1、全斷面開挖法 全斷面開挖法就是按照設(shè)計輪廓一次爆破成形,然后修建襯砌的施工方法。
適用條件: (1)I~IV級圍巖,在用于Ⅳ級圍巖時,圍巖應(yīng)具備從全斷面開挖到初期支護前這段時間內(nèi),保持其自身穩(wěn)定的條件。 (2)有鉆孔臺車或自制作業(yè)臺架及高效率裝運機械設(shè)備。
(3)隧道長度或施工區(qū)段長度不宜太短,根據(jù)經(jīng)驗一般不應(yīng)小于lkm,否則采用大型機械化施工,其經(jīng)濟性較差。 全斷面法施工特點 (1)開挖斷面與作業(yè)空間大、干擾?。? (2)有條件充分使用機械,減少人力; (3)工序少,便于施工組織與管理,改善勞動條件; (4)開挖一次成形,對圍巖擾動少,有利于圍巖穩(wěn)定。
2、臺階法施工 臺階法是先開挖上半斷面,待開挖至一定長度后同時開挖下半斷面,上、下半斷面同時并進 的施工方法;按臺階長短有長臺階、短臺階和超短臺階三種。近年由于大斷面隧道的設(shè)計,又有三臺階臨時仰拱法,甚至多臺階法。
至于施工中究竟應(yīng)采用何種臺階法,要根據(jù)以下兩個條件來決定: ⑴初期支護形成閉合斷面的時間要求,圍巖越差,閉合時間要求越短; ⑵上斷面施工所用的開挖、支護、出碴等機械設(shè)備施工場地大小的要求。 在軟弱圍巖中應(yīng)以前一條為主,兼顧后者,確保施工安全。
在圍巖條件較好時,主要是考慮如何更好的發(fā)揮機械效率,保證施工的經(jīng)濟性,故只要考慮后一條件。 臺階開挖法的優(yōu)缺點:臺階開挖法可以有足夠的工作空間和相當?shù)氖┕に俣取?/p>
但上、下部作業(yè)有干擾;臺階開挖雖增加對圍巖的擾動次數(shù),但臺階有利于開挖面的穩(wěn)定。尤其是上部開挖支護后,下部作業(yè)就較為安全,但應(yīng)注意下部作業(yè)時對上部穩(wěn)定性的影響。
臺階開挖時應(yīng)注意以下幾點: (1)解決好上、下半斷面作業(yè)的相互干擾問題。微臺階基本上是合為—個工作面進行同步掘進;長臺階基本上拉開,干擾較??;而短臺階干擾就較大,要注意作業(yè)組織。
對于長度較短的隧道,可將上半斷面貫通后,再進行下半斷面施工。 (2)下部開挖時,應(yīng)注意上部的穩(wěn)定。
若圍巖穩(wěn)定性較好,則可以分段順序開挖;若圍巖穩(wěn)定性較差,則應(yīng)縮短下部掘進循環(huán)進尺;若穩(wěn)定性更差,則可以左右錯開,或先拉中槽后挖邊幫。 (3)下部邊墻開挖后必須立即噴射混凝土,并按規(guī)定做初期支護。
(4)量測工作必須及時,以觀察拱頂,拱腳和邊墻中部位移值,當發(fā)現(xiàn)速率增大立即進行仰拱封閉。 3、環(huán)形開挖留核心土法 (1)0環(huán)形開挖進尺宜為0.5-1.0m,核心土面積應(yīng)不小于整個斷面面積的50% (2)開挖后應(yīng)及時施工噴錨支護、安裝鋼架支撐,相鄰鋼架必須用鋼筋連接,并應(yīng)按施工要求設(shè)計施工鎖角錨桿。
(3)圍巖地質(zhì)條件差,自穩(wěn)時間短時,開挖前應(yīng)按設(shè)計要求進行超前支護。 (4)核心土與下臺階開挖應(yīng)再上臺階支護完成后、噴射混凝土達到設(shè)計強度的70% 4、中隔壁法(CD法) CD法是在軟弱圍巖大跨度隧道中,先開挖隧道的一側(cè),并施作中隔壁,然后再開挖另一側(cè)的施工方法,主要應(yīng)用于雙線隧道Ⅳ級圍巖深埋硬質(zhì)巖地段以及老黃土隧道(Ⅳ級圍巖)地段。
