學(xué)習(xí)資料五_認(rèn)識(shí)隧道施工方法

1、學(xué)習(xí)資料五認(rèn)識(shí)隧道施工方法1一、施工方法的種類1、礦山法是傳統(tǒng)的施工方法，日本稱為“背板法PBMPoling Board Method”,我國(guó)稱為”鉆爆法DBMDrilling and Blasting Method”,或稱為”暗挖法UCMUndercutting Method”。2、新奧法是現(xiàn)代的施工方法，山嶺隧道最常用。我國(guó)稱為“錨噴構(gòu)筑法”，奧地利稱為NATMNew Austrian Tunnelling Method。23、明挖法（CCMCut And Cover Method）4、蓋挖法5、盾構(gòu)法（SDMShield Driven Method）6、掘進(jìn)機(jī)法（TBMTunnel Bo

2、ring Machine）7、沉埋法（沉管法ITTMImmersed Tube Tunnelling Method）3二、施工方法及其適用條件施工方法地層條件4 第三節(jié) 新奧法一、隧道施工應(yīng)遵循的基本原則 歸納起來，施工中不管采用哪種方法，都必須遵循的基本技術(shù)原則是(1) 因?yàn)閲鷰r是隧道的主要承載單元，所以要在施工中充分 保護(hù)和愛護(hù)圍巖(2) 為了充分發(fā)揮圍巖的結(jié)構(gòu)作用，應(yīng)容許圍巖有可控制的變形(3) 變形的控制主要是通過支護(hù)阻力(即各種支護(hù)結(jié)構(gòu))的效應(yīng)達(dá)到的(4) 在施工中，必須進(jìn)行實(shí)地量測(cè)監(jiān)控，及時(shí)提出可靠的、足夠數(shù)量的量測(cè)信息，以指導(dǎo)施工和設(shè)計(jì)5(5) 在選擇支護(hù)手段時(shí)，一般應(yīng)選擇能大面

3、積的、牢固的與圍巖緊密接觸的、能及時(shí)施設(shè)和應(yīng)變能力強(qiáng)的支護(hù)手段(6) 要特別注意，隧道施工過程是圍巖力學(xué)狀態(tài)不斷變化的過程(7) 在任何情況下，使隧道斷面能在較短時(shí)間內(nèi)閉合是極為 重要的(8) 在隧道施工過程中，必須建立設(shè)計(jì)施工檢驗(yàn)地質(zhì)預(yù)測(cè)量測(cè)反饋修正設(shè)計(jì)的一體化的施工管理系統(tǒng)，以不斷地提高和完善隧道施工技術(shù) 上述隧道施工的基本原則可扼要地概括為：“少擾動(dòng)、早噴錨、勤量測(cè)、緊封閉”。 在實(shí)際施工過程中，這些原則也不是一成不變的，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行完善和提高。6二、新奧法的分類及施工工序 新奧法施工，按其開挖斷面的大小及位置，基本上又可分為以下幾種： 全斷面開挖法 臺(tái)階法 其中包括：(1) 長(zhǎng)

4、臺(tái)階法 (2) 短臺(tái)階法 (3) 超短臺(tái)階法 分部開挖法(1) 臺(tái)階分部開挖法(環(huán)形開挖留核心土法)(2) 中隔壁法(單側(cè)壁導(dǎo)坑法、CD法) (3) 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法(眼鏡法)等7新奧法的施工工序可用以下框圖(圖5-1)表示：圖 5-18三、開挖方法 按開挖隧道的橫斷面分部情形來分，開挖方法可分為全斷面開挖法、臺(tái)階開挖法、分部開挖法。 （一）全斷面開挖法全斷面開挖法是按設(shè)計(jì)開挖斷面一次開挖成型(圖5-2)。1. 全斷面法施工的順序(1) 施工準(zhǔn)備完成后，用鉆孔臺(tái)車鉆眼，然后裝藥，聯(lián)接起爆網(wǎng)路(2) 退出鉆孔臺(tái)車，引爆炸藥，開挖出整個(gè)隧道斷面(3) 進(jìn)行通風(fēng)、撒水，排煙、降塵(4) 排除危石，安設(shè)拱

