1、隧道工程理論與實(shí)踐設(shè)計(jì)(第1部分概述)一、對(duì)隧道工程設(shè)計(jì)的基本認(rèn)識(shí)一、對(duì)隧道工程設(shè)計(jì)的基本認(rèn)識(shí) 隧道設(shè)計(jì)與其他工程設(shè)計(jì)有著截然不同的性質(zhì)，其隧道設(shè)計(jì)與其他工程設(shè)計(jì)有著截然不同的性質(zhì)，其設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)程序都有其自身的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)程序都有其自身的特點(diǎn)。因此，了解和認(rèn)識(shí)隧道工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是極為重要的。因此，了解和認(rèn)識(shí)隧道工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是極為重要的。主要表現(xiàn)有下列幾點(diǎn)：主要表現(xiàn)有下列幾點(diǎn)：隧道工程理論與實(shí)踐隧道工程理論與實(shí)踐第1部分 隧道設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述1 1工程環(huán)境的特殊性工程環(huán)境的特殊性隧道工程所處的環(huán)境條件與地面工程是全然不同的。隧道工程所處的環(huán)境條件與地面工程是全然不同

2、的。受力條件（不明確性）受力條件（不明確性）約束條件（結(jié)構(gòu)約束變形）約束條件（結(jié)構(gòu)約束變形）設(shè)計(jì)施工方法設(shè)計(jì)施工方法( (相互依賴）相互依賴）地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)環(huán)境 科學(xué)地認(rèn)識(shí)地質(zhì)環(huán)境對(duì)地下結(jié)構(gòu)體系的影響是正科學(xué)地認(rèn)識(shí)地質(zhì)環(huán)境對(duì)地下結(jié)構(gòu)體系的影響是正確地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的前提確地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的前提 隧道工程理論與實(shí)踐隧道工程理論與實(shí)踐第1部分 隧道設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述2 2結(jié)構(gòu)體系及其形成結(jié)構(gòu)體系及其形成 結(jié)構(gòu)體系是由周圍地質(zhì)體和各種支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系是由周圍地質(zhì)體和各種支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的, ,即：即： 洞室結(jié)構(gòu)體系洞室結(jié)構(gòu)體系= =周圍地質(zhì)體周圍地質(zhì)體+ +支護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu) 形成則是通過施工過程或

3、是一定的力學(xué)過程來實(shí)現(xiàn)形成則是通過施工過程或是一定的力學(xué)過程來實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)過程大體上可作如下表達(dá)：的。這個(gè)過程大體上可作如下表達(dá)： 開挖開挖 支護(hù)支護(hù) 時(shí)間時(shí)間 原始圍巖原始圍巖 毛洞毛洞 支護(hù)體系支護(hù)體系 穩(wěn)定洞室穩(wěn)定洞室與之相適應(yīng)的力學(xué)過程如下所示：與之相適應(yīng)的力學(xué)過程如下所示：隧道工程理論與實(shí)踐隧道工程理論與實(shí)踐第1部分 隧道設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述隧道工程理論與實(shí)踐隧道工程理論與實(shí)踐第1部分 隧道設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述 隧道設(shè)計(jì)的基本思路隧道設(shè)計(jì)的基本思路 3經(jīng)驗(yàn)、實(shí)踐與與設(shè)計(jì) 隧道工程是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性極強(qiáng)的學(xué)科,長(zhǎng)期以來都是憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)施工的。這些大量的、豐富的經(jīng)驗(yàn)中有許多都是符合科學(xué)的,有一定的理論基礎(chǔ)。因此

4、把這些行之有效的經(jīng)驗(yàn)提高到理論上來認(rèn)識(shí)和理解,是隧道設(shè)計(jì)的一個(gè)重要任務(wù),它也是隧道設(shè)計(jì)的實(shí)踐基礎(chǔ)。隧道工程理論與實(shí)踐隧道工程理論與實(shí)踐第1部分 隧道設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述隧道工程理論與實(shí)踐隧道工程理論與實(shí)踐第1部分 隧道設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述4 4荷載荷載結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)材料的不可分割性材料的不可分割性 隧道工程象地面工程一樣也是一個(gè)結(jié)構(gòu)體系隧道工程象地面工程一樣也是一個(gè)結(jié)構(gòu)體系 地面結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)構(gòu)成的，承受著風(fēng)荷載、壓力地面結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)構(gòu)成的，承受著風(fēng)荷載、壓力等外載；而地下結(jié)構(gòu)；則是圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)組等外載；而地下結(jié)構(gòu)；則是圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)組成的結(jié)構(gòu)體系；荷載主要來自圍巖，而這種結(jié)構(gòu)體成的結(jié)構(gòu)體系；荷載主要來自圍巖，而這種結(jié)

