道路铁路隧道工程.ppt

土木工程概论,2.2土木工程的类型,2.2.1建筑工程2.2.2桥梁工程2.2.3公路与城市道路工程2.2.4铁路工程2.2.5隧道工程2.2.6水利工程2.2.7港口工程2.2.8海洋工程2.2.9给水和排水工程2.2.10环境工程,公路与城市道路工程,2.2.3.1 引言道路工程，指通行各种车辆和行人的工程设施。根据其所处的位置、交通性质、使用特点等可分为公路、城市道路、厂矿道路、农村道路及人行小路等。我国近代道路建设起步较晚，1913年才修建第一条汽车公路-湖南长沙至湘潭的公路，全长50km。,中国第一条公路长潭公路,1913年，湖南人修建了中国第一条公路长潭公路，使长沙、湘潭这两个当时湖南最大的城市之间除了有水路交通的便利外，又有了陆路交通的便利。它是中国第一条标准汽车公路，在我国公路史上占有重要地位，还标志着湖南现代公路运输的开端。长潭公路全长50公里，总计全路完成基土石56.6万立方米，铺砂3.4825万立方米，修成大小桥梁31座，涵洞86座，东岸码头一处，驳岸5处，总耗资90万银元。这条公路在未修建完成就已饱经风霜，从开工到竣工，经过四兴三辍，历时9年。1913年春，都督谭延以军事运输为目的设立了湖南军路局，主持修建长沙至湘潭的公路，开中国按汽车通行标准修筑公路的先河。当年就在原驿道上改建成长沙至大托铺一段。同年，继任督军汤芗铭下令停修。1916年谭延第二次督湘，促成复工，至1917年1月建成大托铺至易家湾路段；9月傅良佐督湘，因军阀混战再次停修。1918年恢复修建，因经费困难，进度缓慢。1919年4月张敬尧上台，撤销军路局，改设路政科，6月从湖田处拨部分经费修建朝阳桥、暮云桥，不久又因经费拮据停工。1920年6月谭延第三次督湘，才又继续修筑，至1921年11月终于全线竣工通车。,道路的基本组成,2.2.3.2 道路的基本组成-线路、路基、路面1、线路公路与城市道路由于受到自然环境与地物地貌的限制，在平面上有转折，纵面上有起伏。在转折点两侧相邻直线处，为满足车辆行驶和速度要求，要有一定半径的曲线连接。故线路在平纵面上都是由直线和曲线组成的。,道路的基本组成,公路中线在平面上的投影称“平面线形”，它是由直线、圆曲线和缓和曲线3部分组成。通过公路中线的竖向剖面称“线路纵断面”，它反映线路的起伏和设计线路的坡度。设计线路由直线（坡度线，有上坡和下坡）和曲线（竖曲线，有凸形和凹形）组成。为保证行车安全，应将行车弯道部分做成外侧高、内侧低的单斜面，这种做法称超高。,道路的基本组成-路基,2、路基道路路面下的基础部分称路基。路基设计的3个基本要求：（1）、具有足够的承载力和刚度（2）、具有足够的整体稳定性，不致产生路基的整体滑塌（3）、具有足够的水温稳定性，即在地面水、地下水或冰冻时不致显著的降低承载力。,道路的基本组成-路基,路基根据横断面的不同可分为路堤、路堑和半填、半挖三种基本形式。,a)路堤;b)路堑;c)半填半挖路基,道路的基本组成-路面,3、路面用筑路材料铺在路基顶面，供车辆在其表面行驶的一层或多层的道路结构层称为路面。路面按荷载作用下的工作特性分为柔性路面、刚性路面和半刚性路面。路面按技术条件及面层类型不同，有高级、次高级、中级和低级4种。路面结构包括面层、联结层、基层、底基层、垫层等层次。,公路横断面一般布置图,公路横断面一般布置图,道路的基本组成,4、道路设计时的技术标准：（1）、线形标准，用于确定线路线形几何尺寸的技术指标；（2）、净空标准，用于确定路面宽度、桥梁和隧道的净空尺寸要求；（3）、载重标准，用于结构设计。,高速公路,高速公路是全封闭、全部立体交叉、路中央有分隔带的现代化汽车公路。我国规定高速公路的设计行车速度最低60km/h,最高120km/h。,高速公路,高速公路的社会效益和经济效益主要表现：1、运输效率高，较低的里程承担较高的运输量；2、技术效益好，运输成本比一般公路低；3、安全效益可观，现代化管理大大减少交通事故；4、加速城市发展，城市间高速公路带动以高速公路为轴心形成一系列卫星城镇的建设；5、刺激工业发展，推动汽车工业、机械、冶金、材料的发展；6、带动第三产业发展，带动旅游业、商业、饮食业、游乐及体育和与交通运输业配套的服务业的发展；7、协调经济联合与合作，有利于地区发展的均匀化。