5、交叉中隔壁法(CRD法) 是在軟弱圍巖大跨隧道中,先開挖隧道一側(cè)的一或二部分,施作部分中隔壁和橫隔板,再開挖隧道另一側(cè)的一或二部分,完成橫隔板施工;然后再開挖最先施工一側(cè)的最后部分,并延長中隔壁,最后開挖剩余部分的施工方法。采用短臺階法難確保掌子面的穩(wěn)定時,宜采用分部尺寸小的CRD法,該工法對控制變形是比較有利的。
CD法是“Center Diaphragm”的簡稱,而CRD法則是“Cross Diaphragm”的簡稱。兩者既有聯(lián)系又有區(qū)別。
它們都用于比較軟弱地層中而且是大斷面隧道的場合。而前者是在用鋼支撐和噴混凝土的隔壁分割開進行開挖的方法;后者則是用隔壁和仰拱把斷面上下、左右分割閉合進行開挖的方法,是在地質(zhì)條件要求分部斷面及時封閉的條件下采用的方法。
因此,CRD法與CD法唯一的區(qū)別是在施工過程中每一步,都要求用臨時仰拱封閉斷面。 在CRD法或CD法中,一個關(guān)鍵問題是拆除中壁。
一般說,中壁拆除時期應(yīng)在全斷面閉合后,各斷面的位移充分穩(wěn)定后,才能拆除。 6、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法 (1)側(cè)壁導(dǎo)坑開挖后方可進行下一步開挖。
地質(zhì)條件差時,每個臺階底部均應(yīng)按設(shè)計要求設(shè)臨時鋼架或臨時仰拱。 (2)各部開挖時,周邊輪廓應(yīng)盡量圓順。
(3)應(yīng)在先開挖側(cè)噴射混凝土強度達到設(shè)計要求后在進行另一側(cè)開挖。 (4)左右兩側(cè)導(dǎo)坑開挖工作面的縱向間距不宜小于15米。
(5)當開挖形成全斷面時應(yīng)及時完成全斷面初期支護閉合。 (6)中隔壁及臨時支撐應(yīng)在澆筑二次襯砌時逐段拆除。
原發(fā)布者:amei923
隧道開挖方法的選擇初次接觸隧道工程,感觸頗深,在從事隧道試驗檢測工作的同時,我更多的時間是向優(yōu)秀的工程師們學習具體的現(xiàn)場施工經(jīng)驗,在學校讀書的時候老師也是大概的講解了一下,而更多的東西還要靠自己去領(lǐng)悟,去學習。自己總結(jié)了隧道工程的一些開挖方法,加上具體的現(xiàn)場施工逐漸的了解了隧道的施工工序及技術(shù)要求。在當前的施工實踐中,從施工造價及施工速度考慮,施工方法的選擇順序為:全斷面法→臺階法→環(huán)形開挖留核心土法→中隔壁法(CD法)→交叉中壁法(CRD法)→雙側(cè)壁導(dǎo)坑法;從施工安全角度考慮,其選擇順序應(yīng)反過來。如何正確選擇,應(yīng)根據(jù)實際情況綜合考慮,但必須符合安全、快速、質(zhì)量和環(huán)保的要求,達到規(guī)避風險、加快進度和節(jié)約投資的目的。1、全斷面開挖法 全斷面開挖法就是按照設(shè)計輪廓一次爆破成形,然后修建襯砌的施工方法。 適用條件:(1)I~IV級圍巖,在用于Ⅳ級圍巖時,圍巖應(yīng)具備從全斷面開挖到初期支護前這段時間內(nèi),保持其自身穩(wěn)定的條件。(2)有鉆孔臺車或自制作業(yè)臺架及高效率裝運機械設(shè)備。(3)隧道長度或施工區(qū)段長度不宜太短,根據(jù)經(jīng)驗一般不應(yīng)小于lkm,否則采用大型機械化施工,其經(jīng)濟性較差。 隧道機械化施工,有三條主要作業(yè)線,見表全斷面法施工特點(1)開挖斷面與作業(yè)空間大、干擾?。唬?)有條件充分使用機械,減少人力;(3)工序少,便于施工組織與管理,改善勞動條件;(4)開挖一次成形,對圍巖擾動少,有利于圍巖穩(wěn)定。 image1.jp
