公路隧道设计与施工课件.ppt

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1、长安大学隧道工程安全研究所长安大学隧道工程安全研究所 夏永旭夏永旭 第一部分第一部分 中国公路隧道建设存在的问题1.建设管理问题建设管理问题大型隧道建设项目的前期论证不充分，工可研究不深入，争建全国第一甚至亚洲第一长隧道。业主单位对工程前期的地质勘查投入不够，急促上马，给后续的工程建设带来很大的麻烦。公路隧道建设项目招投标过程中没有真正贯彻“风险共担”的原则。大型公路隧道的没有勘察设计监理制度。业主和监理不是真正的合同关系，业主代替了监理，FDIC条款不能完贯彻。没有合理工期。勘查、设计收费计算方法不科学。竣工验收方法可操作性差，评价不科学。2.技术问题技术问题由于时间紧，隧道设计形式上是新奥

2、法，但并不深入仔细研究要设计隧道的围岩地质特点，千篇一律凭经验套图设计，致使开挖后出现施工方法不适应或者变更较多。有的勘察单位技术力量或者资质不够，但由于区域利益原因也参与隧道工程地质勘察，结果造成地质勘察不到位，工作不深入，资料不齐全。边设计，边勘察现象屡有发生，甚至出现无勘察资料盲目进行初步设计的情况。对公路隧道建设中的关键技术，如深竖井施工技术、通风细部参数、运营监控设施、防灾救灾预案等研究系统深入程度不够，造成后期工程建设管理的困难，甚至造成很大的浪费。3.施工问题施工问题承包商低价抢标，中标后则暗地里转包，或者在施工过程中偷工减料，或者人为造成围岩破碎的现象或者制造塌方事故，要求工程

3、变更，给隧道工程建设的管理带来极大的困难。承包商不能严格按照新奥法的要求进行施工，对隧道施工过程中的监控量测，通常在洞口段和出现问题时尚能认真实施，但在洞内和施工顺利时则流于形式。设计单位由于技术和管理方面的原因，真正做到动态反馈设计的很少。施工质量检测的内容不系统，方法不明确，质量评价体系没有完整建立。施工过程中围岩变更争议较大，没有一套科学规范的管理办法。4.运营问题运营问题主管部门重建设，轻管理。没有系统的长大隧道运营管理行业标准，甚 至有的隧道没有基本的管理手册。隧道运营管理粗放，不科学，造成很大浪费。没有统一的长大公路隧道安全等级。国内许多长大公路隧道没有制定防灾救灾预案。隧道运营监

4、控的软硬件接口存在问题，检测 元件的灵敏度、持久性不够。第二部分第二部分 公路隧道的设计公路隧道的设计 1、现行的相关规范现行的相关规范（1）公路隧道设计规范（JTGD70-2004）（2）公路隧道通风照明设计规范（JTJ 026.1-9）（3）公路隧道养护技术规范(JTGHl2-200 3)（4）公路隧道施工技术规范(JTJ042-94)（5）公路工程质量检验评定标准(JTJ071-98)（6）公路隧道勘测规程(JTJ063-85)规范的应用规范的应用 原则执行，局部突破，专题研究，自主创新。2、公路隧道线形的设计公路隧道线形的设计（1）平面曲线 建设标准、建设长度、洞口两端的接线、隧道进出

5、口与沟谷的相对关系、单双洞方案、通风斜（竖）井的位置、隧道的结构形式、施工方案、有无通斜（竖）井、地面的风机房场地等。曲线的选择，避开不良地质，增加运行的安全性，减少“明洞”效应，降低洞口基础亮度，减少洞口的刷坡量。（2）竖向曲线 通风的压差效应；通风的阻力，需风量的计算；设计的行车速度；运行的安全。3、公路隧道的结构设计公路隧道的结构设计 设计的方法 工程类比法为主 辅助以结构数值分析法 辅助以实验方法 公路隧道新奥法设计典型支护结构图 4 几个具体问题 断面形状：曲墙、三心、五心、拱脚 超前支护：导管、大管棚 钢性支撑：钢格栅、钢拱架 预留变形：规范、实际现场监控量测公路隧道结构数值模拟研

6、究 隧道结构特性研究 隧道结构设计验算 施工对结构的影响 结构/施工优化设计 中导正洞全断面法支护结构中导正洞全断面法支护结构1 1、3 3变化过程变化过程 三导洞法锚杆轴应力变化过程三导洞法锚杆轴应力变化过程 4 4 锚杆应力锚杆应力中墙中墙1 1等值线图等值线图 中墙水平位移等值线图中墙水平位移等值线图 双连拱隧道施工过程的空间分析 计算结果与分析计算结果与分析 开挖面空间效应等效应力云图开挖面空间效应等效应力云图 图图 左右洞施工的相互影响左右洞施工的相互影响 左洞开挖对左洞开挖对A A点点1 1的影响的影响 左洞开挖对左洞开挖对A A点点3 3的影响的影响 右洞开挖对左洞沉降的影响右洞

