土木工程施工(下)-19隧道施工講訴

1、現(xiàn)代施工技術(shù)隧道施工隧道施工技術(shù)一、隧道施工概述1.隧道施工方法的分類：隧道施工方法的分類：（1）山嶺隧道施工方法礦山法（鉆爆法）傳統(tǒng)礦山法、新奧法掘進(jìn)機(jī)法（2）淺埋及軟土隧道施工方法明挖法、地下連續(xù)梁、蓋挖法、淺埋暗挖法、盾構(gòu)法（3）水底隧道施工方法沉埋法、盾構(gòu)法2.隧道施工技術(shù)和管理解決的問題隧道施工技術(shù)和管理解決的問題（1）隧道施工技術(shù)主要研究的問題 各種隧道施工方法所需的技術(shù)方案和措施（如開挖、掘進(jìn)、支護(hù)和襯砌）； 隧道穿越特殊地質(zhì)地段時（如膨脹土、黃土、溶洞、塌方、流沙、高地溫、巖爆、瓦斯地層等）的施工手段； 隧道施工過程中的通風(fēng)、防塵、防有害氣體及照明、風(fēng)水電作業(yè)的方式方法和對圍巖

2、變化的量測監(jiān)控方法。（2）隧道施工組織主要解決的問題 解決施工組織設(shè)計（如施工方案的選擇、施工技術(shù)措施、場地布置、進(jìn)度控制、材料供應(yīng)、勞力及機(jī)具安排等）和施工中的技術(shù)管理、計劃管理、質(zhì)量管理、經(jīng)濟(jì)關(guān)理、安全管理。3.隧道各種施工方法簡介隧道各種施工方法簡介（1）山嶺隧道施工的掘進(jìn)機(jī)法 隧道掘進(jìn)機(jī)施工法是用隧道掘進(jìn)機(jī)切削破巖，開鑿巖石隧道的施工方法。 與鉆爆法開挖隧道施工過程相比，掘進(jìn)機(jī)施工的過程是連續(xù)的，具有隧道工程“工廠化”的特點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)為機(jī)械化程度高，安全、勞動強(qiáng)度低，對地層擾動小，襯砌支護(hù)質(zhì)量好，通風(fēng)條件好等；其缺點(diǎn)為對地質(zhì)條件的依賴性大，設(shè)備的型號一旦確定，開挖斷面尺寸不可改變，一次性

3、投資大等。掘進(jìn)機(jī)切削破碎巖石機(jī)理： 它在掘進(jìn)時盤形刀沿巖石開挖面滾動，同時通過大刀盤均勻地在每個盤形刀上對巖面施加壓力，形成滾動擠壓切削而實(shí)現(xiàn)破巖。大刀盤每轉(zhuǎn)動一圈，將慣入巖面一定深度，在盤形刀刀刃與巖石接觸處，巖石被擠壓成粉末，從這個區(qū)域開始，裂縫向相鄰的切割槽擴(kuò)展，進(jìn)而形成片狀石渣。（2）淺埋隧道的明挖法施工 明挖法施工的隧道（有時稱明洞，其主體結(jié)構(gòu)施工與地面上工程相似。 正在施工南京玄武湖隧道為城市湖底隧道，采用淺埋明挖法施工?；又ёo(hù)方法陸地段： 中央路西側(cè)，采用鉆孔灌注樁垂直支護(hù)加砼內(nèi)撐，止水采用水泥土攪拌樁帷幕。中央路東側(cè)，采用SMW工法垂直支護(hù)加鋼管內(nèi)撐。湖底段： 一般段采用放坡