5、構(gòu)體系的主要材料是由絕大部分的圍巖構(gòu)成的?；炷料档闹饕牧鲜怯山^大部分的圍巖構(gòu)成的。混凝土及其他支護(hù)材料只占很小部分。及其他支護(hù)材料只占很小部分。 圍巖既是承載結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要組成部分，也是構(gòu)成承載結(jié)構(gòu)的基圍巖既是承載結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要組成部分，也是構(gòu)成承載結(jié)構(gòu)的基本的建筑材料，既承受一定荷載的結(jié)構(gòu)體，又是造成荷載的主要來源本的建筑材料，既承受一定荷載的結(jié)構(gòu)體，又是造成荷載的主要來源，這種三位（荷載、材料、承載單元）一體的特征與地面工程是完全，這種三位（荷載、材料、承載單元）一體的特征與地面工程是完全不同的。研究三者的內(nèi)在聯(lián)系是異常重要的。不同的。研究三者的內(nèi)在聯(lián)系是異常重要的。 隧道的設(shè)計(jì)和計(jì)算

6、的對(duì)象應(yīng)該是圍巖。過去我們并沒有充分地認(rèn)隧道的設(shè)計(jì)和計(jì)算的對(duì)象應(yīng)該是圍巖。過去我們并沒有充分地認(rèn)識(shí)到圍巖的這些作用。而把重點(diǎn)放在襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算上，顯然識(shí)到圍巖的這些作用。而把重點(diǎn)放在襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算上，顯然是不合適的。是不合適的。 圍巖既然是主要承載單元圍巖既然是主要承載單元, , 在設(shè)計(jì)中，就必須樹立充分發(fā)揮圍巖在設(shè)計(jì)中，就必須樹立充分發(fā)揮圍巖承載作用，即最大限度地利用周邊圍巖的支護(hù)功能的基本觀點(diǎn)。從這承載作用，即最大限度地利用周邊圍巖的支護(hù)功能的基本觀點(diǎn)。從這一點(diǎn)出發(fā)，修筑一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的洞室結(jié)構(gòu)中，雖然開挖和支護(hù)都是重一點(diǎn)出發(fā)，修筑一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的洞室結(jié)構(gòu)中，雖然開挖和支護(hù)都是重要

7、的，但搞好開挖作業(yè)，提高開挖作業(yè)質(zhì)量遠(yuǎn)較支護(hù)作業(yè)重要。要的，但搞好開挖作業(yè)，提高開挖作業(yè)質(zhì)量遠(yuǎn)較支護(hù)作業(yè)重要。 隧道工程理論與實(shí)踐隧道工程理論與實(shí)踐第1部分 隧道設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述隧道工程理論與實(shí)踐隧道工程理論與實(shí)踐5 5設(shè)計(jì)、施工的一體化設(shè)計(jì)、施工的一體化 在隧道工程中，設(shè)計(jì)與施工是密不可分的，特別在隧道工程中，設(shè)計(jì)與施工是密不可分的，特別是要建立是要建立“施工中設(shè)計(jì)施工中設(shè)計(jì)”的基本觀點(diǎn)，研究和建立施的基本觀點(diǎn)，研究和建立施工中設(shè)計(jì)的基本原則、方法和模式，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)施工的工中設(shè)計(jì)的基本原則、方法和模式，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)施工的一體化體制。一體化體制。第第1部分部分 隧道設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述隧道設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述二、二、

