土木工程认知实习
——隧道与地下工程方向
学 院：土木建筑工程学院 专业班级：土木1208 姓 名： 学 号：
指导教师：隧道与地下工程系 实习日期：2014年7月24日
隧 道 和 地 下 工 程 实 习 报 告
目录
第一部分 前言
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第二部分 专论
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（1）隧道部分
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隧道简介
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隧道实地认识实习
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（2）地下工程部分
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地下工程简介
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地下工程实地认识
………………………………………………………10 第三部分 结论及建议
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第四部分 结束语
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第一部分 前言
实习目的及任务
为了增加对隧道与地下工程的感性认识，同时也适应建筑学科发展的新要求，拓展视野，提高工程实践能力，学院组织了本次隧道与嗲下工程认识实习。由于我们土木工程专业的大二学生还没有学习到太多的专业课，所以此行的目的主要是为了让我们从实践中对将来有可能从事的行业有一个感性的认识，同时也为今后的专业课学习打下必要的基础。在实习中我们不仅可以学习到许许多多课堂上学习不到的东西，还可以开阔视野，增加对隧道工程以及地下工程工程常识的储备，一边在将来更好地将其应用到实际工作中去。
通过对不同类型隧道于地下工程的参观，我们加深了对隧道与地下工程技术的重要性认识，了解其各方面结构，发现隧道与地下工程施工和管理过程中存在的问题、理论与实际相符合或相冲突的一些例子，学习了综合运用所学知识以及提供分析和解决专业问题的能力。
实习时间
2014年7月24日
实习地点
1. 北京交通大学地下实验室 2. 门头沟区妙峰山大台线铁路隧道
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第二部分 专论 1、隧道部分
1）隧道工程简介
隧道的定义
隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道，水工隧道，市政隧道，矿山隧道。
1970年国际经济合作与发展组织召开的隧道会议综合了各种因素，对隧道所下的定义为：“以某种用途、在地面下作用任何方法规定形状和尺寸修筑的断面积大于2㎡的洞室。” 组成
隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分。主体建筑物由洞身和洞门组成，附属设备包括避车洞、消防设施、应急通讯和防排水设施，长大隧道还有专门的通风和照明设备。
高速铁路隧道内不设置供养护维修人员待避的洞室，但应考虑设置存放维修工具和其他业务部门需要的专用洞室。高速铁路隧道内应设置安全空间和贯通的救援通道。安全空间应设置在距线路中心处3.0m以外，单线隧道在救援通道一侧设置，多线隧道在双侧设置。安全空间的高度不应小于2.2m，宽度不应小于0.8m。救援通道设置在安全空间一侧，距线路中心不应小于2.3m。救援通道的宽度不宜小于1.5m，高度不应小于2.2m。
高速铁路长度大于50m的隧道，应在洞内设置余长电缆腔，并应与专用洞室结合设置。余长电缆腔沿隧道两侧交错布置，每侧间距宜为500m。长度500-1000m的隧道，可只在其中部设置一处。长度500m以上的隧道应设置作业照明设置，长度5km及以上的隧道还应设置应急照明。
高速铁路长隧道及特长隧道应结合辅助坑道情况设置紧急出口，紧急出口上方应设标示牌和紧急照明设施。紧急出口通道的设置应符合相关规定。 分类：