7、开挖对左洞沉降的影响 中隔墙变形及稳定性分析中隔墙变形及稳定性分析 左侧回填时中墙变形左侧回填时中墙变形 左侧不回填时中墙变形左侧不回填时中墙变形 斜井底部五个交叉口施工完毕后对整个交叉段的稳定性产生较大的影响。隧道的防排水设计-方案二 洞口范围的边、仰坡后的截水沟5、公路隧道的通风设计5.1 汽车排污量的计算 交通量的增长与排污水平的降低。5.2 长大公路隧道的卫生标准及需风量 卫生标准；坡度系数；折价系数；阻塞长度。5.3 通风方式的选择及通风方案的初选5.4 防火救灾时的通风5.5 通风方案的优化 通风方式 全射流通风（Jet fans)纵向(Longitudinal type)集中排出

8、式 集中送入式 多竖井送、排式 纵向半横向混合式(Mix type)纵向横向混合式(Mix type)风机房的设计 地上风机房地上风机房 优点：空间大、环境好、结构简单优点：空间大、环境好、结构简单 缺点：输电线长、交通远、雪线、寂寞缺点：输电线长、交通远、雪线、寂寞 地下风机房地下风机房 优点：输电线短、交通近、无雪线优点：输电线短、交通近、无雪线 缺点：空间小、环境差、结构复杂缺点：空间小、环境差、结构复杂VDSHTVDSHT简介简介隧道需风量计算界面隧道需风量计算界面 同同 向向工工 况况速速 度度云图云图反反 向向工工 况况速速 度度云图云图出出 口口速速 度度云图云图入入 口口速速

9、度度云图云图反反向向工工况况出出口口速速度度云云图图反反向向工工况况入入口口速速度度云云图图同同 向向工工 况况出出 口口速速 度度云图云图同同 向向工工 况况入入 口口速速 度度云图云图同同 向向工工 况况速速 度度云图云图反反 向向工工 况况速速 度度云图云图左左线线2 2竖竖 井井 排排风风 道道 压压力云图力云图左左线线2 2竖竖 井井 排排风风 道道 摩摩阻阻 系系 数数云图云图自然风自然风VnVn3.0m/s,3.0m/s,送、排风口送、排风口H=5m,L=50mH=5m,L=50m；C CCOCO=1.5e-8kg/m=1.5e-8kg/m3 3的等值面云图的等值面云图 自然风自

10、然风VnVn0,0,出、入口出、入口H=50m,L=40mH=50m,L=40m；C CCOCO=1.5e-8kg/m=1.5e-8kg/m3 3的等值面云图的等值面云图 6、公路隧道的照明设计 三个现象 洞口灯具排不下；灯具不全开，最少是1/4，甚至于不开。国外照明灯具，形式各式各样，照明的效果不尽相同。问题原因 照明标准；基础亮度；照明的费用。解决办法：线形、洞口植被、专题研究（实测、控制、辅助手段）7.隧道洞门的设计 简单实用，切忌豪华；因地制宜，避免刻板；保护环境，和谐统一。8、公路隧道交通安全设计 标志、标线、限速标志 诱导标志、情报板、车道指示器 车行标志、人行标志、紧急电话 逃生

11、标志、警报灯、防撞设施9.公路隧道消防设计l 水消防l 化学消防l 水淋喷雾消防l 寒区隧道消防l消防水源10.公路隧道的运营监控设计l 交通：控制密度l 照明：照明标准、照明控制l 通风：CO、VI l 火灾：温度、烟雾、光l 安全：交通事故、隧道灾害、隧道火灾l问题：监好于控，形式大于内容 公路隧道的运营监控设计l 交通监控：线圈、视频l 照明监控：照明控制方法l 通风监控：风机控制 l 事故监控：火灾事故、交通事故l 元件设置：CCTV、线圈、火灾报警 器、广播、情报板（CO、VI、风速）11.公路隧道的洞口景观设计l综合设计：从一开始就着手。l和谐统一：与地形地貌和谐；与整条线路 和谐

12、；与交通安全和谐；与 地域文化和谐。因地制宜，辩证设计。l满足功能：简单朴素，切忌豪华，不能为 了设计而设计。第三部分第三部分 公路隧道的施工公路隧道的施工 1、施工方法 矿山法 新奥法 挪威法 TBM法 盾构法 沉埋法 顶推法 2、隧道施工过程的监控量测 （1）根据每一隧道的实际情况，制定监控量测项目。必测项目必须严格执行，选测项目根据情况选择；（2）要有足够的监控量测费用预算；（3）可委托第三家进行施工监控量；（4）监控量测首先是保证施工安全，其次是指导结构和施工方案的优化。（1）隧道拱顶下沉；（2）隧道周边收敛；（3）地表下沉；（4）锚杆抗拔力与内力量测；（5）地质观测；（6）洞口变形量

13、测。必测项目（1）围岩体内位移量测；（2）围岩压力育初次支护间压力量测；（3）两层支护间压力量测；（4）喷射混凝土应力量测；（5）二次衬砌应力量测；（6）混凝土钢筋受力量测；（7）钢拱架受力量测；（8）其他特殊量测等。选测项目公路隧道工程质量检测课题组公路隧道工程质量检测课题组公路隧道质量控制几乎空白公路隧道材料质量检测没有标准公路隧道施工质量检测有四张表没有公路隧道工程质量管理系统公路隧道竣工质量检测没有标准 3 公路隧道质量管理公路隧道工程质量检测课题组公路隧道工程质量检测课题组 MDI主界面示意图 4、隧道施工过程存在的问题 （1）合理工期；（2）业主、监理、设计、施工；（3）围岩的变更的程序；（4）偷工减料问题；（5）紧急事故的处治；（6）质量检测与管理。(http:/)