隧道与地下工程概述65页.ppt

1、隧道与地下工程概述6.1 6.1 隧道与地下工程概述隧道与地下工程概述 隧道与地下工程是指从事各种隧道与地下工程的隧道与地下工程是指从事各种隧道与地下工程的规划、规划、设计、施工和运营养护设计、施工和运营养护的一门应用科学和工程技术，是土木的一门应用科学和工程技术，是土木工程专业的一个分支；也可以指岩体或土层中修筑的各类通工程专业的一个分支；也可以指岩体或土层中修筑的各类通道和地下构筑物，包括地铁、地下商场等。道和地下构筑物，包括地铁、地下商场等。6.1.1 6.1.1 隧道与地下工程简介隧道与地下工程简介 修建地下工程时，通常修建地下工程时，通常在地层内挖出具有一定在地层内挖出具有一定几何几

2、何几何几何形状的形状的形状的形状的“坑道坑道坑道坑道”，如矩形、，如矩形、圆形等，由于土层开挖后，圆形等，由于土层开挖后，应力释放，容易变形、坍塌，应力释放，容易变形、坍塌，所以除了在极为稳定的岩层所以除了在极为稳定的岩层中以外，大多情况下都要在中以外，大多情况下都要在坑道周围进行支护坑道周围进行支护。地下结构工程中的支护结构通常地下结构工程中的支护结构通常采用衬砌，衬砌指的是为防止围采用衬砌，衬砌指的是为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的用钢筋混凝土等材料修建的永久永久永久永久性支护结构性支护结构性支护结构性支护结构。衬砌的形状和尺寸，。衬

3、砌的形状和尺寸，应能使结构的受力状态最为合理，应能使结构的受力状态最为合理，既不浪费又能满足要求。既不浪费又能满足要求。衬砌结构。材衬砌结构。材料为钢筋混凝料为钢筋混凝土或砖、石。土或砖、石。分类方式分类方式工程类型工程类型按使用功能按使用功能交通工程、市政管道工程、地下工业建筑、地下民用建筑、交通工程、市政管道工程、地下工业建筑、地下民用建筑、地下军事工程、地下仓储工程等地下军事工程、地下仓储工程等按四周围介质按四周围介质软土地下工程、硬土软土地下工程、硬土(岩石岩石)地下工程、海地下工程、海(河、湖河、湖)底或悬浮底或悬浮工程等；深埋、中埋、浅埋工程工程等；深埋、中埋、浅埋工程按施工方法按

4、施工方法浅埋明挖法、盖挖逆作法、矿山法、盾构法、沉管法等浅埋明挖法、盖挖逆作法、矿山法、盾构法、沉管法等按结构形式按结构形式附建式、单建式、廊道式、棋盘式、单层或多层框架结构附建式、单建式、廊道式、棋盘式、单层或多层框架结构按衬砌材料和构造按衬砌材料和构造砖、石、砌块混凝土、钢筋混凝土、喷射混凝土、铸铁、钢砖、石、砌块混凝土、钢筋混凝土、喷射混凝土、铸铁、钢纤维混凝土、聚合物钢纤维混凝土等。纤维混凝土、聚合物钢纤维混凝土等。隧道与地下工程有许多分类方法，可以按其隧道与地下工程有许多分类方法，可以按其使用功能、周围使用功能、周围使用功能、周围使用功能、周围介质、设计施工方法、建筑材料和断面构造形

5、式介质、设计施工方法、建筑材料和断面构造形式介质、设计施工方法、建筑材料和断面构造形式介质、设计施工方法、建筑材料和断面构造形式分类，也有按其分类，也有按其重要程度、防护等级、抗震等级分，其具体分类见表重要程度、防护等级、抗震等级分，其具体分类见表6.16.1。表表6.1 6.1 隧道与地下工程分类隧道与地下工程分类 由于受力特点、结构形式、使用功能的不同，隧道与地由于受力特点、结构形式、使用功能的不同，隧道与地下工程的设计和施工不同于地上的建筑结构，其主要工程特下工程的设计和施工不同于地上的建筑结构，其主要工程特点表现在：点表现在：(1)(1)工程涉及的领域众多工程涉及的领域众多，包括建筑工

6、程、市政工程、，包括建筑工程、市政工程、交通工程、水电工程、国防工程、能源工程等。交通工程、水电工程、国防工程、能源工程等。水电站地下厂房 地下人防工程示意 (2)(2)建设环境复杂，考虑因素众多建设环境复杂，考虑因素众多。地下建筑由于特殊。地下建筑由于特殊的建筑方式，往往需经通风、采光、防潮、排水等处理。的建筑方式，往往需经通风、采光、防潮、排水等处理。(3)(3)不可预见因素多，风险高不可预见因素多，风险高，地质条件、地下水状态，地质条件、地下水状态等对隧道与地下工程的设计和施工影响较大，事故发生率高。等对隧道与地下工程的设计和施工影响较大，事故发生率高。地下工程施工时经常导致地表沉降或者