①明挖法。
在拆遷量小的情況下,此法的工程造價低、速度快。但交通干擾大,一般在市區(qū)不容易實施。
只有在郊區(qū)、空曠區(qū),有條件敞口開挖時方可采用。當土體穩(wěn)定需要時,還應(yīng)采取支護樁或地下連續(xù)墻作基坑支護;當工程結(jié)構(gòu)物處于有地下水干擾的位置,還需采取降排水措施。
明挖法施工隧道的工藝相對簡單、受力明確,操作方便,但需做好地下管線拆遷或加固穩(wěn)定、地面交通疏導(dǎo)、環(huán)境保護以及基坑安全穩(wěn)定等工作。遇有基坑石方需要爆破時,必須事先編制爆破方案、申報主管部門批準后方可實施。
②蓋挖逆筑法。蓋挖逆筑法是蓋挖法的一種。
該法施工是先修筑隧道(或車站)圍護墻和支承柱以及結(jié)構(gòu)頂板,然后利用出入口、通風道或單獨設(shè)置豎井,用自上而下的逆筑法施工單層或多層地下隧道(或車站)結(jié)構(gòu)。此方法介乎明挖法與暗挖法之間,除其頂板為明挖施工 外,其余結(jié)構(gòu)均為暗挖施工。
這種方法特別適合于城市市區(qū),人口、交通密集繁忙之處。 此種方法大部分土方在頂蓋及圍護墻體結(jié)構(gòu)之內(nèi)的洞中開挖,適宜于軟弱土質(zhì)地層,地下水穩(wěn)定在基底高程0.5m以下的地層條件,否則還需要配以降水措施。
蓋挖逆筑法施工,一般分兩個階段:地面施工階段——圍護墻、中間柱、頂板施工;洞內(nèi)施工階段——土方開挖、結(jié)構(gòu)、裝修和設(shè)備安裝。土方和器材出人全靠豎井運輸。
在地面施工階段,施工對地面交通、市民生活以及地下管道等有:干擾,應(yīng)該快速而細致地完成。頂板、圍護墻、柱是施工期間以及運營期間的主體結(jié)構(gòu)的一部分;施工中完成的樓板是施工階段幫助側(cè)墻維持穩(wěn)定和運營期間整體結(jié)構(gòu)的組成部分,當側(cè)墻穩(wěn)定有需要時,樓板上方和下方需加臨時水平撐;底板是完成整個主結(jié)構(gòu)的最后部分,是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)閉合的重要環(huán)節(jié),對保證隧道(車站)蓋挖逆筑施工安全、穩(wěn)定有重要意義。
③噴錨暗挖法。噴錨暗挖法是邊挖邊支護,約束圍巖變位,使圍巖和支護結(jié)構(gòu)共同形成支護環(huán)、實施穩(wěn)定的人工掘進作。
在土層和不穩(wěn)定巖體中開挖隧道時,工作面被擾動,為延長圍巖穩(wěn)定時間,必要時還需要采取超前預(yù)支護或加固措施(如注漿、冰凍等),然后再進行挖掘。隧道掘進沿線的地層和地表情況變化萬千,因此詳細掌握工程地質(zhì)和水文資料,詳 細制定開挖工藝、方案,確保挖掘過程中圍巖穩(wěn)定、初期支護及時閉合,是十分重要的。
用此法掘進施工中土和器材的進出一般也是通過豎井運輸。初期支護結(jié)構(gòu)一般采用鋼拱架(拱形斷 面)加噴射混凝土。