5、部錨桿和噴第一層混凝土9(5) 用裝碴機(jī)將石碴裝入礦車或運(yùn)輸機(jī)，運(yùn)出洞外(6) 安設(shè)邊墻錨桿和噴混凝土(7) 必要時(shí)可噴拱部第二層混凝土和隧道底部混凝土(8) 開始下一輪循環(huán)(9) 在初次支護(hù)變形穩(wěn)定后，或按施工組織中規(guī)定日期灌注內(nèi)層襯砌圖5-2 全斷面開挖法1-全斷面開挖法; 2-錨噴支護(hù); 3-模筑混凝土襯砌10 2 . 適用條件 全斷面法適用于巖層覆蓋條件簡(jiǎn)單、巖質(zhì)較均勻的硬巖中。必須具備大型施工機(jī)械。隧道長(zhǎng)度或施工區(qū)段長(zhǎng)度不宜太短。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)長(zhǎng)度不應(yīng)小于1km。 3 . 全斷面開挖法的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 有較大的工作空間，適用于大型配套機(jī)械化施工，施工速度較快，且因單工作面作業(yè)，便于施工

6、組織和管理。有較大的斷面進(jìn)尺比(即開挖斷面面積與掘進(jìn)進(jìn)尺之比)，可獲得較好的爆破效果，且爆破對(duì)圍巖的震動(dòng)次數(shù)相對(duì)較少，有利于圍巖的穩(wěn)定。一般應(yīng)盡量采用全斷面開挖法。 11 缺點(diǎn) 要求進(jìn)行分段裝藥，嚴(yán)格的控制爆破設(shè)計(jì)，尤其是對(duì)于穩(wěn)定性較差的圍巖。因開挖面大，圍巖相對(duì)穩(wěn)定性降低，且每循環(huán)工作量相對(duì)較大，因此要求具有較強(qiáng)的開挖、出渣能力和相應(yīng)的支護(hù)能力。 (二) 臺(tái)階開挖法 臺(tái)階開挖法一般是將設(shè)計(jì)斷面分上半斷面和下半斷面兩次開挖成型。臺(tái)階法包括長(zhǎng)臺(tái)階法、短臺(tái)階法和超短臺(tái)階法等三種，其劃分是根據(jù)臺(tái)階長(zhǎng)度來決定如圖5-3所示。12圖5-3 臺(tái)階法施工形式13長(zhǎng)臺(tái)階法 上、下斷面相距較遠(yuǎn)，一般上臺(tái)階超前5

7、0m以上或大于5倍洞跨。施工時(shí)上下部可配屬同類機(jī)械進(jìn)行平行作業(yè)，當(dāng)機(jī)械不足時(shí)也可用一套機(jī)械設(shè)備交替作業(yè)，即在上半斷面開挖一個(gè)進(jìn)尺，然后再在下斷面開挖一個(gè)進(jìn)尺。當(dāng)隧道長(zhǎng)度較短時(shí)，亦可先將上半斷面全部挖通后，再進(jìn)行下半斷面施，即為半斷面法。長(zhǎng)臺(tái)階法的作業(yè)順序?yàn)椋?上半斷面開挖： 用兩臂鉆孔臺(tái)車鉆眼、裝藥爆破，地層較軟時(shí)亦可用挖掘機(jī)開挖 安設(shè)錨桿和鋼筋網(wǎng)，必要時(shí)加設(shè)鋼支撐、噴射混凝土14(2) 優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件：有足夠的工作空間和相當(dāng)?shù)氖┕に俣?，上部開挖支護(hù)后，下部作業(yè)就較為安全，但上下部作業(yè)有一定的干擾。相對(duì)于全斷面法來說，長(zhǎng)臺(tái)階法一次開挖的斷面和高度都比較小，只需配備中型鉆孔臺(tái)車即可施工。凡是在

