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隧道實(shí)習(xí)
隧道和地下工程隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的提高而進(jìn)一步發(fā)展和推廣。隧道和地下工程已經(jīng)是解決我國(guó)交通和工業(yè)的和很有前景的一門(mén)科學(xué)。
隧道是一種地下工程結(jié)構(gòu)物，通常是指修筑在地下或山體內(nèi)部，兩端有出入口，供車輛、行人、水流及管線通過(guò)的通道。隧道一般包括交通運(yùn)輸方面的鐵路、公路、航運(yùn)和人行隧道;城市地下鐵路和海底、水底隧道;軍事工程方面的各種國(guó)防坑道;水利發(fā)電工程方面的各種水工隧道或隧洞等。
隧道工程是指從事研究和建造各種隧道的規(guī)劃、勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)的一門(mén)應(yīng)用科學(xué)和工程技術(shù)，它是土木工程的一個(gè)分支。
目前，大部分隧道的設(shè)置以交通運(yùn)輸為主要目的，穿越山嶺、河流、港灣等障礙，修建地下鐵道，縮短交通線路，改善線形，可提到車輛行駛速度，以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。除此之外，在水電工程中設(shè)置各類水工隧道可實(shí)現(xiàn)引水、排水、通風(fēng)等目的;在市政工程中，設(shè)置各類公共隧道可實(shí)現(xiàn)污水排放、管線鋪設(shè)等目的。隧道的這些功能，決定了其一般在長(zhǎng)度方向上有較大的尺寸，多數(shù)長(zhǎng)度為幾千米道幾十千米，有的甚至更長(zhǎng)。而橫斷面的尺寸則相對(duì)較小，一般僅幾米到幾十米。斷面較小的隧道，一般不作為交通設(shè)施，僅用于污水排放和水、氣管道、電纜、通訊線路等敷設(shè)用途，這些通道常常也被稱為隧硐、導(dǎo)溝、管溝等。斷面較大、長(zhǎng)度較短的隧道所形成的地下空間，一般有其專用功能，如作為地下變電站、地下停車場(chǎng)、地下倉(cāng)庫(kù)、地下廣場(chǎng)等。
隧道之所以在近幾年迅猛的發(fā)展，是因?yàn)樗歇?dú)特的優(yōu)點(diǎn)：
首先，利用隧道可以實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)輸線路直線等穿越山嶺而不必盤(pán)山繞嶺。
其次，隧道還可以改善線路中的車輛運(yùn)行情況和提高線路的運(yùn)行能力。
其三，隧道是一項(xiàng)隱蔽在地下、水下或山體內(nèi)部的重要結(jié)構(gòu)。
其四，隧道在具有以上功能的同時(shí)，還存在有另一重要特點(diǎn)就是它不占據(jù)地面空間，這等于無(wú)形中增加了城市的有效面積，對(duì)于人口擁擠、道路密集、交通繁忙的城市來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是十分重要的。
最后，城市地下隧道的興起，也帶動(dòng)了整個(gè)城市地下工程的發(fā)展。
隧道是地下工程的一種，而礦井和巷道同樣是地下工程的重要組成部分。礦井的建設(shè)和施工比隧道更困難，因?yàn)樗挥谳^深的地下，地質(zhì)條件更復(fù)雜和施工技術(shù)不完善!