整個施工過程以人工操作為主,因此必須確保施工期間隧道內(nèi)沒有水。 噴錨暗挖法施工自始至終處于暗挖土體與隧道結(jié)構(gòu)施筑與置換的動態(tài)過程,隧道圍巖 始終處于穩(wěn)定與失穩(wěn)兩種態(tài)勢的交變過程之中。
為確保施工過程中隧道圍巖穩(wěn)定,必須采 用監(jiān)控測量的方法,對圍巖、支護結(jié)構(gòu)的狀態(tài)進行實時監(jiān)測,及時反饋信息,指導(dǎo)安全施工。 為使隧道順利掘進并保證圍巖穩(wěn)定,施工中常需要配以各種輔助工法。
在需要采用鉆爆開挖時,對硬巖宜用光面爆破,軟巖中宜用預(yù)裂爆破,爆破前應(yīng)進行爆破設(shè)計,按規(guī)范規(guī)定進行試驗和修正,并將爆破方案申報公安部門審批同意后可實施。 噴錨暗挖法也常用于地鐵車站施工。
④盾構(gòu)法。采用盾構(gòu)機進行隧道掘進施工的方法稱為隧道盾構(gòu)掘進法。
盾構(gòu)機具有開挖、支護、排渣和拼裝隧道襯砌管片等功能。常見盾構(gòu)機種類有敞口式、網(wǎng)格式、土壓平衡式、泥水平衡式和氣壓式等。
各種盾構(gòu)機均有一定適用范圍,應(yīng)根據(jù)隧道外徑、埋深、地質(zhì)、地下管線與構(gòu)筑物、地面環(huán)境、開挖面穩(wěn)定和地表隆沉控制值等控制要求,經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟比較后進行設(shè)備選型,使施工質(zhì)量高、造價低、又安全。 盾構(gòu)機以其盾殼作保護,既支承周圍土體又保護殼內(nèi)機具設(shè)備和人員安全。
在無地下水的地層中,可采用敞口式盾構(gòu),用手掘式或半機械方式挖掘正面土體;網(wǎng)格式盾構(gòu)機在胸板上設(shè)有網(wǎng)格,由千斤頂頂進時正面土體受擠壓后通過網(wǎng)格擠入胸板內(nèi)側(cè),用括板運輸機將土運走;土壓平衡和泥水平衡式盾構(gòu)機屬于閉胸式機械化盾構(gòu)機,適用于有地下水、對地表隆沉有嚴格要求的地層,機頭有刀盤,切土進入土艙,機內(nèi)有螺旋輸送機排土(泥水式盾構(gòu)機采用攪拌器將土艙中的土與水充分攪拌成流態(tài),由泵輸送、排出)。 排土速度與掘進速度要有機協(xié)調(diào),以保持開挖面土體有一定土壓,維持土體穩(wěn)定,達到控制圍巖和地表穩(wěn)定的目的。
掘進過程中,管片拼裝設(shè)備逐環(huán)拼裝管片,形成隧道襯砌。管片之間有止水密封條,安裝時便形成止水功能。
機頭有注漿孔,可進行填空注漿,限制地層沉降,管片可留有注漿孔,可進行二次注漿。為保證機頭土艙始終具有土壓,還有注漿系統(tǒng)對土艙內(nèi)的土注漿或水或泡沫,對有些土進行塑流化改性。
不同盾構(gòu)機在設(shè)備、工藝和適用條件上都有差別,但基本掘進原則(保持土體穩(wěn)定、人機安全、環(huán)境安全等)是相同的。為此,盾構(gòu)法隧道施工中,測量監(jiān)控工作仍然是不可缺少的一個組成部分。
隧道施工應(yīng)遵循的基本原則
⑴在施工中必須充分保護圍巖,避免過渡破壞和損傷遺留圍巖的強度,使暴露的圍巖盡量保留既有的質(zhì)量,因此,采用控制爆破技術(shù)是必要的;