8、全斷面法中開挖面不能自穩(wěn)，但圍巖堅(jiān)硬不要用底拱封閉斷面的情況，都可采用長(zhǎng)臺(tái)階法。 用推鏟機(jī)將石碴推運(yùn)到臺(tái)階下，再由裝載機(jī)裝入車內(nèi)運(yùn)至洞外下半斷面開挖：用兩臂鉆孔臺(tái)車鉆眼、裝藥爆破、裝碴直接運(yùn)至洞外安設(shè)邊墻錨桿(必要時(shí))和噴混凝土用反鏟挖掘機(jī)開挖水溝，噴底部混凝土15162. 短臺(tái)階法 臺(tái)階長(zhǎng)度小于5倍但大于11.5倍洞跨。上下斷面采用平行作業(yè)。 短臺(tái)階法的作業(yè)順序和長(zhǎng)臺(tái)階相同 優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件：短臺(tái)階法可縮短支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合的時(shí)間，改善初次支護(hù)的受力條件，有利于控制隧道收斂速度和量值，級(jí)圍巖都能采用，尤其運(yùn)用于、級(jí)圍巖，是新奧法施工中經(jīng)常采用的方法。缺點(diǎn)是上臺(tái)階出碴時(shí)對(duì)下半斷面施工的干擾較大，不能

9、全部平行作業(yè)?？刹捎瞄L(zhǎng)皮帶機(jī)運(yùn)輸上臺(tái)階的石碴；或設(shè)置由上半斷面過渡到下半斷面的坡道。過渡坡道的位置可設(shè)在中間，也可交替地設(shè)在兩側(cè)。過渡坡道法通用于斷面較大的雙線隧道中。1718 3 . 超短臺(tái)階法 臺(tái)階僅超前35m，只能采用交替作業(yè)。 (1) 超短臺(tái)階法施工作業(yè)順序 用一臺(tái)停在臺(tái)階下的長(zhǎng)臂挖掘機(jī)或單臂掘進(jìn)機(jī)開挖上半斷面至一個(gè)進(jìn)尺 安設(shè)拱部錨桿、鋼筋網(wǎng)或鋼支撐，噴拱部混凝土 用同一臺(tái)機(jī)械開挖下半斷面至一個(gè)進(jìn)尺。安設(shè)邊墻錨桿、鋼筋網(wǎng)或接長(zhǎng)鋼支撐，噴邊墻混凝土(必要時(shí)加噴拱部混凝土) 開挖水溝、安設(shè)底部鋼支撐，噴底拱混凝土。灌注內(nèi)層襯砌19(2)優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件 由于超短臺(tái)階法初次支護(hù)全斷面閉合時(shí)間

10、更短，更有利于控制圍巖變形。在城市隧道施工中，能更有效的控制地表沉陷。所以，超短臺(tái)階法適用于膨脹性圍巖和土質(zhì)圍巖，要求及早閉合斷面的場(chǎng)合。當(dāng)然，也適用于機(jī)械化程度不高的各類圍巖地段。缺點(diǎn)是上下斷面相距較近，機(jī)械設(shè)備集中，作業(yè)時(shí)相互干擾較大生產(chǎn)效率較低，施工速度較慢。在軟弱圍巖中施工時(shí)，應(yīng)特別注意開挖工作面的穩(wěn)定性，必要時(shí)可對(duì)開挖面進(jìn)行預(yù)加固或預(yù)支護(hù)。20 (三)分部開挖法 分部開挖法是將隧道斷面分部開挖逐步成型，且一般將某部超前開挖，故也可稱為導(dǎo)坑超前開挖法。分部開挖法可分為三種變化方案：臺(tái)階分部開挖法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，見圖5-4。1. 臺(tái)階分部開挖法(又稱環(huán)形開挖留核心土法) (

11、1) 開挖面分部形式一般將斷面分成為環(huán)形拱部（圖5-4(a)中的1、2、3）、上部核心土4、下部臺(tái)階5等三部分。21 (3) 優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件 能迅速及時(shí)地建造拱部初次支護(hù)，開挖工作面穩(wěn)定性好。核心土和下部開挖都是在拱部初次支護(hù)保護(hù)下進(jìn)行的，施工安全性好。這種方法適用于一般土質(zhì)或易坍塌的軟弱圍巖中。 (2) 施工作業(yè)順序 用人工或單臂進(jìn)機(jī)開挖環(huán)形拱部?；蚋鶕?jù)斷面的大小，環(huán)形拱部又可分成幾塊交替開挖 安設(shè)拱部錨桿、鋼筋網(wǎng)或鋼支撐、噴混凝土 在拱部初次支護(hù)保護(hù)下，用挖掘機(jī)或單臂掘進(jìn)機(jī)開挖核心土和下臺(tái)階，隨時(shí)接長(zhǎng)鋼支撐和噴混凝土、封底 根據(jù)初次支護(hù)變形情況或施工安排建造內(nèi)層襯砌222 . 單側(cè)壁導(dǎo)坑

