中交第一公路勘察设计研究院有限公司 复杂地质公路隧道修建技术 与节能对策 报告人：韩常领 二○一四年十一月.

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1 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 复杂地质公路隧道修建技术 与节能对策 报告人：韩常领 二○一四年十一月

2 目 录 第一部分 概 述 第二部分 复杂地质隧道修建技术 第三部分 隧道安全与节能对策 第四部分 结 语

3 第一部分 概 述

4 一 概 述 截至2013年底，全国公路隧道为11359处、960.56万米。
一 概 述 截至2013年底，全国公路隧道为11359处、960.56万米。 其中，特长隧道562处、250.69万米，长隧道2303处、393.62万米。 陕西省高速公路截止2013年底通车里程为4363公里，隧道529座，总长426940米，占全省高速公路的9.8%。其中： 大于6000米隧道：5座，长 米； 大于3000米小于6000米隧道：25座，长 米； 长隧道：83座，长 米； 中、短隧道：416座，长130916米。

5 一 概 述 已运营超过10km以上公路山岭隧道有8座， 其中陕西占两座： 第一为陕西终南山隧道 长18.02km
一 概 述 已运营超过10km以上公路山岭隧道有8座， 其中陕西占两座： 第一为陕西终南山隧道 长18.02km 第二为山西西山隧道 长13.65k 第三为山西虹梯关隧道 长13.11km 第四为台湾雪山隧道 长12.9km 第五为甘肃大坪里隧道 长12.2km 第六为陕西包家山隧道 长11.2km 第七为山西宝塔山隧道 长10.2km 第八为四川泥巴山隧道 长10 km 正在设计中的宝汉线西秦岭隧道长约 15.5km，是世界上最长的双向六车道隧道。

6 一 概 述 水下隧道也得到长足发展，穿江过海， 施工方法多样化，有沉管法、盾构法以及钻 爆法。 上海崇明长江隧道—盾构法修建
一 概 述 水下隧道也得到长足发展，穿江过海， 施工方法多样化，有沉管法、盾构法以及钻 爆法。 上海崇明长江隧道—盾构法修建 厦门翔安海底隧道—钻爆法修建 青岛胶州湾海底隧道—钻爆法修建 武汉长江隧道—盾构法修建 港珠澳沉管隧道—沉管法修建，世界级工程 南京纬三路长江隧道—盾构法修建 纵观我国公路隧道的发展，起步较晚，但发展很快。 我国高速公路隧道工程建设成就显著，中国已成为世界上隧道最多、最复杂、发展最快的国家。

7 第二部分 特殊地质隧道修建技术

8 二 特殊地质隧道修建技术 2.1 风积沙地层公路隧道修建技术 工程特性 风积沙属第四纪风积物，系指在风成沙性质上发育起来的土壤。
二 特殊地质隧道修建技术 2.1 风积沙地层公路隧道修建技术 工程特性 风积沙属第四纪风积物，系指在风成沙性质上发育起来的土壤。 具有无粘性、粘聚力小甚至无粘聚力、抗剪强度低、透水性好等特点，在外力作用下极易松散和位移。

9 二 特殊地质隧道修建技术 技术难点 风积沙隧道施工技术难题 9

10 二 特殊地质隧道修建技术 工程灾害

11 二 特殊地质隧道修建技术 1 2 3 修建技术 施工原则： “强超前、防漏滑、短开挖、快支护、勤量测、紧封闭” 超前支护技术：
二 特殊地质隧道修建技术 修建技术 1 施工原则： “强超前、防漏滑、短开挖、快支护、勤量测、紧封闭” 2 超前支护技术： 建议优先选用水平旋喷桩进行超前支护。旋喷注浆固结体咬合度高，单轴抗压强度达11MPa，固沙效果较好。 3 施工方法： 采用台阶临时仰拱分部开挖法施工，尽早闭合，有效控制变形。

12 二 特殊地质隧道修建技术 5 6 修建技术 4 风积沙地层围岩压力计算方法：
二 特殊地质隧道修建技术 修建技术 4 风积沙地层围岩压力计算方法： 1、当覆跨比H/D≤2.0时，按全土柱理论计算；H/D在大于2.0之间，可按谢家烋理论计算。当埋深大于5D时，按埋深5D来计算。 2、风积沙隧道深浅埋分级深度为5D。 5 风积沙隧道施工步距控制原则： 上台阶与下台阶间距为5 m、二衬施做长度为5 m，能相对较好的控制围岩位移 。 6 施工过程位移控制基准: Ⅲ级为收敛变形在400mm以内，可正常施工；Ⅱ级为收敛变形达到400~650mm，此时应及时采取加强支护措施，或施作二次衬砌；Ⅰ级为隧道变形达到650mm及以上，此时应立即停工，并采取加固措施。 当变形速率小于10mm/d时，属于正常变化范围；变形速率在10～20mm/d应加强监控量测，控制变形速率；当变形超过20mm/d时，围岩处于极不稳定状态，应立即停止掌子面掘进。

