《隧道工程勘测设计》PPT课件.ppt

《《隧道工程勘测设计》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《隧道工程勘测设计》PPT课件.ppt（59页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第1章 隧道工程勘测设计,1,1.1 隧道工程勘察1.2 隧道位置选择1.3 隧道洞口位置的选定1.4 隧道线路设计,2,3,4,第1章 隧道工程勘测设计,5,1.1 隧道工程勘察 1.1.1 隧道勘测的基本内容 1.隧道工程调查 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；2.隧道线路确定 通过多种方案的比选，确定隧道的平面、纵断面线形；3.隧道洞口位置选择,第1章 隧道工程勘测设计,6,1.1 隧道工程勘察 1.1.2 自然地理概况调查 1.地形资料 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

2、 重要的长大隧道也可以考虑采用航空照片或卫星照片 2.地质资料 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,第1章 隧道工程勘测设计,7,1.1 隧道工程勘察 1.1.2 自然地理概况调查 3.工程资料 以往的施工记录和工程报告总结 4.气象资料 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,第1章 隧道工程勘测设计,8,1.1 隧道工程勘察 1.1.2 自然地理概况调查 5.用地及环境资料 用地：工程用地和施工用地 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

3、保护区、居民环境等，6.灾害资料 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,第1章 隧道工程勘测设计,9,1.1 隧道工程勘察 1.1.3 地质调查 1.调查内容(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,第1章 隧道工程勘测设计,10,1.1 隧道工程勘察 1.1.3 地质调查 2.调查步骤(1)地形地质的初步调查(2)地质详查 3.调查手段(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,第1章 隧道工程勘测设计,11,1.1 隧道工程勘察 1.1.3 地质调查 4.地下水调查 地下水对隧

4、道施工与运营都会产生较大的影响和危害 5.应提供的资料(1)概述(2)地形地质说明(3)设计及施工时应注意的问题及对进一步调查的建议(4)相关图纸,第1章 隧道工程勘测设计,12,1.1 隧道工程勘察 1.1.3 地质调查 6.应交付的相关图纸 线路地形图(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。,第1章 隧道工程勘测设计,13,1.1 隧道工程勘察 1.1.4 环境调查 1.自然环境调查 动、植物的生态状

5、况：种类、密度、分布、季节性变化 地表水、地下水状况 2.地物调查 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 3.生活环境调查 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,第1章 隧道工程勘测设计,14,1.1 隧道工程勘察 1.1.5 气象调查 降雨:年、月平均、日最大、小时最大降雨量 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

6、水：洪水量、水位、时期,第1章 隧道工程勘测设计,15,1.1 隧道工程勘察1.2 隧道位置选择1.3 隧道洞口位置的选定1.4 隧道线路设计,第1章 隧道工程勘测设计,16,1.2 隧道位置选择 1.2.1 概述 1.隧道位置选择的重要性 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。,第1章 隧道工程勘测设计,17,1.2 隧道位置选择 1.2.1 概述 2.选择隧道位置时考虑的主要因素（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

7、程地质、水文地质、地形、地貌等 主导因素：工程地质和水文地质条件，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。,第1章 隧道工程勘测设计,18,1.2 隧道位置选择 1.2.1 概述 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 进行全面的政治、经济、技术的综合比较来确定,第1章 隧道工程勘测设计,19,1.2 隧道位置选择 1.2.2 越岭隧道位置的选择 1.越岭隧道的概念 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

8、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。用于缩短线路，克服高程障碍。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。,第1章 隧道工程勘测设计,20,1.2 隧道位置选择 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2.选择越岭隧道的两大要素 平面位置与立面位置的选择(1)平面位置的选择 选择垭口 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。,第1章 隧道工程勘测设计,21,1.2 隧道位置选择 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2.选择越岭隧道的两大要素 平面

9、位置与立面位置的选择(1)平面位置的选择 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。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。,第1章 隧道工程勘测设计,22,1.2 隧道位置选择 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2.选择越岭隧道的两大要素 平面位置与立面位置的选择 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；然后进行可能通过的垭口、沟谷的比选。,第1章 隧道工程勘测设

10、计,23,第1章 隧道工程勘测设计,24,1.2 隧道位置选择 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2.选择越岭隧道的两大要素 例如：成昆线沙木拉打隧道的比选 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。,第1章 隧道工程勘测设计,25,第1章 隧道工程勘测设计,26,最后选定了距线路航空方向30km的沙木拉达垭口（为分水岭最低垭口），越岭隧道长度大为缩短，为6389km。该垭口虽远离线路航空方向，但有利的展现河谷，且线路施工也较为方便。,第1章 隧道工程勘测设计