7、隆起引起地面开裂，地下工程施工时经常导致地表沉降或者隆起引起地面开裂，引起附近建筑开裂或者倾斜，严重时可导致建筑倒塌。引起附近建筑开裂或者倾斜，严重时可导致建筑倒塌。南京地铁二号线地表开裂南京地铁二号线地表开裂 上海轨道交通上海轨道交通4 4号线地铁事故造成房屋倾斜号线地铁事故造成房屋倾斜 (4)(4)投资大，建设周期长，工程规模大、造价高投资大，建设周期长，工程规模大、造价高。如英。如英吉利海峡隧道吉利海峡隧道(又称英法海底隧道或欧洲隧道又称英法海底隧道或欧洲隧道)，是一条连接，是一条连接英国英伦三岛与欧洲法国的铁路隧道，于英国英伦三岛与欧洲法国的铁路隧道，于19941994年年5 5月月6

8、 6日开通。日开通。它由三条长它由三条长51km51km的平行隧洞组成，的平行隧洞组成，总长度总长度153km153km，其中海底段，其中海底段的隧洞长度为的隧洞长度为3 338km38km。从。从19861986年年2 2月月1212日法、英两国签订关日法、英两国签订关于隧道连接的坎特布利条约，到于隧道连接的坎特布利条约，到19941994年年5 5月月7 7日正式通车，历日正式通车，历时时8 8年多年多，耗资约，耗资约150150亿美元亿美元。英吉利海峡隧道英吉利海峡隧道 隧道与地下工程的发展历史与人类的文明史相呼应，隧道与地下工程的发展历史与人类的文明史相呼应，大概可以分为大概可以分为古

9、代、近代、现代古代、近代、现代三个时期。三个时期。古代时期主要是从人类出现到公元古代时期主要是从人类出现到公元1717世纪。这一时期世纪。这一时期的主要特点是利用的主要特点是利用天然材料天然材料，如岩石、土体、木材等，辅以，如岩石、土体、木材等，辅以较原始的较原始的手工或简单机械手工或简单机械来完成，在技术上多依赖于经验。来完成，在技术上多依赖于经验。这一时期的主要工程实例有：中国窑洞、隋朝地下粮仓等。这一时期的主要工程实例有：中国窑洞、隋朝地下粮仓等。6.1.2 6.1.2 隧道与地下工程的发展简史隧道与地下工程的发展简史陕西窑洞陕西窑洞 v古代地下建筑古代地下建筑：人类在人类在原始时期原始

10、时期就利用就利用天天然洞穴作为群居、活动场然洞穴作为群居、活动场所和墓室所和墓室。这个历史时期所谓地下建筑工程多局限于帝王贵人的陵墓和这个历史时期所谓地下建筑工程多局限于帝王贵人的陵墓和人类居住的窑洞。人类居住的窑洞。v我国的地下储粮已有我国的地下储粮已有50005000多年历史多年历史v敦煌、云岗、龙门三大石窟群也是我国古代杰出的地下建筑敦煌、云岗、龙门三大石窟群也是我国古代杰出的地下建筑工程。工程。近代时期是指从近代时期是指从1717世纪到第二次世界大战前后。在这一世纪到第二次世界大战前后。在这一时期土、木、石、砖等建筑材料特别是现代建筑材料混凝土、时期土、木、石、砖等建筑材料特别是现代建

11、筑材料混凝土、钢材、钢筋混凝土的广泛使用，钢材、钢筋混凝土的广泛使用，现代数学、力学的发展现代数学、力学的发展和应和应用，火药的发明和广泛应用以及工业革命的发展促使用，火药的发明和广泛应用以及工业革命的发展促使大量机大量机械械的使用，使隧道与地下结构进入大量发展时期。的使用，使隧道与地下结构进入大量发展时期。八达岭隧道是中国自行设计和八达岭隧道是中国自行设计和施工的第一座越岭隧道，位于施工的第一座越岭隧道，位于京包铁路青龙桥车站附近。这京包铁路青龙桥车站附近。这座单线隧道全长座单线隧道全长1091m1091m，由我，由我国杰出的工程师詹天佑亲自规国杰出的工程师詹天佑亲自规划督造，划督造，190

12、71907年开工，在中国年开工，在中国技术人员和工人的努力下，仅技术人员和工人的努力下，仅用用1818个月，于个月，于19081908年竣工年竣工 。八达岭隧道八达岭隧道 1863 1863年法国人年法国人BrunelBrunel用其发明并申请专利的最早用其发明并申请专利的最早实用实用手掘式盾构技术手掘式盾构技术成功开挖了世界上第一条水底盾成功开挖了世界上第一条水底盾构隧道，如图所示是当时手掘式盾构法修建隧道的示构隧道，如图所示是当时手掘式盾构法修建隧道的示意图。意图。v 近代地下建筑近代地下建筑从英国从英国18601860年修建、年修建、18631863年运营的第一条年运营的第一条地下铁道算

13、起，至今地下铁道算起，至今也只有也只有140140多年的历史多年的历史。由于战争频繁、。由于战争频繁、城市人口增加、环境污染日益严重以及能源危机等因素的城市人口增加、环境污染日益严重以及能源危机等因素的影响，地下建筑工程在一些国家得到迅速发展。影响，地下建筑工程在一些国家得到迅速发展。日本日本6060年代地下工程总量近年代地下工程总量近1 1亿立方米，亿立方米，7070年代为年代为3 3亿立方米。亿立方米。法国法国巴黎地下交通规划为上下两层。巴黎地下交通规划为上下两层。美国美国已建成已建成40004000多座人防指挥所。多座人防指挥所。瑞典瑞典建成埋在地下建成埋在地下210m210m深的地下岩

