隧道簡答題題庫及答案1.隧道洞口段常采用“套拱”結(jié)構(gòu)，請說明套拱的受力機理、施工順序及兩道環(huán)向施工縫的防水處理細節(jié)?！敬鸢浮刻坠笆芰C理：先施作的外層拱圈作為臨時承載殼，承受洞口淺埋段松弛土壓力并控制早期變形；后施作的內(nèi)層拱圈與圍巖、外層拱圈共同形成疊合截面，承擔長期荷載并提高安全系數(shù)。施工順序：①測量放線并預留變形量；②施作洞口管棚（φ108mm，長30m，外插角3°）；③跳挖上臺階核心土，初噴混凝土4cm；④架設(shè)外層鋼拱架（I18），間距0.5m，掛φ8@150mm鋼筋網(wǎng)，復噴至設(shè)計厚度25cm；⑤徑向注漿加固拱腳；⑥滯后30m施作內(nèi)層拱圈，采用1.2m厚C35鋼筋混凝土，內(nèi)置H200×200型鋼骨架；⑦拱腳設(shè)φ32鎖腳錨管，L=4.5m，注漿壓力1.2MPa。環(huán)向施工縫防水：外層縫設(shè)1.5mm厚鍍鋅鋼板止水帶+遇水膨脹膩子條，內(nèi)層縫采用φ20mm注漿管+雙道遇水膨脹止水膠，縫內(nèi)涂刷2mm厚水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料，二次襯砌完成后通過注漿管注入改性環(huán)氧樹脂，注漿壓力0.8MPa，保持30min無滲漏。2.某雙線高速鐵路隧道穿越灰?guī)r與頁巖互層，巖層產(chǎn)狀285°∠42°，隧道軸線走向198°，埋深220m?，F(xiàn)場實測最大主應(yīng)力σ1=14.7MPa，方向N5°E。試判斷隧道可能發(fā)生的巖爆等級，并給出三級支護參數(shù)及微震監(jiān)測布置方案。【答案】σθ=3σ1?σ3=3×14.7?8.2=36MPa，巖石單軸抗壓強度Rc=82MPa，σθ/Rc=0.44，屬中等巖爆。支護參數(shù)：①一級支護：φ25mm系統(tǒng)錨桿，L=3.5m，梅花形1.2m×1.2m，墊板150mm×150mm×10mm；φ8@150mm鋼筋網(wǎng)，C25噴射混凝土厚12cm；②二級支護：H175×175×7.5×11鋼拱架，間距1.0m，拱腳設(shè)φ32鎖腳錨管L=4m；③三級支護：35cm厚C30鋼筋混凝土二次襯砌，摻鋼纖維40kg/m3，抗拉強度≥4.5MPa。微震監(jiān)測：在掌子面后方20m、50m、100m各布1個三軸加速度傳感器，頻率響應(yīng)0.5Hz–10kHz，靈敏度1000mV/g；采用時差定位法，定位誤差≤5m；設(shè)定能量閾值E0=1×10?J，當累計事件數(shù)>15次/24h或單次能量>1×10?J時啟動人員撤離程序。3.盾構(gòu)隧道在富水砂卵石地層中掘進，刀盤扭矩異常升高至5200kN·m（額定4500kN·m），同時出渣口連續(xù)出現(xiàn)直徑>300mm漂石。請分析原因并給出五步處理措施，要求不影響地表沉降控制。【答案】原因：刀盤開口率35%不足，φ300mm漂石無法順利進入土艙，導致二次破碎及刀盤卡滯；卵石含量>75%使土艙內(nèi)摩擦角驟增，扭矩上升。處理：①停機前采用1.2bar氣壓保持土艙壓力，防止地下水突涌；②利用刀盤伸縮功能后退15cm，啟動回轉(zhuǎn)高壓水槍（35MPa）對刀盤前方局部沖刷5min，松動漂石；③通過螺旋輸送機反轉(zhuǎn)+人工閘門控制，分3次排出大塊卵石，每次排出量≤0.3m3，同步補充膨潤土漿液（密度1.18g/cm3，黏度45s）維持壓力平衡；④在盾尾后方第5環(huán)處采用雙液漿（W:C=1:1，水玻璃模數(shù)2.4，體積比1:0.6）進行環(huán)向注漿，注漿量0.8m3/環(huán)，壓力0.25MPa，填充卵石空隙，抑制后續(xù)沉降；⑤重新掘進時降低推力至8000kN，轉(zhuǎn)速1.2rpm，同步注漿量增至6.2m3/環(huán)，最終地表沉降3.2mm，滿足±10mm控制標準。4.某隧道采用三臺階七步流水法施工，上臺階核心土寬度3.2m，高度3.5m，預留變形量8cm?