⑵為了充分發(fā)揮圍巖的承載力,應(yīng)允許并控制圍巖的變形
允許圍巖變形達到不在圍巖中形成松弛的量級;
必須限制圍巖變形,使圍巖不會過渡松弛而喪失或大大降低承載力;
⑶變形的控制主要通過支護阻力(即各種支護結(jié)構(gòu))的效應(yīng)達到的。因此,在施工中必須合理決定:
①支護結(jié)構(gòu)的類型
②支護結(jié)構(gòu)參與工作的時間
③各種支護手段的相互配合
④底部封閉時間
⑤1次掘進長度等等;
⑷必須在施工中進行實地量測監(jiān)控,及時提出可靠的、足夠數(shù)量的量測信息,以指導(dǎo)施工和設(shè)計;
⑸在施工過程中,必須建立設(shè)計-施工檢驗-地址預(yù)測-量測反饋-修正設(shè)計的一體化的施工管理系統(tǒng),以不斷的提高和完善隧道施工技術(shù)
⑹選擇支護手段,一般應(yīng)選擇大面積、牢固的與圍巖緊密接觸的、能及時施設(shè)和應(yīng)變能力強的支護手段;
多采用噴砼、并與錨桿、金屬網(wǎng)聯(lián)合使用;
要與鋼支撐或格柵等配合使用;
臨時仰拱也是重要的、不容忽視的支護手段;
⑺在可能的條件下,應(yīng)盡量采用全斷面或大斷面分部的開挖方法;
⑻在任何情況下,使隧道斷面能在較短時間內(nèi)閉合是極為重要的;
必須改變“重視上部結(jié)構(gòu)、忽視底部結(jié)構(gòu)”的觀點;
應(yīng)盡量采用能先修筑仰拱(或臨時仰拱)或鋪底的施工方法;
⑼為保證二次襯砌的質(zhì)量和整體性,在任何情況下,都應(yīng)采用先墻后拱的施工順序
1)施工條件:實踐證實,施工條件是決定施工方法的最基本因素,它包括一個施工隊伍所具備的施工能力、素質(zhì)以及管理水平。目前隧道施工隊伍的素質(zhì)和施工裝備水平,有高有低,參差不齊,因此,在選擇施工方法時,不能不考慮這個因素的影響。
2)圍巖條件:也就是地質(zhì)條件,其中包括圍巖級別,地下水及不良地質(zhì)現(xiàn)象等。圍巖級別是地圍巖工程性質(zhì)的綜合判定,對施工方法的選擇起著重要的甚至決定性的作用。從施工技術(shù)的發(fā)展趨勢看,地質(zhì)條件雖然是重要的,但基本施工方法的變化卻不顯著。例如全斷面法和超短臺階法的結(jié)合以及全地質(zhì)型掘進機及自由斷面掘進機等的開發(fā)都說明了這一點。
3)隧道斷面積:隧道尺寸和形狀,對施工方法選擇也有一定的影響。目前隧道斷面有向大斷面方向發(fā)展的趨勢,如公路隧道已開始修建3車道甚至4車道的大斷面,水電工程是的大斷面洞室,更是屢見不鮮。在這種情況下,施工方法必須適應(yīng)其發(fā)展。在單線和雙線的鐵路隧道、雙車道公路隧道中,越來越多地采用了全斷面法及臺階法;而在更大斷面的隧道工程中,先采用各種方法修小斷面的導(dǎo)坑,再擴大形成全斷面的施工方法極為盛行。
4)埋深:隧道埋深與圍巖的初始應(yīng)力場及多種因素有關(guān),通常將埋深分為淺埋和深埋兩類,有時將淺埋又分為超淺埋和淺埋兩類。在同樣地質(zhì)條件下,由于埋深的不同,施工方法也將有很大差異。
5)工期:作為設(shè)計條件之一的施工工期,在一定程度上會影響基本施工方法的選擇。因為工期決定了在均衡生產(chǎn)的條件下,對開挖、運輸?shù)染C合生產(chǎn)能力的基本要求,即對施工均衡速度、機械化水平和管理模式的要求。
