目前國內(nèi)外隧道開挖方法有明挖法、蓋挖順作法、蓋挖逆作法、蓋挖半逆作法、暗挖法、盾構(gòu)法沉管法。
1、明挖法:
明挖法是指挖開地面,由上向下開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,自基底由下向上施工,完成隧道主體結(jié)構(gòu),最后回填基坑或恢復(fù)地面的施工方法。淺埋地鐵車站和區(qū)間隧道經(jīng)常采用明挖法。由于地鐵工程一般位于建筑物密集的城區(qū),因此深基坑工程的主要技術(shù)難點(diǎn)在于對(duì)基坑周圍原狀十的保護(hù),防止地表沉降、減少對(duì)既有建筑物的影響。
2、蓋挖順作法
蓋挖順作法是在地表作業(yè)完成擋土結(jié)構(gòu)后,以定型的預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)覆蕭結(jié)構(gòu),包括縱、橫梁和路面板置于擋土結(jié)構(gòu)上維持交通,往下反復(fù)進(jìn)行開挖和加設(shè)橫撐,直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。依序由下而上施工,回填土。最后視需要拆除擋上結(jié)構(gòu)外露部分并恢復(fù)道路。
3、蓋挖逆作法
蓋挖逆作法是先在地表面向下做基坑的維護(hù)結(jié)構(gòu)和中間樁柱,基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)多采用地下連續(xù)墻或帷幕樁,中間支撐多利用主體結(jié)構(gòu)本身的中間立柱以降低工程造價(jià)。隨后即可開挖表層土體至地面標(biāo)高,利用未開挖的土體作為土模澆筑頂板。頂板可以作為一道強(qiáng)有力的橫撐,以防止維護(hù)結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)變形,待回填土后將道路復(fù)原、恢復(fù)交通。
4、蓋挖半逆作法
蓋挖半逆作法與逆作法的區(qū)別僅在于頂板完成及恢復(fù)路面后,向下挖土至設(shè)計(jì)標(biāo)高后先澆筑底板,再依次向上逐層澆筑側(cè)墻、樓板。在半逆作法施工中,一般都必須設(shè)置橫撐并施加預(yù)應(yīng)力。
5、暗挖法
暗挖法是在特定條件下,不挖開地面,全部在地下進(jìn)行開挖和修筑襯砌結(jié)構(gòu)的隧道施工方法。暗挖法主要包括:鉆爆法、盾構(gòu)法、掘進(jìn)機(jī)法、淺埋暗挖法、頂管法、沉管法等。其中尤以淺埋暗挖法和盾構(gòu)法應(yīng)用較為廣泛。
6、盾構(gòu)法
盾構(gòu)是一個(gè)既可以支承地層壓力又可以在地層中推進(jìn)的活動(dòng)鋼筒結(jié)構(gòu)。鋼筒前端設(shè)置有支撐和開挖土體的裝置,中段安裝有頂進(jìn)所需的千斤頂,尾部可以拼裝預(yù)制或現(xiàn)澆隧道襯砌環(huán)。盾構(gòu)每推進(jìn)一環(huán)距離,就在盾尾支護(hù)下拼裝或現(xiàn)澆一環(huán)襯砌,并向襯砌環(huán)外圍的空隙中壓注水泥砂漿,以防止隧道及地面下沉。
7、沉管法
沉管法是將隧道管段分段預(yù)制,分段兩端設(shè)臨時(shí)止水頭部,然后浮運(yùn)至隧道軸線處,沉放在預(yù)先挖好的地槽內(nèi),完成管段間的水下連接,移去臨時(shí)止水頭部,回填基槽保護(hù)沉管,鋪設(shè)隧道內(nèi)部設(shè)施,從而形成一個(gè)完整的水下通道。
擴(kuò)展資料:
隧道開挖相關(guān)技術(shù):
1、預(yù)裂爆破
進(jìn)行石方開挖時(shí),在主爆區(qū)爆破之前沿設(shè)計(jì)輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫,以緩沖、反射開挖爆破的振動(dòng)波,控制其對(duì)保留巖體的破壞影響,使之獲得較平整的開挖輪廓,此種爆破技術(shù)為預(yù)裂爆破。預(yù)裂爆破不僅在垂直、傾斜開挖壁面上得到廣泛應(yīng)用;在規(guī)則的曲面、扭曲面、以及水平建基面等也采用預(yù)裂爆破。
2、進(jìn)洞方式
洞口段覆蓋層薄、地質(zhì)條件差,當(dāng)開挖深度至起拱線時(shí),先施作進(jìn)洞導(dǎo)向墻及大管棚,待明洞襯砌完成后,接長管棚尾端,搭接于明洞上,使管棚尾端形成一個(gè)固定支撐,在大管棚的保護(hù)下開口進(jìn)內(nèi)側(cè)壁,兩內(nèi)側(cè)壁導(dǎo)坑的進(jìn)尺也要錯(cuò)開前后(5~10m)。如果是小間距還必須設(shè)置預(yù)應(yīng)力對(duì)拉錨桿。
參考資料來源:搜狗百科-隧道施工技術(shù)