,我国高速公路发展大事记,据交通部公路司提供的资料，在中国高速公路发展史上的大事有：、年，我国第一条高速公路沪嘉高速公路建成：上海至嘉定高速公路是我国第一条按高速公路工程技术标准设计、施工的高等级公路工程，是交通部“七五”期间重点建设项目，这条路位于上海市区的西北地带，是国道（上海至烟台）的入沪路段。年月开工建设，年月建成通车，全长公里。全路设计行车时速公里，双向车道，中央分隔带宽米，全封闭，全立交，沿线建有大型互通式立交桥座，设有完整的交通标志、标线和交通监控系统。全线路面平坦舒展，行车安全、快捷、舒适。这条路通车后，年平均交通量增长幅度达。沪嘉高速公路的建成，结束了我国大陆没有高速公路的历史，对其他地区高速公路的建设起到推动、示范作用。,我国高速公路发展大事记,、年月，第一次全国高等级公路建设现场会在沈阳召开，这次会议是专题研究高等级公路建设的第一次会议，提出了今后建设高等级公路的条政策措施：规划和建设要分层负责，国家负责规划，地方负责建设；长远规划可分阶段实施；实行多渠道筹资；采取优惠政策；动员社会力量；合理选线；建好一条管好一条；坚持收好各项规费，为新线建设积累资金；改变资金补助办法，哪里准备工作做得好，就优先予以补助；加强规划和前期工作。、年月，沈大高速公路通车。沈阳至大连高速公路全长公里，是国家“七五”重点建设项目，年月开工，年月建成通车，在年零个月时间里，辽宁省举全省之力，艰苦奋战建成。沈大高速公路连接沈阳、辽阳、鞍山、营口、大连个城市，是当时我国公路建设项目中规模最大、标准最高的艰巨工程，全部工程由我国自行设计、自行施工，开创了我国建设长距离高速公路的先河，为年代我国大规模的高速公路建设积累了经验。,我国高速公路发展大事记,、山东会议：年月交通部在山东召开了全国公路建设工作会议，明确了建设“两纵两横三个重要路段”的国道主干线任务。此后，全国掀起了高速公路建设的高潮，对我国尚处于起步阶段的高速公路建设是极大的推动。从年至年的年中，全国高速公路建设速度加快，共建成高速公路公里，京津塘、济青、京石、首都机场、太旧、郑开等一大批高速公路相继建成通车。、年京津塘高速公路通车，这是我国第一条经国务院批准利用世界银行贷款建设的跨省、市的高速公路工程，全长公里，时速公里，设置监控、通信、收费、照明等服务设施。通过这条路的修建，我国制定了第一个高速公路工程技术标准。、年底济青高速公路通车，西起济南，东至青岛，全长公里，双向四车道，设计时速公里。年月开工建设。、年月成渝高速公路通车，全长公里，年月开工。,我国高速公路发展大事记,、年月沪宁高速公路通车，年月开工，全长公里，双向四车道，设计时速公里。、福州会议：年下半年，党中央、国务院作出了实施积极财政政策、加快基础设施建设、扩大内需的决策，决定在年加快公路建设。交通部在福州召开了全国加快公路建设工作会议，会议对加快高速公路建设做出了部署。提出到年，“两纵两横三条重要路段”中的北京至沈阳、北京至上海和西南出海通道要全线贯通，高速公路超过公里。年一年，全国公路建设完成投资亿元，建成高速公路公里。、年，全国高速公路总里程达到公里，居世界第四。、年，全国高速公路总里程突破万公里，接近世界第三水平。、年，京沈高速公路通车。、年月日，京沪高速公路通车。、年底，全国高速公路总里程达到万公里，居世界第三位。,我国高速公路发展大事记,沪宁高速公路,铁路工程-引言,1825年9月27日，世界第一条真正意义上的铁路在英国的斯托克顿（Stockton）和达灵顿（Darlinton）之间开通。该铁路线全长21km，采用铸铁轨铺设，轨距1435mm（现在的标准轨距），由史蒂芬森设计的蒸汽机车牵引90t的客货混编列车在上面运行，最初的速度为4.5km/h,后来达到24km/h。,铁路工程-引言,我国最早的一条铁路于1865年英商在北京宣武门外修建了一条长约0.5公里的展览铁路，不久被清政府拆除。京张铁路是中国自己筹款，中国人自己勘测、设计、施工的第一条铁路。它的建成，揭开了中国铁路建筑史上的崭新的一页。1905年，正当英、俄两国激烈争夺中国华北路权时，清政府决定自建京张铁路，任命詹天佑为京张铁路局会办兼总工程师。詹天佑面对外国人的冷言恶语和封建官僚的嘲笑议论，毅然挑起重担。从3月开始，他亲自率领中国工程技术人员，背上标杆，分别勘测了数条线路。经过缜密计算和反复比较，最后选定关沟段进行复测。8月定测完毕，10月开始动工。京张铁路自北京丰台到张家口，全长201.2公里。其中关沟段穿越军都山，最大坡度为33，最小曲线半径182.5米，隧道4座，计长1，644米，采用“之”字形线路，工程非常艰巨。