4、大開挖，梁洲段單側(cè)垂直支護(hù)采用水泥土攪拌樁加旋轉(zhuǎn)土釘支護(hù)新技術(shù)。主體結(jié)構(gòu)關(guān)鍵施工工藝 施工段的劃分和施工順序的安排：以每90m的伸縮縫為界，45m處設(shè)置寬1m的后澆帶，45m中分三倉澆筑砼。 高約7m厚1m的外側(cè)墻采用無對拉螺栓的支模技術(shù)，其中有：H型鋼組合桁架外楞、H型鋼外楞、工字鋼組合桁架外楞以及外用施工電梯標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組合的外楞等形式。 優(yōu)化砼配合比和大體積砼和超長砼結(jié)構(gòu)的信息化施工控制技術(shù)。各種部位及接縫的防水技術(shù)等。（4）淺埋隧道的蓋挖施工 蓋挖法是先蓋后挖，即先以臨時路面或結(jié)構(gòu)頂板維持地面暢通再向下施工。 蓋挖逆作法用剛度更大的圍護(hù)結(jié)構(gòu)取代原鋼樁，用結(jié)構(gòu)頂板作為路面系統(tǒng)和支撐，結(jié)構(gòu)施工順

5、序?yàn)樽陨隙峦谕梁鬂仓?cè)墻樓板至底板完成。 蓋挖半逆作法施工順序?yàn)椋簢o(hù)結(jié)構(gòu)-頂板-挖土到基坑底-底板及側(cè)墻-中板及側(cè)墻。 蓋挖法施工優(yōu)點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)的水平位移小，結(jié)構(gòu)板作為基坑開挖的支撐，節(jié)省了臨時支撐，縮短占道時間，減少地面干擾，受外界氣候影響小。缺點(diǎn)為：出土不方便，板墻柱施工接頭多需防水處理，結(jié)構(gòu)框架形成前中間立柱能夠支承上部荷載有限。 蓋挖施工主要的幾種類型：蓋挖順作法、蓋挖逆作法、蓋挖半逆作法、蓋挖順作法和蓋挖逆作法的組合、蓋挖法與暗挖法的組合、蓋挖法和盾構(gòu)法的組合。蓋挖的主要施工措施： a.對中間臨時柱，蓋挖順作法施工時，大多采用對中間臨時柱，蓋挖順作法施工時，大多采用在永久柱兩側(cè)單獨(dú)

6、設(shè)置臨時柱；蓋挖 逆作法施工時，多將臨時柱與永久柱合二為一。施工縫的接頭形式施工縫處理方法 b.逆作法施工時，結(jié)構(gòu)內(nèi)襯墻及立柱由上而下分段施工，逆作法施工時，結(jié)構(gòu)內(nèi)襯墻及立柱由上而下分段施工，砼施工縫的處理十分重要。（5）淺埋隧道的暗挖法施工 淺埋隧道暗挖法施工可參考新奧法的基本原理，開挖中采用多種輔助措施加固圍巖，充分調(diào)動圍巖的自承能力，開挖后及時支護(hù)，封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系，有效抑制圍巖過大變形。 采用暗挖法應(yīng)與明挖法、蓋挖法、盾構(gòu)法等充分比較后決定。（6）水底或深埋隧道的盾構(gòu)法施工 盾構(gòu)法施工是以盾構(gòu)這種施工機(jī)械在地面以下暗挖隧道的一種施工方法，其構(gòu)思是由法國工程師

7、布魯諾（Brunel)在船板上蛀蟲鉆孔的啟示下于1818年提出。 盾構(gòu)（Shield)是一個既可支承地層壓力又可以在地層中推進(jìn)的活動鋼筒結(jié)構(gòu)。鋼筒的前端設(shè)置有支撐和開挖土體的裝置，鋼筒的中段安裝有頂進(jìn)所需的千斤頂；鋼筒尾部可以拼裝預(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，并向襯砌外圍的空隙中壓注水泥砂漿，以防隧道及地面下沉。 盾構(gòu)推進(jìn)的反力由襯砌環(huán)承擔(dān)。盾構(gòu)施工時先修建一豎井，在豎井處安裝盾構(gòu)，盾構(gòu)開挖出的土體由豎井通道送出地面。盾構(gòu)法施工的優(yōu)點(diǎn)：可在盾構(gòu)支護(hù)下安全地開挖、襯砌；掘進(jìn)速度快。盾構(gòu)推進(jìn)、出土、拼裝襯砌均機(jī)械化施工，勞動強(qiáng)度低；施工時不影響地

