果地形条件 相当困难，隧道长度比较短时，为了保护植被免 遭破坏，可选用连拱隧道。
(二)公路隧道线形设计
1、概述
2、平面线形 3、纵断线形 4、与平行隧道或其他建筑物的间距 5、引线 6、净空断面 7、断面设计要点
线形设计概述
1、要求：安全、经济、适用（基本），通风、照 明、安全设施、易于施工、养护 2、隧道的两个特点: (1)地质条件的影响大，地质资料不充分，动态设 计 （2）受施工方法的影响大，钻爆法、先墙后拱与 先拱后墙对衬砌的影响
总体设计一般规定
1、内容：隧道位置选择、线形设计、横断面（几 何）设计、施工计划等 2、一般规定 满足公路交通规划的要求,其建筑限界、净空断面、 隧道主体结构以及运营通风、照明等设施，应按 《公路工程技术标准》规定的预测交通量设计。 当近期交通量不大时，可采取一次设计，分期修 建.
总体设计一般规定
隧道位置选择
隧道位置选择
隧道群、桥隧群、长隧道（优先选用）的比选： （1）对危岩落石地段或陡坡地段，若以路基通过， 安全难保，不如采用隧道方案为好。 （2）若路线靠外行，会出现桥、隧、支挡相连， 隧道洞壁过薄，洞口常伴有深基础明洞等较大的 河岸防护工程，路基难免出现病害；若路线靠里 行以隧道穿越，减少桥、路工程，可减少或避免 上述弊病。
隧道设计说明
贵州省道真至新寨高速公路福寿场至和溪段第二合同段隧道设计说明S5-1隧道设计说明1．隧道设计原则(1) 隧道位置选择以地质条件与路线总体走向为首要控制因素，尽量避免穿越严重的不良地质地段，布置在地质条件较好的地层中，洞口段坡体稳定，并有利于两端接线及洞外工程布置。
(2) 隧道结构设计达到安全可靠，技术可行，不渗不漏，经济合理。
(3) 注重水保、环保与洞口景观设计，减少对自然环境的破坏，使洞门与自然景观融为一体。
(4) 本着“安全可靠、经济合理、以人为本”的原则，隧道内需设置与交通量、重要性相适应的运营管理监控设施，各系统具有可扩充性和可升级性，使人、车、路、环境和管理运营设施组成有机统一的交通系统，为隧道使用者提供安全、快捷、舒适、经济的行车环境。
(5) 积极采用新技术、新工艺、新设备。
2．设计依据(1)《贵州省道真至新寨高速公路福寿场至和溪段初步设计》交通运输部批复意见(2) 勘测资料和地勘报告；(3)《公路工程技术标准》（JTG B01－2003）；(4)《公路隧道设计规范》（JTG D70－2004）；(5)《公路勘测规范》（JTG C10－2007）；(6)《公路抗震设计规范》（JTJ 004－89）；(7)《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40－2011）；(8)《公路沥青路面设计规范》（JTG D50－2006）；(9)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（TG D62－2004）；(10)《公路隧道交通工程设计规范》（JTG/T D71－2004）；(11)《公路建设项目环境影响评价规范》（JTG B03－2006）；(12)《公路项目安全性评价指南》（JTG/T B05－2004）；(13)《公路环境保护设计规范》（JTG B04-2010）；(14)《公路隧道施工技术规范》（JTG F60－2009）；(15)《地下工程防排水技术规范》（GB50108－2008）；(16)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086－2001）。
隧道基本知识PPT资料(正式版)
• 主要工序：喷射混凝土；锚杆支护；现场监控。
新奥法特点