14、石中的热水库。深的地下岩石中的热水库。现代时期主要指第二次世界现代时期主要指第二次世界大战之后到现在。主要特点是大战之后到现在。主要特点是工工程数量程数量和和规模迅速扩大规模迅速扩大，各种不，各种不同结构形式的地下建筑大量涌现，同结构形式的地下建筑大量涌现，伴随的各种现代化的施工设备、伴随的各种现代化的施工设备、手段、设计理念层出不穷。手段、设计理念层出不穷。如图所示的上海长江隧道是连接如图所示的上海长江隧道是连接浦东、长兴岛的交通枢纽工程和浦东、长兴岛的交通枢纽工程和重要的地下生命线工程，其南起重要的地下生命线工程，其南起浦东五好沟，北至崇明长兴岛，浦东五好沟，北至崇明长兴岛，共设东线和西线

15、两条隧道，单线共设东线和西线两条隧道，单线全长约全长约8.9km8.9km。隧道采用两台直。隧道采用两台直径为径为15.4315.43的超大型泥水加压盾的超大型泥水加压盾构施工，其建成后将是世界上构施工，其建成后将是世界上直直直直径最大径最大径最大径最大的盾构隧道。的盾构隧道。地下建筑结构是隧道与地下工程的重要组成部分，其主要地下建筑结构是隧道与地下工程的重要组成部分，其主要作用是承受作用是承受地层地层和和室内室内的各种荷载。其结构形式应当根据地层的各种荷载。其结构形式应当根据地层的类别、使用目的和施工技术水平来选择，可以分为的类别、使用目的和施工技术水平来选择，可以分为拱形结构拱形结构、梁板

16、梁板(墙墙)柱式结构柱式结构、喷锚式支护结构喷锚式支护结构、开敞式结构开敞式结构。6.1.3 6.1.3 隧道与地下工程结构形式隧道与地下工程结构形式(1)(1)拱形结构拱形结构这类结构的截面形式基本为拱形。主要有以下几种形式：这类结构的截面形式基本为拱形。主要有以下几种形式：半衬砌结构半衬砌结构 厚拱薄墙衬砌厚拱薄墙衬砌 直墙拱顶衬砌直墙拱顶衬砌 曲墙拱顶衬砌曲墙拱顶衬砌 装配式衬砌装配式衬砌 复合式衬砌复合式衬砌 装配式衬砌结构装配式衬砌结构 复合式衬砌结构复合式衬砌结构 (2)梁板（墙）柱式结构梁板（墙）柱式结构 在在浅埋地下结构浅埋地下结构中，梁板（墙）柱式结构采用也很普遍，中，梁板（

17、墙）柱式结构采用也很普遍，特别是城市地下建筑中。四周特别是城市地下建筑中。四周支护结构支护结构和和顶板顶板、底板底板做成现做成现浇混凝土梁板（墙）式结构，中间结构做成钢筋混凝土浇混凝土梁板（墙）式结构，中间结构做成钢筋混凝土框架框架结构结构，当空间结构较小时，也可以采用砖砌体隔墙。，当空间结构较小时，也可以采用砖砌体隔墙。(3)喷锚式支护结构喷锚式支护结构 喷锚式支护是在洞室开挖后及时采用喷锚式支护是在洞室开挖后及时采用喷射混凝土喷射混凝土、钢筋钢筋网喷射混凝土网喷射混凝土、锚杆喷射混凝土锚杆喷射混凝土或者或者锚杆钢筋网喷射混凝土锚杆钢筋网喷射混凝土等方式对地层进行加固。由于喷锚支护是一种柔性

18、结构，故等方式对地层进行加固。由于喷锚支护是一种柔性结构，故能更有效地能更有效地利用围岩的自承能力利用围岩的自承能力维护洞室稳定，其受力性能维护洞室稳定，其受力性能一般优于整体式衬砌。一般优于整体式衬砌。(4)开敞式结构开敞式结构 用用明挖法施工明挖法施工修建的地下结构物，需要有和地面连接的修建的地下结构物，需要有和地面连接的通道，它是由浅入深的过渡结构，称为引道。在无法修筑顶通道，它是由浅入深的过渡结构，称为引道。在无法修筑顶盖的情况下，一般都做成开敞式结构。盖的情况下，一般都做成开敞式结构。6.2 6.2 隧道工程隧道工程 隧道是修筑在岩体、土体或水底，两端有出入口，供车辆、隧道是修筑在岩

19、体、土体或水底，两端有出入口，供车辆、行车、水流及管线等通过的通道，包括交通运输方面的铁路、行车、水流及管线等通过的通道，包括交通运输方面的铁路、道路、水道路、水(海海)底隧道和各种水工隧洞等，具有以下特点：底隧道和各种水工隧洞等，具有以下特点：(1)(1)是交通运输线路是交通运输线路穿越天然障碍穿越天然障碍，包括山岭、丘陵、土，包括山岭、丘陵、土层、水层、水(海海)域等的有效方法；域等的有效方法；(2)(2)所处所处地质条件复杂多变地质条件复杂多变，遇到意外情况比较多，工程，遇到意外情况比较多，工程定位、设计、施工方法都必须随时作相应调整；定位、设计、施工方法都必须随时作相应调整；(3)(3