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(yàn)檢測(cè)工作的同時(shí),我更多的時(shí)間是向優(yōu)秀的工程師們學(xué)習(xí)具體的現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn),在學(xué)校讀書的時(shí)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(xué)習(xí)。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(dāng)前的施工實(shí)踐中,從施工造價(jià)及施工速度考慮,施工方法的選擇順序?yàn)椋喝珨嗝娣ā_(tái)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(shí)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(dá)到規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、加快進(jìn)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(jì)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(jí)圍巖,在用于Ⅳ級(jí)圍巖時(shí),圍巖應(yīng)具備從全斷面開挖到初期支護(hù)前這段時(shí)間內(nèi),保持其自身穩(wěn)定的條件。(2)有鉆孔臺(tái)車或自制作業(yè)臺(tái)架及高效率裝運(yùn)機(jī)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(yàn)一般不應(yīng)小于lkm,否則采用大型機(jī)械化施工,其經(jīng)濟(jì)性較差。 隧道機(jī)械化施工,有三條主要作業(yè)線,見表全斷面法施工特點(diǎn)(1)開挖斷面與作業(yè)空間大、干擾??;(2)有條件充分使用機(jī)械,減少人力;(3)工序少,便于施工組織與管理,改善勞動(dòng)條件;(4)開挖一次成形,對(duì)圍巖擾動(dòng)少,有利于圍巖穩(wěn)定。 image1.jp
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(hù),再回填土覆蓋隧道。北京修建地鐵1、2號(hào)線就采用這種方法,成本最低,但對(duì)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(hù),單栱指錨噴永久支護(hù)(即錨桿和噴射鋼纖維混凝土形成永久支護(hù));雙拱指錨噴臨時(shí)支護(hù),然后模筑鋼筋混凝土作為永久支護(hù)。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(diǎn),然后沉入預(yù)先平整河床或海底基礎(chǔ),管段沉底時(shí)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(jìn)機(jī)(TBM)法的一種,習(xí)慣上將在軟土中開挖隧道的掘進(jìn)機(jī)稱作盾構(gòu)。掘進(jìn)機(jī)法適合在各種地質(zhì)條件下,暗挖修建隧道,其掘進(jìn)機(jī)或盾頭,采用旋轉(zhuǎn)刀頭或高壓水槍(對(duì)于土壤)進(jìn)行開挖,然后頂著后面支撐前進(jìn),前進(jìn)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(hù),同時(shí)成為掘進(jìn)機(jī)繼續(xù)頂進(jìn)的支撐。掘進(jìn)機(jī)法或盾構(gòu)法施工,只需要建豎井放下掘進(jìn)機(jī),對(duì)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(gè)引爆單個(gè)藥包,發(fā)展到用鑿巖臺(tái)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(hù)方式、工期要求以及施工設(shè)備、技術(shù)等條件,選定掘進(jìn)方式。主要的掘進(jìn)方式有:①全斷面掘進(jìn)法,整個(gè)開挖斷面一次鉆孔爆破,開挖成型,全面推進(jìn)。在隧洞高度較大時(shí),也可分為上下兩部分,形成臺(tái)階,同步爆破,并行掘進(jìn)。在地質(zhì)條件和施工條件許可時(shí),優(yōu)先采用全斷面掘進(jìn)法。②導(dǎo)洞法,先開挖斷面的一部分作為導(dǎo)洞,再逐次擴(kuò)大開挖隧洞的整個(gè)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(shí),以中小型機(jī)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(jī)械裝碴、出碴車輛運(yùn)輸、風(fēng)水管路安裝和施工安全為度。