• 支护为联合型复合衬砌，支护作业分两步，坑道 开挖后迅速修筑早期柔性支护，用以岩体初期变 形，这种变形在初期发展较快，经量测确定围岩 充分稳定后，修筑防水层及第二次衬砌。
• 第一次柔性支护与围岩共同工作，并允许有限制 的变形，防止产生强大的松散土压，第二次衬砌 基本上是不承载的。
• 如设锚杆则可提高原岩体强度。
• 以施工量测信息控制施工程序，并根据量测信息 检验、修改和完善支护体系的设计。
矿山法
• 漏斗棚架法 • 反台阶法 • 正台阶法 • 全断面开挖法 • 上下导坑先拱后墙法 • 下导坑先导后墙法 • 品字形导坑先拱后墙法 • 侧壁导坑法
隧道施工测量技术
• 一般规定 控制测量的精度应以中误差衡量，最大误
隧道贯通后，施工中线及高程的实际贯通误差，应在未衬砌的100m地段内（即调线地段）调整。
点应纳入控制网内，由洞口投点传递进洞方向的联接 ①用中线法进行洞内测量的隧道，中线点间距直线部分不宜短于100m；
曲线地段不宜短于70m。
角测角中误差，不应超过测量等级的要求，后视方向 地下水的影响：一般采用“遇水降级”的原则，通常降一级。
• 按照挖掘方式及构造类型归纳见表 1B414012。
新奥法
• 施工顺序：当开挖面稳定时，施工顺序是开挖 柔性衬砌---施工量测（位移、应力等量测）---防 水层---第二次衬砌。当开挖面不稳定时，施工顺 序是开挖弧形导坑---第一次柔性衬砌（拱）---开 挖核心及侧壁---第一次柔性衬砌（边墙）---开挖 仰拱部分并修筑仰拱---施工量测（位移、应力等 量测）---防水层---第二次衬砌。
隧道竣工后应提交贯通测量技术成果书、贯通误 差的实测成果和说明、净空断面测量和永久中 线点、水准点的实测成果及示意图。
新奥法特点
• 支护为联合型复合衬砌，支护作业分两步，坑道 开挖后迅速修筑早期柔性支护，用以岩体初期变 形，这种变形在初期发展较快，经量测确定围岩 充分稳定后，修筑防水层及第二次衬砌。
• 第一次柔性支护与围岩共同工作，并允许有限制 的变形，防止产生强大的松散土压，第二次衬砌 基本上是不承载的。
• 如设锚杆则可提高原岩体强度。
• 以施工量测信息控制施工程序，并根据量测信息 检验、修改和完善支护体系的设计。
矿山法
• 漏斗棚架法 • 反台阶法 • 正台阶法 • 全断面开挖法 • 上下导坑先拱后墙法 • 下导坑先导后墙法 • 品字形导坑先拱后墙法 • 侧壁导坑法
隧道施工测量技术
• 一般规定 控制测量的精度应以中误差衡量，最大误
隧道贯通后，施工中线及高程的实际贯通误差，应在未衬砌的100m地段内（即调线地段）调整。
点应纳入控制网内，由洞口投点传递进洞方向的联接 ①用中线法进行洞内测量的隧道，中线点间距直线部分不宜短于100m；
曲线地段不宜短于70m。
角测角中误差，不应超过测量等级的要求，后视方向 地下水的影响：一般采用“遇水降级”的原则，通常降一级。
• 按照挖掘方式及构造类型归纳见表 1B414012。
新奥法
• 施工顺序：当开挖面稳定时，施工顺序是开挖 柔性衬砌---施工量测（位移、应力等量测）---防 水层---第二次衬砌。当开挖面不稳定时，施工顺 序是开挖弧形导坑---第一次柔性衬砌（拱）---开 挖核心及侧壁---第一次柔性衬砌（边墙）---开挖 仰拱部分并修筑仰拱---施工量测（位移、应力等 量测）---防水层---第二次衬砌。
隧道竣工后应提交贯通测量技术成果书、贯通误 差的实测成果和说明、净空断面测量和永久中 线点、水准点的实测成果及示意图。
隧道设计的基本原则和理念
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