20、)施工作业面窄施工作业面窄，可能容纳的劳动力和机械设备都受到，可能容纳的劳动力和机械设备都受到限制，对工业化、机械化施工要求高；限制，对工业化、机械化施工要求高；(4)(4)造价昂贵造价昂贵。从隧道所处的从隧道所处的地质条件地质条件地质条件地质条件来分，可以分为土质隧道和岩石隧道；来分，可以分为土质隧道和岩石隧道；从从埋置的深度来埋置的深度来埋置的深度来埋置的深度来分，可以分为浅埋隧道和深埋隧道；从隧道分，可以分为浅埋隧道和深埋隧道；从隧道所处的位置所处的位置所处的位置所处的位置来分，可以分为山岭隧道、水底隧道和城市隧道。来分，可以分为山岭隧道、水底隧道和城市隧道。比较常用的还是按照它的用途来

21、分，可以分为交通隧道、市比较常用的还是按照它的用途来分，可以分为交通隧道、市政隧道、水工隧道及矿山隧道等几类。政隧道、水工隧道及矿山隧道等几类。6.2.1 6.2.1 交通隧道交通隧道 交通隧道是应用最为广泛的一种隧道，其作用是提供交通运交通隧道是应用最为广泛的一种隧道，其作用是提供交通运输和人行的通道，以满足交通线路畅通的要求，包括公路隧道、输和人行的通道，以满足交通线路畅通的要求，包括公路隧道、铁路隧道、地下铁道、高速铁路隧道、航运隧道、人行隧道。铁路隧道、地下铁道、高速铁路隧道、航运隧道、人行隧道。国家国家隧道名称隧道名称隧道长度隧道长度/km/km开通年代开通年代挪威挪威Laerdal

22、Laerdal24.5124.5120002000中国中国秦岭终南山隧道秦岭终南山隧道18.418.420072007瑞士瑞士GotthardGotthard16.9216.9219801980奥地利奥地利ArlbergArlberg13.9713.9719781978法国法国-意大利意大利FrFrjusjus12.912.920032003法国法国-意大利意大利Mont-blancMont-blanc11.6611.6619651965挪威挪威GudvangaGudvanga11.4311.4319911991挪威挪威FlogefonnFlogefonn11.1311.1320012001日

23、本日本Kan-etsu IKan-etsu I11.0111.0119901990日本日本Kan-etsu IIKan-etsu II10.9210.9219861986意大利意大利Gran Sasso(Gran Sasso(东向东向)10.1710.1719841984意大利意大利Gran Sasso(Gran Sasso(西向西向)10.1210.1219951995法国法国Le Tunnel EstLe Tunnel Est101020062006世界上世界上10km10km以上的公路隧道以上的公路隧道 我国最长的公路隧道我国最长的公路隧道为陕西秦岭终南山公为陕西秦岭终南山公路隧道，长路

24、隧道，长18.4km18.4km，单孔双车道。设计工单孔双车道。设计工期为期为6767个月个月，总投资，总投资约约2525亿亿元人民币元人民币 秦岭终南山隧道 过去，在山区修建公路为节省工程造价，常常选择盘过去，在山区修建公路为节省工程造价，常常选择盘山绕行，宁愿延长距离而避开修建隧道昂贵的费用。随着山绕行，宁愿延长距离而避开修建隧道昂贵的费用。随着社会经济和生产的发展，高速公路的大量出现，对道路的社会经济和生产的发展，高速公路的大量出现，对道路的修建技术提出了较高的标准，要求修建技术提出了较高的标准，要求线路顺直线路顺直、坡度平缓坡度平缓、路面宽敞路面宽敞等，因此，在道路穿越山区时，出现了大

25、量的隧等，因此，在道路穿越山区时，出现了大量的隧道方案。隧道的修建在改善公路技术状态，缩短运行距离，道方案。隧道的修建在改善公路技术状态，缩短运行距离，提高运输能力，以及减少事故等方面起到重要的作用。我提高运输能力，以及减少事故等方面起到重要的作用。我国修建的秦岭终南山隧道长国修建的秦岭终南山隧道长18.02km18.02km，它将翻越秦岭的道，它将翻越秦岭的道路缩短约路缩短约60km60km，时间减少，时间减少2 2个多小时个多小时。秦岭终南山隧道 洛达尔隧道位于挪威西部地区的洛达尔隧道位于挪威西部地区的洛达尔洛达尔和和艾于兰艾于兰之间，之间，全长全长24.51km24.51km。于。于19