经过4年奋战，1909年9月全线提前胜利完工。,铁路工程-引言,“五纵三横”主干线五纵1.京沪线跨越省市区：京-津-冀-鲁苏-皖-沪经过的城市：北京、天津-德州-济南-徐州-蚌埠-南京-镇江-常州-无锡-上海经过的地形区：华北平原-江淮平原-长江三角洲重要意义：沟通了华北与华东，是东部沿海的交通大动脉2.京九线/color跨越省市区：京-津-冀-鲁-豫-皖-鄂-赣-粤-港经过的城市：北京-霸州-衡水-商丘-潢川-麻城-九江-南昌-赣州-龙川-深圳-九龙经过的地形区：华北平原-江淮平原-鄱阳湖平原-江南丘陵-珠江三角洲重要意义：缓解京广线、京湖沪线的运输压力，加速老区脱贫致辞富，维护港澳的稳定繁荣,铁路工程-引言,3.京广线跨越省市区：京-冀-豫-鄂-湘-粤经过的城市：北京-石家庄-邯郸-新乡-郑州-武汉-长沙-株洲-衡阳-韶关-广州经过的地形区：华北平原-洞庭湖平原-江南丘陵-南岭-珠江三角洲重要意义：沟通了华北、华中与华南，我国铁路网的中轴，运量最大的南北大动脉4.焦柳线跨越省市区：豫-鄂-湘-桂经过的城市：焦作-洛阳-襄樊-枝城-怀化-柳州经过的地形区：豫西山地-江汉平原-湘西山地-两广丘陵重要意义：改善铁路布局，提高晋煤南运能力，分流京广线运量5.宝成-成昆线跨越省市区：陕-甘-川-滇经过的城市：宝鸡-成都-攀枝花-昆明经过的地形区：秦巴山地-成都平原-云贵高原重要意义：促进西南地区经济建设，加强民族团结,铁路工程-引言,三横1.京包-包兰线跨越省市区：京-冀-晋-内蒙古-宁-甘经过的城市：北京-大同-集宁-呼和浩特-包头-银川-中卫-兰州经过的地形区：冀北山地-内蒙古自高原-河套平原-宁夏平原重要意义：促进华北与西北联系，分担陇海线运量，建设民族地区，巩固边防2.陇海-兰新线跨越省市区：苏-皖-豫-陕-甘-新经过的城市：连云港-徐州-商丘-开封-郑州-洛阳-西安-宝鸡-兰州-乌鲁木齐-阿拉山口经过的地形区：黄淮平原-黄土高原-河西走廊-吐鲁番盆地-准噶尔盆地重要意义：沟通东部和西北，促进西北发展，巩固边防，加速沿线工业的发展。3.沪杭-浙赣-湘黔-贵昆线跨越省市区：沪-浙-赣-湘-黔-滇经过的城市：上海-杭州-鹰潭-萍乡-贵阳-六盘水-昆明经过的地形区：长江三角洲-江南丘陵-云贵高原重要意义：横贯江南的东西干线，加强华东、中南、西南的联系，与长江航线相辅相成,铁路工程-引言,“十五”期间我国建设“八纵八横”铁路网八纵是指：京哈通道(北京哈尔滨满洲里)；沿海通道(沈阳大连烟台无锡上海杭州宁波温州厦门广州湛江)；京沪通道(北京上海)，建设京沪高速铁路；京九通道(北京南昌深圳九龙)；京广通道(北京武汉广州)；大湛通道(大同太原焦作洛阳石门益阳永州柳州湛江海口)；包柳通道(包头西安重庆贵阳柳州南宁)；兰昆通道(兰州成都昆明)。八横是指：京兰通道(北京呼和浩特兰州拉萨)，建设青藏铁路；煤运北通道(大同秦皇岛、神木黄骅)；煤运南通道(太原德州、长治济南青岛、侯马月山新乡兖州日照)；陆桥通道(连云港兰州乌鲁木齐阿拉山口)；宁西通道(西安南京启东)；沿江通道(重庆武汉九江芜湖南京上海)；沪昆(成)通道(上海株洲怀化贵阳昆明怀化重庆成都)；西南出海通道(昆明南宁黎塘湛江)。,铁路工程-引言,成渝铁路自四川成都至重庆，是新中国成立后建成的第一条干线铁路，全长505公里，1950年6月开工，1952年6月通车，1953年7月交付运营。成昆铁路成昆铁路自程度南站至昆明，全长1，091公里。1958年开工，1970年7月通车，1970年12月交付运营。线路穿越大小凉山，有深二三百米的“一线天”峡谷。从金口河到埃岱58公里线路上有隧道44座。从甘洛到喜德120公里地段4次盘山绕行50公里，13次跨牛日河，其间有66公里隧道和10公里桥梁。过喜德后8次跨安宁河，在三堆子过金沙江。金沙江河谷是著名的断裂带地震区，线路在河谷3次盘山，47次跨龙川江，然后南下至昆明。成昆铁路土石方工程近1亿立方米，隧道427座，延长345公里，桥梁991座，延长106公里，桥隧总延长占线路长度的41%。全线122个车站中有41个因地形限制而设在桥梁上或隧道内。这条铁路是西南地区的路网骨架，对开发西南资源，加速国民经济建设，加强民族团结和巩固国防都具有重要意义。1995年11月17日，纵贯甫北9省市的京九铁路全线铺通。京九铁路位于京沪、京广两大南北干线之间。北起北京，南至深圳，连接香港九龙，跨越京。津、冀、鲁、豫、皖，鄂、赣、粤9省市。