13 二 特殊地质隧道修建技术 工程应用 神木一号隧道: 位于榆神高速； 进出口为砂岩、中间风积沙段； 左线117m、右线122m通过风积沙地层。

14 二 特殊地质隧道修建技术 1、概述 2.2 冻土区公路隧道修建技术 冻土及分布 冻土指温度在0℃或0℃以下，并含有冰的岩土。
二 特殊地质隧道修建技术 1、概述 2.2 冻土区公路隧道修建技术 冻土及分布 冻土指温度在0℃或0℃以下，并含有冰的岩土。 冻结状态持续时间不到一年的为季节冻土；两年以上者为多年冻土。 按年平均地温，分为高温不稳定和低温稳定冻土。 青藏铁路风火山、昆仑山隧道穿越低温稳定冻土区 G214公路鄂拉山、姜路岭隧道连续穿越季节冻土、高温 不稳定多年冻土和非冻土段。

15 二 特殊地质隧道修建技术 前言 关键技术问题 冻胀力计算方法 多年冻土隧道衬砌结构设计方法 多年冻土隧道保温系统设计
二 特殊地质隧道修建技术 前言 冻土区隧道病害主要是由冻胀与融沉引起。 解决好隧道内水与低温的问题是冻土隧道设计的关键。 目标：多年冻土不融化，季节性冻土不冻结。 关键技术问题 冻胀力计算方法 多年冻土隧道衬砌结构设计方法 多年冻土隧道保温系统设计 多年冻土隧道防排水系统设计 多年冻土隧道施工控制技术

16 二 特殊地质隧道修建技术 2、多年冻土隧道设计 冻胀力计算
二 特殊地质隧道修建技术 2、多年冻土隧道设计 冻胀力计算 目前冻胀力计算还没有统一的方法，仍是国内外都在探讨的技术难题之一，其关键在于合理确定冻胀力量值。 冻胀机理的3种假说： ① 冻融圈整体冻胀理论 ② 含水风化层冻胀说 ③ 积水冻胀说

17 二 特殊地质隧道修建技术 2、多年冻土隧道设计 冻胀力计算 考虑不均匀冻胀的计算方法 洞口季节冻土段 多年冻土段
二 特殊地质隧道修建技术 2、多年冻土隧道设计 冻胀力计算 考虑不均匀冻胀的计算方法 洞口季节冻土段 多年冻土段 式中： 为将衬砌等效为圆形计算得到的冻胀力； h为隧道埋深；D1-D4为冻胀力量值特征参数 冻胀力包络图 冻胀力荷载简化分布形式 冻胀力荷载分布特征

18 二 特殊地质隧道修建技术 2、多年冻土隧道设计 衬砌结构设计 多年冻土及全、强风化冻岩（软质岩类）地层 三层衬砌结构
二 特殊地质隧道修建技术 2、多年冻土隧道设计 衬砌结构设计 多年冻土及全、强风化冻岩（软质岩类）地层 三层衬砌结构 “一次喷锚支护+二次模筑衬砌+隔热防水保温层+三次模筑钢筋混凝土结构+ 隔热保温防火层”。 冻岩（硬质岩类及中风化、弱风化、微风化软质岩类） 双层复合式衬砌结构 “一次喷锚支护+隔热防水保温层+二次模筑钢筋混凝土结构” 或“一次喷锚支护+防水层+二次模筑钢筋混凝土+隔热保温防火层”。

19 二 特殊地质隧道修建技术 防冻保温系统设计 多年冻土段隔热层厚度计算 在确定隔热层厚度时，将多年冻土围岩表面温度T≦0℃作为控制目标。
二 特殊地质隧道修建技术 防冻保温系统设计 多年冻土段隔热层厚度计算 在确定隔热层厚度时，将多年冻土围岩表面温度T≦0℃作为控制目标。 以多层圆筒壁热传导公式为基础，推导了不同类型冻土中、不同铺设方式下保温层厚度的计算公式。 (a)铺设隔热层前 (b)铺设隔热层后 隔热层厚度计算模型