6)環(huán)境條件:當隧道施工對周圍環(huán)境產(chǎn)生如爆破振動、地表下沉、噪聲、地下水條件的變化等不良影響時,環(huán)境條件也應(yīng)成為選擇隧道施工方法的重要因素之一,在城市條件下,甚至會成為選擇施工方法的決定性因素。
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答案】A【答案解析】此題主要考察考生對隧道開挖施工方法知識的掌握。
根據(jù)教材表述,鉆爆施工法適用于各種地質(zhì)條件和地下水條件;掘進機施工法(TBM)是一種利用回轉(zhuǎn)刀具開挖(同時破碎和掘進)隧道的機械裝置。TBM施工方法的優(yōu)點是開挖作業(yè)能連續(xù)進行;缺點是機械的購置費和運輸、組裝、解體等的費用高,機械的設(shè)計制造時間長,初期投資高,因此,不用于短隧道。
盾構(gòu)法在軟弱地層中修建地鐵和交通隧道以及各種用途管道的施工中應(yīng)用相當廣泛。沉管施工法是修建水底隧道通常采用的方法。
通過分析考試說明,每題的備選項中只有1個是最符合題意,那本題的正確項是“A.鉆爆施工法”。
隧洞開挖
鉆孔爆破法 通過鉆孔、裝藥、爆破開挖巖石的方法,簡稱鉆爆法。這一方法從早期由人工手把釬、錘擊鑿孔,用火雷管逐個引爆單個藥包,發(fā)展到用鑿巖臺車或多臂鉆車鉆孔,應(yīng)用毫秒爆破、預(yù)裂爆破及光面爆破等爆破技術(shù)。施工前,要根據(jù)地質(zhì)條件、斷面大小、支護方式、工期要求以及施工設(shè)備、技術(shù)等條件,選定掘進方式。主要的掘進方式有:①全斷面掘進法,整個開挖斷面一次鉆孔爆破,開挖成型,全面推進。在隧洞高度較大時,也可分為上下兩部分,形成臺階,同步爆破,并行掘進。在地質(zhì)條件和施工條件許可時,優(yōu)先采用全斷面掘進法。②導(dǎo)洞法,先開挖斷面的一部分作為導(dǎo)洞,再逐次擴大開挖隧洞的整個斷面(圖1)。這是在隧洞斷面較大,由于地質(zhì)條件或施工條件,采用全斷面開挖有困難時,以中小型機械為主的一種施工方法。導(dǎo)洞斷面不宜過大,以能適應(yīng)裝碴機械裝碴、出碴車輛運輸、風水管路安裝和施工安全為度。導(dǎo)洞可增加開挖爆破時的自由面,有利于探明隧洞的地質(zhì)和水文地質(zhì)情況,并為洞內(nèi)通風和排水創(chuàng)造條件。根據(jù)地質(zhì)條件、地下水情況、隧洞長度和施工條件,確定采用下導(dǎo)洞、上導(dǎo)洞或中心導(dǎo)洞等。導(dǎo)洞開挖后,擴挖可以在導(dǎo)洞全長挖完之后進行,也可以和導(dǎo)洞開挖平行作業(yè)。③分部開挖法,在圍巖穩(wěn)定性較差,一般需要支護的情況下,開挖大斷面的隧洞時,可先開挖一部分斷面,及時做好支護,然后再逐次擴大開挖。用鉆爆法開挖隧洞,通常從第一序鉆孔開始,經(jīng)過裝藥、爆破、通風散煙、出碴等工序,到開始第二序鉆孔,作為一個隧洞開挖作業(yè)循環(huán)。盡量設(shè)法壓縮作業(yè)循環(huán)時間,以加快掘進速度。20世紀80年代,一些國家采用鉆爆法在中硬巖中開挖斷面面積為100m3左右的隧洞,掘進速度平均每月約為200m。中國魯布革水電站工程,開挖直徑8.8m的引水隧洞,單工作面平均月進尺達231m,最高月進尺達373.7m。
