隧道与地下工程认知实习报告
姓名： 李昱奇 班级： 土木1104班
学号： 11231081 学院：土建学院
目录
前言......................................... 3
具体内容......................................
1．背景介绍.............................. 3
2．妙峰山——隧道......................... 4
3．古北口——潮河关2号隧道及其周围隧道及北京交通大学隧道中心地下隧道................................... 5
4．感受总结............................... 12
前言
土木工程的学习，我们不仅要注意知识的积累，更应该注意实践能力的培养，因为土木工程专业本来就是一个应用性很强的专业，如果现在不注意实践能力的培养，将来走上工作岗位我们肯定会后悔不迭的。为此，学校为了让大家对本专业有更好的认识，培养大家的实践能力，组织了本次外出实习，好让大家可以建立一个专业基础，这对将来的学习将会有很大帮助，因为等将来一开专业课我们都能联想起来这几次实习所见到的东西，所以我们都很高兴能有这些宝贵的实习机会，既丰富了学习生活又有了近距离接触工程实践的机会。
认识实习是土木工程教学计划中第一个实践性教学环节，所以对我们建立正确的专业思想，树立正确的专业知识学习态度有极其重要的影响作用。通过本次实习参观中，我们主要了解了如下内容：
1．实际观察了妙峰山的两处隧道，又在古北口了解古北口隧道的工程问题及选线，初步认识并了解了隧道及地下工程的结构；
2．通过自己实地的观察并记录以及老师的讲解，了解了相关的知识，对于隧道及地下工程方向有了一个大致的宏观的把握。
3.认识到土木工程专业的复杂性以及技术性，认识到必须努力学好专业知识，勤奋好学以便减少将来走上工作岗位所遇到的困难。
专业介绍
一． 背景介绍
隧道及地下工程是从事研究和建造各种隧道及地下工程的规划、勘测、设计、施工和养护的一门应用科学和工程技术，是土木工程的一个分支。隧道及地下工程也指在岩体或土层中修建的通道和各种类型的地下建筑物，包括交通运输方面的铁路、道路、运河隧道，以及地下铁道和水底隧道等；工业和民用方面的市政、防空、采矿、储存和生产等用途的地下工程；军用方面的各种国防坑道；水利发电工程方面的地下发电厂房以及其他各种水工隧洞等。
二．妙峰山——隧道
周六上午，我们乘车来到了妙峰山，了解隧道的相关知识。
首先介绍一下专业背景。隧道及地下工程一般分为勘测设计和施工两大阶段。
勘测设计。隧道位置的选择一般应服从路线走向。由于隧道工程数量、造价、工期控制等因素，隧道位置在选线方案中是经济技术比较的重要组成部分。对不良地质地段的隧道，特别是长大复杂隧道线及全线或局部线路方案的成立与否，必须精心勘测设计。通过对隧道位置所处的地形 、地质、水文等要素的测 绘、勘测、测试及综合评定，设计正洞和明洞的长度和结构，决定施工方法，设计辅助坑道、排水系统和附属工程。在现场学习时，老师告诉我们这两个隧道选在了山边，一个所选的山体结构面向左倾斜45度，所以隧道顶部为弧形另一个选在水平层状结构中，所以随到的顶部也是水平的。可见隧道顶部是随所选山体结构层面而定的。对于这种有倾斜度的斜状层里，隧道应选在向斜层状里。