，F(xiàn)場監(jiān)測顯示拱頂下沉速率由0.25mm/d突增至1.8mm/d，請給出原因排查清單及針對性加固方案。【答案】排查清單：①復核圍巖級別，發(fā)現(xiàn)掌子面出現(xiàn)滑移鏡面，巖層傾角52°與隧道軸線小角度相交，判定為Ⅳ級偏壓；②核心土留置寬度不足，僅為隧道跨度0.28倍（規(guī)范要求≥0.4倍）；③上臺階一次開挖進尺2.0m，超過設(shè)計1.0m；④鎖腳錨管未按設(shè)計打設(shè)，實測僅2.5m（設(shè)計4m），且注漿飽滿度<60%。加固方案：①立即封閉掌子面，噴混凝土8cm厚，打設(shè)φ42mm小導管超前支護，L=4.5m，外插角12°，環(huán)向間距0.3m，注漿漿液為超細水泥（D50=6μm），水灰比0.8，注漿壓力1.0MPa；②核心土加寬至5.5m，臺階長度縮短至3m，增設(shè)臨時仰拱（I16型鋼），間距0.5m；③補打φ25mm中空注漿錨桿，L=4m，環(huán)縱間距1m×1m，注漿壓力1.5MPa；④在拱腳增設(shè)φ89mm管棚，L=6m，仰角30°，注漿量0.8m3/根；⑤監(jiān)測頻率由1次/d加密至2次/d，當拱頂下沉速率<0.2mm/d持續(xù)3d后恢復正常施工。5.隧道二次襯砌采用C35防水混凝土，抗?jié)B等級P10，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)距施工縫0.6m處出現(xiàn)0.3mm寬貫穿裂縫，雨季滲水速率15mL/min。請給出裂縫成因分析及三步治理工藝，要求28d后滲水速率<0.1mL/min。【答案】成因：混凝土入模溫度32℃，環(huán)境溫度18℃，溫差14℃導致溫度收縮；施工縫處止水帶偏位12mm，降低約束效應(yīng)；拆模時間48h，早期強度不足，拉應(yīng)力>混凝土抗拉強度2.2MPa。治理：①沿裂縫以45°角鉆斜孔，孔徑8mm，孔深20cm，間距15cm，埋設(shè)φ6mm注漿針頭；②采用低黏度改性環(huán)氧樹脂（黏度25mPa·s，初始固化時間3h），注漿壓力0.3MPa，自下而上逐孔注漿，直至相鄰孔溢漿；③表面騎縫涂刷2mm厚高滲透環(huán)氧膠泥，寬度10cm，再粘貼200mm寬TPO防水卷材，熱風焊接搭接80mm；28d后滲水速率降至0.05mL/min，滿足要求。6.某城市淺埋暗挖隧道下穿運營地鐵線，凈距僅2.8m，地鐵線日運營18h，列車通過頻率3min/趟，軌道允許沉降5mm。請給出“洞樁法”施工步序及列車運營時段沉降控制技術(shù)?！敬鸢浮坎叫颍孩僭谒淼纼蓚?cè)采用φ108mm跟管鉆進施作雙排管幕，長36m，間距0.4m，注水泥水玻璃雙液漿，注漿壓力0.6MPa；②開挖導洞（3m×4m），施作800mm直徑鉆孔灌注樁，間距1.2m，混凝土C30，樁頂設(shè)1000mm×800mm冠梁；③跳挖中洞，分六部開挖，每部進尺0.5m，及時架設(shè)I20b鋼支撐，間距0.5m；④施作頂縱梁（1200mm×1000mm，C40），采用早強混凝土，8h強度達20MPa；⑤分段拆除臨時支撐，澆筑二次襯砌，分段長度6m。沉降控制：列車運營時段（5:30–23:30）采用“夜間注漿+白天限速”模式，夜間利用地鐵停運窗口（0:00–5:00）對管幕間土體進行補償注漿，注漿量0.3m3/m，壓力0.25MPa；白天列車限速25km/h，軌道巡檢2次/d，實測最大沉降2.8mm，滿足5mm限值。7.隧道通風系統(tǒng)采用縱向射流風機，設(shè)計風量Q=540m3/s，需計算隧道斷面當量直徑De、沿程阻力系數(shù)λ及風機全壓升ΔP，并驗證風機功率是否滿足需用功率。已知隧道內(nèi)輪廓面積A=68.4m2，濕周χ=32.8m，隧道長L=3.2km，設(shè)計風速v=7.9m/s，空氣密度ρ=1.2kg/m3，阻力系數(shù)λ=0.025，射流風機效率η=0.78，安全系數(shù)k=1.2?！敬鸢浮緿e=4A/χ=4×68.4/32.8=8.34m；Re=vDe/ν=7.9×8.34/(1.5×10??)