我們這次實(shí)習(xí)，主要是焦晉高速隧道工程和趙固煤礦的礦井建設(shè)。
第二節(jié)隧道工程
我們這次實(shí)習(xí)地點(diǎn)是焦晉高速的隧道工程，特別是牛郎河隧道，它是焦晉隧道中工程量最大，地質(zhì)條件最復(fù)雜，施工最困難的最長(zhǎng)的隧道。
1、焦晉高速
1.1、概況
焦作至?xí)x城高速公路(焦作境)，是經(jīng)國(guó)家計(jì)委批準(zhǔn)立項(xiàng)的河南省重點(diǎn)工程，也是國(guó)內(nèi)第一條由地、市級(jí)公路局自籌資金、自行建設(shè)、自主管理的跨省高速公路。焦晉高速(焦作境)穿梭在太行山崇山峻嶺之中，懸掛于縣崖峭壁之上，地質(zhì)條件復(fù)雜，施工場(chǎng)地狹小，施工難度前所未有。去年年底全線通車的河南焦作至?xí)x城高速公路，由于采用了多項(xiàng)諸如煤炭采空區(qū)注漿加固等先進(jìn)技術(shù)，使這條穿越太行山的高速公路成為國(guó)內(nèi)先進(jìn)筑路技術(shù)的實(shí)驗(yàn)示范基地。
焦作至?xí)x城高速公路(焦作至省界段)雖然只有短短的17.036公里，但因穿越太行山，地形復(fù)雜，地質(zhì)條件十分惡劣，全線從起點(diǎn)到終點(diǎn)總落差達(dá)566米，有大中型橋梁22座，隧道7座，并有多處穿越孤峰的橋隧工程，施工難度極大。具體表現(xiàn)為橋墩高、擋墻高，其中最高的橋墩達(dá)83米，有“河南第一墩”之稱;最高的擋墻高達(dá)30米，接近工程規(guī)范極限，技術(shù)要求極高。省界至?xí)x城段有隧道10座，其中牛郎河隧道是焦晉高速最長(zhǎng)的隧道，約為3900米。
1.2、成果
為了優(yōu)質(zhì)完成工程建設(shè)，工程業(yè)主單位焦作市公路局在設(shè)計(jì)過(guò)程中，先后采取了紅外遙感、衛(wèi)星導(dǎo)航攝像技術(shù)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造、巖石進(jìn)行科學(xué)分析，并普遍采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)線路、橋隧、擋墻，使所有工程設(shè)計(jì)都達(dá)到了科學(xué)化和標(biāo)準(zhǔn)化。開(kāi)工以后，工程指揮部相繼聘請(qǐng)了省內(nèi)外8名筑路工程專家成立了工程技術(shù)專家組，針對(duì)工程建設(shè)中出現(xiàn)的技術(shù)難題，定期召開(kāi)科研論證例會(huì)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。
在治理大面積煤礦采空區(qū)時(shí)，工程施工單位在有關(guān)專家的幫助下，采用最先進(jìn)的鉆孔注漿施工方法實(shí)施治理，共鉆孔912個(gè)，注漿近12萬(wàn)立方米，從根本上解決了采空區(qū)地表不規(guī)則沉降這一難題。其他如橋梁高墩滑模頂升、隧道淺埋偏壓和膨脹土路基處理等高新技術(shù)的相繼采用，使該工程的各分項(xiàng)工程合格率達(dá)到100%，優(yōu)良率達(dá)到90%。
2、牛郎河隧道
2.1、概況
牛郎河隧道進(jìn)口位于張莊河附近,出口位于牛郎河村,屬越嶺特長(zhǎng)
隧道,為雙線、雙洞、雙車道、雙側(cè)電纜槽和排水溝的隧道。其中左線起訖里程LK26+415～LK30+370,全長(zhǎng)3955m;右線里程RK26+405～RK30+300,全長(zhǎng)3895m。
牛郎河隧道地處太行山中低山區(qū),海拔高度介于724m～1046m之間,隧址區(qū)地形起伏較大。地勢(shì)陡峭,相對(duì)高差320m。隧道最大埋深280m。區(qū)內(nèi)溝谷發(fā)育,多呈“U”及“V”型谷。
2.2、工程地質(zhì)條件