17、 17、地铁盾构施工的经济效益分析
(1)盾构Φ6.23m一台6000万元 资金沉积, (1)盾构Φ6.23m一台6000万元,资金沉积,周围太 盾构Φ6.23m一台6000万元, 3.5年 年可把6000万收回(不计利息), 6000万收回 ),第五 慢，3.5年～4年可把6000万收回(不计利息),第五 年可开始盈利,每年最多能赚1000万元。 1000万元 年可开始盈利,每年最多能赚1000万元。 (2)盾构搬家 一般城市之间300 400万 盾构搬家， 300～ (2)盾构搬家，一般城市之间300～400万/次。 (3)盾构从竖井拆除再组装一次30～50万 盾构从竖井拆除再组装一次30 (3)盾构从竖井拆除再组装一次30～50万/次。 (4)适用盾构法施工一个盾构掘进长度为6KM以上 适用盾构法施工一个盾构掘进长度为6KM以上， (4)适用盾构法施工一个盾构掘进长度为6KM以上， 这是发挥盾构快速施工，性价比最好的工程筹划。 这是发挥盾构快速施工，性价比最好的工程筹划。 (5)一班人马配 一班人马配2 台盾构才能提高稳定技术人员、 (5)一班人马配2—3台盾构才能提高稳定技术人员、 高级技工的施工能力。 高级技工的施工能力。这是施工单位合理部署的举 措。 结论：应合理慎重规划应用盾构。与钻爆法、 结论：应合理慎重规划应用盾构。与钻爆法、 浅埋暗挖法相比，经济效益要低10倍左右。 10倍左右 浅埋暗挖法相比，经济效益要低10倍左右。
14、隧道宜近不宜联， 14、隧道宜近不宜联， 可采用小间距隧道， 可采用小间距隧道，反 对双联拱、多连拱， 对双联拱、多连拱，取 消盾构隧道的横通道。 消盾构隧道的横通道。
15、 15、大断面硬岩隧道宜采用 小导洞超前爆破， 小导洞超前爆破，可减震 30%，也可采用小TBM TBM超 30%，也可采用小TBM超 钻爆法扩大。 前，钻爆法扩大。 隧道及路堑边坡采用光 面爆破，不准预裂爆破。 面爆破，不准预裂爆破。
17、 17、地铁盾构施工的经济效益分析
(1)盾构Φ6.23m一台6000万元 资金沉积, (1)盾构Φ6.23m一台6000万元,资金沉积,周围太 盾构Φ6.23m一台6000万元, 3.5年 年可把6000万收回(不计利息), 6000万收回 ),第五 慢，3.5年～4年可把6000万收回(不计利息),第五 年可开始盈利,每年最多能赚1000万元。 1000万元 年可开始盈利,每年最多能赚1000万元。 (2)盾构搬家 一般城市之间300 400万 盾构搬家， 300～ (2)盾构搬家，一般城市之间300～400万/次。 (3)盾构从竖井拆除再组装一次30～50万 盾构从竖井拆除再组装一次30 (3)盾构从竖井拆除再组装一次30～50万/次。 (4)适用盾构法施工一个盾构掘进长度为6KM以上 适用盾构法施工一个盾构掘进长度为6KM以上， (4)适用盾构法施工一个盾构掘进长度为6KM以上， 这是发挥盾构快速施工，性价比最好的工程筹划。 这是发挥盾构快速施工，性价比最好的工程筹划。 (5)一班人马配 一班人马配2 台盾构才能提高稳定技术人员、 (5)一班人马配2—3台盾构才能提高稳定技术人员、 高级技工的施工能力。 高级技工的施工能力。这是施工单位合理部署的举 措。 结论：应合理慎重规划应用盾构。与钻爆法、 结论：应合理慎重规划应用盾构。与钻爆法、 浅埋暗挖法相比，经济效益要低10倍左右。 10倍左右 浅埋暗挖法相比，经济效益要低10倍左右。
14、隧道宜近不宜联， 14、隧道宜近不宜联， 可采用小间距隧道， 可采用小间距隧道，反 对双联拱、多连拱， 对双联拱、多连拱，取 消盾构隧道的横通道。 消盾构隧道的横通道。