=4.39×10?，屬完全粗糙區(qū)，λ=0.025不變；沿程阻力ΔPf=λ(L/De)ρv2/2=0.025×(3200/8.34)×1.2×7.92/2=284Pa；局部阻力（入口、出口、彎道等）Σξ=2.1，ΔPl=Σξρv2/2=2.1×1.2×7.92/2=78Pa；總阻力ΔP=284+78=362Pa；風機全壓升需克服ΔP并預留k=1.2，故ΔPfan=362×1.2=434Pa；單臺射流風機風量q=10m3/s，需并聯(lián)54臺；理論功率P=ΔPfan·Q/η=434×540/0.78=3.0×10?W=300kW；選用2×160kW雙速風機，高速檔功率320kW>300kW，滿足要求。8.隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，臨界風速是控制煙氣逆流的關(guān)鍵參數(shù)。給定隧道坡度+2%，火災(zāi)熱釋放率Q?=30MW，隧道高度H=8.5m，請采用Thomas公式計算臨界風速vc，并驗證是否滿足NFPA502對人員疏散的要求?！敬鸢浮縏homas公式：vc=0.292[Q?/(ρcpg1/2H3/2)]1/3，其中ρ=1.2kg/m3，cp=1.005kJ/(kg·K)，g=9.81m/s2；代入得vc=0.292[30×103/(1.2×1005×√9.81×8.5^1.5)]1/3=3.2m/s；考慮坡度修正系數(shù)k=1+0.037×2=1.074，修正后vc=3.2×1.074=3.44m/s；NFPA502要求vc≤6m/s且≥2.5m/s，3.44m/s在允許區(qū)間，滿足人員疏散要求。9.隧道爆破采用楔形掏槽，炮孔直徑φ42mm，深度3.2m，巖石堅固性系數(shù)f=8，預計循環(huán)進尺2.8m。請計算單孔裝藥量、掏槽孔數(shù)目及總炸藥量，并給出毫秒延時雷管段別安排。【答案】單孔裝藥量：q=0.45×(f)^(1/2)×L×(W/2)2，取W=0.8m，則q=0.45×√8×3.2×0.42=0.65kg，采用φ32mm乳化炸藥，線裝藥密度0.95kg/m，需裝藥長度0.65/0.95=0.68m，實際取0.7m，堵塞長度2.5m；掏槽孔數(shù)目：n=4+6=10孔（四孔楔形+六孔復式）；總炸藥量：掏槽孔10×0.65=6.5kg，輔助孔24×0.5=12kg，周邊孔36×0.3=10.8kg，底板孔8×0.55=4.4kg，合計33.7kg。雷管段別：掏槽1–3段（25ms、50ms、75ms），輔助4–6段（100ms、150ms、200ms），周邊7–8段（250ms、300ms），底板9段（350ms），最大單段藥量10kg，滿足振動安全要求。10.隧道監(jiān)控量測項目包含拱頂下沉、周邊收斂、圍巖內(nèi)部位移。請給出三級預警標準及對應(yīng)的施工響應(yīng)措施，并說明如何用“回歸分析”預測最終位移U∞。【答案】預警標準：Ⅲ級（黃色）單日位移>2mm或累計位移>40mm；Ⅱ級（橙色）單日>4mm或累計>60mm；Ⅰ級（紅色）單日>6mm或累計>80mm。響應(yīng)：Ⅲ級加密監(jiān)測至2次/d，限制爆破進尺至1m；Ⅱ級停工并補打鎖腳錨管，增設(shè)臨時仰拱；Ⅰ級立即撤離人員，啟動應(yīng)急預案，采用注漿加固?；貧w分析：采用指數(shù)函數(shù)U(t)=U∞(1?e?bt)，取前10d數(shù)據(jù)，用最小二乘法求U∞及b；當相關(guān)系數(shù)R2>0.9時認為可靠，若預測U∞>設(shè)計允許值（如拱頂下沉100mm），則提前施作二次襯砌。11.隧道內(nèi)設(shè)置有源道釘照明，間距12m，安裝高度0.8m，設(shè)計亮度0.5cd/m2。請計算單顆道釘光通量Φ，并驗證在半徑500m彎道段是否需加密布置?！敬鸢浮扛鶕?jù)亮度公式L=I/(A·cosθ)，單顆道釘在路面形成直徑2m光斑，平均照度E=10lx，光斑面積A=π×12=3.14m2，則Φ=E·A/η=10×3.14/0.8=39.25lm，取40lm。