隧道進(jìn)口隧址區(qū)主要穿越中奧陶統(tǒng)上馬家溝組第三巖性段中厚層灰?guī)r及第四薄層泥灰?guī)r,巖層產(chǎn)狀平緩,近于水平。地表覆蓋薄層第四系殘坡積地層。進(jìn)口80m屬Ⅲ類圍巖,薄泥層灰?guī)r,強(qiáng)～弱風(fēng)化,硬質(zhì)巖組。發(fā)育兩組節(jié)理,巖體較破碎,呈碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu),圍巖穩(wěn)定性差。中間Ⅳ圍巖,中厚層灰?guī)r,微風(fēng)化～新鮮巖石,硬質(zhì)巖組,單斜構(gòu)造,產(chǎn)狀平緩。受構(gòu)造影響較重,節(jié)理較發(fā)育,呈X型張性節(jié)理,節(jié)理走向分別5°～7°和290°,節(jié)理寬度約1～1.5cm,貫通性良好,由黃粘土殘積物充填,層間結(jié)合性差。巖體呈塊碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)塊狀砌體結(jié)構(gòu),圍巖穩(wěn)定性一般。地下水主要為巖溶水和基巖裂隙水,呈滴水狀或涌水狀。
2.3、施工概況
根據(jù)隧址區(qū)地形、地貌及地質(zhì)條件，兩端接線工程量和隧道照明的需求，隧道進(jìn)、出口段平面線形分別設(shè)置為半徑R-2500m、R-1500m的不設(shè)超高的平曲線，洞身段均為直線，主要是考慮減少隧道長(zhǎng)度和有利于通風(fēng)而為之。左洞縱坡為-1.90%的單坡，右洞縱坡為-2.654%和-1.89%的合成坡。依救援逃逸的需求，隧道內(nèi)布設(shè)車行橫洞3道、人行橫洞3道。另外，左、右洞內(nèi)各設(shè)置4處應(yīng)急停車帶。牛郎河隧道采用分離式斷面，兩洞凈間距約30m，其建筑限界為：凈寬9.75m(0.75+0.25+0.50+3.75×2+0.50+0.25)，凈高5m。洞內(nèi)設(shè)單側(cè)檢修道，高0.40m，隧道內(nèi)輪廓為單心圓。應(yīng)急停車帶處的內(nèi)輪廓為三心圓。
除明洞外，隧道襯砌結(jié)構(gòu)系按NATM原理，采用以柔性支護(hù)體系為主要受力結(jié)構(gòu)的復(fù)合式襯砌，即以噴、錨、網(wǎng)、格柵或型鋼鋼架等為初期支護(hù)，模筑混凝土或模筑鋼筋混凝土為二次襯砌，并在兩者之間敷設(shè)防水板。這種支護(hù)方式既能充分維護(hù)和利用圍巖的自承能力，減薄襯砌厚度，又便于機(jī)械化快速施工有利于保證施工安全和工程質(zhì)量。隧道內(nèi)設(shè)置有電光照明、全射流風(fēng)機(jī)縱向式通風(fēng)、消防、監(jiān)控通訊以及配套的養(yǎng)管設(shè)施。
牛郎河隧道采用分離式、雙洞、雙車道布置,兩洞凈距30m。隧道凈寬9.75m,凈高6.8m。隧道內(nèi)輪廊為R=527cm單心圓。本標(biāo)段左、右線各設(shè)緊急停車帶兩處,行車方向右側(cè)加寬2.5m,凈寬12.25m,內(nèi)輪廊為三心圓。車行橫洞、人行橫洞各兩處,洞門(mén)為端墻式。隧道以柔性支護(hù)體系結(jié)構(gòu)的復(fù)合式襯砌為主要受力結(jié)構(gòu),即以噴錨,鋼筋網(wǎng),鋼格柵支撐、噴25#防水混凝土為初期支護(hù),模注混凝土為二次支護(hù),并敷設(shè)防水層防水;路面為25cm厚35#混凝土,上鋪7cm瀝青混凝土作為上路面。隧道采用新奧法施工技術(shù),利用大型配套施工機(jī)械施工作業(yè)生產(chǎn)線。Ⅲ類圍巖采用上半斷面開(kāi)挖法作業(yè),Ⅳ圍巖采用全斷面光面爆破法開(kāi)挖,洞口段采用上半斷面弧形導(dǎo)坑開(kāi)挖先拱后墻法施工,并且打入間距為50cm、長(zhǎng)度為5m錨桿三排;明洞采用明挖方法施工。不良地質(zhì)采用短循環(huán)、弱爆破、超前錨桿、強(qiáng)支撐方法。Ⅲ類圍巖開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺1.5m～2.0m,Ⅳ類圍巖循環(huán)進(jìn)尺2.5m～3.0m。裝碴運(yùn)輸采用無(wú)軌裝碴,無(wú)軌運(yùn)輸方案。二次襯砌采用自行全液壓整體模板臺(tái)車施工方案。
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