20 二 特殊地质隧道修建技术 防冻保温系统设计 隔热保温层长度的计算
二 特殊地质隧道修建技术 防冻保温系统设计 隔热保温层长度的计算 对于多年冻土，当在距隧道进口或出口某一长度处，初衬与围岩交界面温度已小于或等于0℃，则取为隔热层的铺设长度。 根据传热学基本方程，推导了修正保温层长度修正系数： 隔热层铺设长度计算

21 二 特殊地质隧道修建技术 防排水系统设计 冻土隧道防排水遵循“以堵为主，防、排、隔热、保温相结合”的原则。
二 特殊地质隧道修建技术 防排水系统设计 冻土隧道防排水遵循“以堵为主，防、排、隔热、保温相结合”的原则。 多年冻土区公路隧道一般会穿越季节冻土、多年冻土、非冻土等不同类型的冻土段，防排水方案宜进行分段设计，并制定各分段之间的衔接方案。 具体设置方式： 全多年冻土隧道，一般设保温排水沟即可； 局部多年冻土隧道，在多年冻土段可仅设保温排水边沟，非多年冻土段设置防寒泄水洞或深埋水沟排水； 非多年冻土隧道考虑设置防寒泄水洞或深埋水沟、保温水沟排水。

22 二 特殊地质隧道修建技术 3、多年冻土隧道施工 洞口段热融滑塌防治
二 特殊地质隧道修建技术 3、多年冻土隧道施工 洞口段热融滑塌防治 工程建设热扰动，破坏了多年冻土地层热平衡状态，导致多年冻土融化，在自重和工程扰动作用下，易出现洞口边仰坡失稳。 （1）进洞季节的选择 （2）双层遮阳网护坡技术 （3）开挖防护技术 如喷PU聚氨酯泡沫隔热层、草袋装粗颗粒土、隧道弃渣覆盖。 （4）热棒降温技术 引进热棒降温技术，加快施工热量的散失并保障了洞顶冻土的热稳定性。

23 二 特殊地质隧道修建技术 4、工程应用 工程应用 G214线共和至结古段公路姜路岭隧道、鄂拉山隧道
二 特殊地质隧道修建技术 4、工程应用 工程应用 G214线共和至结古段公路姜路岭隧道、鄂拉山隧道 姜路岭隧道全长2845米，鄂拉山隧道全长4635米； 洞口海拔4200m以上，全年冰冻期长达7个月，年平均气温-4.2摄氏度，极端最低气温-48.1摄氏度。气候严寒、昼夜温差大，空气稀薄，缺氧严重。 多项研究成果在依托工程中得到应用和验证。

24 二 特殊地质隧道修建技术 2.3 黄土隧道修建技术 存在的主要问题
二 特殊地质隧道修建技术 2.3 黄土隧道修建技术 存在的主要问题 1）进洞段受过大变形沉降以及节理面、水的影响易出现洞口坡体失稳，甚至诱发山体滑坡。 2）隧道以整体下沉为主，拱顶下沉大于水平收敛，每次分部开挖后初期支护都有下沉，容易造成拱顶侵限甚至塌方，初支拱顶、拱腰纵向开裂，因此施工中应以控制“垂直变形”为主。 3）浅埋段施工导致地表开裂，裂缝随掌子 面前进而前移，甚至发生塌方冒顶； 4）新黄土隧道变形收敛量普遍较大，老黄土隧道变形收敛量普遍要小，在初期支护仰拱封闭成环后收敛变形趋于稳定，要控制初期支护的变形量就必须尽早封闭仰拱或临时仰拱。

25 二 特殊地质隧道修建技术 存在的主要问题 5）当雨水下渗后是土体含水量增大，使土体侧向和垂直压力变大，导致隧道变形会加剧；洞身含水较大地段在开挖土体临空后，土体孔隙间薄膜水、孔隙水在重力的作用下，缓慢向临空面汇集，使土体承载能力降低，引起初期支护整体下沉，拱顶下沉速率和下沉量均较大。 6）仰拱施作质量差，路面底鼓、纵向开裂。 7）黄土隧道不宜形成承载拱，一旦发生坍方，坍体影响范围很大，且塌方先兆不是很明显。

26 二 特殊地质隧道修建技术 关键技术问题 黄土隧道围岩压力确定和深浅埋的划分 黄土隧道结构形式和支护参数选取 上下行黄土隧道间距
二 特殊地质隧道修建技术 关键技术问题 黄土隧道围岩压力确定和深浅埋的划分 黄土隧道结构形式和支护参数选取 上下行黄土隧道间距 含水量对黄土隧道设计中围岩级别的影响以及沉降控制参考值的确定 隧道施工变形规律及支护结构力学特性与防塌控制技术 黄土隧道地基加固技术和评价方法 基于增湿、高含水量条件下隧道长期稳定性