8、隧道設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和存在的問題隧道設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和存在的問題1 1地質(zhì)調(diào)查不到位，預(yù)設(shè)計(jì)有較大盲目性，施工階段的地質(zhì)工作差，地質(zhì)調(diào)查不到位，預(yù)設(shè)計(jì)有較大盲目性，施工階段的地質(zhì)工作差，造成施工大幅度地變更設(shè)計(jì)的現(xiàn)象；造成施工大幅度地變更設(shè)計(jì)的現(xiàn)象；2 2隧道設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化程度；隧道設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化程度；3 3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)“重襯砌，輕初支或超前支護(hù)重襯砌，輕初支或超前支護(hù)”觀念，沒有根本改變；觀念，沒有根本改變；4 4軟弱破碎圍巖的設(shè)計(jì)方法不完善，如穩(wěn)定掌子面的設(shè)計(jì)方法等軟弱破碎圍巖的設(shè)計(jì)方法不完善，如穩(wěn)定掌子面的設(shè)計(jì)方法等5 5防排水設(shè)計(jì)始終是薄弱環(huán)節(jié)；防排水設(shè)計(jì)始終是薄弱環(huán)節(jié)； 6 6環(huán)境意識(shí)薄弱，缺乏

9、對(duì)周邊環(huán)境和結(jié)構(gòu)物影響的有效的評(píng)估環(huán)境意識(shí)薄弱，缺乏對(duì)周邊環(huán)境和結(jié)構(gòu)物影響的有效的評(píng)估7 7設(shè)計(jì)、施工分離的體制，制約了隧道施工技術(shù)的發(fā)展，不能充分設(shè)計(jì)、施工分離的體制，制約了隧道施工技術(shù)的發(fā)展，不能充分發(fā)揮采用新技術(shù)、新方法、新工藝、新材料的積極性；發(fā)揮采用新技術(shù)、新方法、新工藝、新材料的積極性；8 8沒有真正地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵，必需建立設(shè)計(jì)施工檢驗(yàn)地沒有真正地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵，必需建立設(shè)計(jì)施工檢驗(yàn)地質(zhì)預(yù)測(cè)量測(cè)反饋修正設(shè)計(jì)的一體化的設(shè)計(jì)施工管理系統(tǒng)質(zhì)預(yù)測(cè)量測(cè)反饋修正設(shè)計(jì)的一體化的設(shè)計(jì)施工管理系統(tǒng)隧道工程理論與實(shí)踐隧道工程理論與實(shí)踐第第1 1部分部分 隧道設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述隧道設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述三三

10、、隧道設(shè)計(jì)的基本理念、隧道設(shè)計(jì)的基本理念隧道設(shè)計(jì)的四大理念隧道設(shè)計(jì)的四大理念 “圍巖是主題圍巖是主題”、“支護(hù)是手段支護(hù)是手段”、“實(shí)踐是基礎(chǔ)實(shí)踐是基礎(chǔ)”、“解析是驗(yàn)證解析是驗(yàn)證”。圍巖是主題：圍巖是主題：設(shè)計(jì)一切考慮都要圍繞設(shè)計(jì)一切考慮都要圍繞“圍巖圍巖”這個(gè)這個(gè)“主題主題” 如如在堅(jiān)硬圍巖中，采用少損傷遺留圍巖的方法，在軟弱破碎圍巖中采在堅(jiān)硬圍巖中，采用少損傷遺留圍巖的方法，在軟弱破碎圍巖中采用各種手段增強(qiáng)圍巖的自支護(hù)能力的方法用各種手段增強(qiáng)圍巖的自支護(hù)能力的方法。支護(hù)是手段：支護(hù)是手段：隧道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。包括圍巖隧道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。包括圍巖自身、初期支護(hù)

11、、超前支護(hù)、襯砌等，都是輔助圍巖的手段，有提自身、初期支護(hù)、超前支護(hù)、襯砌等，都是輔助圍巖的手段，有提高圍巖強(qiáng)度的，有防止圍巖掉塊、風(fēng)化的，有減少圍巖松弛的，有高圍巖強(qiáng)度的，有防止圍巖掉塊、風(fēng)化的，有減少圍巖松弛的，有提高結(jié)構(gòu)安全度的等。提高結(jié)構(gòu)安全度的等。 隧道工程理論與實(shí)踐隧道工程理論與實(shí)踐第第1 1部分部分 隧道設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述隧道設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述 實(shí)踐是基礎(chǔ)：實(shí)踐是基礎(chǔ)： 到目前為止，隧道的預(yù)設(shè)計(jì)仍然到目前為止，隧道的預(yù)設(shè)計(jì)仍然是以是以“經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)”或或“類比設(shè)計(jì)類比設(shè)計(jì)”為基礎(chǔ)的。實(shí)踐為基礎(chǔ)的。實(shí)踐不斷地豐富了經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和類比設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法。不斷地豐富了經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和類比設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法。 解析是