铁路隧道分类：
（1）特长隧道：全长10000m以上；
（2）长隧道：全长3000m以上至10000m，含10000m； （3）中隧道：全长500m以上至3000m，含3000m； （4）短隧道：全长500m及以下。
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公路隧道分类：
（1）特长隧道：全长3000m以上；
（2）长隧道：全长1000m以上至3000m，含3000m； （3）中隧道：全长500m以上至1000m，含1000m； （4）短隧道：全长500m及以下。
2）实地实习：观察隧道围岩特征
实习地点：门头沟妙峰山大台线隧道
围岩是洞室四周围绕的岩石，这个洞室可以是人工开凿的（例如各种隧道、地下仓库等等），也可以是天然形成的（例如山洞、溶洞等等）。
该洞口属于无衬砌的隧道工程， 该洞口属于无衬砌的隧道工程 围岩稳定性较好。 因为此处的岩石是沉积 型的石灰岩，岩石本身硬度较大 岩石本身硬度
较大，且岩体的节理不多岩体的完整性较好，的节理不多岩体的完整性较好 加之此隧 道空口地处向斜构造的边缘地下水较少，道空口地处向斜构造的边缘地下水较少 故地下水引起的围岩稳定性问题不突出。故地下水引起的围岩稳定性问题不突出（工程中我们把围岩分为 工程中我们把围岩分为Ⅰ、 Ⅲ、 Ⅱ、 Ⅳ、 Ⅴ五个
等级，从Ⅰ到Ⅴ岩石的工程性质由好逐渐变差，此处的围岩为Ⅱ级或Ⅲ级，岩石工程性质较好。所以该隧道洞口的围岩稳定性较好，不需要做衬砌。
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北面洞口属于无衬砌的隧道工程，该洞口属于无衬砌的隧道工程 围岩稳定性较好。因为此处的岩石是沉积 型的石灰岩，岩石本身硬度较大岩石本身硬度较大，且岩体的节理不多岩体的完整性较好，的节理不多岩体的完整性较好 加之此隧道空口地处向斜构造的边缘地下水较少，道空口地处向斜构造的边缘地下水较少故地下水引起的围岩稳定性问题不突出。该隧道洞口的围岩稳定性较好，不需要
做衬砌。而南面隧道在此处做了衬砌 隧道在此处做了衬砌，因为此 处的围岩稳定性不好，虽然与大台铁路2号隧道北面洞口相同这里的岩石也是较为坚硬的石灰岩但是此处地下水的循环作用较强，此处洞顶的上方有许多大小不等的岩溶现象，包括溶孔和溶洞包括溶孔和溶洞（较小为溶孔，较大的为溶洞）岩溶问题在此处的西南方向表现较为突出，北方不突出）。岩溶问题在此处的西南方向表现较为突出。这是由此处的地下水循环条件决定的这是由此处的地下水循环条件决定的。由于岩溶作用的影响，此处的围岩出现了不均匀沉降，这也是添加衬砌的原因之一。通过观察我们可知此处边坡的围岩稳定性较好，节理不多，故没有添加衬砌。
后图所示的铁路隧道布置在背斜的核部，而前图所示的铁路隧道出口布置在向斜的轴部，因为布置在背斜
的核部的巷道或其它地下洞
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室能有效利用顶板岩体的自然成拱作用，增加洞室的稳定性。而布置在向斜的核部的巷道或其它地下洞室，一旦两帮岩石下滑，造成顶部岩石冒落事故，洞室顶部将很难进行进一步维护，所以前图的洞室出口需要堆砌洞室围岩来保护洞室，再围岩的顶部设有排水设施，用来防止雨水的渗透破坏作用。
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二、地下工程部分
1）地下工程简介
地下工程定义：
地下工程是指深入地面以下为开发利用地下空间资源所建造的地下土木工程。包括各种工业、交通、民用和军用的地下工程。从广义上理解，尚应计入各种用途的地下构筑物,如房屋和桥梁的基础,矿山井巷，输水、输油和煤气管线，电缆线，以及其他一些公用和服务性的地下设施。
发展简况和特点
地下建筑工程的历史可以追溯到远古(见地下空间的开发和利用)。近代的地下建筑工程，开始是在采矿、地下交通运输、市政、工业和水工地下建筑工程等方面得到广泛的发展，如矿井和巷道、铁路隧道和道路隧道、地下铁道和水底隧道、地下仓库和油库，以及
各种用途的输水和其他的水工隧洞等。