全长2381公里，另加天津至霸州和麻城至武汉联络线，总长2536公里。1993年开工以来共完成土石方26亿立方米，架设桥梁207公里，开凿隧道56公里。京九铁路是中国铁路建设史上规模最大、工期最紧、一次建成里程最长的铁路干线，是中国铁路发展史上的一个创举，它的建成对中国国民经济的发展将产生深远的影响。,铁路工程,铁路的基本组成-线路、路基、线路上部建筑狭义地讲，铁路是由线路、路基、道床、轨枕和钢轨所构成的运输线路，包括铁路桥梁、铁路隧道和各种辅助设施，道床、轨枕、钢轨和道岔叫做线路上部建筑。广义地讲，铁路是指铁路运输系统或铁路运输业。铁路运输系统的技术设备除线路外，还有机车、车辆和通信、信号、调车、装卸车设备等。铁路运输系统的生产经营活动有行车组织、客货运业务以及各项有关的组织和管理工作。,线路,线路 铁路线路是铁路横截面中心线在铁路平面中的位置，以及沿铁路横截面中心线所作的纵断面状况。铁路线路在平面上由直线和曲线组成，而曲线则采用圆曲线，并在圆曲线和直线之间插入缓和曲线，使作用在列车上的离心力平稳过渡。列车在曲线上须限速行驶。根据各级铁路旅客列车最高行车速度的要求，规定了圆曲线的最小半径。为适应地形起伏以减少工程量，铁路线路可在纵断面上设置上坡、下坡和平道。列车在坡道上行驶时，其重量平行于坡道方向的分力便成为车辆行驶的阻力，称为坡道阻力。纵坡越大，其坡道阻力也越大，而机车克服坡道阻力后所剩余的牵引力就越小。这就影响到机车所能牵引的列车重量，也直接影响到线路的运输能力。,路基,路基 路基是铁路线路承受轨道和列车荷载的地面结构物。路基工程是道路工程中的一项重要工程。路基工程质量的好坏，直接影响到结构物的排水稳定、使用品质、旅客的舒适和正常的行车交通，对国民经济建设具有重要意义。路基工程有其特点和要求。主要是路线长，通过的地带类型多，技术条件复杂，受地形、气候和水文地质条件影响很大。路基按其断面的填挖情况分为路堤式、路堑式、半填半挖式三类。路基顶面的宽度，根据铁路等级、轨道类型、道床标准、路肩宽度和线路间距等因素确定。路基两侧必须设置排水沟以保证线路排水、铁路畅通。,路基的特点,路基的特点和要求 路基工程是道路工程中的一项重要工程。它是路面的基础，公路的主体，它与桥梁和环境景观相协调，可谓形成一门凝固的艺术。路基工程质量的好坏，直接影响到结构物的排水稳定、公路使用品质、旅客的舒适和正常的行车交通，对国民经济建设具有重要意义。路基工程的特点是路线长，通过的地带类型多，技术条件复杂，受地形、气候和水文地质条件影响很大。如公路可能通过平原、丘陵或山岭，还有河川、沼泽、岩石、冰雪(或永冻土)，沙漠或盐渍土等，除一般的施工技术外，还要考虑软土压实、桩基、边坡稳定、挡土墙和其它人工调治结构物等。此外，路基工程的土石方数量大，劳力和机械用量多，施工工期长。在城市道路中，除征地拆迁外，碰到的隐蔽工程多，如给水管、污水管、煤气管、电缆或蒸汽管线等，需与有关部门相互协调，公共关系比较复杂。,路基工程基本要求,路基工程设计必须满足如下基本要求:1、具有足够的强度 路基和路面的自重以及行车荷载会对路基产生压力，路基会产生一定变形要有一定的抵抗变形的能力，使在荷载作用下不致发生超过允许的变形。2、具有足够的水温稳定性 路基受大气、水文和地质条件影响很大。路基应在地面水和地下水作用下不致显著地降低强度，在冰冻地区不致造成冻融翻浆和强度急剧下降，这就要求路基具有足够的水温稳定性。3、具有足够的整体稳定性 路基施工改变了地面的天然平衡状态。挖方路堑边坡可能失稳，陡坡路堤可能沿地表整体下滑，软土路基可能整体滑坍等。路基设计时必须采取技术措施如排水、边坡加固或设置挡土墙等，确保路基的整体稳定性。路基设计时应充分考虑路基自然因素和人为因素，掌握和驾驭水温变化的规律，合理使用土壤材料，因地制宜地采取适当措施，保证路基具有足够的强度和稳定性。,路基横断面,路基横断面 路基可分为路堤、路堑和填挖结合路基(或称半填半挖路基)三种。铺设轨道的路基面高于天然地面时，路基以填筑的方式构成，这种路基称为路堤。当铺设轨道的路基面低于天然地面时，路基以开挖方式构成，这种路基称为路堑。基本的路堑形式有全挖式、台口式和半山洞。半填半挖路基是路堤和路堑的结合形式为保持路基经常处于干燥、坚固和稳定的状态，路基上设有一套完整的排水设备。1、排除地面水设施：纵向排水沟、侧沟和截水沟等设施。2、排除地下水的设施：为了拦截地下水，降低地下水位，采用渗沟和渗管排水设施。