勘测设计.ppt
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隧道工程SUIDAOGONGCHENG第二章隧道工程的勘测设计22.1隧道的工程调查2.2隧道的位置选择2.3隧道线路设计隧道工程SUIDAOGONGCHENG2.4隧道横断面设计2.5隧道勘测设计文件的内容和组成隧道工程SUIDAOGONGCHENG文献资料收集主要指地形地貌、邻近工程、气象、水文地形地貌、邻近工程、气象、水文及区域性地质、用地区域性地质、用地及环境、灾害环境、灾害等资料,目的是规划线路和编制以后的调查计划。
收集资料应以拟建隧道为中轴,取较大范围调查。
2.1隧道的工程调查工程实践中必须重视地质条件对隧道工程的影响,充分做好地质调查工作,查明隧道所处位置的工程地质条件和水文条件,以及隧道施工和运营对环境保护的影响,充分占有资料,避免设计工作中的盲目性。
2.1.12.1.1既有文献资料收集隧道工程SUIDAOGONGCHENG地形地貌资料地形地貌资料地质资料地质资料工程资料工程资料气象资料气象资料用地及环境资料用地及环境资料灾害资料灾害资料文文献献资资料料收收集集指地形图、航空照片和遥感与遥测资料。
地质图、说明书。
邻近隧道及其他土建工程所记录的工程地质水文地质资料。
气温、气压、风速、风向、降水、等。
工程、施工及临时用地。
自然环境文物古迹、自然保护区、居民环境等。
暴雨雪、台风、地震、滑坡等发生的规模、频度。
隧道工程SUIDAOGONGCHENG隧道调查分施工前和施工中两阶段。
2.1.22.1.2地形、地质调查1.1.施工前各阶段的地形与地质调查内容施工前各阶段的地形与地质调查内容1)1)地层、岩性及地质构造变动的性质、类型和规模;2)2)断层、节理、软弱结构面特征及其与隧道的组合关系,围岩的基本物理力学性质;3)3)地下水类型及地下水位、含水层的分布范围及相应的渗透系数、水量和补给关系、水质及其对混凝土的侵蚀性,有无异常涌水、突水;44)崩塌、错落、岩堆、滑坡、岩溶、自然或人工坑洞、采空区、泥石流、湿陷性黄土、流沙、盐渍土、盐岩、多年冻土、雪崩、冰川等不良地质和特殊地质现象;隧道工程SUIDAOGONGCHENG5)5)隧道通过含有害气体或有害矿体的地层时,应查明其分布范围、有害成分和含量,并预测和评价其对施工、营运的影响,提出防治措施;6)6)按中国地震裂度区划图的规定或经地震部门鉴定,确定隧道所处地区的地震动峰值加速度系数。
2.2.施工中工程地质调查应完成的任务施工中工程地质调查应完成的任务1)1)核定岩性、地质构造、地下水等情况,分析判定实际揭露的围岩级别;2)2)采用超前地震波反射、声波反射、地质雷达等物理手段,或采用超前钻孔、平行导坑、试验坑道等进行超前探测,及时预报解决施工中遇到的工程地质和水文地质问题;3)3)为验证和修改(变更)设计及调整施工方案提供依据。
隧道工程SUIDAOGONGCHENG3.3.施工前三阶段勘察的目标内容施工前三阶段勘察的目标内容
(1)
(1)可行性研究勘察可行性研究勘察公路可行性研究按其工作深度,分为预可行性研究预可行性研究和工程可行性研究工程可行性研究。
预可行性研究中的勘察着重是收集和研究既有的文献资料;而在工程可行性研究中,要分析隧道中轴一定范围的地形地貌、邻近工程、气象、水文及区域性地质、用地及环境、灾害等既有资料及沿路线进行地面踏勘,为隧道路线走向比选提供区域地形、地质和环境等基本资料。
(2)
(2)初步勘察初步勘察在踏勘获取资料的基础上,进行初勘,初步查明地形、地质条件及其他环境状况对线路线形、隧道走向、洞口位置、隧道长度以及隧道其他附属工程的影响。
隧道工程SUIDAOGONGCHENG初勘的目的是选择隧道位置选择隧道位置和初步确定围岩类别初步确定围岩类别。
勘察应由有相应资质的地质部门中有经验的地质工程师以现场踏勘、测绘和必要的勘探工作等方式进行,主要查明地形、地貌、地质构造、地层岩性、特殊地质、不良地质、地下水以及其他地质特征。