掘進機法 掘進機是全斷面開挖隧洞的專用設(shè)備(見彩圖)。它利用大直徑轉(zhuǎn)動刀盤上的刀具對巖石的擠壓、滾切作用來破碎巖石。美國羅賓斯公司在1952年開始生產(chǎn)第一臺掘進機。70年代以后,掘進機有了較快的發(fā)展。開挖直徑范圍為1.8~11.5m。在中硬巖中,用掘進機開挖80~100 m3大斷面隧洞,平均掘進速度為每月350~400m。美國芝加哥衛(wèi)生管理區(qū)隧洞和蓄水庫工程,在石灰?guī)r中開挖直徑9.8m的隧洞,最高月進尺可達750m。美國奧索引水隧洞直徑3.09m,在頁巖中開挖,最高月進尺達2088m。隧洞掘進機開挖比鉆爆法掘進速度快,用工少,施工安全,開挖面平整,造價低,但機體龐大,運輸不便,只能適用于長洞的開挖,并且本機直徑不能調(diào)整,對地質(zhì)條件及巖性變化的適應(yīng)性差,使用有局限性。
隧洞開挖隧洞開挖隧洞開挖
新奧地利隧洞施工法 簡稱新奧法(NATM),是奧地利學者L.V.拉布采維茨等人于50年代初期創(chuàng)建,并于1963年正式命名的,涉及隧洞設(shè)計、施工以及管理等方面一整套的工程技術(shù)方法。它的主要特點是:運用現(xiàn)代巖石力學的理論,充分考慮并利用圍巖的自身承載能力,把襯砌與圍巖當成一個整體看待;在施工過程中,必須進行現(xiàn)場量測,并應(yīng)用量測資料修訂設(shè)計和指導(dǎo)施工;采用預(yù)裂爆破、光面爆破等技術(shù)或用掘進機開挖,用錨桿和噴射混凝土等作為支護手段,并強調(diào)適時支護??傊?,是在充分考慮圍巖自身承載能力的基礎(chǔ)上,因地制宜地搞好隧洞開挖與支護。
隧洞開挖
盾構(gòu)法 利用盾構(gòu)在軟質(zhì)地基或破碎巖層中掘進隧洞的施工方法。盾構(gòu)是一種帶有護罩的專用設(shè)備,利用尾部已裝好的襯砌塊作為支點向前推進,用刀盤切割土體,同時排土和拼裝后面的預(yù)制混凝土襯砌塊(圖2)。盾構(gòu)是19世紀初期發(fā)明,首先用于開挖英國倫敦泰晤士河水底隧道。盾構(gòu)機掘進的出碴方式有機械式和水力式,以水力式居多。水力盾構(gòu)在工作面處有一個注滿膨潤土液的密封室。澎潤土液既用于平衡土壓力和地下水壓力,又用作輸送排出土體的介質(zhì)。
頂管法 為在地下修建涵洞或管道,用千斤頂將預(yù)制鋼筋混凝土管或鋼管逐漸頂入土層中,隨頂隨將土從管內(nèi)挖出。這樣將一節(jié)節(jié)管子頂入,作好接口,建成涵管。頂管法特別適于修建穿過已成建筑物或交通線下面的涵管。
隧道施工方法的選擇,主要根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、施工條件、圍巖級別、隧道埋置深度,隧道斷面尺寸大小和長度、襯砌類型,應(yīng)以施工安全為前提及以工程質(zhì)量為核心,并結(jié)合隧道的使用功能,施工技術(shù)水平、施工機械裝備、工期要求和經(jīng)濟可行性等因素綜合考慮研究選用。
當選擇施工方法(包括開挖及支護)因隧道施工對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響時,亦應(yīng)把隧道工程的環(huán)境條件作為選擇施工方法的因素之一,同時應(yīng)考慮圍巖變化時施工方法的適應(yīng)性及變更的可能性,以免造成隧道工程失誤和增加不必要的工程投資。采用新奧法施工時,還應(yīng)考慮施工全過程中的輔助作業(yè)方式和對圍巖變化的量測監(jiān)控方法,以及隧道穿越特殊地質(zhì)地段的施工手段等,進行合理的選擇。