導(dǎo)洞可增加開挖爆破時(shí)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(fēng)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(kuò)挖可以在導(dǎo)洞全長挖完之后進(jìn)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(hù)的情況下,開挖大斷面的隧洞時(shí),可先開挖一部分?jǐn)嗝妫皶r(shí)做好支護(hù),然后再逐次擴(kuò)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(fēng)散煙、出碴等工序,到開始第二序鉆孔,作為一個(gè)隧洞開挖作業(yè)循環(huán)。盡量設(shè)法壓縮作業(yè)循環(huán)時(shí)間,以加快掘進(jìn)速度。20世紀(jì)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(jìn)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(jìn)尺達(dá)231m,最高月進(jìn)尺達(dá)373.7m。
掘進(jìn)機(jī)法 掘進(jìn)機(jī)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(dòng)刀盤上的刀具對(duì)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(tái)掘進(jìn)機(jī)。70年代以后,掘進(jìn)機(jī)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(jìn)機(jī)開挖80~100 m3大斷面隧洞,平均掘進(jìn)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(jìn)尺可達(dá)750m。美國奧索引水隧洞直徑3.09m,在頁巖中開挖,最高月進(jìn)尺達(dá)2088m。隧洞掘進(jìn)機(jī)開挖比鉆爆法掘進(jìn)速度快,用工少,施工安全,開挖面平整,造價(jià)低,但機(jī)體龐大,運(yùn)輸不便,只能適用于長洞的開挖,并且本機(jī)直徑不能調(diào)整,對(duì)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(xué)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(jì)、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(diǎn)是:運(yùn)用現(xiàn)代巖石力學(xué)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(dāng)成一個(gè)整體看待;在施工過程中,必須進(jìn)行現(xiàn)場量測(cè),并應(yīng)用量測(cè)資料修訂設(shè)計(jì)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(jìn)機(jī)開挖,用錨桿和噴射混凝土等作為支護(hù)手段,并強(qiáng)調(diào)適時(shí)支護(hù)??傊窃诔浞挚紤]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(hù)。
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(jìn)隧洞的施工方法。盾構(gòu)是一種帶有護(hù)罩的專用設(shè)備,利用尾部已裝好的襯砌塊作為支點(diǎn)向前推進(jìn),用刀盤切割土體,同時(shí)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(jì)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(jī)掘進(jìn)的出碴方式有機(jī)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(gè)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。
隧道洞口開挖擬采用機(jī)械施工,洞身開挖使用簡易自拼裝臺(tái)車鉆眼,多段毫秒雷管引爆,為了提高周邊眼的光面爆破效果,周邊眼使用專用導(dǎo)爆管引爆。隧道出碴采用裝載機(jī)裝碴,自卸汽車配合運(yùn)碴。隧道的二次襯砌砼澆筑使用長度為12m的整體式大模板臺(tái)車,砼在拌和站集中拌制,砼運(yùn)輸車運(yùn)送,泵送入模。邊側(cè)溝施工采用組合鋼模板。
(1)隧道施工臨時(shí)設(shè)施的布置:由于計(jì)劃在隧道進(jìn)口的單端掘進(jìn),隧道施工的臨時(shí)設(shè)施在隧道出口的右側(cè)進(jìn)行布置。根據(jù)洞口地形條件將供風(fēng)機(jī)械設(shè)備布置在出口的右側(cè)路基外,蓄水池設(shè)在洞頂左邊離洞口約80m的位置。在機(jī)械進(jìn)場后立即進(jìn)行洞口土石方開挖,施工洞頂仰坡截水溝和進(jìn)行仰坡錨噴坡面加固,做好進(jìn)洞開挖的準(zhǔn)備。