调查完毕后进行归纳整理和分析研究,写出调查报告书,并附上调查线路图、地质平面图和地质剖面图。
最后要提供的资料:
隧道工程地质说明书;隧道工程地质平面图,洞口、洞身工程地质横断面图;钻孔地质柱状剖面图、试验资料汇总表、航空照片地质解释资料及工程地质照片、野外素描图等。
隧道工程SUIDAOGONGCHENG(3)(3)详细勘察详细勘察在初勘的基础上,进一步用钻探、物探和测试等方法作详细勘察,详细进行地形、地质和环境等调查。
其调查的内容有岩性岩性、地质构造地质构造、地表水及地下水地表水及地下水、地地下资源等下资源等。
岩性调查岩性调查包括岩石的种类和岩石特征,松散堆积物,岩石的物理、力学性质,风化以及变质情况等。
地质构造地质构造包括地层、岩层产状、褶皱、断层与破碎带、节理、劈理及围岩结构完整状态。
地下水地下水与地表水地表水的涌水及枯水状态,地层含水层与隔水层的分布、水的补给来源等。
地下资源地下资源包括矿物资源、天然气、温泉、地热等。
对上述事项应逐个研究和说明,着重考虑对隧道的设计与施工的影响,而不必作理论上的详细讨论。
隧道工程SUIDAOGONGCHENG详细勘察的方法主要有地球物理勘探地球物理勘探(简称物探)和化化学勘探学勘探(简称化探)等,而在隧道工程勘测中主要应用物理勘探,其中最常用是电阻法与弹性波法两种,是测定断层、软弱带、地质构造的好方法,但应与钻探配合、对照。
此外还有简易钻探法,如螺旋钻、冲击钻等。
随着科技的发展,一些成熟的技术也移植到了地质钻探中来,如将微型摄影仪放人钻孔内,能将孔内的全部情况拍摄成连续照片或反映在电视屏幕上等。
对于重要的长大隧道的地质调查,还可以采用遥感技术,在工程地质测绘中可以更客观更全面地看到在地球上观测时看不到或看不清楚的现象。
此外,电阻法在土质隧道中可在一定范围内探明砂砾层(含水层)。
还可以在钻孔内对透水层的分布、以及地下各含水层情况给出明确的结果。
隧道工程SUIDAOGONGCHENG(4)(4)水文勘察水文勘察隧道与地下水的影响关系,主要是两个方面,一是隧道内出现涌水涌水,将恶化隧道围岩稳定状态,导致施工困难,增大工程造价;另一个就是枯水枯水,造成隧道周边工业、农业和饮水困难。
涌水可分为集中涌水集中涌水和稳定涌水稳定涌水。
集中涌水有时以突然发生大量涌水的形式出现,往往造成隧道塌方、人身伤亡等重大事故。
要定量掌握集中涌水量是是很困难的,主要应估计集中涌水对工程安全有影响的涌水位置、涌水压力、最大涌水量、稳定涌水量、山体稳定情况等。
枯水调查枯水调查的主要内容有河(溪)流的流域和流量,水利资源的利用情况,泉水、地下水的状态,植被、气象与隧道涌水的有关连问题,以往工程的枯水资料等。
隧道工程SUIDAOGONGCHENG4.4.详细勘察应提供的资料详细勘察应提供的资料1)概况概况:
调查的目的、场所、范围、内容、方法、时间及参加人员等。
2)地形地质概况及岩石种类地形地质概况及岩石种类:
地形、地貌概况、区城地质概况、气象和周边环境,地质时代、岩相、风化及变质情况、物理力学性质及对工程的影响以及岩石的流变特性等;地层分布,成层状态、褶曲、断层、破碎带、层理、片理、节理等及其对工程的影响。
3)各种相关的图纸各种相关的图纸:
隧道地形地质平面图;隧道地质纵断面图;隧道洞口附近地形图;隧道洞口附近地质纵断面图以及洞口附近地质横断面图。
隧道工程SUIDAOGONGCHENG4)围岩分级情况,重大地质问题评价,钻探、试验资料整编等。
5)调查中遗留问题、隧道选线、设计及施工时应注意的问题及有关进一步调查的建议。
隧道地区的气象条件对隧道选线、设计、洞外场地布置和各种施工设备、施工组织管理的设计等方面都有直接影响。
在隧道工程设计施工中,必须依据气象条件选择防冻混凝土、混凝土骨料及用水的保温、施工道路等;另外隧道洞口附近的防风挡墙、预防风吹雪构造物、植树带的位置、洞口排出废气的流动方向等还受洞口附近的风向、风速的影响。