12、法開挖面分部形式 一般將斷面分成三塊：側(cè)壁導(dǎo)坑1、上臺(tái)階2、下臺(tái)階3，見圖5-4(b)。側(cè)壁導(dǎo)坑尺寸應(yīng)本著充分利用臺(tái)階的支撐作用，并考慮機(jī)械設(shè)備和施工條件而定。 (2) 優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件 單側(cè)壁導(dǎo)坑法是將斷面橫向分成3塊或4塊，每步開挖的寬度較小，而且封閉型的導(dǎo)坑初次支護(hù)承載能力大，所以，單側(cè)壁導(dǎo)坑法適用于斷面跨度大，地表沉陷難于控制的軟弱松散圍巖中。23圖5-4 臺(tái)階開挖形式 243. 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法(又稱眼鏡工法) (1) 開挖面分部形式 一般將斷面分成四塊：左、右側(cè)壁導(dǎo)坑1、上部核心土2、下臺(tái)階3 ，見圖6-6(c)。導(dǎo)坑尺寸擬定的原則同前，但寬度不宜超過斷面最大跨度的1/3。左、右側(cè)導(dǎo)坑

13、錯(cuò)開的距離，應(yīng)根據(jù)開挖一側(cè)導(dǎo)坑所引起的圍巖應(yīng)力重分布的影響不致波及另一側(cè)已成導(dǎo)坑的原則確定。 (2) 施工作業(yè)順序 開挖一側(cè)導(dǎo)坑，并及時(shí)地將其初次支護(hù)閉合 相隔適當(dāng)距離后開挖另一側(cè)導(dǎo)坑，并建造初次支護(hù) 開挖上部核心土，建造拱部初次支護(hù)，拱腳支承在兩側(cè)壁導(dǎo)坑的初次支護(hù)上25 (3) 優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件 當(dāng)隧道跨度很大，地表沉陷要求嚴(yán)格，圍巖條件特別差，單側(cè)壁導(dǎo)坑法難以控制圍巖變形時(shí)，可采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)表明，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法所引起的地表沉陷僅為短臺(tái)階法的1/2。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法雖然開挖斷面分塊多，擾動(dòng)大，初次支護(hù)全斷面閉合的時(shí)間長(zhǎng)，但每個(gè)分塊都是在開挖后立即各自閉合的，所以在施工中間變形幾乎不發(fā)展

14、。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工安全，但速度較慢，成本較高。 開挖下臺(tái)階，建造底部的初次支護(hù)，使初次支護(hù)全斷面閉合 拆除導(dǎo)坑臨空部分的初次支護(hù) 建造內(nèi)層襯砌26三線大跨隧道雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工27(右上)運(yùn)用“雙側(cè)壁導(dǎo)坑法”修建國(guó)內(nèi)第一大跨雙連拱的公路隧道最大開挖跨度32.6米的京珠高速公路五龍嶺隧道，1998年10月開工，1999年11月全隧貫通（左下）國(guó)內(nèi)第一座海底儲(chǔ)氣工程汕頭LPG工程，1997年10月開工，1999年12月建成28CRD工法超淺埋大跨度施工技術(shù)29大跨隧道軟弱圍巖施工30 第四節(jié) 其它施工方法一、明挖法 明挖法是從地表面向下開挖，形成露天的基坑，然后在基坑中修筑襯砌，敷設(shè)外貼式防水層，最

15、后用土回填。 明挖法施工中，基坑的開挖方式常用的有如下幾種：（一） 放坡開挖 適用于隧道埋深較淺、地勢(shì)、地面空曠，土質(zhì)穩(wěn)定，地下水位較低的情況。此法機(jī)械化程度高，施工速度快，質(zhì)量也易得到保證。 圖 5-11 放坡開挖法31（二）支護(hù)開挖法 基坑的支護(hù)開挖法是將基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入基坑底部以下，開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，再進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工。視邊坡的穩(wěn)定性，基坑內(nèi)既可設(shè)置支撐，也可不設(shè)。 1. 基坑內(nèi)無支撐(圖5-12) 2. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)有支撐當(dāng)基坑深度較大，開挖時(shí)除采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)外，還常采用支撐加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)以抵抗較大的側(cè)壓力。支撐分為水平支撐、斜支撐以及采用錨桿加固圍護(hù)結(jié)構(gòu)。 圖5-12 懸臂支護(hù)開挖法32(1

