土木工程认知实习报告
（隧道认识实习）
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目录
前言... 3
实习时间... 3
实习地点... 3
实习目的... 3
基本认识... 4
实习内容... 6
1、涵洞... 6
2、隧道... 7
3、潮河关隧道... 13
4、学校隧道实验室... 14
实习小结... 15
前言
隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车动车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。这次我们实习的方向是隧道工程。
作为一名刚刚接触专业知识的大学生来说，如果在学习专业课之前直接就接触深奥的专业知识是不科学的，为此，学院带领我们进行了这次实习活动，让我们从实践中对这门自己即将从事的专业获得一个感性认识，为今后专业课的学习打下坚实的基础。
实习时间
20##年5月25日
实习地点
潮河关隧道、学校结构实验室
实习目的
通过对隧道的认识实习，使同学们对隧道的挖掘、建设和维护等，有比较全面的感性认识。并对我们专业所涉及的范围和主要内容能有所了解，以便为以后课程的学习打下基础。通过本次实习，开阔视野，增长知识，拓宽我们的知识面，了解桥梁相关方面的知识。建立起对桥梁感性的认识和初步的工程意识，激发对后续课程学习的兴趣。
基本认识
隧道勘测 为确定隧道位置、施工方法和支护、衬砌类型等技术方案，对隧道地处范围内的地形、地质状况，以及对地下水的分布和水量等水文情况要进行勘测。
在隧道勘测和开挖过程中，须了解围岩的类别。围岩是隧道开挖后对隧道稳定性有影响的周边岩体。围岩分类是依次表明周围岩石的综合强度。中国在1975年制定的铁路隧道工程技术规范中将围岩分为 6类。关于岩石分类70年代以前常用泰沙基及普氏等岩石分类方法。70年代以后在国际上应用较广并为国际岩石力学学会推荐的为巴顿等各种分级系统。此外，还有日本以弹性波速为主的分类法。围岩的类别的确定，为隧道工程设计合理和施工顺利提供了依据。
隧道设计 包括隧道选线、纵断面设计、横断面设计、辅助坑道设计等。
选线 根据线路标准、地形、地质等条件选定隧道位置和长度。选线应作多种方案的比较。长隧道要考虑辅助坑道和运营通风的设置。洞口位置的选择要依据地质情况。考虑边坡和仰坡的稳定，避免塌方。
纵断面设计 沿隧道中线的纵向坡度要服从线路设计的限制坡度。因隧道内湿度大，轮轨间粘着系数减小，列车空气阻力增大，因此在较长隧道内纵向坡度应加以折减。纵坡形状以单坡和人字坡居多，单坡有利于争取高程，人字坡便于施工排水和出碴。为利于排水，最小纵坡一般为2‰～3‰。
横断面设计 隧道横断面即衬砌内轮廓，是根据不侵入隧道建筑限界而制定的。中国隧道建筑限界分为蒸汽及内燃机车牵引区段、电力机车牵引区段两种，这两种又各分为单线断面和双线断面。衬砌内轮廓一般由单心圆或三心圆形成的拱部和直边墙或曲边墙所组成。在地质松软地带另加仰拱。单线隧道轨面以上内轮廓面积约为27～32平方米，双线约为58～67平方米。在曲线地段由于外轨超高车辆倾斜等因素，断面须适当加大。电气化铁路隧道因悬挂接触网等应提高内轮廓高度。中、美、苏三国所用轮廓尺寸为：单线隧道高度约为 6.6～7.0米、宽度约为4.9～5.6米；双线隧道高度约为7.2～8.0米，宽度约为8.8～10.6米。在双线铁路修建两座单线隧道时,其中线间距离须考虑地层压力分布的影响,石质隧道约为20～25米，土质隧道应适当加宽。