26、951995年年3 3月开始动工兴建，月开始动工兴建，20002000年年1111月月2727日日正式通车，整个工程项目共耗资约正式通车，整个工程项目共耗资约1 1亿美元亿美元。洛达尔隧道通。洛达尔隧道通车后，奥斯陆与卑尔根之间的行车时间将从以往的车后，奥斯陆与卑尔根之间的行车时间将从以往的1414个小时个小时缩短至缩短至7 7个小时个小时，车辆在，车辆在冬季冬季照常通行无阻。照常通行无阻。洛达尔隧道洛达尔隧道世界最长的公路隧道世界最长的公路隧道 公路隧道需要有较完善的公路隧道需要有较完善的通风、照明、防灾通风、照明、防灾等附属设施，等附属设施，以防止隧道内的事故，特别是汽车火灾事故，而且最好

27、采用上以防止隧道内的事故，特别是汽车火灾事故，而且最好采用上下行分开的带有管理人员用通道的下行分开的带有管理人员用通道的双孔断面双孔断面。对于长大隧道，。对于长大隧道，必要时应当考虑设置必要时应当考虑设置竖井式通风竖井式通风或者或者人工通风人工通风如如射流式纵向通射流式纵向通风风。射流式通风是将射流式风机置于车道的吊顶部，吸入隧道。射流式通风是将射流式风机置于车道的吊顶部，吸入隧道内的部分空气，以内的部分空气，以30m/s30m/s左右的速度吹出，用以升压，使空气加左右的速度吹出，用以升压，使空气加速流通，达到通风的目的。速流通，达到通风的目的。公路隧道附属设施公路隧道附属设施 显著特点是昼间

28、需要照明。防止司机视觉信息不显著特点是昼间需要照明。防止司机视觉信息不足引发交通事故。应保证白天习惯于外界明亮宽阔的司足引发交通事故。应保证白天习惯于外界明亮宽阔的司机进入隧道后仍能认清行车方向，正常驾驶。隧道照明机进入隧道后仍能认清行车方向，正常驾驶。隧道照明主要由主要由入口部照明入口部照明、基本部照明基本部照明和和出口部照明出口部照明与接续道与接续道路照明构成。路照明构成。隧道内照明隧道内照明 汽车排出的废气含有多种有害物质，如一氧化碳汽车排出的废气含有多种有害物质，如一氧化碳COCO、氮氧化合物氮氧化合物NOxNOx、碳氢化合物、碳氢化合物HCHC，亚硫酸气体和烟雾粉尘。，亚硫酸气体和烟

29、雾粉尘。用通风的方法用通风的方法从洞外引进新鲜空气从洞外引进新鲜空气冲淡一氧化碳的浓度冲淡一氧化碳的浓度至卫生标准，即可使其它因素处于安全浓度。至卫生标准，即可使其它因素处于安全浓度。隧道内通风专供专供火车运输行驶火车运输行驶的隧道。铁路隧道是修建在地下的隧道。铁路隧道是修建在地下或水下并铺设铁轨供机车车辆通行的建筑物。铁路穿越或水下并铺设铁轨供机车车辆通行的建筑物。铁路穿越山岭地区时，需要克服高程障碍，由于铁路限坡平缓，山岭地区时，需要克服高程障碍，由于铁路限坡平缓，这些山岭地区限于地形而无法绕行，常常不能通过展线这些山岭地区限于地形而无法绕行，常常不能通过展线获得所需的高程。此时，开挖隧道

30、穿越山岭是一种合理获得所需的高程。此时，开挖隧道穿越山岭是一种合理的选择，其作用可以使的选择，其作用可以使线路缩短线路缩短，减小坡度减小坡度，改善运营改善运营条件条件，提高牵引定数提高牵引定数。如宝成线宝鸡至秦岭段线路密集。如宝成线宝鸡至秦岭段线路密集地设的地设的4848座隧道座隧道，占线路总延长的，占线路总延长的37.75%37.75%。铁路隧道与。铁路隧道与公路隧道按照长度分类。公路隧道按照长度分类。铁路隧道表表6.3 铁路隧道与公路隧道按长度分类铁路隧道与公路隧道按长度分类隧道分类隧道分类特长隧道特长隧道长隧道长隧道中隧道中隧道短隧道短隧道铁路隧道长度铁路隧道长度100003000100

31、005003000500公路隧道长度公路隧道长度3000100030002501000250隧道名称隧道名称所在线路所在线路隧道长度隧道长度/km(预计预计)建成时间建成时间备注备注新乌鞘岭新乌鞘岭兰新兰新20.052006双线双线秦岭秦岭西康西康18.462000复线复线黑山黑山兰渝兰渝15.76在建在建(2011)木寨岭木寨岭兰渝兰渝19.02在建在建(2011)西秦岭西秦岭兰渝兰渝28.24在建在建(2011)哈达铺哈达铺兰渝兰渝22.1在建在建(2011)石门石门兰渝兰渝23.0在建在建(2011)秦峪秦峪兰渝兰渝19.9在建在建(2011)新关角新关角西格西格32.64在建在建(20

32、12)复线复线高盖山高盖山向莆向莆21.05在建在建(2010)雪峰山雪峰山向莆向莆17.92在建在建(2010)戴云山戴云山向莆向莆27.79在建在建(2010)青云山青云山向莆向莆22.16在建在建(2010)太行山太行山石太客专石太客专27.852009吕梁山吕梁山太中太中20.752009象山象山龙厦龙厦15.90在建在建(2010)石羊山石羊山大瑞大瑞17.59在建在建(2010)高黎贡山高黎贡山大瑞大瑞18.73在建在建(2010)中中国国铁铁路路已已运运营营或或在在建建1 15 5k km m以以上上隧隧道道一一览览表表 铁路隧道我国我国最长铁路隧道最长铁路隧道兰新铁路兰新铁路乌