27 二 特殊地质隧道修建技术 设计关键技术 （1）黄土公路隧道深浅埋界定与围岩计算方法 ① 黄土隧道围岩压力计算方法
二 特殊地质隧道修建技术 设计关键技术 （1）黄土公路隧道深浅埋界定与围岩计算方法 ① 黄土隧道围岩压力计算方法 目前就黄土特别是湿陷性黄土地层的围岩压力计算方法还没有具体的标准，应结合传统的理论成果，对比黄土的工程特性综合比较分析确定黄土地层荷载。 根据研究，提出了黄土围岩压力新模型，考虑了黄土的粘聚力C值和摩擦角φ的影响，其与传统围岩压力计算方法比较如下图，可见黄土围岩压力新模型更加符合黄土隧道围岩特性。

28 二 特殊地质隧道修建技术 设计关键技术 （1）黄土公路隧道深浅埋界定与围岩计算方法 与传统围岩压力计算比较 不同C值围岩压力计算比较
二 特殊地质隧道修建技术 设计关键技术 （1）黄土公路隧道深浅埋界定与围岩计算方法 与传统围岩压力计算比较 不同C值围岩压力计算比较 不同φ值围岩压力计算比较

29 二 特殊地质隧道修建技术 设计关键技术 （1）黄土公路隧道深浅埋界定与围岩计算方法 ② 黄土公路隧道深浅埋界定方法
二 特殊地质隧道修建技术 设计关键技术 （1）黄土公路隧道深浅埋界定与围岩计算方法 ② 黄土公路隧道深浅埋界定方法 通过黄土隧道围岩压力和现场破裂角调查，分析不同埋深、断面大小、地层初始含水率及施工方法条件下，明确了黄土隧道围岩破裂面发展机制，提出黄土隧道深浅埋界定方法。

30 二 特殊地质隧道修建技术 设计关键技术 （2）黄土隧道的设计支护参数的选取 ① 黄土隧道支护参数选取
二 特殊地质隧道修建技术 设计关键技术 （2）黄土隧道的设计支护参数的选取 ① 黄土隧道支护参数选取 结构类型：双层模筑衬砌、复合式衬砌结构。 复合式衬砌设计要点： ◇黄土地层承载力低，具有可压缩性，蠕变时间长，应加强初期支护的强度与刚度。 ◇新黄土段、浅埋段、含水量大地段宜采用型钢拱架，并加强钢拱架的纵向连接。深埋段、少水的老黄土段可采用格栅钢架。 ◇加强拱脚基底设计，结合分部开挖断面，初期支 护喷混凝土可采用扩大拱脚，增加锁脚锚杆（管），有效控制钢拱架整体下沉。 ◇二次衬砌厚度比一般山岭区石质围岩隧道的二次衬砌厚，且多采用钢筋混凝土结构。 隧道边墙开裂

31 二 特殊地质隧道修建技术 设计关键技术 （2）黄土隧道的设计支护参数的选取 ② 黄土隧道锚杆的选取
二 特殊地质隧道修建技术 设计关键技术 （2）黄土隧道的设计支护参数的选取 ② 黄土隧道锚杆的选取 对于径向锚杆的作用目前还存在较大分歧，一种认为锚杆对控制隧道位移、确保衬砌受力的合理性以及对塑性区的控制有效果。另一种认为在隧道洞口及洞身浅埋、含水量较大地段，可取消隧道两侧地层破裂角以内径向锚杆，即有整体下沉的围岩中拱部锚杆的支护效果不大，锚杆基本没有作用。 目前趋向作法：弱化拱部锚杆，拱腰处仍打设锚杆（采用药卷式锚杆） ，强化钢架设计，加强二衬。

32 二 特殊地质隧道修建技术 设计关键技术 （3）分离式黄土隧道间距
二 特殊地质隧道修建技术 设计关键技术 （3）分离式黄土隧道间距 相邻隧道置于围岩松弛应力圈之外，即认为不受施工开挖影响，或两隧道之间土体所受的压应力不超过黄土允许应力，则认为是安全的。 两车道黄土隧道最小间距在进出口段落可设置为25-30米，三车道最小间距可设置为35-40米。 （4）含水量对黄土隧道围岩级别及支护参数的影响 地下水位线以下的黄土围岩级别一般按降低一级考虑，施工中需监控围岩含水量。根据含水量的变化，应随时调整其支护参数。 隧道施工造成井点降水作用，加之渗透作用，掌子面如果不推进，极易造成掌子面土体含水量超过液限从而造成涌泥或涌砂。