,路基横断面,高速公路和一级公路的路基横断面上下行用中央分隔带分开，其横断面由行车道、中间带、路肩以及紧急停车带、爬坡车道、变速车道等组成，如图41a所示。二、三、四级公路的路基横断面由行车道、路肩以及错车道组成，如图41b所示。,路基的排水设备-排除地面水设施,纵向排水沟、侧沟和截水沟等设施。,路基的排水设备-排除地下水的设施,为了拦截地下水，降低地下水位，采用渗沟和渗管排水设施。,线路上部建筑,线路上部建筑 铁路线路上部建筑包括与列车直接接触的钢轨、轨枕、道床和道岔。线路上部建筑的强度和稳定性，取决于钢轨类型、轨枕类型和密度、道床类型和厚度等因素。根据主要运营条件，如近期的运量和最高行车速度，将轨道分为特重、重、次重、中和轻型5个等级。,线路上部建筑组成：,轨道,(一)轨道的作用 路基、桥隧建筑物修成之后，即可在上面铺设轨道。轨道是一个整体性工程结构，经常处于列车运行的动力作用下，其作用为：1、直接承受车轮传来的巨大压力，并把它传给路基及桥隧建筑物；2、起着机车车辆运行的导向作用。(二)轨道的组成 轨道是由钢轨、轨枕、连接零件、道床、防爬设备、道岔组成。各部分均应有足够的强度和稳定性，才能保障列车按规定的最高速度，安全、平稳和不间断地运行,线路上部建筑,钢轨起承受车身重力及引导列车运行方向的作用。钢轨的接头是线路上的薄弱环节，机车车辆通过时会产生跳动。为减少接头对行车舒适性的不利影响，可采用长钢轨铺设。我国已于2000年在沪宁线上铺设长度达260km的无缝钢轨。轨枕是钢轨的支座，它除承受钢轨传来的力并将其传给道床以外，还起着保持钢轨的方向和轨距的作用。因而，钢轨应具有足够的强度、弹性和耐久性。轨枕主要有木枕和预应力混凝土轨枕两种。木枕具有弹性好、易于加工、便于运输和铺设、更换方便及成本低的优点，但使用寿命短，并需消耗大量木材；预应力混凝土轨枕耐久性好、稳定性高和养护工作量小，主要缺点是重量大。目前我国大量采用预应力混凝土轨枕。道床是铺设在路基顶面上的道碴层。其作用是把由轨枕传下的车辆荷载均匀传布到路基面上，阻止轨道在列车作用下产生位移，并缓和列车的冲击作用。同时，还具有便于排水以保持路基面和轨枕干燥，以及便于调整线路平面和纵断面的作用。主要线路应采用碎石道碴道床。路基为非渗水性土时，宜采用双层道床，其他情况采用单层道床。道岔是铁路线路、线路间连接和交叉设备的总称，其作用是使机车车辆由一条线路转向另一条线路，或者越过与其相交的另一条线路。道岔大都设在车站区。,铁路工程设计,铁路工程设计的主要内容：1、在经济上论证所设计线路在交通运输系统中的地位、作用和经济效益，说明其可行性；2、根据铁路的技术等级、勘测的地形地物在技术上选择线路-即进行全线线路的平面和纵剖面设计；3、设计路基、线路上部建筑、桥梁、涵洞、隧道等工程；4、进行车站、机务、给水、供电、铁路信号等项目的设计。其中最为关键的是第2部分。,高速铁路,客运专线是以客运为主的快速铁路，按照速度等级，我国将时速200至350 km/h的铁路统称为客运专线。在繁忙干线建设客运转线，实现客货分线，能够大幅度提高铁路运输能力，分流既有线的上的大部分客车，缓解既有线运能紧张的局面，同时还可以满足增量运输的需求，腾出既有线用来发展货物重载运输，适应日益增长的运输需要。定义 根据UIC（国际铁道联盟）的定义，高速铁路是指营运速率达每小时200公里的铁路系统（也有250公里的说法）。早在20世初前期，当时火车最高速率超过时速200公里者比比皆是。直到1964年日本的新干线系统开通，是史上第一个实现营运速率高于时速200公里的高速铁路系统。高速铁路除了在列车在营运达到速度一定标准外，车辆、路轨、操作都需要配合提昇。广义的高速铁路包含使用磁悬浮技术的高速轨道运输系统。世界上首条出现的高速铁路是日本的新干线，于1964年正式营运。日系新干线列车由川崎重工建造，行驶在东京名古屋京都大阪的东海道新干线，营运速度超过每小时200公里。,中国的高速铁路,2006年3月8日，中国铁道部部长刘志军在两会期间表示，受到海内外关注的京沪高速铁路已经立项。从2006年到2010年，中国将投资12500亿元人民币，建设17000公里铁路新线。其中客运专线7000公里，这些客运专线主要有京沪、京广、京哈、沈大、陇海等，列车时速将达到200至300公里。2000年以来，经济发达的珠三角、长三角等地区相继提出修建城际高速铁路网的计划，构建一小时经济圈。