施工。中国1949年以来为克服山岭障碍修建了总延长2000多公里的铁路隧道，正在修建中的大瑶山铁路隧道长达14公里。还修建了许多公路隧道。较长的有河南省辉陵公路的向阳隧道，长1400米。铁路和公路常需要跨越江河港口。为此，需要修建水下的铁路或公路隧道。修建水底隧道过去多采用盾构法。但盾构法施工的断面是圆形的，内部净空不能很好利用，且埋深较大，使隧道总长度增加。采用沉管法可避免上述缺点。在荷兰已经用沉管法修建了十几条水底隧道。正在修建第二条越江隧道，还准备用沉管法修建第三条越江隧道。在日本，已经修建了许多铁路或公路隧道，把一些岛屿联结起来，横越英法海峡的海底隧道还在研究技术经济方案。现在通过直布罗陀海峡的隧道方案正进行可行性研究。从九龙到香港的海底隧道已修建完成。此外还有①钻眼爆破法。位于各类岩石地层内的隧道，均可采用钻眼、装药、爆破的方法开挖。在硬岩中开挖隧道可采用凿岩台车钻眼，进行全断面开挖。②新奥法。20世纪30年代发展起来的新方法。其要义是以隧道围岩作为支护的主要手段。施工过程中尽量减少围岩的松动破坏，并在开挖后及时支护，以确保离临空面一定深度处的围岩内形成承载圈。支护设置有一个最佳时间：过早支护会使喷射混凝土和岩层间产生很大地层压力；过迟支护则围岩将因变形过度而松动。为了正确估计合理的支护时间，必须对开挖后的隧道围岩及时进行收敛量测。③掘进机开挖法。近年来得到了大力推广。掘进机是利用安装在机轴转盘上的刀具直接切削岩层。首先制造的是美国罗隧洞掘进机宾斯公司。中国已经制造了直径 5.8米的水工隧洞掘进机，使用效果良好。近年来隧道开挖后的支护有了很大的发展。喷锚支护为各种复杂地质条件下使用矿山法修建各种隧道提供了有效的支护。 隧道施工技术，主要是研究解决隧道工程各种施工方法所需的技术方案和技术措施，特殊地质、不良地质地段的施工手段，隧道工程施工过程中的爆破、衬砌、支护、通风、防尘、防瓦斯、防有害气体，及照明、水、风和电的作业方式及操作技术标准和要求，围岩变化的测量监控方法等等。施工技术是确保所选择的施工方法的实施，随机性强。
老师当时告诉我们以前由于技术限制，不得不依山傍岭建造，要先制作毛洞，毛洞制作完后，再制作复合式衬砌。
二． 古北口区京通铁路潮河关——隧道
这个周六一大早，老师就带领我们坐着校车来到古北口，主要是认识不良工程地质现象等对隧道选线的影响，了解有关隧道选线的更多信息。古北口潮河关隧道周边地貌特征是潮河经古北口后，蛇曲发育，在地貌上形成∩形，在古北口镇南，潮河由东向西流，对沿岸山坡进行猛烈冲刷，洪水季节侵蚀更为强烈，山坡坡脚被掏空，造成山体崩塌，山坡后退变陡不稳定。铁路旧线南端有几个古滑坡连在一起，形成滑坡群。
潮河关2号隧道是京通铁路的必经隧道之一，全长1219.50米。修建于1977年。如右图：
由于当时的隧遂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产生滑坡，二号隧道因滑体废弃，从而导致三号、四号隧遂也无法使用，造成了巨大的工程事故，经济损失在现在算来有六、七个亿。
从图中可以很明显地看出三号隧道，拱顶处出现的裂缝，正是由于选线时考虑不够周到，导致选择了不合适的线路，工程进行到一半时，隧道顶部出现了裂缝，隧道不得不改线，使上坡的原来是单线隧道的二号隧道改为双线隧道，很大程度上增加了工程的造价，拖延了二期，造成很大的经济损失。
隧道选线的“宁里勿外”原则。而分析卧虎山二号隧道和三号隧道的成功和失败原因，我们可以得出一个很明显的结论，“宁里勿外”解释起来很简单，从岩石风化角度来考虑，越内侧的岩石应该受风化作用影响的程度越弱，而越靠 外侧，则会越强。二号隧道所处的位置处于山体靠内部，而三号隧道的位置处于山体的靠外侧，那么岩石风化程度就是前者强于后者，再实地观察两条隧道的周围的岩体，发现确实跟推断是相符的，三号隧道的岩体比较破碎，出现了较多的结构面，而且山体的褶皱构造运动也会对其稳定性产生较大的不利影响，因此，三号隧道没修建多久，就被废弃了，而双线运作的二号隧道一直沿用至今。