33、鞘岭隧道乌鞘岭隧道(全长全长20.05公里公里)最高的铁路隧道最高的铁路隧道青青藏铁路风火山隧道，全藏铁路风火山隧道，全长长1338m，轨面海拔高，轨面海拔高度度4905.4m。中国铁路隧道约有半数以上中国铁路隧道约有半数以上分布在分布在川、陕、云、贵川、陕、云、贵四省。四省。大瑶山隧道是我国最长的铁路隧道之一,长14.295km.黄浦江人行隧道黄浦江人行隧道:隧道为我国第一条越江人行隧道，隧道为我国第一条越江人行隧道，建于浦西南京路外滩与浦东陆家嘴东方明珠塔之间，建于浦西南京路外滩与浦东陆家嘴东方明珠塔之间，隧道内径隧道内径6.676.67米，全长米，全长646.7646.7米。米。铁路或公

34、路铁路或公路遇到水面障碍物遇到水面障碍物时，除可修建桥时，除可修建桥梁通过外，修建水底隧道可能是最佳方案。尤其梁通过外，修建水底隧道可能是最佳方案。尤其在水面宽，航运繁忙，通过巨型船只较多，不宜在水面宽，航运繁忙，通过巨型船只较多，不宜建造高桥和长引桥的情况下。建造高桥和长引桥的情况下。水底隧道 水底隧道与桥水底隧道与桥梁工程相比，具有梁工程相比，具有隐蔽性好隐蔽性好，可保证，可保证平时与战时的畅通，平时与战时的畅通，抗自然灾害能力强抗自然灾害能力强，并对水面航行无任并对水面航行无任何妨碍的优点，但何妨碍的优点，但其其造价较高造价较高。地下铁道 地下铁道是在大城市中主要在地下修筑隧道，铺地下铁

35、道是在大城市中主要在地下修筑隧道，铺设轨道，以电动快速列车运送大量乘客的公共交通体设轨道，以电动快速列车运送大量乘客的公共交通体系，简称地铁。系，简称地铁。在城市郊区，地铁线路常可在城市郊区，地铁线路常可延伸至地面或高架桥上。地铁延伸至地面或高架桥上。地铁运输运输不占街道面积，不干扰地不占街道面积，不干扰地面交通面交通。地下铁道是在大城市。地下铁道是在大城市中解决交通拥挤、车辆堵塞的中解决交通拥挤、车辆堵塞的有效途径之一。由于地下铁道有效途径之一。由于地下铁道能能快速、安全、准时快速、安全、准时地大量输地大量输送乘客，成为大城市解决交通送乘客，成为大城市解决交通矛盾的有力手段。矛盾的有力手段。

36、地下铁道 1863 1863年世界上第一条地铁在年世界上第一条地铁在伦敦伦敦建成通车，列车用蒸建成通车，列车用蒸汽机车牵引，线路长约汽机车牵引，线路长约6.46.4公里公里，是用，是用明挖法施工明挖法施工的。的。18901890年在伦敦首次用年在伦敦首次用盾构法施工盾构法施工，建成一条地铁线路，列车用电，建成一条地铁线路，列车用电力机车牵引，线路长约力机车牵引，线路长约5.25.2公里公里。现在全世界地铁运营里程。现在全世界地铁运营里程总计总计40004000余公里余公里(见图见图6.23)6.23)。其中莫斯科和东京接近。其中莫斯科和东京接近300300公公里。莫斯科地铁的客运量居世界首位，

37、里。莫斯科地铁的客运量居世界首位，19791979年平均每昼夜达年平均每昼夜达650650万人次万人次，占全市公共交通总客运量的，占全市公共交通总客运量的4141。手掘式盾构法修建隧道手掘式盾构法修建隧道 莫斯科地铁莫斯科地铁 地下铁道线路的轨道同地下铁道线路的轨道同地面铁路的轨道相似，一般地面铁路的轨道相似，一般采用标准轨距或同地面铁路采用标准轨距或同地面铁路相同的轨距，随着相同的轨距，随着地铁车辆地铁车辆轴重的加大轴重的加大和年和年通过总量的通过总量的增长增长以及列车速度的提高。以及列车速度的提高。目前各国地铁均采用目前各国地铁均采用较较重型的钢轨重型的钢轨，道床一般为碎，道床一般为碎石道

38、床或混凝土整体式道床。石道床或混凝土整体式道床。碎石道床结构简单，碎石道床结构简单，施工容施工容易，造价低，减振、减噪性易，造价低，减振、减噪性能较好能较好，但养护和维修工作，但养护和维修工作量大。混凝土道床维修方便，量大。混凝土道床维修方便，但需用弹性扣件和橡胶垫板但需用弹性扣件和橡胶垫板等改善轨道的弹性。等改善轨道的弹性。地下铁路建设地下铁路建设周期长，投资巨大周期长，投资巨大。上海市地铁从准备到。上海市地铁从准备到19931993年开始运营，历经多年，地铁年开始运营，历经多年，地铁1km1km投资已达投资已达两亿元人民币两亿元人民币以上。以上。城市人口状况城市人口状况 城市交通流量情况城