33 二 特殊地质隧道修建技术 设计关键技术 （5）黄土隧道地基加固技术与评价方法
二 特殊地质隧道修建技术 设计关键技术 （5）黄土隧道地基加固技术与评价方法 地基加固方面，一些加固方法已经得到应用，如灰土挤密桩、树根桩、旋喷桩、钢管桩、灰土换填等等。 对于湿陷性黄土地基是否加固，采用何种手段，还需深入研究。 针对各种方法在黄土隧道内的实际使用效果、技术特点以及适用性进行分析，合理确定黄土隧道的地基加固措施。

34 二 特殊地质隧道修建技术 施工关键技术 （1）复杂地质环境的黄土隧道稳定性分析 ①洞顶沉陷与陷穴的软弱地质带 隧道开挖面破坏模式：
二 特殊地质隧道修建技术 施工关键技术 （1）复杂地质环境的黄土隧道稳定性分析 ①洞顶沉陷与陷穴的软弱地质带 隧道开挖面破坏模式： 结论：黄土隧道遇到洞顶沉陷与陷穴的软弱地质带时，开挖进尺对围岩稳定性影响较大，应尽量减小开挖进尺。 开挖进尺小时 开挖进尺大时

35 二 特殊地质隧道修建技术 施工关键技术 （1）复杂地质环境的黄土隧道稳定性分析 ②局部饱和软弱地层
二 特殊地质隧道修建技术 施工关键技术 （1）复杂地质环境的黄土隧道稳定性分析 ②局部饱和软弱地层 利用接触面模型模拟黄土隧道局部饱和软弱地层及陷坑等不良地质，明确黄土隧道在局部软弱地层条件下的破坏机理，提出注浆、锚杆等相应处治措施。 数值模型 横断面开挖破坏模式

36 二 特殊地质隧道修建技术 施工关键技术 （1）复杂地质环境的黄土隧道稳定性分析 ③黄土-泥岩接触地层
二 特殊地质隧道修建技术 施工关键技术 （1）复杂地质环境的黄土隧道稳定性分析 ③黄土-泥岩接触地层 利用接触面模型模拟黄土-泥岩接触地层，明确黄土隧道在黄土-泥岩接触地层条件下的破坏机理，提出注浆、超前锚杆，小导管等加固处治措施。 开挖至黄土地层 开挖至接触地层 开挖至泥砂岩地层 计算模型

37 二 特殊地质隧道修建技术 施工关键技术 （2）黄土隧道的施工要点 ◇遵循“管超前、非爆破、严控水、强支护、早衬砌”的理念。
二 特殊地质隧道修建技术 施工关键技术 （2）黄土隧道的施工要点 ◇遵循“管超前、非爆破、严控水、强支护、早衬砌”的理念。 ◇突出“一短、二快、三及时”（即短进尺、快支护、快封闭、及时量测、及时反馈、及时二衬，加强工艺、工序控制。 ◇ 对于双车道老黄土段可控制在10-15cm，新黄土段控制在20-25cm。三车道老黄土段可控制在20-25cm,新黄土段控制在30-35cm。含水量较大还应加大5-10cm。 ◇对于湿陷性黄土应加强基底加固，控制围岩变形。

38 二 特殊地质隧道修建技术 2.4 软岩隧道修建技术 国内外发生围岩大变形灾害的事例屡见不鲜，一直是困扰地下 工程界的一个重大问题。
二 特殊地质隧道修建技术 2.4 软岩隧道修建技术 国内外发生围岩大变形灾害的事例屡见不鲜，一直是困扰地下 工程界的一个重大问题。 国内典型隧道： 国外典型隧道： 青藏线关角隧道 宝中线大寨岭隧道 南昆线家竹警隧道 国道317线鹧鸪山隧道 西康高速米溪梁隧道 十天连接线金洞隧道 明垭子隧道 奥地利的陶恩隧道 奥地利的阿尔贝格隧道 日本的惠那山公路隧道

39 二 特殊地质隧道修建技术 软岩大变形机理的探索 重点 软岩大变形控制技术的理论基础 问题 支护措施型式的创新 关键 软岩的分类、分级方法
二 特殊地质隧道修建技术 重点 问题 关键 技术 软岩大变形机理的探索 软岩大变形控制技术的理论基础 支护措施型式的创新 软岩的分类、分级方法 39

