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　　第1章 绪论 1.1 地道工程的根基观点 1. 什么是地道（tunnel）？ 是一种修筑正在地下的工程制造物。（中邦大百科全书[土木匠程卷 P528]所下的界说为：）修筑正在地下、两头有进出口，供车辆、行人、水流及管线. 地道及地下工程（tunnel and underground engineering ） 从事商酌和修制各式地道及地下工程的筹备、勘察、打算、施工和养护的一门行使科学和工程本事，是土木匠程的一个分支。 也指正在岩体或土层中修筑的通道和各品种型的地下制造物。 3. 衬砌 正在修筑地道时，大凡先正在地层内挖出具有必然几何形式的“坑道”（如圆形、矩形、马蹄形 等），然后沿坑道周边修制悠久的支护布局——即称之为“衬砌” ，以提防周围岩层的变形塌落、涌水，包管运用安详。 4. 洞门 洞门是地道两头的外露个别，也是接洽洞内衬砌与洞口外道堑的支护布局。 1. 2 地道的分类及其效用 1.2.1 地道的品种繁众，从差异的角度有差异的分类技巧。 1 遵照用处分类：交通地道、水工地道、都邑地道和矿山地道 （1）交通地道 交通地道是行使最通俗的一种地道，其效用是供应交通运输和人行的通道，以餍足交通线道流畅的恳求，大凡搜罗有以下几种。 1）公道地道—专供汽车运输行驶的通道。 过去，正在山区修筑公道为俭约工程制价，频频采选盘山绕行，甘心延伸隔断而避开修筑地道高贵的用度。跟着社会经济和分娩的生长，高速公道的洪量浮现，对道道的修筑本事提出了较高的圭表，恳求线道顺直、坡度平缓、道面广泛等。因而正在道道穿越山区时，浮现了洪量的地道计划。地道的修筑正在刷新公道本事状况、缩短运转隔断、普及运输材干、删除变乱等方面起到主要的效用。我邦正正在修筑的秦岭终南山地道长18.1km，它的修成将翻越秦岭的道道缩短约60km，时候删除2个众小时。 2）铁道地道—-专供火车运输行驶的通道。 铁道穿越山岭区域时，须要驯服高程抨击，因为铁道限坡平缓，最大限坡小于24‰（双机牵引），而这些山岭区域限于地形，无法绕行，频频不行通过展线取得所需的高程。此时，开挖地道穿越山岭是一种合理的的采选，其效用可能使线道缩短，减小坡度，刷新运营要求，普及牵引定命。如宝成线宝鸡至秦岭段线座地道，占线％。可睹山区铁道地道的效用了。 3）水底地道—-修筑于江、河、湖、海、洋下的地道，供汽车和火车运输行驶的通道。 当交通线道逾越江、河、湖、海、洋下时，可能采选的计划有架桥、轮渡和地道，但架桥受净空的局限，轮渡局限通行量，要是这些冲突得不到有用的处分，水底地道是一种很好的计划，其所长是不受天色影响，不影响通航，引道占地少，战时不败露交通办法倾向等所长；越来越受到人们青睐，正在我邦上海逾越黄浦江、广州穿越株江都修筑跨江的水底地道。舛错是制价较高。 4）地下铁道—修筑于都邑地层中，为处分都邑交通题目的火车运输的通道。 地下铁道是正在大都邑中处分交通拥堵、车辆阻塞的有用途径之一，因为能洪量、神速、安详、准时输送旅客，成为大都邑处分交通冲突的有力机谋。我邦北京、上海、广州等都邑仍然修成的地下轨道交通体系，为刷新都邑的交通状态，删除交通变乱起到了主要的效用。其它都邑，如深圳、南京、青岛、大连、武汉、沈阳、重庆、哈尔滨、成都等已正在筹备和修筑地下铁道。 5）航运地道－-专供汽船运输行驶而修筑的通道。 当运河须要逾越分水岭时，驯服高程的有力机谋是修筑运河地道，其所长是缩短航程，删除运营用度，河流顺直，航运要求大大刷新。 6）人行地道－专供行人通过的通道。 大凡修筑于都邑闹区穿越街道或逾越铁道、高速公道等行人浩瀚，交游交织，车辆繁茂，偶有失慎便会爆发交通变乱的地方。人行地道的效用是缓解地面交通压力，删除交通变乱，轻易行人。 （2）水工地道 是水利工程和水力发电要道的一个主要构成个别。水工地道搜罗以下几种。 