15、 15、大断面硬岩隧道宜采用 小导洞超前爆破， 小导洞超前爆破，可减震 30%，也可采用小TBM TBM超 30%，也可采用小TBM超 钻爆法扩大。 前，钻爆法扩大。 隧道及路堑边坡采用光 面爆破，不准预裂爆破。 面爆破，不准预裂爆破。
《隧道总体设计》课件
适应地形地貌
隧道线路设计应结合地形地貌，合理选择线路走向和埋深，减少对 自然景观的破坏。
考虑施工方法
隧道线路设计应考虑施工方法，为施工创造有利条件，降低施工难 度和风险。
隧道线路的平面设计
线形设计
隧道平面设计应根据路线走向、 地形地貌、施工方法等因素进行 线形设计，包括直线、曲线、坡
度等要素的合理组合。
隧道位置应考虑建设成本和运营成本 ，尽量缩短隧道长度，降低工程造价 ，提高运营效益。
环境保护
隧道应尽量减少对周边环境的破坏， 避开自然保护区、水源地等敏感区域 ，确保施工过程和运营过程中的环境 保护。
隧道线路设计的基本要求
满足行车安全和舒适性
隧道线路设计应满足行车安全和舒适性的要求，保证车辆在隧道 内行驶的稳定性、视距和通风等条件。
横断面设计
横断面设计应根据隧道长度、埋深 、地质条件等因素进行合理布置， 包括车道宽度、路肩宽度、侧向净 空等要素的合理配置。
纵断面设计
纵断面设计应根据地形地貌、埋深 、排水要求等因素进行合理布置， 包括坡度、坡长、竖曲线半径等要 素的合理配置。
03 隧道结构设计
隧道结构的形式与特点
隧道结构形式
根据隧道的功能、地形、地质等 因素，隧道结构形式可分为圆形 、矩形、马蹄形、椭圆形等。
隧道结构特点
隧道结构需具备承受一定荷载、 适应地质变化、防止渗漏水等功 能，同时要满足安全、经济、环 保等要求。
隧道结构的荷载分析
01
02
03
静荷载
包括隧道顶部的土重、侧 壁土压力、地下水压力等 。
动荷载
包括列车、汽车等交通工 具行驶时产生的振动和冲 击力。
隧道通风与照明的实施要点
合理选择通风设备
隧道线路设计应结合地形地貌，合理选择线路走向和埋深，减少对 自然景观的破坏。
考虑施工方法
隧道线路设计应考虑施工方法，为施工创造有利条件，降低施工难 度和风险。
隧道线路的平面设计
线形设计
隧道平面设计应根据路线走向、 地形地貌、施工方法等因素进行 线形设计，包括直线、曲线、坡
度等要素的合理组合。
隧道位置应考虑建设成本和运营成本 ，尽量缩短隧道长度，降低工程造价 ，提高运营效益。
环境保护
隧道应尽量减少对周边环境的破坏， 避开自然保护区、水源地等敏感区域 ，确保施工过程和运营过程中的环境 保护。
隧道线路设计的基本要求
满足行车安全和舒适性
隧道线路设计应满足行车安全和舒适性的要求，保证车辆在隧道 内行驶的稳定性、视距和通风等条件。
横断面设计
横断面设计应根据隧道长度、埋深 、地质条件等因素进行合理布置， 包括车道宽度、路肩宽度、侧向净 空等要素的合理配置。
纵断面设计
纵断面设计应根据地形地貌、埋深 、排水要求等因素进行合理布置， 包括坡度、坡长、竖曲线半径等要 素的合理配置。
03 隧道结构设计
隧道结构的形式与特点
隧道结构形式
根据隧道的功能、地形、地质等 因素，隧道结构形式可分为圆形 、矩形、马蹄形、椭圆形等。
隧道结构特点
隧道结构需具备承受一定荷载、 适应地质变化、防止渗漏水等功 能，同时要满足安全、经济、环 保等要求。
隧道结构的荷载分析
01
02
03
静荷载
包括隧道顶部的土重、侧 壁土压力、地下水压力等 。
动荷载
包括列车、汽车等交通工 具行驶时产生的振动和冲 击力。
隧道通风与照明的实施要点
合理选择通风设备
《隧道基本知识》课件
隧道的矿山工程
矿山中的隧道用于开采、通风和运输。
隧道的市政建设