辅助坑道设计 辅助坑道有斜井、竖井、平行导坑及横洞四种。斜井是在中线附近的山上有利地点开凿的斜向正洞的坑道。斜井倾角一般在18°～27°之间，采用卷扬机提升。斜井断面一般为长方形,面积约为8～14平方米。竖井是由山顶中线附近垂直开挖的坑道，通向正洞。其平面位置可在铁路中线上或在中线的一侧（距中线约20米）。竖井断面多为圆形，内径约为4.5～6.0米。平行导坑是距隧道中线17～25米开挖的平行小坑道，以斜向通道与隧道连接，亦可作将来扩建为第二线的导洞。中国自1957年修建川黔铁路凉风垭铁路隧道采用平行导坑以来,在58座长3公里以上的隧道中约有80%修建了平行导坑。横洞是在傍山隧道靠河谷一侧地形有利之处开辟的小断面坑道。
实习内容
1、涵洞
涵洞是公路或铁路与沟渠相交的地方使水从路下流过的通道，作用与桥相同，但一般孔径较小，形状有管形、箱形及拱形等。此外，涵洞还是一种洞穴式水利设施，有闸门以调节水量。
涵洞主要由洞身、基础、端墙和冀墙组成。洞身由若干管节组成，是涵洞的主体。它埋在路基中，具有一定的纵向坡度，以便排水；端墙和翼墙位于入口和出口及两侧，起挡土和导流作用，同时还可以保护路堤边坡不受水流冲刷。涵洞的孔径一般是0.75~6m。
作用
涵洞在公路工程中占较大比例，是公路工程的重要组成部分，主要表现在工程数量和工程造价上。据有关资料介绍：涵洞工程数量约占桥涵总数的60% 一70%，平原地区，每公里约有1～3座；山岭重丘区，每公里平均约有4～6座。涵洞工程造价约占到桥涵总额的40%左右。
特点
由于涵洞是处于大自然环境(风、霜、雨、雪、冰冻、高温、水流冲击)和行车荷载的作用下，因此要求涵洞必须具备如下特点：
(1)满足排泄洪水能力，保证在50年一遇洪水的情况下，顺利快捷地排泄洪水。
(2)具有足够的整体强度和稳定性，保证在设计荷载的作用下，构件不产生位移和变形。
(3)具有较高的可靠性和耐久性，保证在自然环境中，长期完好，不发生破损。
2、隧道
隧道为地下通道的一种，也是最常运用的一种。设计给交通或其他用途使用，通常用来穿山越岭，若施做于地面下称作地下隧道，在台湾习称地下道。隧道大部分的功能，为提供行人、脚踏车（自行车）、一般道路交通、机动车、铁路交通、或运河使用，而部份隧道只运送水、石油或其他特定服务，包括军事及商业物流等。
隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车动车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。
建造隧道有数种方式。深度浅的隧道可先开挖后覆盖，称为明挖回填式隧道；先兴建从地表通往地下施工区的竖井，再直接从地下持续开挖称为钻挖式隧道；建造海底隧道可用沉管式隧道。
隧道之流体力学主要以隧道内之流体分为液体之隧道及气体之隧道。液体之隧道又以液体是否填充满整个隧道而其流体物理现象不相同，若隧道液体之上方有空气，如一般之下水道，其物理现象与明渠水道相同。若隧道内仅单纯之输送气体或液体且充满整个隧道，则其物理现象主要为受到阀门或抽水、风机之影响为水锤作用；若充满隧道之液体或气体受到高速物体在隧道内移动之影响(例如：公路隧道内之汽车、铁路隧道内之列车)，则其物理现象主要为活塞效应。
种类
铁路隧道
人行隧道：人行隧道是土木工程、交通、建筑物、隧道之一种，作用供行人、通道使用，解决在地面人车争路的问题。
运河隧道
输水隧道
排水隧道（下水道为其一种）
山岭隧道：穿越山岭，供车辆行驶，减少行车距离。