1）引水地道－是将水引入水电站的发电机组或水资源的调动而修筑的孔道。 2）尾水地道—用将水电站发电机组排出的废水送出去而修筑的地道。 3）导流地道或泄洪地道—水利工程中沟通水流并增补分洪道流量超限后的泄洪而修筑的地道。 是水利工程的的一个主要制造，其效用要紧是泄洪。 4）排沙地道——它是用来冲洗水库中淤积的泥沙而修筑的地道。 是水库制造物的一个构成个别，其效用是利于排沙地道把泥沙裹带送出水库。同时也用来查验或修茸时，放空水库里的水。 （3）市政地道 正在都邑的装备和筹备中，填塞欺骗地下空间，将各式差异市政办法部署正在地下，而修筑的地下孔道，称为市政地道。市政地道与都邑中人们的生涯、办事和分娩联系极端亲密，对保险都邑的寻常运转起着主要的效用。其类型要紧有： 1）给水地道一为都邑自来水管网铺设体系修筑的地道。 正在都邑中，有序合理的筹备和部署与人们生涯和分娩息息联系给水管道，是都邑市政底子办法的主要职责，恳求不作怪市容景观，不占用地面，避免遭遇人工的损坏。因而，修筑地下孔道来容纳部署这些管道是一种合理的采选。 2）污水地道—为都邑污水排送体系修筑的地道。 都邑的污水，除个别对情况污染首要的采用净化返用或排放外，大个别的污水须要排放到都邑以外的河道中去。这就须要有地下的排污地道。这种地道大凡采用自身导流排送，此时地道的形式众采用椭圆形，也可以是正在孔道中安排排污管，由管道排污。排污地道的进口处，众设有拦碴隔栅，把漂浮的杂物拦正在地道除外，不致涌入形成阻塞。 3）管道地道一为都邑能源需要（煤气、暖气、热水等）体系修筑的地道。 都邑中的管道地道是把输送能源的管道安放正在修筑的地下的孔道中。源委防漏及保温方法措置。能源就能安详地输送到分娩和居家的宗旨地。 4）线道地道—为体系修筑的地道。 正在都邑中，为了包管电力电缆和通信电缆不被人们的行为所毁伤或作怪，避免吊挂高空影响市容景观。都修筑特意的地下孔道部署它们。 正在新颖化的都邑中，将以上四种具有共性的市政地道，按都邑的构造和筹备，修成一个共用地道，称为“协同管沟”。协同管沟是新颖都邑底子办法科学经管和筹备的象征，也是合理欺骗都邑地下空间的科学机谋。是都邑市政地道筹备与修筑生长的倾向。 5）人防线道一是为战时的防空宗旨而修筑的防空隐迹地道。 都邑中修制人防工程，是为了戒备兵戈空袭的须要。人防工程是正在危险环境下，人们隐迹所用的，因而，正在修筑时应试虑人生涯情况的大凡恳求，除应设有排水、透风、照明和通信修造以外，还应试虑贮备饮水、粮食和需要救护修造。正在洞口处还需创立防爆、防膺惩波装备等。 （4）矿山地道 正在矿山开采中，为了能从山体以外通向矿床和将开采到的矿石运输出来。是通过修筑地道来完毕的，其效用要紧是为采矿供职的，有下列几种。 1）运输巷道 向山体开凿地道通到矿床，并逐渐开导巷道，通往各个开采面。前者称为主巷道，为地下矿区的要紧出生齿和要紧的运输于道。后者分散如树枝状，分向各个采掘面。此种巷道众用暂时撑持，仅供功课职员实行开购买事的须要。 2）给水地道 送入明净水为采掘刻板运用，并将废水及积水通过泵抽排出洞外。 3）透风地道 矿山地下巷道穿过的地层，大凡都有地下无益气体涌出，采掘刻板业要排出废气，办事职员呼出气体，使得巷道内气氛变得浑浊。要是地层中的气体含有瓦斯，将会危及人身安详。因而，净化巷道的气氛，创作好的办事情况，必创立透风巷道，把无益气体袪除出去，增补新奇气氛。 2 按地道长度分（山岭地道） 地道分类 擅长地道 长地道 中长地道 短地道 铁道（L：m） ＞10000 10000~3000 3000~500 ≤500 公道（L：m） ＞3000 3000~1000 1000~500m ≤500 3 遵照地道断面积 （1）特大断面地道（100m2 （2）大断面地道 （50～100m2） （3）中等断面地道（10～50 m2） （4）小断面地道 （3～10 m2） （5）极小断面地道（3 m2 4 按所处名望分 山岭地道、都邑地道、水底地道 5 按施工技巧分 钻爆法地道、明挖法地道、刻板法地道、浸埋法地道 6按断面形式分 圆形地道、矩形地道、马蹄形地道、卵形 1.2.2 山岭交通地道是指专供铁道或公道运输运用的地下工程布局物。