用于排水、供水、电力和通信等城市基础设施。
隧道的军事工程
军事隧道用于隐藏、保护军队和设备，进行秘密行 动。
隧道的发展趋势
1 简化设计
提高施工效率和降低成本 的设计方法。
2 绿色建筑
注重环保的隧道设计和施 工，减少对自然环境的影 响。
3 智能化施工
利用创新的技术和智能设 备进行隧道施工。
隧道施工中的工程机械
使用工程机械可以提高施工 效率，如盾构机、隧道掘进 机等。
隧道的主要问题及解决方案
1 隧道疏通
2 隧道排水
隧道堵塞或遭遇灾害时，需要进行疏通工作， 如清理碎石、修复结构等。
保持隧道干燥和防止水损害的措施，如设计 良好的排水系统。
3 隧道通风
确保隧道内空气新鲜，减少有害气体和烟雾 的积聚。
《隧道基本知识》PPT课 件
# 隧道基本知识
隧道是指人工开凿或构筑的地下通道，具有隔绝空间、连接两地形态不同区 域的功能。
什么是隧道
隧道是指人工开凿或构筑的地下通道，具有隔绝空间、连接两地形态不同区域的功能。
定义 特点 分类
人工开凿或构筑的地下通道 隔绝空间，连接不同区域 交通隧道、矿山隧道、市政隧道、军事隧道
4 隧道安全
采取预防措施，确保隧道在使用过程中的安 全性。
隧道的维护和修缮
隧道维护的目的
保持隧道的安全性和功能性， 延长使用寿命。
隧道维护的内容
包括清洁、检查设备、修复损 坏等工作。
隧道修缮的流程
根据实际情况，制定修缮计划， 并进行维修和更新。
隧道的应用
隧道的交通运输
《隧道总体设计》PPT课件
可整理ppt
25
（1）洞口部分在地质上通常是不稳定的。一般应设 在山体稳定，地质条件好，排水有利的地方。隧道 宜长不宜短，应“早进洞，晚出洞”，尽量避免大 挖大刷，破坏山体稳定。
（2）洞口不宜设在沟谷低洼处和汇水沟处，一般宜 将洞口移到沟谷地质条件较好的一侧有足够宽度的 山嘴处，如图中的B线。
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贴壁进洞时洞口纵断面示意图
可整理ppt
28
陡壁下接长明洞纵断面示意图
缓坡洞口纵断面示意图
（5）考虑洞口边仰坡不致开挖过高和洞口段衬砌 结构受力，洞口位置宜与地形等高线大体上正交。 特别是在土质松软、岩层破碎、构造不利的傍山 隧道，更应注意。道路隧道一般不宜设计斜交洞 门。若为斜交时，应尽可能加大斜交角度（一般 不小于450），或采取工程措施，以降低垂直等高
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-按地质条件进行选择
- 单斜构造与隧道位置的选择
•水平或缓倾角岩层 — 当隧道通过坚硬的厚层岩层时，较为稳定。
若通过很薄的岩层，则施工时顶部易产生掉块现象，此时，以不透水的 坚硬岩层作顶板为最好
•陡倾角岩层 — 陡倾角岩层一般有偏压和不均匀压力存在，当有软弱
夹层伴以有害节理切割时，易产生坍方和顺层滑动；在此情况下，如以 明洞通过时应慎重对待
断裂构造地带隧道位置的选择
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(4)、溶洞地区
当隧道通过岩溶地区时，应力求避免穿越岩溶严重发育 的网状洞穴区、巨大空洞区及有利于岩溶发育的构造带， 尽量避开洞身置于碳酸盐岩与非碳酸盐岩(可溶岩与非 可溶岩)的接触带。当不可能时，应选择在较狭窄地段， 以垂直或大角度穿过，使通过岩溶地段为最短。
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（3）当洞口处为悬崖陡壁时，根据地质情况采用 贴壁或采用接长明洞的办法，将洞口堆到坍方 范围以外3—5m处.