11、,27,第1章 隧道工程勘测设计,28,1.2 隧道位置选择 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2.选择越岭隧道的两大要素(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。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。,第1章 隧道工程勘测设计,29,1.2 隧道位置选择 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2.选择越岭隧道的两大要素(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

12、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；凉风垭方案(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。,第1章 隧道工程勘测设计,30,第1章 隧道工程勘测设计,31,第1章 隧道工程勘测设计,32,1.2 隧道位置选择 1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择 1.傍山隧道的概念 山区铁路（或公路）除越岭地段以外，

13、线路大多是沿河傍山而行，在地势陡峻的峡谷地段，常需修建的隧道即为傍山隧道，也有称之为河谷线隧道。,第1章 隧道工程勘测设计,33,1.2 隧道位置选择 1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择 2.傍山隧道的特点(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)因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。,第1章 隧道工程勘测设计,34,1.2 隧道位置选择 1.2.3 傍山(河

14、谷)隧道位置的选择 3.傍山隧道的位置选择要点(1)保证最小覆盖层厚 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、隧道位置宜往山体内侧靠，一般要求隧道外侧最小覆盖厚度应不小于表1-2中(p.17)的数值。,第1章 隧道工程勘测设计,35,1.2 隧道位置选择 1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择 3.傍山隧道的位置选择要点(2)尽量内靠 河岸存在中冲刷现象或河道窄、水流急，冲刷力强的地段，要考虑河岸受冲刷对山体和洞身稳定的影响，隧道位置宜往山体内侧靠一些，有可能时，最好设在稳定的岩层中。,第1章 隧道工程勘测设计,36,1.2 隧道位置选择 1.2.3 傍山(河

15、谷)隧道位置的选择 3.傍山隧道的位置选择要点(3)注意周围既有建筑对隧道稳定的影响 傍山隧道位置应考虑施工便道设置和既有公路的位置，应注意既有公路边坡可能坍塌和便道施工对洞身稳定的影响。,第1章 隧道工程勘测设计,37,1.2 隧道位置选择 1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择 3.傍山隧道的位置选择要点(4)尽可能“裁弯取直”线路沿山嘴绕行应与直穿山嘴的隧道方案进行比较。如山嘴地段地形陡峻、地质复杂，河岸冲刷严重，以路堑或短隧道通过难以长期保证运营安全时，应尽可能用“裁弯取直”，以较长隧道方案通过。,第1章 隧道工程勘测设计,38,第1章 隧道工程勘测设计,39,第1章 隧道工程勘测设计

16、,40,1.2 隧道位置选择 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 大量工程实践表明：不论是河谷线还是越岭线。在具体选定隧道位置时都必须详细研究地质条件的影响，力求使隧道在较好的地质条件下通过，尽量减少不良地质条件的影响是极力重要的。常见的不良地质条件主要是指：滑坡、崩坍、松散堆积、泥石流、岩溶及含盐、含煤地层、地下水发育等地质现象。,第1章 隧道工程勘测设计,41,1.2 隧道位置选择 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 1.滑坡地区（1）山体可能沿某软弱面滑动;（2）层状倾斜岩层沿某个软弱面滑动;,第1章 隧道工程勘测设计,42,1.2 隧道位置选择 1.2.4 不良地质地段隧道位置

17、的选择 2.崩塌地区 悬崖陡壁地区，日久风化、产生张开节理和裂隙，不要把隧道置于地表不厚的傍山位置。,第1章 隧道工程勘测设计,43,1.2 隧道位置选择 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 3.岩堆地区 岩石经风化作用，分解和剥离成为大小不一的块体，从山坡上方滚下，或冲刷夹持而堆积在山坡坡脚处，形成松散堆积体。隧道通过这类地区，开挖时极易发生坍方，给施工带来困难。这时宜把隧道位置放在岩堆以下的稳定岩体之中。,第1章 隧道工程勘测设计,44,1.2 隧道位置选择 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 4.泥石流 应避免把隧道放在冲积扇范围以内，以免堵塞隧道洞口，或建明洞，使泥石流在明洞顶

18、通过。,第1章 隧道工程勘测设计,45,1.2 隧道位置选择 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 5.溶洞地区 尽量避免或要有足够的安全距离。6.瓦斯地区 隧道在通过煤层时会遇到甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)等有害气体，容易引起火灾、爆炸、最好避开，不得已时作好通风。7.其他（1）地下水不宜从多水地区通过（隧道内建桥）；（2）高地温;,第1章 隧道工程勘测设计,46,1.2 隧道位置选择 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 5.溶洞地区 尽量避免或要有足够的安全距离。6.瓦斯地区 隧道在通过煤层时会遇到甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)等有害气体，容易引起火灾、爆炸、最好避开，不得