它是铁道或公道的主要构成个别之一。修筑这类地道具有以下要紧功用： （1）驯服高程抨击 正在线道翻越山岭地段，通过修筑地道可删除展线长度，使线道平直。这是山岭交通地道的最大成效，大凡把这种地道称为越岭地道。 举例：部署正在2013年领略的兰渝铁道西秦岭地道，长28.236km，兰渝铁道全线修成通车后，兰州至成都和重庆的铁道运输隔断将由现正在的１１７２公里和１４６６公里，分歧缩短至８３６公里 （2）裁弯取直（缩短线道） 正在线道沿河谷绕行时，为避免不良地质地段，如滑坡等，用地道来裁弯取直时，可缩短线 道长度（这种地道大凡称为傍山地道或河谷地道）。 举例： 大瑶山地道，修成后，比既有铁道坪石至乐昌间缩短约15公里。 （3）避开不良地质地段 关于容易爆发塌方、掉石、泥石流、滑坡等 病害地段，修筑地道可大大刷新运营要求，包管行车安详，俭约养护维修用度。当一条线道有可以是从滑坡地段上通落伍，可把线道往里搬动极少，用地道通过。 （4）避开其他主要制造或工程等 举例：与公道、都邑主干道的交叉处 ；穿越城区主要制造物； 穿越城区主要风物、园林区域 1. 3 地道工程的特性 1 所长 (1) 缩短线道长度，删除能耗（截弯取直） (2) 省俭土地 跟着生齿的无间伸长，土地越来越珍贵AG九游会，加倍是正在都邑，地盘价钱无间上涨，这便是现活着界上良众都邑的制造向底下生长的缘故之一， 目前全邦上的科技生长正正在开发着两个新的范畴：一个是宇宙空间，另一个是地下空间，也即是“上天入地”，因而，地道工程将会起着越来越主要的效用。 举例：我邦各大都邑竟相生长地下铁道：北京、上海、广州、深圳、南京等。 (3)有利于偏护情况 当今全邦面对人炸，土地退化，资源欠缺，生态变坏，天色失常，情况恶化，人类赖以糊口的地球已不胜重负，各京都把地下生长当成一种新型疆土资源来对付。 (4)行使畛域通俗 2 舛错 (1) 制价较高 因为地道是修筑正在地下的制造物，因而工程量和制价比其它制造布局都要高，大凡是通常线倍足下。目前我邦单线 万元/m，双线万元/m；公道地道大约与双线) 施工限日长 因为修筑地道时地方局促，办事流程症结较众，施工工序众，工程量也比道基等大，往往成为一条线道中的闭头工程，如衡广复线的卡脖子工程便为南岭和大瑶山两个长大地道。 (3)施工功课情况和要求较差 由于地道制造是地下功课，办事面局促，光后暗、气氛滋润、劳动要求差，因而，生长刻板化施工是刷新工人劳动要求、普及劳动分娩率的独一途径。 1. 4 地道工程的生长概略 1.4.1 1 邦际上 上古时间，人们仍然初阶发掘洞居的窑洞； 到公元前2180~2160 年前后，正在古巴比伦城小发拉底河下修设的人行地道，是迄今已知的最早用于交通的地道，为砖砌构构制物，奴隶正在极垂危的功课要求下竣工的，长190m； 古罗马时间（公元前后），欺骗棚架支护和卷扬擢升技巧，开挖了数目较众的军用地道和水工地道，开挖技巧是火烧开挖面，烧热后急速波冷水使岩石开裂变成； 而新颖地道开挖本事的发作是正在炸药的出现和19世纪的家产革命后浮现的， 加倍是铁道的浮现对交通地道起到了很大的促进效用：（如教材P3中所述，）第一座隧 道用蒸汽机车牵引的铁道地道是 1826~1830 年正在英邦利物浦至曼彻斯特的铁途径m；炸药的革新和钻眼东西的创作，促使地道的修筑本事有了明显的普及，其 中对照有影响的是 1898 年修成了穿越阿尔卑斯山的辛普郎地道。正在该座地道中， 第一次行使了（油）和凿岩机；目前全邦上最长的山岭铁道地道是日本的大净水地道，全长 22.23km （1980），而目前最长的交通地道是日本的青函地道（53.85km），这是一条铁道地道，坐飞机与坐火车比拟只速 7 分钟）。