接下来介绍一下地下工程的施工，地下工程的施工是按设计图纸实施隧道掘进、衬砌和安装作业的过程。施工方法比较典型的是明挖法和暗挖法。前者多用于浅埋隧道和地下建筑。对于大多数隧道和地下工程，多用暗挖法施工，并按开挖方法和所用机具分为矿山法、盾构法和地下连续墙法 。此外，修筑水底隧道时，可用沉管法；穿越铁路、道路、河流或建筑物时，可用顶管法；修建地下的池槽、厂房、仓库和地下井时，还可使用沉井法。
接下来再具体介绍一下明挖发和盾构法。所谓明挖法，即敞口开挖基坑，再在基坑中修建地下结构，最后用土石重新覆盖填实。 盾构法是用开挖盾构隧道的一种施工法。盾构为一个钢制圆筒，前部为切口环，目的为保护开挖面上工作人员的安全；中部为支承环，承受地层压力，安设并靠这些千斤顶将盾构向前推进。盾构内部空间用横向及竖向隔板分隔成小的工作室，并在隔板上安设辅助机具。后部盾尾部分是用来支撑坑道，并作为装配衬砌环的空间。修建时在开挖面上掘进衬砌的一环长度后，盾构可推进到挖好的空间内，并在盾壳保护下装配隧道衬砌。在含水淤泥地层中可采用以稳定工压缩空气作面。在日本以及其他国家，针对这类地层情况已经设计并推广了泥水盾构。其基本类型可分为两种，一种是泥水平衡式，一种是土压平衡式。泥水平衡盾构采用一个可以旋转的切削轮，可以在封闭于工作仓壁和隧道作业面之间的有压粘土泥浆中开挖地层；储气罐给泥浆保持需要的压力，借以控制地下水并稳定作业面。土压平衡盾构是在有土压的密封仓里切削地层，并用螺旋出土机排泥。盾构开挖法采用的衬砌类型有预制混凝土管片、刚性砌块和就地浇筑的钢纤维混凝土等。地下连续墙法是在地下铁道或其他地下结构的两个边墙位置处沿线路方向挖槽，灌注特制的泥水，以稳定槽壁，然后安放钢筋笼，灌筑混凝土边墙。在两侧边墙的保护下，可以挖开街道先修建结构顶盖，然后进行填实，恢复交通，再进行下部地层的开挖。此法优点是对地面交通的干扰时间短，范围小，对路边建筑物的影响也较小。意大利米兰地铁就是用此法修筑的典型例子。介绍了这么多，其实也只是一个方面，因为有了这些方法还远远不够，隧道工程施工最重要的是合理选择施工方法。在我国隧道工程(铁路、公路)施工实践中，积累了丰富的施工经验和理沦，逐渐形成了具有中国特色的隧道施工方法体系。
选择隧道工程施工方法的原则是：除了考虑隧道工程的地质条件外，还要强调施工方法必须符合快速、安全、质量及环境的要求。而且环境因素有时成为选择施工方法的决定性因素。如在地质条件适合的条件下选用大型的掘进机施工方法，这种方法机械化、自动化程度高，它可满足快速、安全、质量的要求，但是在洞口现场平面狭窄，无法组拼大型掘进机的环境下，限制了大型掘进机的施工方法，这时环境决定了施工方法的选择。选择隧道工程施工方法应考虑的基本要素有以下几点：
1.施工条件
施工条件包括施工队伍的施工能力，施工人员素质，及施工管理水平，装备水平。在选择施工方法时，应充分考虑这个因素。如隧道地质条件允许采用全断面开挖法，但施工装备满足不了。一般全断面开挖选用钻孔台车打眼一次性钻孔完毕，若没有这种装备，最好选用短台阶开挖法。
2.地质条件
地质条件包括岩石级别、地下水及不良地质现象等，岩石级别是隧道工程围岩性质的综合判断，对施下方法的选择起着重要的甚至决定性的作用。在隧道施工过程中岩石的级别发生变化时，必须变换施工方法。按11l口Ⅳ岩石选择全断面结合超短台阶法的施工方法，但在施工过程中，岩石级别变为Ⅱ级，这时施工方法相应地改变为上导坑、中槽马马口开挖方法。
3.隧道断面积