在铁道部等国家部委调控下，各高速铁路网相继开工，并统一纳入中国中长期铁路网规划，伴随着京沪、京广、杭甬深等跨区域高速铁路的开工建设，全国高速铁路联网指日可待。根据铁道部的规划，中长期内中国的高速铁路、客运专线将形成“四纵”、“四横”、三个城际网的局面。,中国的高速铁路,客运专线建设为满足快速增长的旅客运输需求，建立省会城市及大中城市间的快速客运通道，规划“四纵四横”铁路快速客运通道以及三个城际快速客运系统。建设客运专线1.2万公里以上，客车速度目标值达到每小时200公里及以上。1、“四纵”客运专线：(1)北京上海客运专线，贯通京津至长江三角洲东部沿海经济发达地区；(2)北京武汉广州深圳客运专线，连接华北和华南地区；(3)北京沈阳哈尔滨(大连)客运专线，连接东北和关内地区；(4)杭州宁波福州深圳客运专线，连接长江、珠江三角洲和东南沿海地区。2、“四横”客运专线：(1)徐州郑州兰州客运专线，连接西北和华东地区；(2)杭州南昌长沙客运专线，连接华中和华东地区；(3)青岛石家庄太原客运专线，连接华北和华东地区；(4)南京武汉重庆成都客运专线，连接西南和华东地区。3、三个城际客运系统 环渤海地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区城际客运系统，覆盖区域内主要城镇。,中国的高速铁路,完善路网布局和西部开发性新线以扩大西部路网规模为主，形成西部铁路网骨架，完善中东部铁路网结构，提高对地区经济发展的适应能力。规划建设新线约1.6万公里。路网既有线加强既有路网技术改造和枢纽建设，提高路网既有通道能力。规划既有线增建二线1.3万公里，既有线电气化1.6万公里。,武广铁路客运专线,武广铁路客运专线简介,武广铁路客运专线,武广铁路客运专线是我国目前建设的线路里程最长、技术标准最高、投资最多的铁路客运专线，目前只有德国、日本等几个国家能建造，建成后武汉至广州乘火车只需4个小时。它全长968公里、总投资930亿元，穿越湖北、湖南和广东三省，整个建设工期为4年，将采取分段施工的方式。此前，武广客运专线已在湖南、广东段开工。该专线总投资将达986亿元，在2005年6月23日全面动工，沿线将建设21个新火车站，广州将有花都和番禺两站。此外，武广客运专线项目资本金将向境内外投资者募集。武广客运专线与既有的京广线基本平行，沿线工业基础雄厚，矿产资源丰富，经济发展速度快，人均国内生产总值(GDP)高，经济产业结构比较合理。目前，武汉至广州铁路运输状况相当紧张，是全国最繁忙的铁路干线之一，尤其是大量的客运需求长期难以得到满足。武广铁路客运专线建成后，可实现客货分线运输，大幅度提高通道运输能力和运输质量。,隧道工程,隧道，是修筑在岩体、土体或水底的，两端有出入口的，供车辆、行人、水流及管线等通过的通道。包括交通运输方面的铁路、道路、水（海）底隧道和各种水工隧洞等，有以下特点：1、是交通运输线路穿越天然障碍的有效方法；2、穿越的地质条件复杂多变，遇到意外情况比较多，工程定位、设计、施工方法都必须随时作相应调整；3、施工作业面窄，可能容纳的劳动力和机械设备都受到限制，对工业化、机械化施工要求高；4、造价昂贵。,隧道工程历史,公元前2180前2160年巴比伦修建了一条穿越幼发拉底河從王宫到朱庇特廟的长约 900米的人行隧道。近代水底隧道始建于英国。1807年英国在伦敦动工修建连接泰晤士河两岸的人行隧道开挖时因无法克服泥水涌入隧道而被迫停工。直到1825年在法国工程师布律內尔M.I.指导下初次采用盾构法施工才于1843年建成第一条泰晤士河水底隧道。中国第一条水底隧道。位于上海市区西南部黃浦江上游的江底1965年5月动工1970年9月建成通车(见彩图 上海黃浦江打浦路过江隧道內景)。包括引道在內,全长2761米。最大纵坡为3.84水底段设有0.6的缓坡段。,隧道的主要施工方法,隧道的主要施工方法：（一）明挖法适用于市郊场地开阔地带，软岩和土体；其优点是工作面多，便于机械和大量劳动力投入，工艺简单，防水效果好，质量有保证。可以采用放坡开挖和有围护开挖，围护开挖多采用地下连续墙等。其缺点是土方工程量大，影响城市交通，带来尘土和噪声污染，对市民生活影响较大，施工进度慢，故在城市中心区很少采用。当隧道埋深较大和管线建筑物较多时经济性亦差。（二）矿山法适用于岩石和坚硬体，其优点是地面干扰小，造价低。我国现有的铁路隧道大部分采用矿山法修筑而成。