16、) 水平支撐 水平支撐常用的形式有橫撐和角撐(圖5-13)，基坑拐角或斷面變化處用角撐，其它一般用橫撐。采用水平支撐的優(yōu)點(diǎn)是：墻體水平位移??；安全可靠，開挖深度不受限制；但要求圍護(hù)結(jié)構(gòu)的平面形狀比較規(guī)則，以矩形為最佳。開挖基坑寬度較大時(shí)，支撐應(yīng)加設(shè)中間支柱來保持其穩(wěn)定性。中間支柱應(yīng)在開挖前按設(shè)計(jì)位置作好。 圖5-13水平支撐開挖支護(hù)(a)立面圖 (b)平面圖33(2)斜支撐 斜支撐是在基坑橫向?qū)挾容^大或形狀不規(guī)則，不便使用水平支撐時(shí)采用的支撐形式。采用斜支撐時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)上部水平位移比較大，易引起基坑外地面及附近建筑下沉，對(duì)沉降要求嚴(yán)格的地段應(yīng)十分慎重，因此基坑開挖深度也受到一定限制。 3. 錨

17、桿 錨桿是一種設(shè)在基坑外的支撐。一般由錨頭、拉桿和錨固體三個(gè)基本部分組成。錨頭錨固在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上。錨固體在巖石中的為巖石錨桿，在土層中的為土層錨桿?；娱_挖時(shí)，作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)應(yīng)力可由錨桿與巖土之間產(chǎn)生的作用力來平衡。錨桿是受拉桿件，可采用高強(qiáng)鋼索，充分發(fā)揮其抗拉性能。3435圖5-14 斜支撐立面圖 圖5-15錨桿立面圖（三）地下連續(xù)墻法 地下連續(xù)墻分為現(xiàn)澆地下連續(xù)墻、預(yù)制地下連續(xù)墻、排樁地下連續(xù)墻 。地下連續(xù)墻法的優(yōu)缺點(diǎn)：施工時(shí)不產(chǎn)生大量噪音和震動(dòng)，墻體剛度大、防滲性能好，能適應(yīng)軟土地質(zhì)條件，工程施工對(duì)周圍土體擾動(dòng)小，灌注混凝土無需模板，節(jié)省木板和勞力。但須隨地質(zhì)條件選用不同的挖槽機(jī)械，

18、成本高，泥漿等措施穩(wěn)定槽壁處理麻煩。361. 現(xiàn)澆地下連續(xù)墻 (圖5-16)圖5-16 現(xiàn)澆地下連續(xù)墻372. 預(yù)制地下連續(xù)墻 3. 排樁地下連續(xù)墻(1) 鉆沖孔排樁地下連續(xù)墻 (圖5-17)。(2) 挖孔排樁地下連續(xù)墻 (圖5-18)圖5-17 鉆沖孔排樁地下連續(xù)墻圖5-18 挖孔排樁地下連續(xù)墻施工平面簡(jiǎn)圖a)樁孔護(hù)壁開挖；b)成樁；c)樁間開挖3839應(yīng)用各種圍擋結(jié)構(gòu)（連續(xù)墻、挖孔樁、鉆孔樁）修建的國(guó)內(nèi)最 大的地鐵車站廣州地鐵公園前車站40二、蓋挖法 蓋挖法是先蓋后挖，即先以臨時(shí)路面或結(jié)構(gòu)頂板維持地面暢通再向下施工。蓋挖法施工主要有以下兩種類型：蓋挖順作法；蓋挖逆作法。支擋柱(墻) 路面蓋