城市地下隧道
水底隧道：水底隧道顾名思义是一种建于水底的隧道，而由于使用透明物料建造隧道组件有太多技术问题有待解决，所以现时未有采用透明物料在海底建造水底行车隧道。
海底隧道：海底隧道是在海底建造的连接海峡两岸的隧道，是供车辆通行的。
过江隧道
电缆隧道
隧道按照长度隧道分为：
公路隧道：＞3000m为特长隧道
3000m≥长隧道＞1000m
1000m≥中隧道＞500m
≥500m为短隧道
铁路隧道：＞10000m为特长隧道
10000m≥长隧道＞3000m
3000m≥中长隧道＞500m
≥500m为短隧道。
②隧道选线与工程地质的关系
影响隧道的选线的因素主要有两个：安全与经济，其中安全应该放在第一位。我们要根据不同地质构造特征和岩体的特性，以及周围的环境因素来选址，再综合衡量经济等各种因素选择最为合适的路线和地址。我们不要因为开始时的节约财力而选择地质很差的路线而像关沟隧道那样进行线，或是像斜河涧隧道那样再花更多的钱进行维护。在实习中我给我印象最深的是位于卧虎山潮河关的桃山隧道，由于当时的隧道工程设计人员选线时，没有考虑到这里特殊的山体岩性，导致修建隧道的时候，施工产生的振动载荷使得山体发生滑坡，二号隧道因滑体废弃，从而导致了三号、四号隧道也无法使用。造成了巨大的工程事故，经济损失在现在算来有六、七个亿！所以我们作为工程设计选线人员，一定要注意沿线的地形地貌，特别是边坡选线，否则将造成无法挽回的后果！
③隧道开挖方法
开挖方法分为明挖法和暗挖法。明挖法多用于浅埋隧道或城市铁路隧道，而山岭铁路隧道多用暗挖法。按开挖断面大小、位置分，有分部开挖法和全断面开挖法。在石质岩层中采用钻爆法最为广泛，采用掘进机直接开挖也逐渐推广。在松软地质中采用盾构法开挖较多。
钻爆法 ①全断面开挖法：一次开挖成型的方法。一般采用带有凿岩机的台车钻孔，用毫秒爆破，喷锚支护。还要有大型装碴运输机械和通风设备。 全断面开挖法又演变为半断面法。半断面法是弧形上半部领先，下半部隔一段距离施工。②分部开挖法：先用小断面超前开挖导坑,然后,将导坑扩大到半断面或全断面的开挖方法。这种方法主要优点是可采用轻型机械施工，多开工作面，各工序间拉开一定的安全距离。缺点是工序多,有干扰,用人多。根据导坑在隧道断面的位置分为：上导坑法、中央导坑法、下导坑法以及由上下导坑互相配合的各种方法，另有把全断面纵向分为台阶进行开挖，而各层台阶距离较短的台阶法。
上导坑法适用于软弱岩层、衬砌顺序是先拱后墙，曾于1872～1881为圣哥达隧道采用。中国短隧道一般用这种方法。中央导坑法是导坑开挖后向四周打辐射炮眼爆破出全断面或先扩大上半部。20世纪初美洲曾用这种方法，20年代美国新喀斯喀特隧道也用这种方法。下导坑法即下导坑领先的方法。其中包括：a.上下导坑法，利用领先的下导坑向上预打漏斗孔，便于开展上导坑等多工序平行作业。衬砌顺序多用先拱后墙，遇围岩较好时亦可改为先墙后拱。b.漏斗棚架法，适用于坚硬地层，以下导坑掘进领先，由下而上分层开挖，设棚架，先衬砌边墙后砌拱。1961～1966年在中国成昆线关村坝铁路隧道应用,1964年复工后取得平均单口月成洞152米的进度。c.蘑菇形法，同漏斗棚架法类似，也设棚架，但先衬砌拱部后砌边墙。1971～1973年在枝柳线彭莫山单线隧道应用,取得平均单口月成洞132米的进度。d.侧壁导坑法，两个下导坑领先，环形开挖，最后挖掉中心土体，衬砌顺序为先墙后拱，多用于围岩很差的双线隧道。也有采用上导坑领先及两个下导坑成品字形的。全断面开挖法和分部开挖法是钻爆法开挖常用的方法，但隧道施工很复杂，时常遇到各种困难情况，如大断层、流沙、膨胀地层、溶洞、大量涌水等，尚需采取相应措施。