隧道断面尺寸和形状，对施工方法的选择有一定的影响。铁路单线和双线隧道、公路的双车道隧道，越来越多地选择采用全断面法和台阶法施工。目前，隧道断面有向大断面方向发展的趋势，如公路隧道修建3车道，至4车道隧道，水电工程中大断面洞室更是屡见不鲜。所以施工方法必须适应其发展。大断面隧道工程施工中，目前一般是先采用各种方法开挖小断导坑，再扩大形成全断面的施工方法。
4.埋深
隧道埋深与围岩的初始应力场及多种因素有关。一般将埋深分浅埋和深埋两类，浅埋又分为超浅埋和浅埋两类。在同样的地质条件下，由埋深不同施工方法有很大差别。 ·般浅埋隧道往往采用先将地面挖开，修筑完成支护结构后再回填土石的明挖施工。如隧道进出u埋深比较浅时常采用明挖施工。深埋隧道则采用不挖开地面的暗挖法施丁，即在地下开挖及修筑支护结构。
5.工期
隧道工程合同工期的要求，在一定程度上会影响墓本施工方法的选择。隧道工程施丁中，工期决定厂在均衡生产条件下，对开挖衬砌、运输等综合生产能力的基本要求，对施工方法，施上均衡进度，机械化水平和管理模式的要求。相同地质条件下，工期短的隧道要比工期长的隧道机械化程度高，管理更加科学、严格。
6.环境条件
隧道施工会对周围环境产生爆破振动，地表卜沉，施工噪声，地下水的变化，绿色覆盖的变化等不良影响，这时，环境条件将成为选择隧道施工方法的重要因素之一。特别是在城市隧道施工，环境条件成为选择施工方法的决定因素。还要介绍一下施工过程中容易遇到的问题。目前隧道施工，基本上采用矿山法修筑，出现的问题表现如下：
1．施工段地质判断技术不完善，缺乏有效的判断方法和手段。如地质超前预报技术和设备，还没有推广和应用。
2．在施工过程中，人们没有牢固树立“保护围岩、爱护围岩”的观点和理念，造成不能有效地控制对遗留围岩的损伤和松弛。如，为加快施工进度，在掘进时装药不按爆破设计用药量装药，随意增加药量，使遗留围岩损伤严重，或初期支撑不在要求时间内支护完毕，使得遗留围岩暴露时间过长，使围岩松弛。这些现象都是造成隧道施工塌方的隐患。
3．隧道施工方法工厂化程度不高。特别是软弱破碎围岩的施工方法的工厂化程度更加有待提高。工厂化程度可使施工快速，及时使围岩形成自应力，有效避免塌方。
4．隧道圬工工程“重外美，轻内实”，圬工结构存在严重的隐患。如衬砌厚度不够，欠挖不处理，使得衬砌厚度严重不足；衬砌背后填允不按规定施工，靠近衬砌先用浆砌片石填允，余下超挖空间再用于砌片石填密，因此，留下空洞；衬砌初期开裂普遍存在；拱脚、基底清理不彻底灌注混凝土；拱部和边墙接触不密，形不成衬砌整体作用，基底与隧道铺底工程分离开，运营后出现翻浆、冒泥现象等。
5．隧道施工过程中，地下水处理始终是薄弱环节，防止工程施工质量存在问题，造成隧道成洞地段衬砌渗水、洞水现象常有发牛。
6．施工阶段工程质量的检测体制不完善，更重要的是缺乏有效的检测手段和方法。贯彻ISO 9000质量管理标准流寸：形式，施工操作不按作业指导书去做，甚至有的不编写作业指导书。
7．环境意识薄弱。洞内施工作业环境欠佳，施工高压风、水管漏水，通风管漏风，粉尘含量超过标准，机械、车辆废气超标准等。洞外控制对周边环境和结构物的影响措施不利。
8．参加施工人员(技术人员、管理人员及职工)的应变能力不强，没有对不良施工灾害的预测，一旦出现施工灾害，有时束手无策。
那么施工之前该做些什么准备呢锕工单位在接受施工任务后，首先就是要做好施工的各项准备工作，这类工作细致复杂，涉及面广，直接影响基本工程是否顺利进行。隧道工程施工准备阶段的工作内容如下。
1．临时工程的设计与施工
临时工程内容有临时房屋(含生活、生产房屋)、道路、通信、供水、供电等施工保障性设施。
2．施工现场平面布置
隧道工程为保证正常施工现场，平面布置很重要。隧道工程与其他工程(如路基、桥涵)比临时设施内容较多，材料品种多、机械设备多，场地小。因此，科学的现场平面布置可减少施工干扰。