19、板 上段開挖 埋設(shè)物防護(hù) 主體開挖 修筑結(jié)構(gòu)物 恢復(fù)埋設(shè)物 回填 拆除路面蓋板拔除支擋樁或拆除支擋墻頭部恢復(fù)路面圖 5-16 蓋挖順作法施工程序圖41 蓋挖法施工的優(yōu)點(diǎn)是：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(shí)支撐；縮短占道時(shí)間，減少對(duì)地面干擾；受外界氣候影響小。其缺點(diǎn)是：出土不方便；板墻柱施工接頭多，需進(jìn)行防水處理；工效低，速度慢；結(jié)構(gòu)框架形成之前，中間立柱能夠支承的上部荷載有限。a)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)、中間支撐柱；b)澆筑頂板、向下挖土；c)澆筑負(fù)1層板、邊墻柱，后挖土；d)澆筑底板、邊墻、柱 。 圖 5-17 蓋挖逆作法施工程序圖42第一次采用“條形基礎(chǔ)蓋挖逆筑法”修建城市地鐵

20、車站北京地鐵天安門東站，1992年12月開工，1996年1月主體完工，榮獲北京市優(yōu)質(zhì)工程長(zhǎng)城杯獎(jiǎng)，國(guó)家建筑工程魯班獎(jiǎng)，中國(guó)土木工程（詹天佑）大獎(jiǎng)43三、掘進(jìn)機(jī)法 隧道掘進(jìn)機(jī)(簡(jiǎn)稱TBM)是一種機(jī)械化的隧道掘進(jìn)設(shè)備。是利用掘進(jìn)機(jī)切削破巖，開鑿隧道的施工方法。掘進(jìn)機(jī)施工有著鉆爆法施工不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。 采用掘進(jìn)機(jī)開挖隧道，具有一次成洞；洞壁光滑；施工質(zhì)量好；速度快；勞動(dòng)條件好；對(duì)圍巖的損傷小，幾乎不產(chǎn)生松弛，掉塊、崩塌的危險(xiǎn)小，支護(hù)的工作量；超挖小、襯砌也??；震動(dòng)、噪音小、對(duì)周圍的居民和結(jié)構(gòu)物的影響小等一系列優(yōu)越性。 隧道掘進(jìn)機(jī)的缺點(diǎn)：機(jī)械的購(gòu)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(zhǎng)，初

21、期投資高；施工途中不能改變開挖直徑；掘進(jìn)機(jī)施工方式一經(jīng)確定，就不可能像鉆爆法施工那樣自由變更施工方法，難于適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)變化情況，對(duì)斷層、破碎帶和軟弱層，掘進(jìn)困難。開挖斷面的大小、形狀變更困難。44 目前使用的TBM有敞開式、護(hù)棚式、護(hù)盾式等類型，在地質(zhì)條件較好時(shí)，多采用敞開式。圖5-18為護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)示意圖。圖5-18 護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)示意圖45開敞式TBM46圖5-19 刀盤示意圖47敞開式TBM循環(huán)掘進(jìn)示意圖5-20。圖5-20 掘進(jìn)機(jī)循環(huán)工作示意圖48 圖5-21所示為一種典型的巖石隧道掘進(jìn)機(jī)。切削頭是焊接鋼結(jié)構(gòu)，通常向前呈弧面凸出，在凸面上按最佳切削作用和根據(jù)不同區(qū)域要求的間距布置切削刀具；

22、它可以承受巨大的推力和扭矩。在切削頭的邊緣有一系列鏟斗，破巖后的石碴由鏟斗鏟起，旋轉(zhuǎn)至頂部導(dǎo)入輸送機(jī)系統(tǒng)，再運(yùn)出洞外。圖5-21 巖石隧道掘進(jìn)機(jī)495051圖5-22 隧道掘進(jìn)機(jī)施工場(chǎng)面示意圖52四、盾構(gòu)法 盾構(gòu)實(shí)質(zhì)上就是軟土隧道掘進(jìn)機(jī)。不過，它既可能是機(jī)械開挖，也可能是人工開挖。它既是一種施工機(jī)具，又是一個(gè)強(qiáng)有力的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)。在盾殼的保護(hù)下，既可進(jìn)行開挖，又能進(jìn)行襯砌；采用盾構(gòu)施工，具有不影響地面交通、沒有振動(dòng)、對(duì)地面鄰近建筑物危害較小；施工費(fèi)用不受埋深的很大影響；在土質(zhì)差、水位高的地方建設(shè)埋深較大的隧道，盾構(gòu)法有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性等優(yōu)點(diǎn)。 盾構(gòu)由盾殼、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、取土機(jī)構(gòu)、拼裝或現(xiàn)澆襯砌