(2)洞口開挖及加固:采用機(jī)械施工,按路基土石方施工方法進(jìn)行開挖,挖至洞口石方段時(shí),為了盡可能減少對(duì)洞口仰坡和路基邊坡的擾動(dòng),必須采用弱爆破或預(yù)裂爆破的方法進(jìn)行開挖。洞口仰坡采用掛網(wǎng)噴砼加固,以利安全進(jìn)洞。
(3)洞口圍巖淺理段的開挖與支護(hù):施工方法采用臺(tái)階法施工,上臺(tái)階采用超前中空注漿錨桿,上弧導(dǎo)坑環(huán)行開挖留核心土法,開挖每循環(huán)進(jìn)尺與型鋼拱架間距相同,開挖后及時(shí)施作初期支護(hù),下臺(tái)階開挖落后于上臺(tái)階8~10m,開挖后及時(shí)施作初期支護(hù)和仰拱,然后對(duì)中間巖柱進(jìn)行注漿加固。
(4)Ⅲ類圍巖及Ⅳ類圍巖深埋段的開挖與支護(hù):
Ⅳ類圍巖采用臺(tái)階法開挖,下臺(tái)階落后于上臺(tái)階8~10m,上、下臺(tái)階的初期支護(hù)施作必須緊跟著開挖。
Ⅲ類圍巖采取全斷面方法開挖。
(5)各類圍巖的開挖均采用簡易自拼裝臺(tái)車鉆眼,裝載機(jī)配合自卸汽車裝運(yùn)出碴。
為了確保隧道施工的安全與穩(wěn)定,在軟弱圍巖地段施工中必須遵循“弱爆破、少擾動(dòng)、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)、緊襯砌”的原則,在施工中應(yīng)采取以下措施:
a、每次開挖循環(huán)進(jìn)尺以設(shè)計(jì)的兩榀鋼架間距為限,并即時(shí)施作支護(hù),以達(dá)到短開挖,強(qiáng)支護(hù)的目的;
b、采用短臺(tái)階法開挖,以利快出碴快循環(huán);
c、加強(qiáng)圍巖監(jiān)控量測(cè),及時(shí)分析處理量測(cè)數(shù)據(jù),以利進(jìn)行下一階段施工預(yù)控制,對(duì)隧道施工實(shí)行動(dòng)態(tài)技術(shù)指導(dǎo),確保施工的安全和隧道穩(wěn)定;
d、根據(jù)隨時(shí)掌握的圍巖動(dòng)態(tài)和掘進(jìn)所提示的工程地質(zhì)情況,對(duì)地質(zhì)發(fā)生變化的特殊不良地段可進(jìn)一步采取加強(qiáng)支護(hù)措施,如加密鋼支撐,噴自私自利射砼封閉掌子面,超前錨桿,小鋼管、小導(dǎo)管注漿臨時(shí)仰拱封底等多種行之有效的措施加以綜合治理。
答案】A【答案解析】此題主要考察考生對(duì)隧道開挖施工方法知識(shí)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(jìn)機(jī)施工法(TBM)是一種利用回轉(zhuǎn)刀具開挖(同時(shí)破碎和掘進(jìn))隧道的機(jī)械裝置。TBM施工方法的優(yōu)點(diǎn)是開挖作業(yè)能連續(xù)進(jìn)行;缺點(diǎn)是機(jī)械的購置費(fèi)和運(yùn)輸、組裝、解體等的費(fèi)用高,機(jī)械的設(shè)計(jì)制造時(shí)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(dāng)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(xiàng)中只有1個(gè)是最符合題意,那本題的正確項(xiàng)是“A.鉆爆施工法”。
【TBM施工方法】利用全斷面隧道掘進(jìn)機(jī),進(jìn)行隧道施工的施工方法。主要施工過程為在硬巖環(huán)境中,利用全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)旋轉(zhuǎn)刀盤上的滾刀擠壓剪切破巖,通過旋轉(zhuǎn)刀盤上的鏟斗齒拾起石渣,落入主機(jī)皮帶機(jī)上向后輸送,再通過牽引礦渣車或隧洞連續(xù)皮帶機(jī)運(yùn)渣到洞外。
【TBM】全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)(Tunnel Boring Machine),掘進(jìn)、支護(hù)、出渣等施工工序并行連續(xù)作業(yè),是機(jī)、電、液、光、氣等系統(tǒng)集成的工廠化流水線隧道施工裝備,具有掘進(jìn)速度快、利于環(huán)保、綜合效益高等優(yōu)點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)鉆爆法難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜地理地貌深埋長隧洞的施工,在中國水利、水電、交通、礦山、市政等隧道工程中應(yīng)用正在迅猛增長。
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