8、面交通與設(shè)施，穿越河道時不影響通航；施工中不受季節(jié)，風(fēng)雨等氣候條件影響；施工中沒有噪聲和振動，對周圍環(huán)境沒有干擾；在松軟含水土層中修建埋深較大的長隧道更具技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)越性。盾構(gòu)機(jī)工作內(nèi)景。泥水加壓盾構(gòu) 泥水加壓盾構(gòu)由盾殼、開挖機(jī)構(gòu)、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、送排泥漿機(jī)構(gòu)、拼裝機(jī)構(gòu)和附屬機(jī)構(gòu)等組成。 泥水加壓盾構(gòu)施工時的工作過程為：開啟刀盤驅(qū)動液壓馬達(dá)，驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓并帶動切削刀盤轉(zhuǎn)動。開啟送泥泵，將一定濃度的泥漿泵入送泥管壓入泥水室中。在開啟盾構(gòu)千斤頂，使盾構(gòu)向前推進(jìn)。此時切削刀盤上的刀切入土層，切下的土渣與地下水順著刀槽流入泥水室中，土渣經(jīng)刀盤與攪拌器的攪拌成為濃度更大的泥漿。隨著盾構(gòu)不斷推進(jìn)，土渣量不斷增加，

9、泥水不斷注入，泥水室的泥漿壓力逐漸增大，當(dāng)泥水室的泥漿壓力足以抵抗開挖面的土壓力與地下水壓力時，開挖面保持相對穩(wěn)定而不坍塌。 只要控制進(jìn)入泥水室的泥漿量和渣土量與泥水室排出的泥漿量相平衡，開挖工作就能順利進(jìn)行。 泥水加壓盾構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)為適用范圍大，多用于含水率較高的砂質(zhì)、砂礫石層、江河、海底等特殊的超軟地層中。能獲得其他類型盾構(gòu)難以達(dá)到的較小的地表沉陷與隆起。泥水加壓盾構(gòu)的操作比較容易，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控。 泥水加壓盾構(gòu)的缺點(diǎn)為：由于切削刀盤和泥水室泥漿的阻隔，不能直接觀察到開挖面的工作情況，對開挖面的處理和故障排除不利。在粘土層中開挖，泥水分離困難。泥水加壓盾構(gòu)在目前各類盾構(gòu)中價格最貴。土壓平衡盾構(gòu) 土壓平衡盾構(gòu)在總結(jié)泥水加壓盾構(gòu)和其他類型盾構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型盾構(gòu)。它同樣由盾殼、開挖機(jī)構(gòu)、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、送排泥漿機(jī)構(gòu)、拼裝機(jī)構(gòu)和附屬機(jī)構(gòu)等組成。 土壓平衡盾構(gòu)與泥水加壓盾構(gòu)相比，變?yōu)槟嗤羵}，只要保持從螺旋輸送機(jī)與泥土倉中輸送出去的土渣量與切削下來的流入泥土倉的土渣量相平衡，開挖工作就能順利進(jìn)行。土壓平衡盾構(gòu)就是通過土壓管理來保持土壓力或渣土量相對平衡與穩(wěn)定來進(jìn)行工作的。塔內(nèi)用四臺600t千斤頂聯(lián)動加載，做極限破壞試驗(yàn)。預(yù)制的盾構(gòu)片砼平板型管片（7）水底隧道的沉埋法施工沉埋法又稱沉管法，是修筑水底隧道的主要方法。 沉埋法施工時，先在遂道地址附近修建的臨時干塢內(nèi)