40 二 特殊地质隧道修建技术 工程实例 阿尔及利亚东西高速T1、T2隧道 拱顶沉降量高达2.0m，造成初期支护侵限。
二 特殊地质隧道修建技术 工程实例 阿尔及利亚东西高速T1、T2隧道 拱顶沉降量高达2.0m，造成初期支护侵限。 地表出现宽度20-30cm的横向裂缝，边仰坡坍塌，洞顶出现陷坑。 流变特性：T2隧道进口初期支护完成大约1个月后，仍出现开裂。

41 二 特殊地质隧道修建技术 工程实例 阿尔及利亚东西高速东标段隧道
二 特殊地质隧道修建技术 工程实例 阿尔及利亚东西高速东标段隧道 据了解，相邻东标段日本公司施工的隧道也出现近1.6m的变形，且 表现出显著的流变特性，致使该隧道在建成通车后发生拱部坍塌事故。

42 二 特殊地质隧道修建技术 工程实例 木寨岭铁路隧道（19095m）、哈达铺铁路隧道（16591m） 哈达铺隧道支护开裂 缝宽达15cm
二 特殊地质隧道修建技术 工程实例 木寨岭铁路隧道（19095m）、哈达铺铁路隧道（16591m） 哈达铺隧道支护开裂 缝宽达15cm 木寨岭铁路隧道侵限 最大变形达1320mm

43 二 特殊地质隧道修建技术 控制技术 刚性支护、柔性支护、刚柔并济组合技术 增加初期支护强度和刚度，采用双层或多层初支，增加长锚杆（索）；
二 特殊地质隧道修建技术 控制技术 刚性支护、柔性支护、刚柔并济组合技术 增加初期支护强度和刚度，采用双层或多层初支，增加长锚杆（索）； 适当加大开挖预留变形量，宁超勿欠，避免换拱； 增打掌子面长玻璃纤维锚杆（新意法），增加钢架托梁和锁脚钢管桩； 设置临时仰拱或竖向分块,利于初期支护尽早闭合，减缓支护沉降速度。 二次衬砌紧跟，结构加强 强防排水,软岩对水极为敏感,初支表面打深孔引水 对于流变性围岩，后期压力会持续增长的地段，设缓冲层或预留变形空间，有必要时留补强空间。

44 三 隧道安全与节能对策 3.1 地下空间信息化智能建设系统 研发成果 《隧道信息化设计系统》 《地下空间三维数字化系统》
三 隧道安全与节能对策 3.1 地下空间信息化智能建设系统 研发成果 《隧道信息化设计系统》 《地下空间三维数字化系统》 《基坑信息化设计系统》 《基坑设计绘图系统》

45 不同开挖方式模拟（台阶、CD、CRD法等）
三 隧道安全与节能对策 系统功能介绍 ----《 隧道信息化设计 》系统 单洞隧道（偏压） 不同开挖方式模拟（台阶、CD、CRD法等） 连拱隧道（偏压） 小净距隧道（偏压） 超前支护措施模拟 钢架锚杆注浆支护模拟 荷载-结构法计算 参数输入与参数化自动建模 地层-结构法计算 单洞双洞隧道模拟 公路 铁路 地铁 配筋计算和后处理 自动生成计算书 隧道设计系统的主要功能。这是系统的主要功能结构图，系统开发的主线，主要包含参数化建模功能、结构计算功能、配筋计算和计算书生成等后处理功能；开发适用于公路、铁路、地铁等多行业隧道断面型式；开发荷载结构法和地层结构法两种计算方法；开发参数化模拟单洞、双洞、偏压、小净距、连拱等隧道结构型式的功能；开发参数化模拟包括台阶法、cd法、CRD等常见隧道施工方法的软件功能；能参数化模拟钢拱架、锚杆、超前注浆等隧道辅助措施。

46 三 隧道安全与节能对策 系统功能介绍 ----《地下空间三维数字化信息系统 》
三 隧道安全与节能对策 系统功能介绍 ----《地下空间三维数字化信息系统 》 基于GIS技术标准，集多源异构数据（地形数据、钻孔数据、隧道模型、基坑模型等）于一体，实现地上、地下一体化三维建模。 开发实现地质体剖面分析、隧道开挖模拟、基坑开挖模拟、隧道设计工程信息录入、GIS空间分析、三维漫游飞行等功能。 菜单栏 视图区 快捷工具 信息树