39、市交通流量情况 城市地面、上部空间进行地铁建设的可能性城市地面、上部空间进行地铁建设的可能性 城市中心区域的土地被城市中心区域的土地被超强度开发超强度开发，建筑容量、商业容量等，建筑容量、商业容量等均达到均达到饱和状态饱和状态，其地面、上部空间在现有的技术条件下已被，其地面、上部空间在现有的技术条件下已被充充分利用，调整的余地不大分利用，调整的余地不大。地下铁道具有优点与缺点 类型类型因素因素介绍介绍地下铁地下铁道具有道具有的优点的优点节省土地节省土地由于一般大都市的市区地皮价值高昂，将铁路建于地底，由于一般大都市的市区地皮价值高昂，将铁路建于地底，可以节省地面空间，令地面地皮可以作其他用途；

40、可以节省地面空间，令地面地皮可以作其他用途；减少噪音减少噪音铁路建于地底，可以减少地面的噪音。铁路建于地底，可以减少地面的噪音。减少干扰减少干扰由于地铁的行驶路线不与其他运输系统重叠、交叉，因由于地铁的行驶路线不与其他运输系统重叠、交叉，因此行车受到的交通干扰较少，可节省大量通行时间，能此行车受到的交通干扰较少，可节省大量通行时间，能缓解街道交通的拥挤和降低交通事故。缓解街道交通的拥挤和降低交通事故。节约能源节约能源在全球暖化问题下，地铁是最佳大众交通运输工具。由在全球暖化问题下，地铁是最佳大众交通运输工具。由于地铁行车速度稳定，大量节省通勤时间，使民众乐于于地铁行车速度稳定，大量节省通勤时间

41、，使民众乐于搭乘，也取代了许多开车所消耗的能源。搭乘，也取代了许多开车所消耗的能源。地下铁地下铁道存在道存在的缺点的缺点建造成本高建造成本高由于要钻挖地底，地下建造成本比建于地面高昂。由于要钻挖地底，地下建造成本比建于地面高昂。建设周期长建设周期长同样由于要挖地道，铺设铁轨，设备等等，以及各种调同样由于要挖地道，铺设铁轨，设备等等，以及各种调试工作。地铁从开始动工到投入运营需要很长的时间。试工作。地铁从开始动工到投入运营需要很长的时间。前期时间长前期时间长建设地铁的前期时间较长，由于需要规划和政府审批，建设地铁的前期时间较长，由于需要规划和政府审批，甚至还需要试验。从开始酝酿到付诸行动破土动工

42、需要甚至还需要试验。从开始酝酿到付诸行动破土动工需要非常长的时间，短则几年，长则十几年也是有可能的。非常长的时间，短则几年，长则十几年也是有可能的。由于高速铁路列车由于高速铁路列车运行速度很高运行速度很高，列车与隧道内，列车与隧道内空气之间空气之间的的相互作用相互作用影响变成不得不考虑的问题。高速列车在隧道内行驶时影响变成不得不考虑的问题。高速列车在隧道内行驶时所诱发的种种所诱发的种种空气动力学问题空气动力学问题，如隧道中的，如隧道中的气动压力波气动压力波、列车风列车风速速（绕流）、列车的（绕流）、列车的空气动力阻力空气动力阻力、微压波微压波等问题会对高速列车等问题会对高速列车在隧道中运行产生

43、极其重要的影响，它们严重涉及行车安全。因在隧道中运行产生极其重要的影响，它们严重涉及行车安全。因此，高速铁路隧道此，高速铁路隧道截面形状截面形状，净空面积净空面积，出入口端的出入口端的结构类型与结构类型与普通铁路存在较大差异。普通铁路存在较大差异。高速铁路高速铁路隧道隧道空气动力学问题类型空气动力学问题类型空气动力学问题介绍空气动力学问题介绍瞬变压力瞬变压力由于瞬变压力，引起旅客不适，并对车辆造成危害由于瞬变压力，引起旅客不适，并对车辆造成危害行车阻力加大行车阻力加大行车阻力加大，引起对列车动力和能耗的特殊要求；行车阻力加大，引起对列车动力和能耗的特殊要求；列车过风加剧列车过风加剧列车通过隧道

44、时产生的过风加剧，会影响在隧道中的工作列车通过隧道时产生的过风加剧，会影响在隧道中的工作人员安全；人员安全；产生微压波产生微压波高速列车进入隧道时产生微压波，引起爆炸噪声并危及洞高速列车进入隧道时产生微压波，引起爆炸噪声并危及洞口建筑物；口建筑物；隧道内热量积聚隧道内热量积聚隧道内热量积聚，产生空气动力学噪音。隧道内热量积聚，产生空气动力学噪音。修建在城市地下，用作敷设各种修建在城市地下，用作敷设各种市政设施地下管线市政设施地下管线的隧道。的隧道。由于在城市中进一步发展工业和提高居民文化生活条件的需要，由于在城市中进一步发展工业和提高居民文化生活条件的需要，供市政设施用的地下管线越来越多，如供