19、已时作好通风。7.其他（1）地下水 不宜从多水地区通过（隧道内建桥）；（2）高地温,第1章 隧道工程勘测设计,47,1.1 隧道工程勘察1.2 隧道位置选择1.3 隧道洞口位置的选定1.4 隧道线路设计,第1章 隧道工程勘测设计,48,1.3 隧道洞口位置的选定1.3.1 洞口位置选定的重要性 是隧道勘测设计的重要环节之一。洞口位置选择好坏，将直接影响隧道施工、造价工期和运营安全。选择时要结合洞口的地形、地质条件、施工、运营条件以及洞口的相关工程(桥涵、通风设施)综合考虑。,第1章 隧道工程勘测设计,49,1.3 隧道洞口位置的选定1.3.2 洞口位置选定的原则和要求 总的原则：早进洞、晚出洞

20、 目的：确保施工、运营的安全 1.洞口应尽可能设在山体稳定、地质较好处，不应设在排水困难的沟谷低洼中心。理由：(1)沟谷地势狭窄，不利施工；(2)不利防洪、排水；(3)洼地一般地质条件较差。,第1章 隧道工程勘测设计,50,1.3 隧道洞口位置的选定1.3.2 洞口位置选定的原则和要求 3.隧道洞口的路肩设计标高，应高于洪水设计标高、级铁路、高速公路为100年一遇 级与其他公路为50年一遇 设计标高=水位+0.5(壅水+波浪)4.边坡、仰坡不宜开挖过高，以保证洞口安全 理由：不使山体受扰动太甚，不使新开出的暴露面太大 表1-3(p.22)列出了隧道设计规范允许的各级围岩洞口最大开挖高度与边仰坡

21、坡率,第1章 隧道工程勘测设计,51,1.3 隧道洞口位置的选定1.3.2 洞口位置选定的原则和要求 5.当隧道穿过悬崖陡壁时，可贴壁进洞 当隧道穿过悬崖陡壁时，岩壁稳定且落石或坍塌不可能时，一般不宜刷动原坡面，破坏地表植被，暴露风化破碎岩层，使洞口处于不利地位。,第1章 隧道工程勘测设计,52,1.3 隧道洞口位置的选定1.3.2 洞口位置选定的原则和要求 6.当洞口地形平缓时 由于选定洞口位置有较大的伸缩范围此时，此时应结合洞外填方路堑施工难易、路堑排水支农要求、弃碴场地、施工力量及机械设备等情况全面考虑。7.注重环境保护,第1章 隧道工程勘测设计,53,1.1 隧道工程勘察1.2 隧道位

22、置选择1.3 隧道洞口位置的选定1.4 隧道线路设计,第1章 隧道工程勘测设计,54,1.4 隧道线路设计 概念：隧道平面是指隧道中心线在水平面的投影 隧道纵断面是中心线展直后在垂直面的投影 隧道长度(起迄点)的计算 铁路：洞门外表面与内轨顶面的交点 公路：洞门外表面与路线中线的交点,第1章 隧道工程勘测设计,55,1.4 隧道线路设计 1.4.1 隧道线路平面设计 设计要点 1.在地形地质条件可能的情况下，应尽可能采用直线或大半径 曲线，避免小半径曲线(曲线的缺点见教材 p.23)。2.隧道应尽量避免设反向曲线或复曲线，以利于运营施工。3.当洞外明线出现曲线时，最好要使曲线的缓直点(或直缓点

23、)距 洞口一定距离(如公路隧道应保证停车视距)。4.公路隧道不设超高的最小曲线半径：表14。,第1章 隧道工程勘测设计,56,1.4 隧道线路设计 1.4.2 隧道线路纵断面设计 1.设计要素 坡道形式 坡度大小 坡段长度 坡段间的衔接,第1章 隧道工程勘测设计,57,1.4 隧道线路设计 1.4.2 隧道线路纵断面设计 2.坡道形式 两种：人字坡和单面坡人字坡常出现在越岭隧道、长大隧道中;单面坡多用于线路的紧坡地段或是展线地区及河谷隧道中，以利争取高程,第1章 隧道工程勘测设计,58,1.4 隧道线路设计 1.4.2 隧道线路纵断面设计 3.坡度大小(1)隧道内最大限制坡度 铁路3 公路不大于3%，不小于0.3%(2)铁路隧道内的坡度折减 湿度影响、空气阻力影响、表15 4.坡段长度（自学）；5.坡段连接（自学）；,第1章 隧道工程勘测设计,59,小 结 思考题：1.隧道工程勘察的基本内容；地质调查后应提供 的主要资料2.越岭隧道选择时要考虑的主要因素3.隧道洞口位置选择的总原则与目的4.隧道纵坡的型式、适用条件、限制坡度,