2.1.32.1.3气象调查隧道工程SUIDAOGONGCHENG降雨降雨降雪降雪气温、地温气温、地温风向、风速风向、风速雾雾雪崩、风吹雪雪崩、风吹雪洪水洪水年降雨量、月平均降雨量、日最大降雨量、小时最大降雨量。
最大降雪日、最大积雪量、积雪期、最大日降雪量、雪密度、雪温。
年平均气温、绝对最高最低气温、日温差;冻结期、冻结深度、多年冻土深度,水温。
频率分布(年间、月间、日间)。
降雾天数和程度(能见度)。
场所、规模、频度、时期、种类。
洪水量、水位、时期。
气气象象调调查查内内容容隧道工程SUIDAOGONGCHENG
(1)
(1)自然环境调查自然环境调查调查隧道场区及邻近地区相关地表水系、地下水露头、涌泉、温泉、沼泽、天然和人工湖泊、植被、矿产资源以及动植物生态等自然环境状况。
(2)
(2)社会环境调查社会环境调查调查隧道场区内土地使用情况、农田、水利设施、建筑物、地下管线情况等。
(3)(3)生活环境调查生活环境调查调查生产生活用水、交通状况、施工和营运噪声、振动、污水及废气排放等对生态环境的影响;调查和预测施工和运营中地下水大量流失可能造成地表沉降、塌陷、地面建筑物的破坏、民众生产生活用水枯竭等环境问题的影响程度。
2.1.42.1.4工程环境调查隧道工程SUIDAOGONGCHENG隧道运营过程中排出的废气和噪声受气象条件和通车情况影响而随时变化,应当进行全年测定,并作出隧道建成前后的比较。
(4)(4)施工条件调查施工条件调查调查施工便道、施工场地、弃渣场地、供水、供电、通讯条件和建筑材料的来源、品质、数量等以及其他可能影响施工的因素。
(5)(5)工程环境评价报告工程环境评价报告根据隧道工程环境调查的结果,对其环境做出评价,提交环境评价报告。
报告的内容主要包括:
本地区环境工程的概要、必要性及其评价效果;环境现状;环境预测、评价和保护措施等一系列内容。
应按照国家有关规定,在工程设计或施工中,要采取相应的措施,力求满足环境保护的要求,防止环境破坏。
隧道工程SUIDAOGONGCHENG2.2隧道位置选择山区公路线形设计根据地形条件有绕行绕行方案、路堑路堑方案和隧道隧道方案等。
隧道方案与前两种方案相比较,能使线路平缓顺直,病害少,维修简单,缩短线路,节省运输时间,还能最大限度地减少道路修建对自然植被的破坏。
公路隧道应设计为永久性永久性的构造物。
隧道设计应满足公路交通规划的要求,其建筑限界、断面净空、隧道主体结构以及营运通风、照明等设施,应按公路工程技术标准(JTGB01)规定的预测交通量设计。
当近期交通量不大时,可采取一次设计,分期修建。
隧道总体设计应遵循以下原则:
隧道工程SUIDAOGONGCHENG1)1)综合比选隧道各轴线方案的走向、平纵线形、洞口位置等,提出推荐方案。
地质条件很差时,特长隧道的位置应控制路线走向,以避开不良地质地段;长隧道位置亦应尽可能避开不良地质地段,并与路线走向综合考虑;中、短隧道可服从路线走向。
2)2)根据公路等级和设计速度确定车道数和建筑限界。
3)3)根据隧道长度、交通量及其构成、交通方向以及环保要求等,选择合理的通风方式,确定通风、照明、交通监控等机电设施的设置规模。
4)4)对隧道内外防排水系统、消防给水系统、辅助通道、弃渣处理、管理设施、交通工程设施、环境保护等作综合考虑。
5)5)当隧道与相邻建筑物互有影响时,应在设计与施工中采取必要的措施。
隧道工程SUIDAOGONGCHENG隧道位置选择包括洞洞身身位位置置和洞洞口口位位置置的选择两项,主要以地形、地质为主等进行综合考虑。
11按地形条件选择隧道位置按地形条件选择隧道位置2.2.12.2.1隧道洞身位置选择公路隧道是克服地形障碍的有效手段,地形障碍包括高高程障碍
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