盾构法 采用盾构作为施工机具的隧道施工方法。1825年在伦敦泰晤士河水下隧道首先试用盾构，并获得成功。此后，松软地质多采用盾构法开挖。盾构是一种圆形钢结构开挖机械，其前端为切口环，中间为支撑环，后端为盾尾。开挖时，切口环首先切入地层并能掩护工人安全地工作;支撑环是承受荷载的主要部分,其中安设多台推进盾构的千斤顶及其他机械；盾尾随着上述两部分前进，保护工人安装铸铁管片或钢筋混凝土管片。盾构法适用于松软地层，施工安全，对地层扰动少，控制围岩周边准确，极少超挖。日本丹那铁路隧道曾采用盾构法施工。
掘进机法 在整个隧道断面上，用连续掘进的联动机施工的方法。早在19世纪50年代初，美国胡萨克隧道就试用过掘进机，但未成功。直到20世纪50年代以后才逐渐发展起来。掘进机是一种用强力切割地层的圆形钢结构机械，有多种类型。普通型的掘进机的前端是一个金属圆盘，以强大的旋转和推进力驱动旋转，圆盘上装有数十把特制刀具，切割地层，圆盘周边装有若干铲斗将切割的碎石倾入皮带运输机，自后部运出。机身中部有数对可伸缩的支撑机构，当刀具切割地层时，它先外伸撑紧在周围岩壁上，以平衡强大的扭矩和推力。掘进机法的优点是对围岩扰动少,控制断面准确，无超挖,速度快，操作人员少。
本次实习中所参观潮的河关隧道附近所废弃的一段隧道所使用的开外方法就为上导坑法，衬砌顺序是先拱后墙。
3、潮河关隧道改线
潮河关隧道改线， 河流侵蚀滑坡导致开挖岩体隧道失稳，造成大规模坍方（破坏山体稳定性，山体向下滑动）。角砾状岩石，偏长的角砾，磨圆较差。二号隧道出口处原设计深路堑，边坡为侏罗系灰绿色页岩，风化破碎。三号隧道出口
处，山体下滑，仰坡坍塌，洞口偏压严重，边墙拱圈挤裂。
4、学校隧道实验室
北京交通大学地下轨道减振试验室是我校与中国铁路工程总公司联合所属隧道工程研究中心以及教育部隧道工程中心试验室的一部分，是国内唯一建在地下的隧道与轨道工程试验室。它可开展隧道工程及轨道工程等相关专业的工程试验及科学研究。此试验室建成于20##年，共投资1060万，总面积约400平方米。由两个上下重叠的隧道组成，上层隧道为曲线隧道，下层为直线隧道，见图1。两个试验隧道底板埋深分别为10m和19m，夹层土厚度为4m（与北京地铁的埋深一致）。隧道标准断面洞身高为4m。在第二层铺设了当前世界上最新技术的钢弹簧浮置板轨道结构（及梯形轨道结构）与模拟地铁列车的激振和测试设备。
隧道漏水问题
隧道为地下通道的一种，也是最常运用的一种。设计给交通或其他用途使用，通常用来穿山越岭，若施做于地面下称作地下隧道。作为地下通道的隧道漏水不仅会降低混凝土衬砌的耐久性,而且降低了隧道内各种设施的功能,恶化了隧道内的环境;在施工和运营中给安全带来不可估计的危险。
实习小结
认识实习是土木工程专业教学计划中重要的教学环节，是学生在校学习期间理论联系实际、增长实践知识、接触社会、锻炼自己的重要手段和方法之一。在实习过程中，同学们都本着夯实基础、拓宽知识面、增强能力的原则，积极主动向老师和有关领导询问相关知识，使我学到了很多实践知识。这次实习达到了目的，不仅学到一些新的知识，也巩固了在校期间所学到的理论知识。以前对一些工程地质问题及工程问题的处理，只是从理论上略知一二，在实习过程中我们却有了感性上的认识，这样不仅增强了自己的实际处理问题的能力，也丰富和提高了自己的理论水平。
最后，衷心感谢各位老师在整个辛苦的实习过程中坚持不懈的陪同以及细致耐心的讲解！