其缺点是施工进度慢，劳动强度高，风险大，地面沉降较难控制，通过软弱地层，沙层，断层破碎带等不良地质地段时施工困难，技术措施费用高。由于矿山法施工的理论基础是传统的结构力学，其基本假定与实际隧道的工作状态相差甚远，在施工中需要大量的钢和木材支撑，工人劳动强度大，施工环境差。,隧道的主要施工方法,（三）盾构法适用于城市软地层，深埋隧道。盾构既是一种施工机具，又是一种强有力的临时支撑结构，其开挖和衬砌工作均在盾壳保护下进行。其优点是机械化程度高，施工进度快，工人劳动强度低而且十分安全，施工无噪音和振动公害，对地面交通沿线建筑物及地下管线影响小。通过调整切削与出土速度，盾尾同步注浆和二次补充注浆等手段，地面沉降或隆起易于控制在允许范围内。管片采用高强度高精度预制构件，机械化拼装，质量有保证。管片通过纵环向螺栓连接，纵环缝间设弹性密封垫防水，并在管内侧设嵌缝槽防水效果好。目前盾构法在国内地铁区间隧道施工中得到广泛应用。其缺点是机械设备复杂，价格昂贵，施工工艺繁琐，隧道造价高，一般用于单孔单线段，不能用于折返线，存车线等断面复杂地段施工。盾构通过软硬互层段有孤石地段和微风化高硬度岩石段桩基托换段时施工较为困难。另外考虑盾构机摊销成本，单盾构施工经济长度一般在3千米左右。盾构法是当今世界建设地铁最快的一种工法，现最快为562.5米/月。刘建航院士,隧道的主要施工方法,（四）新奥法是奥地利拉布西维兹教授等在长期从事隧道施工实践中，从岩石力学的观点出发而提出的一种合理的施工方法；新奥法构筑隧道的主要特点是通过多种量测手段，对开挖后隧道围岩进行动态监测，并以此指导隧道支护结构的设计与施工。其理论是建立在岩体力学特征和岩体变形特征以及莫尔学说的基础上，并考虑到隧道掘进时的空间效应和时间效应对围岩应力与变形的影响。它集中体现在支护结构种类，支护结构的构筑时机，岩体压力，围岩变形四者的关系上，贯穿在不断变更的设计与施工过程中。新奥法提出了与传统方法完全不同的新概念和新观点，指导着喷锚支护的设计施工，指导着构筑隧道的全过程。但由于围岩条件的复杂性，施工操作的不一致性，支护结构及标准的不均衡性，以及支护构筑时间的差异性等，使得目前要用某些力学理论来解决这种非线性的多因素关系的实际问题尚存在相当大的困难。（五）沉管法适用于跨越江河湖海软地基，其优点是造价省，建筑速度快，隧道断面大。其缺点是需封锁江河水面，需要专业的大型涵管制作及驳运技术，需要专业的下沉对接水下作业技术，风险大。,盾构法施工示意图,盾构法修建的水底道路隧道橫断面图,盾构出洞示意,中国第一条水底隧道-上海黃浦江打浦路过江隧道,上海黃浦江打浦路过江隧道內景,打浦路隧道主体断面图,世界最大盾构,2006年9月23日，世界最大盾构直径15.43米的“长江一号”开始推进。这标志着“十一五”期间，上海在建规模最大的交通项目长江隧桥工程即将迈出关键性一步。,孙钧 院士,孙钧，1926年9月17日生于苏州市，原籍绍兴市。1949年毕业于上海交大土木系。现任同济大学地下工程系教授、名誉系主任、校务委员，还担任中国岩力学与工程学会理事长等职。1991年当选为中科院院士。孙钧开拓并反展了一门新的学科分支地下机构工程力学，并对地下结构粘弹塑性理论以及脆弹弹粘性节理岩体的蠕变损伤断裂效应机理进行了系统深入的研究。承担并完成了北京、上海地铁；江阴跨江悬索桥大锚碇工程的研究等20多项国家科技攻关、自然科学基金及重大工程研究项目，取得了巨大的技术经济效益。1993年参与了长江三峡工程永久船闸。设计施工。在同济大学创建了国内高校第一所“隧道与地下建筑工程”专业并使发展成为中国最好的同类专业之一。主要论著有地下机构（上下册）、地下结构有限元法解析、岩土学反演问题的随机理论与方法等以及论文约175篇（部）。曾获国家科技进步二等奖、国家人民防空委员会科技进步二等奖和光华基金科技一等奖。,刘建航,刘建航(1929.4.26-)隧道与地下工程专家。河北省深泽县人。1951年毕业于上海交通大学。上海市建委科学技术委员会主任、高级工程师。1995年当选为中国工程院院士。,简介,刘建航,研究和设计含水软弱地层中盾构法隧道的单层钢筋混凝土拼装式衬砌，率先攻克衬砌结构防水关键，用以建成第一条黄浦江越江隧道及地铁试验段，获全国科学大会奖。开拓盾构、沉管、连续沉井法，以建成困难地层的20条市政隧道。在江底高压沼气砂层建隧，解决喷发沼气流沙等世界罕见难题。首次在建筑密集区用自制11.3米盾构、地下墙深基坑法和环境保护技术建成第二条浦江隧道，该工程获国家金奖。