彎道段停車視距S=V2/[254(φ+i)]+Vt，設(shè)計速度80km/h，φ=0.35，i=2%，t=2s，得S=142m；道釘可視距離D=12m時，彎道內(nèi)側(cè)盲區(qū)ΔS=S?D=130m>60m限值，需加密至6m間距。12.隧道逃生通道采用φ800mm鋼管，長度450m，入口與隧道內(nèi)高差12m。請計算人員滑行時間t，并校核是否滿足6min疏散要求。假設(shè)摩擦系數(shù)μ=0.3，鋼管傾角θ=15°?！敬鸢浮考铀俣萢=g(sinθ?μcosθ)=9.81×(0.2588?0.3×0.9659)=0.56m/s2；滑行距離s=450m，初速度0，則t=√(2s/a)=√(2×450/0.56)=40s；考慮入口加速段與出口減速段，總時間約50s?6min，滿足要求。13.隧道襯砌背后注漿采用水泥水玻璃雙液漿，要求凝膠時間30s，強度≥2MPa（1h）。已知水玻璃模數(shù)M=2.4，波美度40°Bé，水泥漿水灰比0.8。請計算體積比及注漿壓力?！敬鸢浮磕z時間T=15+2.5Vw/Vc，要求T=30s，則Vw/Vc=6；水泥漿密度1.52g/cm3，水玻璃密度1.38g/cm3；體積比Vc:Vw=1:0.6，實測凝膠時間28s；強度試驗1h達2.3MPa，滿足要求；注漿壓力0.3–0.5MPa，低于初支與圍巖接觸壓力0.6MPa，安全。14.隧道穿越煤層，瓦斯壓力0.45MPa，含量8m3/t。請給出揭煤防突措施及效果檢驗指標。【答案】措施：①超前鉆孔φ89mm，長度60m，終孔間距5m，控制范圍隧道輪廓外8m；②排放時間24h，瓦斯抽放率≥30%；③效果檢驗采用鉆屑指標法，測定鉆屑量Smax<4kg/m，瓦斯解吸指標K1<0.4mL/(g·min1/2)；④驗證孔φ42mm，長度12m，預測指標低于臨界值后方可揭煤；⑤揭煤時保持風速≥1.5m/s，回風瓦斯?jié)舛?lt;0.5%。15.隧道內(nèi)設(shè)置電伴熱消防管道，管徑DN150，保溫層厚度50mm，導熱系數(shù)0.035W/(m·K)，環(huán)境溫度最低25℃，要求管道維持5℃。請計算單位長度熱損失Q，并選型伴熱帶功率?！敬鸢浮繜嶙鑂=ln(Do/Di)/(2πλ)=ln(250/150)/(2π×0.035)=2.34(m·K)/W；溫差ΔT=30K；Q=ΔT/R=30/2.34=12.8W/m；考慮安全系數(shù)1.5，伴熱帶功率≥19.2W/m，選用25W/m自限溫伴熱帶，螺旋纏繞，節(jié)距150mm。16.隧道運營期襯砌出現(xiàn)0.4mm寬環(huán)向裂縫，采用碳纖維布加固。請計算所需層數(shù)及粘貼長度。已知襯砌厚度400mm，混凝土C30，軸力N=850kN/m，彎矩M=165kN·m/m，碳纖維布抗拉強度3400MPa，厚度0.167mm，彈性模量230GPa?！敬鸢浮堪碐B50367計算，混凝土受壓區(qū)高度x=105mm，碳纖維布應(yīng)變εcf=0.008，折減后強度取0.9×3400=3060MPa；所需截面積Acf=Nt/σcf=850×103/3060=278mm2/m；單層布寬300mm提供面積0.167×300=50mm2，需6層；粘貼長度L=σcf·t/(2τ)=3060×0.167/(2×1.5)=170mm，取搭接長度200mm，總長度環(huán)向閉合+搭接=π×11.2m+0.2m=35.4m。17.隧道采用雙側(cè)壁導坑法施工，導洞跨度6m，臺階長度8m，臨時支撐采用I16型鋼，間距0.8m。請計算臨時支撐軸力設(shè)計值，并給出拆除條件?！敬鸢浮柯裆?5m，Ⅳ級圍巖，豎向荷載q=γh=20×35=700kPa，水平荷載e=0.4q=280kPa；臨時支撐承擔0.7倍荷載，單榀受力面積6×0.8=4.8m2，軸力N=0.7×(700+280)×4.8=3.3×103kN；I16截面面積A=26.1cm2，Q235鋼f=215MPa，承載力Nu=215×26.1×102=561kN，需設(shè)4根支撐，單根軸力825kN，滿足。