23、機(jī)構(gòu)以及盾尾等部分組成(圖5-23)。 53盾構(gòu)的類型可以從不同的方面進(jìn)行分類。1. 按開挖方式： 手掘式盾構(gòu)，開挖和出土可用人工進(jìn)行 半機(jī)械式盾構(gòu)，大部分的開挖工作和出土由機(jī)械進(jìn)行圖5-23 盾構(gòu)的組成54 機(jī)械式盾構(gòu)，從開挖到出土均采用機(jī)械2. 按開挖面的支護(hù)方式： 無固定支護(hù)式的盾構(gòu) 固定機(jī)械支護(hù)式盾構(gòu) 工作面近旁帶有氣壓室的盾構(gòu)泥水加壓式盾構(gòu) 土壓式盾構(gòu) 盾構(gòu)法的施工過程在隧道某段的一端建造豎井或基坑，以供盾構(gòu)安裝就位，盾構(gòu)從豎井或基坑的墻壁開孔出發(fā)，在地層中沿著設(shè)計(jì)軸線，和向另一豎井或基坑的設(shè)計(jì)孔洞推進(jìn)盾構(gòu)掘進(jìn)相當(dāng)于裝配式襯砌的一環(huán)長(zhǎng)度55 千斤頂頂在已拼裝好的管片上，使盾構(gòu)前進(jìn) 縮

24、回千斤頂 用舉重設(shè)備拼裝管片襯砌，同時(shí)在開挖面進(jìn)行開挖圖5-24為盾構(gòu)的施工概貌圖5-24 盾構(gòu)的施工概貌56盾構(gòu)機(jī)施工成型的廣州地鐵越三區(qū)間57大噸位龍門吊58管片生產(chǎn)管片養(yǎng)生59五、沉管法 全名叫預(yù)制管段沉埋法，它是用來修筑穿越江河、港灣、海峽的水底隧道的方法之一。 此法的要點(diǎn)是先在船塢中或船臺(tái)上預(yù)制隧道管段，它可以是鋼殼混凝土的，也可以是鋼筋混凝土的，管段的長(zhǎng)度一般為60100m。然后兩端用臨時(shí)封墻密閉，浮放在水中，用拖輪拖運(yùn)到設(shè)計(jì)的隧道位置上，在此以前，已經(jīng)在預(yù)定的隧址處用水下施工挖好溝槽，整好地基。接著往管段里灌水，使之下沉至預(yù)定的標(biāo)高，并將沉放就位的各節(jié)管段在水下連接起來，再在隧道

25、上覆土回填。最后抽出隧道內(nèi)的水，拆除管段的密封墻，完成內(nèi)部裝修。60 圖5-25是一般沉埋管段水底隧道的縱斷面圖。 圖5-26是沉埋管段的橫斷面圖，鐵路隧道多用圓形斷面，因其頂部可用來懸掛供電接觸網(wǎng)。而公路隧道則多用矩形斷面，因?yàn)楣匪淼蓝鄶?shù)是多車道的，圓形斷面不經(jīng)濟(jì)。圖5-2561沉埋管制作技術(shù)62圖5-26 沉埋管段橫斷面圖 沉管隧道的基礎(chǔ)處理主要是墊平基槽底部，其處理方法按墊平的途徑不同有很多種，從基礎(chǔ)處理的發(fā)展趨勢(shì)，主要有四種：刮鋪法、噴砂法、壓注法和樁基法。1. 刮鋪法：刮鋪法在管段沉放前進(jìn)行，又稱先鋪法。在管段沉放前采用專用的刮鋪船上的刮板在基槽底刮平鋪墊材料(粗砂或碎石或砂礫石)作為管段基礎(chǔ)(圖5-27)。631-砂石墊層；2-駁船組；3-車駕；4-桁架及軌道；5-刮板；6-錨塊圖5-27 刮鋪法2. 噴砂法：噴砂法和壓注法在管段沉放后進(jìn)行，又稱后填法。噴砂法(圖5-28)是從水面上用砂泵將砂、水混合料通過伸人管段底下的噴管向管段底噴注，填滿空隙。 1-噴砂管；2-回吸管圖5-2