47 三 隧道安全与节能对策 系统功能介绍 ----《 基坑信息化设计 》系统 结构计算分析和验算功能 锚杆计算 配筋计算 钢支撑计算 格构柱计算

48 三 隧道安全与节能对策 系统功能介绍 ----《 基坑设计绘图 》系统 适用于不同类型的基坑 完成围护结构设计 配筋设置与设计
三 隧道安全与节能对策 系统功能介绍 ----《 基坑设计绘图 》系统 适用于不同类型的基坑 完成围护结构设计 配筋设置与设计 混凝土支撑配筋设计 连续墙标准段配筋设计

49 三 隧道安全与节能对策 3.2 隧道建设安全管理 隧道安全管理与事故灾难应急管理
三 隧道安全与节能对策 3.2 隧道建设安全管理 隧道安全管理与事故灾难应急管理 “安全为天、质量第一” ，树立“人的生命一生一次、关爱生命一生一世” 的人本安全理念。 安全管理是控制隧道风险的核心，一定要做到“控质量、防违规”，切实提高 认识、履行责任，守住红线、不踩底线，强化执行力，不盲目施工抢进度。 宁可防而不来，不可来而无防。落实各种事故防范预案，加强职工安全培训。 由“要我安全”向“我要安全”转变，从依靠传统经验的“严防死守”向标准 化、信息化的现代化管理转变。

50 三 隧道安全与节能对策 事故自救时应注意以下问题： 严禁擅自开挖坍塌体（坍塌体极度松散，开挖后会引发上部继续坍塌）；
三 隧道安全与节能对策 事故自救时应注意以下问题： 严禁擅自开挖坍塌体（坍塌体极度松散，开挖后会引发上部继续坍塌）； 科学决策、快速组织、专业队伍实施是抢险救援，严禁使用原作业队伍施救 （原作业队伍现场往往救人心切，盲目施救，不服从指挥）； 救援的核心任务是“反压堆土、强化支撑、钻孔挖洞”，即要首先集中力量 打通生命通道，确保被困人员生命安全； 隧道“关门”事故制定救援方案，应至少采取三套方案，且各套方案要同时 进行，多方案并举实施“逃生通道”，不能观望等待； 抢险救援必须以人为本，既要不惜一切代价，也要避免次生灾害发生；

51 三 隧道安全与节能对策 “逃生通道”实施主要有三种： 利用隧道既有管道、人工开挖导坑，机械施工逃生管道。 小盘岭1#隧道采用卡萨C6钻机
三 隧道安全与节能对策 小盘岭1#隧道采用卡萨C6钻机 富宁隧道采用RPD-180CBR钻机 “逃生通道”实施主要有三种： 利用隧道既有管道、人工开挖导坑，机械施工逃生管道。

52 三 隧道安全与节能对策

53 三 隧道安全与节能对策 3.3 公路隧道防火救灾

54 三 隧道安全与节能对策 应关注问题： （1）防火区段的划分 （2）火灾监测及机电系统联动控制 （3）通风控制 （4）火灾逃生预案
三 隧道安全与节能对策 应关注问题： （1）防火区段的划分 （2）火灾监测及机电系统联动控制 （3）通风控制 （4）火灾逃生预案 （5）火灾逃生通道 （6）消防与救灾 （7）明确运营管理部门、路政、交警、社会救援力量关系，职责明确，业务清楚。 （8）加强管理人员技术培训，不能局限于正常交通的监控，更应注重突发状况的有效应对。 （9）加强火灾演习与宣传教育。宣传教育不仅是管理人员，更是使用隧道的司乘人员。 争论焦点： 防火门是开启还是关闭？ 车行横洞防火门如何设置？

55 三 隧道安全与节能对策 3.4 隧道运营节能技术 隧道能耗居高不下；修得起，用不起！ 解决途径 以人为本 安全 节能 舒适性 安全性
三 隧道安全与节能对策 3.4 隧道运营节能技术 隧道能耗居高不下；修得起，用不起！ 解决途径 舒适性 能见度指标 光色指标 线性指标 安全性 空气指标 驾驶光环境 道路信息 合理节能 满足需求 不过分追求 以人为本 安全 节能 安全和节能始终是隧道运营面临的两个关键问题。两者既对立，又统一。

56 三 隧道安全与节能对策 隧道通风节能技术 结合隧道特性，近年涌现了多样组合式通风方式，如双洞互补换气通风、重点排烟等多种方案。
三 隧道安全与节能对策 隧道通风节能技术 结合隧道特性，近年涌现了多样组合式通风方式，如双洞互补换气通风、重点排烟等多种方案。 隧道双洞互补换气通风