在第二次世界大战期间，地下建筑物在战争防护方面的优越性受到了重视。不少国家都将一些军事设施和工厂、仓库、油库等修建在深层地下，并利用原有的许多地下工程，如城市地下铁道、大楼地下室、废旧的矿井巷道以及天然溶洞等作为防空掩蔽所和地下兵工厂。这期间，在中国的一些后方城市也陆续修建了不少防空洞。战后，地下防护工程迅速发展，修建和防护技术也更加先进。
近30年来，由于一些尖端产品的生产工艺对恒温、恒湿条件的严格要求（如精密导弹仪表等），将生产这些产品的车间设在地下更显示其优越性。为了获得更高的水头,或节省高山峡谷内大面积的地面开挖工程量,多年来在世界范围内修建了大量的水电站地下厂房及其附属洞室。在一些北欧国家(如瑞典等)，为了节约地上工程建成后的运营和维护费用（如装修、通风、取暖、照明以及平日维修保养方面耗用的资金），并与山区地面施
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工经过详细的技术经济比较以后，也常将一些工业建筑物改设在地下，出现了技术先进的地下工厂（车间）。
一定厚度的岩层和土层，可以承受来自地下建筑物内部的超压，能够防止和限制因在地下建筑物内部贮存高压气体引起的爆炸危害。此外，地下环境的密闭性也为防范火灾的发生和蔓延，以及为减轻环境污染提供有利条件，将核废料和工业垃圾封存于深层地下的岩洞内是一种有效的措施。
但是，修建地下建筑物对地质条件要求较高，施工比较困难、工期长，一次性投资大，以及地下工作和生活条件较差（阴冷、潮湿、噪声、排烟和缺少光照等问题不易解决）。这些局限性将随着生产力的提高和科学技术的进步得到改善和克服。
分类 地下建筑物有三种不同的分类：
按使用功能分类可分为：①工业建筑。包括仓库、油库、粮库、冷库、各种地下工厂（车间），以及火电站、核电站的地下厂房等。②民用建筑。包括各种民防（人防）工程（人员掩蔽部、指挥所和通信枢纽、救护站和地下医院等），一些平战结合的地下公共建筑，如地下街、车库、影剧院餐厅、招待所和物资贮存仓库，以及地下住宅等。中国西北黄土地区修建了为数众多的窑洞民居。③交通运输建筑。包括铁路和道路隧道、城市地下铁道、运河隧道和水底隧道等。④水工建筑。包括水电站地下厂房和附属洞室，以及引水、尾水等水工隧洞、电缆洞和调压井等。⑤矿山建筑。包括各种矿井（竖井和斜井）、水平巷道和作业坑道等。⑥军事建筑。包括各种永备的和野战工事(筑城)、屯兵和作战坑道、指挥所、通信枢纽部、人员和武器掩蔽所、飞机和舰艇洞库、军用油库、导弹发射井，以及军火、炸药和各种军用物资仓库等。⑦公用和服务性建筑。包括给排水管道、热力和电力管道、输油和煤气管道、通信电缆道，以及一些综合性的市政隧道等。
按地质条件和建造方式分类可分为：①岩石中的地下建筑。包括在山地
中各种新建的人工洞室、利用石灰岩地区已有的天然溶洞，以及经过加固
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和改造后的废旧矿坑等。②土层中的地下建筑。包括采用明挖法施工的浅埋通道和地下室，和在深层土体中采用暗挖法施工（见隧道及地下工程施工方法）的深埋通道和洞室建筑。
按习惯称谓分类当地下建筑独立地修建在地层内，在其地面直接上方不再有其他地面建筑物的，称为单建式地下建筑；各种地面建筑物的地下室部分，称为附建式地下建筑。在中国，还习惯于按军事术语进行地下建筑分类。 结构形式
地下建筑物可以构筑成隧道形式，也可以和地面房屋相似，在平面布局上采用棋盘式和房间式的布置,并可建成多层多跨的框架结构。它的横断面可以有各种不同的形状，最常见的有圆形、矩形、拱顶直墙（包括厚拱薄墙）、拱顶曲墙（当地基软弱时在底板处多加设仰拱）、落地拱、穹顶直墙等几种。
衬砌和材料
地下建筑物的衬砌可与围岩密贴，也可以离壁；既可以是整体灌筑和用砖石、砌块等模筑式的，也可以是预制装配式的和复合式的。修筑衬砌的建筑材料过去多沿用石块、砖砌体和木材，以后逐步发展为混凝土、钢筋混凝土和钢材，也有采用预应力混凝土的。对不承力的围护结构还可以采用各种塑料、波纹钢板和其他金属制品作衬砌。
施工方法
在岩石地层内的开挖，多采用矿山法和隧洞掘进机。前者常采用钻眼爆破，分部或全断面一次开挖。后者则用掘进机切削岩层一次开挖成洞。也有采用在盾构掩护下的切割式凿岩机开挖坑道。最近30年来，喷锚支护得到很大发展。采用喷锚作为初期支护，然后用模筑方法修筑整体式二次支护的复合式衬砌，能最大限度地利用围岩的自承能力，保护施工安全，得到广泛应用。