45、市政设施用的地下管线越来越多，如自来水、污水、暖气、热自来水、污水、暖气、热水、煤气、通信、供电水、煤气、通信、供电等。管线系统的发展，需要大量建造市政等。管线系统的发展，需要大量建造市政隧道，以便从根本上解决各种市政设施的地下管线系统的经营水隧道，以便从根本上解决各种市政设施的地下管线系统的经营水平问题。在布置地下的通道、管线、电缆时，应有严格的次序和平问题。在布置地下的通道、管线、电缆时，应有严格的次序和系统，以免在进行检修和重建时要开挖街道和广场。系统，以免在进行检修和重建时要开挖街道和广场。市政隧道 山体中或地下开凿的山体中或地下开凿的过水隧道过水隧道。水工隧道包括以下几种：。水工隧道

46、包括以下几种：引引水隧道、尾水隧道、导流隧道或泄洪隧道、排沙隧道水隧道、尾水隧道、导流隧道或泄洪隧道、排沙隧道。水工隧道历史悠久，早在公元前水工隧道历史悠久，早在公元前120120前前111111年，中国就在今年，中国就在今陕西省陕西省龙首渠龙首渠上修筑了长达上修筑了长达1010余里的输水隧道。近代，由于灌溉、余里的输水隧道。近代，由于灌溉、供水和水电建设的发展，采用隧道的工程日益增多。供水和水电建设的发展，采用隧道的工程日益增多。2020世纪世纪6060年代以后，随着年代以后，随着岩石力学岩石力学、施工技术施工技术以及以及新奥地利新奥地利隧道施工法隧道施工法的应用和计算技术的发展，水工隧道建

47、筑规模不断扩大，的应用和计算技术的发展，水工隧道建筑规模不断扩大，设计理论也逐步趋向合理，预应力衬砌、锚喷支护、利用高压喷射设计理论也逐步趋向合理，预应力衬砌、锚喷支护、利用高压喷射灌浆在软基上开挖洞室、将衬砌与围岩视为整体的有限单元法等都灌浆在软基上开挖洞室、将衬砌与围岩视为整体的有限单元法等都在发展。在发展。世界上世界上最长最长的水工隧道是芬兰首都的水工隧道是芬兰首都赫尔辛基赫尔辛基供水修建的长达供水修建的长达120km120km的引水隧道；开挖的引水隧道；开挖断面最大断面最大的是瑞典的是瑞典斯托诺尔福斯斯托诺尔福斯水电站的水电站的尾水隧道，断面面积为尾水隧道，断面面积为390m390m2

48、 2。中国陕西省。中国陕西省冯家山灌溉冯家山灌溉引水隧道长引水隧道长12.6km12.6km；黄河上的；黄河上的龙羊峡水电站龙羊峡水电站导流隧道，断面面积为导流隧道，断面面积为15m15m16m16m。水工隧道 在实际工程中，为简化枢纽布置，节省投资，在可能条件下宜在实际工程中，为简化枢纽布置，节省投资，在可能条件下宜考虑一洞多用。如考虑一洞多用。如发电与灌溉、供水发电与灌溉、供水相结合，将发电后的相结合，将发电后的尾水用尾水用于灌溉、工业及城镇供水于灌溉、工业及城镇供水；导流隧道在完成；导流隧道在完成导流任务后，可以改导流任务后，可以改作灌溉隧道或泄洪隧道作灌溉隧道或泄洪隧道。较地面上的水电

49、站相比，其受季节性降。较地面上的水电站相比，其受季节性降水影响小，即使在枯水季节也能发挥作用。图水影响小，即使在枯水季节也能发挥作用。图6.29为锦屏水电站地为锦屏水电站地下厂房透视图。下厂房透视图。锦屏水电站地下厂房三维透视图锦屏水电站地下厂房三维透视图 在矿山开采中，为了能从山体以外在矿山开采中，为了能从山体以外通向矿床通向矿床和将开采到的和将开采到的矿石矿石运输运输出来，是通过修建隧道来实现的，其作用主要是为采矿服务的，出来，是通过修建隧道来实现的，其作用主要是为采矿服务的，有下列几种：有下列几种：(1)(1)运输巷道运输巷道 向山体开凿隧道通到矿床，并逐步开辟巷道，通往各个开采面。向山

50、体开凿隧道通到矿床，并逐步开辟巷道，通往各个开采面。前者称前者称为主巷道为主巷道，为地下矿区的主要出入口和主要的运输干道；后，为地下矿区的主要出入口和主要的运输干道；后者分布如树枝状，分向各个采掘面，此种巷道多用者分布如树枝状，分向各个采掘面，此种巷道多用临时支撑临时支撑，仅供，仅供作业人员进行开采工作的需要。作业人员进行开采工作的需要。(2)(2)给水隧道给水隧道 送入清洁水为采掘机械使用，并将废水积水通过泵抽排出洞外。送入清洁水为采掘机械使用，并将废水积水通过泵抽排出洞外。(3)(3)通风隧道通风隧道 矿山地下巷道穿过的地层，一般都有地下有害气休涌出，采掘矿山地下巷道穿过的地层，一般都有地