在地铁工程中采用车站地下墙深基坑明挖法、逆筑法及盾构穿越建筑群等新技术有效控制了流变性地层移动，保护了市政建筑设施。理论结合实践地写出了“盾构法隧道”、“基坑工程手册”、“地下墙深基坑周围地层移动的预测和治理”等著作。,各类隧道简介,1、铁路隧道大多建筑在山中，用以避免开挖很深的路堑，或修筑很长的迂回线。（1）、组成：洞门、洞顶、内部衬砌等；（2）、类型：山岭隧道、水底隧道及地下铁路。铁路隧道照片,铁路隧道照片,世界最著名十大铁路隧道,世界最著名十大铁路隧道如下：连接日本本州与北海道的青函海底隧道，全长,米，年建成；日本上越新干线上的大清水隧道，长,米，年贯通；日本山阳新干线上的新关门海底隧道，长,米，年建成；意大利亚平宁隧道，,米，年建成；日本山阳新干线上的六甲隧道，,米，年建成；日本上越新干线上的榛名隧道，,米，年建成；瑞士、意大利边境上穿过阿尔卑斯山的圣哥达隧道，,米，年建成；日本上越新干线上的中山隧道，,米，年建成；瑞士列奇堡隧道，,米，年建成；中国大瑶山隧道，长,米，年建成。,道路隧道,2、道路隧道按隧道所处位置，道路隧道分为山岭道路隧道、水底道路隧道和城市道路隧道。在地形复杂的山区公路选线中采用隧道可为选线提供最佳方案。因隧道能克服高程障碍縮短线路长度減小坡度和曲率从而提高线路技术标准。但隧道造价高在选线时须进行技术经济比较后決定取舍。在城市道路上修筑水底隧道以代替桥梁其穿越河道所需的总长度一般较桥梁为短而且不妨碍航运所需的净空。当高速道路通过城市时修筑隧道可使线路顺直纵坡很小和路面较宽并避免平面交叉。道路隧道要尽量设计成直线。隧道内的纵坡不宜大于3.5%，也不应小于0.3%。前者是为了避免汽车因上陡坡而产生过量的有害气体和烟雾，并为重车下坡时能安全制动；后者是为排水需要所设的最小坡度。世界上最古老的道路隧道是公元初在罗马的那不勒斯挖成的波西利波岩洞长約1公里,至今还在运用。至20世紀80年代初世界上最長的道路隧道为穿越瑞士阿尔卑斯山的圣哥达公路隧道全長16.3公里。中国较长的有河南省辉陵公路长1400米的向阳隧道,四川省重庆市长706米的歌乐山隧道。上海市黃浦江打浦路隧道全长2761米为中国第一条水底道路隧道。,水底隧道,3、水底隧道铁路或公路遇到水面障碍物时，在水面宽，航运繁忙，通过巨型船只较多，两岸建筑物密集，不宜建造高桥和长引桥的情况下，修建水底隧道可能是最佳方案。水底隧道一般分水底段和河岸段，后者又有暗埋、敞开及出口部分。用盾构法建造的水底隧道，自两端至洞口，一般为槽形敞开式引道段。穿越水底的暗埋段断面大多为圆形。修建的隧道除个別为单車道外,均为双车道(盾构法修建的水底道路隧道橫断面图)。有些在車道一側或两侧设高出路面的人行巡逻道。对交通繁忙的水底道路隧道大多採用两条平行的隧道每条隧道中有同向行驶的双車道也有的在初期为一条双向行驶的双車道隧道后期发展成两条同向行驶的双車道隧道。在圆形隧道中一般在路面以下是送风道在吊顶以上是排风道。送排风道与隧道两岸的通风机房连通多采用橫向通风。隧道的照明系統应有适当亮度和均勻的照明裝置,在進出口附近设光过渡设施,以便司机在通过隧道时能較好地适应亮度变化而使行车安全。为取得良好照明及防火效果要合理选择隧道吊頂侧墙饰面和道路路面的材料和顏色。在現代化的水底道路隧道中设置自动或半自动控制的防火灭火排水通风照明交通监控等运营设备由中心控制室集中管理。,盾构法修建的水底道路隧道橫断面图,盾构法修建的水底道路隧道橫断面图,英吉利海峡隧道示意图,(a)纵断面；(b)横断面,英吉利海峡隧道示意图,水利工程,水利工程，用于控制和调配自然界的地表水和地下水达到除害兴利目的而修建的工程。也称为水工程。水利工程的基本組成是各种水工建筑物包括挡水建筑物泄水建筑物和专门水工建筑物。為拦截江河渠道等水流以壅高水位以及为防御洪水而沿河湖海岸修建的水工建筑物。它們主要藉自重或结构作用以抵御水及其他外荷载。常見的挡水建筑物有坝水闸堤海塘等。泄水建筑物，用以排放多余水量泥沙和冰凌等的水工建築物。泄水建筑物具有安全排洪放空水库的功能。对于水库江河渠道或前池等的运行起太平门的作用也可用于施工导流。溢洪道溢流坝泄水孔泄水隧洞等是泄水建筑物的主要形式。专门水工建筑物 主要有水電站建筑物如前池调压室压力水管水电站厂房渠系建筑物如节制闸分水闸渡槽沉沙池冲沙闸港口水工建筑物如防波堤码头船坞船台和滑道过坝设施如船闸伸船机放木道筏道及魚道等。,泄水建築物示意图,