在软土地层内建造地下建筑时，其施工方法有很大的不同。它应根据建筑物的类型、当地的水文地质情况和施工条件等来确定。最常用的施工方法有：明挖法、顶管法、沉井法(见地下工程沉井法施工)、盾构法、地下连续墙法以及矿山法等。在含水地层的竖井施工中，也有采用冻结法或大钻头钻井的方法。修建水底隧道的水下段，还可以采用沉管法施工。
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施工技术的发展主要表现在机械化和工业化方面，如各种大型高效综合机械化施工机具的采用，预制装配式构件的快速组装，以及现场混凝土拌和、运输和灌筑一条龙的施工组织和管理方法。
防水和防潮
对于不同使用要求的各类地下建筑物，除施作防水混凝土衬砌外，还分别采用各种类别的防水材料，包括在衬砌背后注浆防水，在衬砌表面喷涂防水胶剂，设置嵌缝材料和敷设外贴式或其他油毡类防水层等。在夏季室外温、湿度较高的地区，为避免地下建筑物内部墙面结露和仪表设备等受潮锈蚀，以及保护内部人员的健康，要求从材料、设备、土建和温、湿度控制等多方面进行综合的防潮去湿处理。此外，地下建筑物内部环境的整治，如消毒、减噪、控制有害气体浓度和适宜的人工照明等，均应作周密考虑。
2）实地实习：地下空间结构认识
实习地点：北京交通大学地下实验室
实验室简介：
北京交通大学地下轨道减振试验室是我校与中国铁路工程总公司联合所属隧道工程研究中心以及教育部隧道工程中心试验室的一部分，是国内唯一建在地下的隧道与轨道工
程试验室。它可开展
隧道工程及轨道工
程等相关专业的工
程试验及科学研究。
此试验室建成于
2001年，共投资
1060万，总面积约
400平方米。由两个
上下重叠的隧道组
成，上层隧道为曲线
隧道，下层为直线隧
道。两个试验隧道底板埋深分别为10m和19m，夹层土厚度为4m（与北京地铁的埋深一致）。隧道标准断面洞身高为4m。
在第二层铺设了当前世界上最新技术
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的钢弹簧浮置板轨道结构（及梯形轨道结构）与模拟地铁列车的激振和测试设备。 隧道与地下实验室的墙壁由多层混凝土衬砌构成，但在每次浇灌混凝土时都会产生一些缝隙，这样就会导致漏水的问题。实验室地下一层的漏水问题较严重，地下二层漏水情况有所缓和，但仍然存在。
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第三部分 结论和建议
通过这次实习，我们不仅学到一些新的知识，也巩固了在校期间所学到的基础力学理论知识。就个人情况来讲，我对本次实习非常满意！不过为了学院今后组织的外出实习能够更加完善，我简单说说自己的一些建议。
第一，希望学院能够在每次实习前做好准备工作，比如由教师将实习中可能遇到的一些专业知识提前告知学生，让大家做到做好预习工作，同学们心中有数可以使整个实习过程更加紧凑；
第二，由于每位老师所带领的学生过多，不便于管理，建议将学生分为5-6人一组，设小组长一名代为管理，时刻提醒大家跟紧老师的步伐。如此既可以使队伍紧凑，又可以保障安全。
希望学院领导及各位老师可以认真考虑我的意见，相信在我们师生的共同努力下，学院的明天会更加美好！
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第四部分 结束语
在接近一天的外出实习中，老师给我们进行详细的讲解，让我们对世道和地下工程的各种结构组成以及其受力工作情况有了更加感性的认识。本次实习是一次很好的实践过程。毫无疑问，只有通过实践，才能更好检验理论上的知识，只有理论联系实际才能在这个领域真正的做出成绩。
一个人的知识和能力只有在实践中才能发挥作用,才能得到发展、丰富和完善。大学生成长,就要勤于实践,将所学的理论 知识与实践相结合一起,在实践中继续学习,不断总结,逐步完善,有所创新,并在实践中提高自己由知识、能力、智慧等因素融合成的综合素质和能力,为自己事业的成功打下良好的基础。
最后感谢这次实习的带队老师,你们生动地讲解使我们对隧道和地下工程有了更加深刻的认识，也令我们发现了学习它的乐趣，我想告诉你们，你们的努力没有白费，未来的某一天，我们之中的某些人一定会继承你们的衣钵，将这条光荣的道路开拓下去！
感谢为本次实习做出努力的所有人。