57 三 隧道安全与节能对策 隧道通风节能技术 在自然通风方向，一些特长隧道利用竖井压差的烟囱效应通风，取得显著效果。近来也有学者在长隧道利用太阳汇聚光增强自然风压的无能耗通风模式的探索。 自然风计算三要素：超静压差（洞外）、风墙压差（洞口）和热位差（洞内）。

58 三 隧道安全与节能对策 隧道通风节能技术 新技术 （1）公路隧道远程变频通风智能控制技术——“按需”通风，利于节能
三 隧道安全与节能对策 隧道通风节能技术 新技术 （1）公路隧道远程变频通风智能控制技术——“按需”通风，利于节能 （2）公路隧道除尘设备开发及应用技术

59 三 隧道安全与节能对策 隧道照明节能技术 公路隧道照明负担沉重，分析其症结，主要有： （1）照明设计保守 ：
三 隧道安全与节能对策 隧道照明节能技术 公路隧道照明负担沉重，分析其症结，主要有： （1）照明设计保守 ： ① 设计与运营需求相脱节，照明未分期实施； ② 洞外亮度、维护系数等参数取值保守，仅偏重于安全。 （2）短隧道照明规模庞大（以80km/h为例） （3）设计与营运相脱节、营运管理粗放化 （4）未系统性地考虑隧道照明节能 照明段 入口段 过渡段1 过渡段2 过渡段3 出口段 加强照明段 中间段 长度 /m 85 72 89 133 60 306 ——

60 三 隧道安全与节能对策 隧道照明节能技术 目前大多数高速公路隧道的营运特点：初期交通流远小于远期预测交通量。
三 隧道安全与节能对策 隧道照明节能技术 目前大多数高速公路隧道的营运特点：初期交通流远小于远期预测交通量。 落实“统一规划，一次设计，分期实施”的设计理念，照明系统分期实施工程经济节能对比分析如下表： 工程规模 计算样本（长度m） 分期实施前（A） 分期实施后（B） 价差（C） 百分比 （C/A）×100% L≤1000m 700 54.0 29.0 25.0 46% 1000m<L≤2000m （1438） 71.5 49.0 22.5 31% 2000m<L≤3000m （2789） 120.0 66.0 45% 3000m<L≤4000m （3386） 139.0 75.0 64.0 4000m<L≤5000m （4865） 197.0 99.0 98.0 50% 6000m<L≤7000m （6663） 254.0 128.0 126.0 7000m<L≤8000m （7600） 274.0 142.0 132.0 48% 平均值

61 三 隧道安全与节能对策 隧道照明节能技术 执行2014新版《公路隧道照明设计细则》，将入口段照明均分两段设置，利用中间视觉理论，将长隧道中间段分为两段。 短隧道照明的设计改进——（以某365m隧道为例）

62 三 隧道安全与节能对策 隧道照明节能技术 合理使用新型、节能光源
三 隧道安全与节能对策 隧道照明节能技术 合理使用新型、节能光源 LED隧道灯、单端荧光灯等应用应充分隧道特性，考虑其适用场合（空气质量、光线环境）、指标特性（显色性、色温）等因素。工艺技术纯熟前，审慎使用新型光源，如微波硫灯等。

63 三 隧道安全与节能对策 隧道照明节能技术 生态光源探索——生态照明 太阳能光电照明 1.太阳2. 光伏电池板3.蓄电池组 4.电缆5.电灯
三 隧道安全与节能对策 隧道照明节能技术 生态光源探索——生态照明 太阳能光电照明 1.太阳2. 光伏电池板3.蓄电池组 4.电缆5.电灯 减光洞门，同时光伏发电 太阳光光纤照明 光纤灯，光电隔离 1.太阳2. 聚光透镜3.光纤4.灯头

64 三 隧道安全与节能对策 隧道照明节能技术 生态光源探索——生态照明 太阳光导光管照明

65 五 结 语 期望与目标： 设计是龙头，抓好设计细节，实现建管养一体化，提升建设技术与运营管理水平。
五 结 语 期望与目标： 设计是龙头，抓好设计细节，实现建管养一体化，提升建设技术与运营管理水平。 质量是基础，安全是底线，以“安全、质量”为“中国梦”筑基。 “百年大计，质量第一”，打造精品工程，多留经典，少留缺憾！ 巩固陕西“隧道大省”地位，由“隧道大省”向“隧道强省”转变。 由“隧道大国”向“隧道强国”转变，使中国隧道逐步成为世界隧道“标杆”！

66 谢 谢！ 不当之处，敬请批评指正！