拆除條件：①拱頂下沉速率<0.15mm/d連續(xù)7d；②收斂速率<0.1mm/d；③二次襯砌強度達設(shè)計值100%；④臨時支撐應(yīng)力<0.8f；⑤監(jiān)測數(shù)據(jù)回歸預測最終位移<允許值80%。18.隧道內(nèi)設(shè)置光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)，光纖長度3.2km，空間分辨率3m，溫度精度±1℃。請給出標定方法及報警閾值設(shè)定?！敬鸢浮繕硕ǎ翰捎煤銣厮?，設(shè)定20℃、40℃、60℃三點，每點穩(wěn)定30min，記錄斯托克斯/反斯托克斯比值，建立溫度比值曲線，線性度R2>0.999；現(xiàn)場段標定每500m設(shè)1處加熱電纜，功率200W，升溫至60℃，驗證定位誤差<3m。報警閾值：①差溫報警：溫升速率5℃/min；②定溫報警：60℃；③分區(qū)平均溫度高于背景溫度10℃；④多點相關(guān)：連續(xù)3個區(qū)間同時觸發(fā)，避免誤報。19.隧道掘進遇到高壓富水斷層，涌水量420m3/h，水壓1.8MPa。請設(shè)計注漿堵水方案，給出注漿孔布置、材料配比及結(jié)束標準?！敬鸢浮孔{孔：采用φ115mm鉆孔，孔深25m，隧道輪廓外5m布設(shè)，孔距1.5m，梅花形，共6環(huán)72孔；材料：超細水泥（D50<6μm）+微膨脹劑（UEA8%），水灰比0.6，摻2%水玻璃，凝膠時間45s；注漿壓力：P=1.5Pw=2.7MPa，分段升壓，每段0.3MPa，穩(wěn)壓10min；結(jié)束標準：①單孔吸水量<0.2L/min；②總涌水量<20m3/h；③巖體透水率q<1Lu；④聲波測試P波速提高>15%。20.隧道內(nèi)設(shè)置LED照明，基本段功率密度目標值≤2.5W/m2，設(shè)計亮度6cd/m2。請計算燈具光效要求及年節(jié)電量。隧道長3km，雙洞，燈具間距8m，單側(cè)布置。【答案】單洞面積A=3×1000×8.5=25500m2，總功率目標P≤2.5×25500=63.75kW；燈具數(shù)量N=3000/8=375套，單燈功率P1≤63750/375=170W；所需光通量Φ=E·A·K/η，E=6×10=60lx（瀝青路面），K=0.8，η=0.8，Φ=60×25500×0.8/0.8=1.53×10?lm；光效ηl=Φ/P=1.53×10?/63750=24lm/W，實際選用140lm/W燈具，功率45W即可，節(jié)電率(170?45)/170=73.5%；年節(jié)電量ΔE=(170?45)×375×2×24×365/1000=821MWh，折合CO?減排650t。21.隧道采用裝配式仰拱，預制塊寬1.5m，厚0.5m，C40混凝土，單塊重19t。請給出運輸及拼裝工藝，并計算吊裝安全系數(shù)?！敬鸢浮窟\輸：采用專用平板車，載重25t，軌距900mm，隧道內(nèi)鋪設(shè)臨時軌道，速度≤5km/h，設(shè)防溜車器；拼裝：采用10t電動葫蘆雙機抬吊，吊點4個，φ20mmHPB300吊釘，埋深120mm，單釘承載力F=π×202×270/4=84.8kN，4釘總承載力339kN，安全系數(shù)k=339/(19×9.81)=1.8>1.5，滿足；定位采用φ30mm定位銷，誤差±2mm，接縫設(shè)遇水膨脹止水條，拼裝時間<15min/塊。22.隧道內(nèi)設(shè)置CO濃度監(jiān)測，允許濃度≤30ppm。某段實測峰值45ppm，需開啟風機。請計算所需通風量Q，并給出風機啟停邏輯。隧道長1500m，斷面60m2，設(shè)計車流2000veh/h，柴油車比例15%，CO排放量q=0.053m3/(veh·km)?！敬鸢浮緾O排放量QCO=q·N·L=0.053×2000×0.15×1.5=23.85m3/h=6.63L/s；稀釋風量Q=QCO/(C?C0)，C=45ppm=45×10??，C0=0，Q=6.63/(45×10??)=1.47×10?m3/s·km=147m3/