最长的公道地道是挪威 的Laerdal地道 24.51km；位于瑞士中部的圣哥达（St.GoHhard）地道，全长16.3km 也对照有名。 (2) 邦内 年龄时间《左传》就有“隧而相睹”，说当时仍然浮现过通道式的地道了。 到了三邦时代的“官渡之战” ，曹操也通过掘地道的体例袭击过袁绍； 同时，封修时代各个朝代的帝王宅兆陵园均订正在地下（如唐朝的帝王墓都是依山为陵）； 几千年前的地下开采矿业也用到过地道。17世纪初宋应星所著《天工开物》是我邦相闭地下工程方面的最早的册本，它精细纪录了竖井采煤法；最早用于交通的地道为“石门”地道，位于今陕西省汉中县褒谷口内，修 于东汉明帝永华九年。 正在近代，我邦修筑地道的汗青约有100众年， 最早的是清朝正在台湾修筑的狮球岭地道 （日期为 1887.6~1891 年，轨距 1067mm，长 261.4m，最大埋深 61m），位于台北— —基隆线上； 而完整由中邦人自行打算和修筑的地道则是詹天佑担任打算的八达岭地道。 正在新颖（解放后）， 已修成的最长铁道地道：石太客运专线km ， 已修成的最长公道地道：秦岭终南山地道 18.4km 1.4.2 1 邦际上 地道工程的长度象征着一个邦度生长的程度。 模范实例: 日本的三代净水地道，该地道穿越海拔2000m的谷川山脉： 第一代净水地道于1929年12月落成，长9.702Km，东口仍有展线Km，东口展线消弭， 但坡度较陡； 1972年为了修筑上越新干线高速铁道，为使线道更平顺，名望更低又修，制了第三代净水地道，长22.222Km；线道圭表一条比一条高。 其它，日本——南朝鲜、西班牙——摩洛哥的直布罗陀海峡、意大连结西西 里岛等海底地道正正在装备之中，它们可望正在几十年内完毕。 2 我邦 我邦的地道修制本事的生长要紧外现正在： （1）施工本事生长：从对照原始掉队到具有新颖化刻板修造实行施工的历程。 1950年前（解放前），钢钎，大锤加手工劳动—— 19世纪50年代， 便运用风钻和小型装碴机，修制的要紧铁道干线是宝成、 川黔线， 具有代外性的地道是凉风垭地道，4270m，25km/年——19世纪60年代，便有了钻孔台车和装碴运输机，修制的要紧干线是成昆线、贵昆 线和湘黔线，具有代外性的地道是成昆线年代， 因，本事和修造根基保留近况，但地道修筑并为截止，这时候，修制的要紧铁道干线是襄渝线、京原线、枝柳线，模范地道是京原线年代，浮现了大型全液压钻孔台车、大型装碴机、模板台车、砼输送泵 和运输车、喷锚支护等本事，以及采用消息化施工经管，这时候修制的要紧铁道干线 有衡广复线、大同——秦皇岛线，模范地道便是大瑶山地道（14295m）和军都山地道 （8460m）—— 19世纪90年代，引进掘进机（Tunnel Boring Machine ——TBM,西——康线），修 制的要紧铁道干线是京九线、南昆线，模范地道是秦岭地道（18456m）和米花岭地道。 （2）越修越长 （3）正在地道打算与外面剖判推算方面 地道的打算与推算采用了与电子推算机本事配套的数值推算技巧，如有限元、 鸿沟元、离散元等，以及推算机辅助打算（Auto CAD）从而俭约了洪量劳力和时候。 1.5 地道工程课程的特性与要紧实质 1.5.1 它是一门归纳性较广的行使学科， 须要用到的底子外面和本事底子外面常识有： 数学、工程力学（外面力学、原料力学、布局力学、弹性力学）、岩石（土）力学、 工程地质、衡量、制造原料、推算机行使等。 1.5.2 （1） 课程绪论 （2） 地道构制 （3）围岩分级及围岩压力 （4）地道施工技巧及工艺 （5）地道施工辅助功课（风水电功课） （6）地道施工机闭经管 （7）不良地质地段的地道施工

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