明挖法,也稱作開槽法,即在從地面開挖,形成隧道槽,然后現(xiàn)澆混凝土底板、側(cè)墻和頂板,作為隧道支護,再回填土覆蓋隧道。北京修建地鐵1、2號線就采用這種方法,成本最低,但對地面交通等影響較大。
礦山法,顧名思義與開挖礦井的方法一樣,適合于硬巖石層修建隧道。采用鉆孔爆破形成隧洞,然后采用單拱或雙拱支護,單栱指錨噴永久支護(即錨桿和噴射鋼纖維混凝土形成永久支護);雙拱指錨噴臨時支護,然后模筑鋼筋混凝土作為永久支護。這種方法也稱作新奧法,大部分山嶺隧道都是用這種修筑的。
沉埋法,也叫沉管法,適合建造跨越江河或海峽的隧道。一般是在岸邊建造大型預(yù)制場,預(yù)制鋼筋混凝土管節(jié)(多為矩形),然后將管節(jié)連接成為管段,封堵管段兩端,漂浮在水面拖至建造隧道地點,然后沉入預(yù)先平整河床或海底基礎(chǔ),管段沉底時相互連接密封,形成隧道。中國寧波、上海、武漢等均有采用沉管法修建的越江隧道。
盾構(gòu)法是掘進機(TBM)法的一種,習慣上將在軟土中開挖隧道的掘進機稱作盾構(gòu)。掘進機法適合在各種地質(zhì)條件下,暗挖修建隧道,其掘進機或盾頭,采用旋轉(zhuǎn)刀頭或高壓水槍(對于土壤)進行開挖,然后頂著后面支撐前進,前進一定距離,就將預(yù)制混凝土管片組成一環(huán),形成隧道支護,同時成為掘進機繼續(xù)頂進的支撐。掘進機法或盾構(gòu)法施工,只需要建豎井放下掘進機,對地面影響小,可以穿越有建筑、江河和山嶺,在城市地鐵隧道修建中使用最多。
隧道工程設(shè)計位置選擇原則:
1 隧道位置應(yīng)選擇在穩(wěn)定的地層中,盡量避免穿越工程地質(zhì)和水文地質(zhì)極為復(fù)雜以及嚴重不良地質(zhì)地段;當必須通過時,應(yīng)有切實可靠的工程措施 。
2 穿越分水嶺的長、特長隧道,應(yīng)在較大面積地質(zhì)測繪和綜合地質(zhì)勘探的基礎(chǔ)上確定路線走向和平面位置。對可能穿越的埡口,應(yīng)擬定不同的越嶺高程及其相應(yīng)的展線方案,結(jié)合路線線形及施工、營運條件等因素,進行全面技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。
3 路線沿河傍山地段,當以隧道通過時,其位置宜向山側(cè)內(nèi)移,避免隧道一側(cè)洞壁過薄、河流沖刷和不良地質(zhì)對隧道穩(wěn)定的不利影響。應(yīng)對長隧道方案與短隧道群或橋隧群方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較。
4 隧道洞口不宜設(shè)在滑坡、崩坍、巖堆、危巖落石、泥石流等不良地質(zhì)及排水困難的溝谷低洼處或不穩(wěn)定的懸崖陡壁下。應(yīng)遵循“早進晚出”的原則,合理選定洞口位置,避免在洞口形成高邊坡和高仰坡。
5 瀕臨水庫地區(qū)的隧道,其洞口路肩設(shè)計高程應(yīng)高出水庫計算洪水位(含浪高和壅水高)不小于0.5m,同時應(yīng)注意由于庫水長期浸泡造成庫壁坍塌對隧道穩(wěn)定的不利影響,并采取相應(yīng)的工程措施。
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