3．组织资源进场
根据施工进度的要求组织资源(包括劳动力、材料及机器、机械设备等)进场。
4．组织编制隧道施工组织设计
5，组织人员进行现场调查
各级施工部门必须组织有关人员到工地进行技术和施工调查，就地核对设计文件，察看地形、地质，了解当地材料、气候、水文、交通运输、动力及生活物资等供应情况。
6．隧道施工责任成本编制及分包合同的签订
7．隧道施工风险预测
8．征地、拆迁、环保、生活供应、医药卫生等
9．隧道工程施工测量的准备工作
隧道工程施工测量的准备工作如下：
(1)对长大隧道工程设置的精密三角网或精密导线网，应定期对其基准点和水准点进行校核。
(2)对隧道洞外的水准点、中线点应根据隧道平纵面、隧道长度等定期进行复核，洞内控制点应根据施工进度设定。
(3)隧道测量一般要求精度较高，其桩点必须稳定、可靠。因为公路隧道在施工过程中很难用其他方法检验结果，而且测量得是否正确并达到必要的精度，只有在隧道贯通时才知道。因此，隧道施工测量必须以规定的精度认真、慎重地进行，避免产生严重后果，造成浪费和返工。
(4)洞内水准点可与中线点同时埋设，并没在坚硬岩石上，铁芯可用螺栓或道钉。
①设在坚硬岩石或墓碑上的水准点，应修凿成大于5cm直径的半圆顶作标记。
②挖一小洞，放人圆头铁芯，并浇筑混凝土。铁芯为大于20mm的金属棒，顶部制成圆形，下部制成倒钩。
隧道施工准备工作的粗与细、快与慢，直接关系到施工阶段的施工能否顺利进行。准备工作粗，考虑得不周到，会造成在施工过程中缺这少那，影响施工进度，严重的停工等候。所以，施工准备工作关系到施工能否按着规定进度要求实施。在隧道工程整个施工过程占有很重要的地位，是不可敷衍了事的。只有周密、细致、全面地考虑和进行施工准备工作，才能保证施工正常进行。
在未来，地下工程有着广阔的前景。在未来，将会更加因地制宜，开拓地下空间资源和发展其经济效益，这也是当前各国在隧道及地下工程领域中总的发展趋势 。例如，中国在云、贵、川及闽、浙一带可以有选择地利用天然溶洞；在西北黄土高原可利用喷锚支护和加强通风照明来修建窑洞民居。各大城市加强地下交通运输系统和公用管道的规划，以及民防和市政地下工程的总体规划。隧道及地下工程的结构理论研究中，新的学科——地下结构施工力学正在形成。在长大隧道和重点地下工程中，推行施工综合机械化。在软土地层中，采用适合地层条件的盾构、顶管、沉管和连续墙施工方案；在硬岩中采用新型掘进机或高效水钻台车，以及光面爆破和预裂爆破等先进技术。在一些长隧道中采用水平钻井已取得成功。以喷锚支护为基础的新奥法施工，可大力推广。
下午回到学校后，老师又带领我们参观了隧道中心的地下隧道，给我们讲解了城市隧道与山区隧道的不同，使我们对隧道的理解又加深了。
四、感受总结
经过了这次虽然劳累但收获颇丰的实习，我深刻地认识到了土木工程专业极高的复杂性以及将来工作的辛苦，因为我们看到很多隧道都是在野外，条件不佳，此外地形地貌，水土结构，城市布局，交通流量及影响，经费，技术水平等等各种条件直接制约了隧道及地下工程的形式及设计，需要考虑的条件如此之多，无论对于隧道及地下工程的设计还是施工都是一个巨大的考验，这一切的一切，无一不需要土木工程师们打好坚实的基础，虚心学习，努力积累工程实践经验，可见学校安排专业认识实习时十分有必要和有效果的。虽然要成为一个合格的土木工程师有如此多的要求和条件，我却并没有因此而感到气馁，相反激发了我学习的兴趣，我一定要努力学习好目前的课程，以后及时抓住机会参加更多的实践，为成为一个合格的土木工程师不断努力，并建出无愧于土木工程师这个称号的隧道与宏伟的地下工程！