對隧道工程的認(rèn)識

/隧道相識實(shí)習(xí)報告一、隧道工程的基本概念：隧道是修建在地下或水下并鋪設(shè)鐵路供機(jī)車動車輛通行的建筑物。依據(jù)其所在位置可分為山嶺隧道、水下隧道和城市隧道三大類。為縮短距離和避開大坡道而從山嶺或丘陵下穿越的稱為山嶺隧道；為穿越河流或海峽而從河下或海底通過的稱為水下隧道；為適應(yīng)鐵路通過大城市的須要而在城市地下穿越的稱為城市隧道。這三類隧道中修建最多的是山嶺隧道。二、隧道工程的施工：隧道勘測為確定隧道位置、施工方法和支護(hù)、襯砌類型等技術(shù)方案，對隧道地處范圍內(nèi)的地形、地質(zhì)狀況，以及對地下水的分布和水量等水文狀況要進(jìn)行勘測。在隧道勘測和開挖過程中，須了解圍巖的類別。圍巖是隧道開挖后對隧道穩(wěn)定性有影響的周邊巖體。圍巖分類是依次表明四周巖石的綜合強(qiáng)度。隧道設(shè)計包括隧道選線、縱斷面設(shè)計、橫斷面設(shè)計、幫助坑道設(shè)計等。此外，隧道設(shè)計還包括洞門設(shè)計，以及開挖方法和襯砌類型的選擇等。隧道貫穿限制測量是為了保證測量的中線和高程在隧道貫穿面處的偏差不超出規(guī)定的限值。隧道開挖方法分為明挖法和暗挖法。明挖法多用于淺埋隧道或城市鐵路隧道，而山嶺鐵路隧道多用暗挖法。按開挖斷面大小、位置分，有分部開挖法和全斷面開挖法。在石質(zhì)巖層中接受鉆爆法最為廣泛，接受掘進(jìn)機(jī)干脆開挖也慢慢推廣。在松軟地質(zhì)中接受盾構(gòu)法開挖較多。鉆爆法在隧道巖面上鉆眼，并裝填炸藥爆破，用全斷面開挖或分部開挖等將隧道開挖成型的施工方法。鉆爆法開挖作業(yè)程序包括測量、鉆孔、裝藥、爆破、通風(fēng)、出碴、錨桿、立架、掛網(wǎng)、噴錨等工序。①鉆孔：要先設(shè)計炮孔方案，然后按設(shè)計的炮孔位置、方向和深度嚴(yán)格鉆孔。單線隧道全斷面開挖，接受鉆孔臺車配備中型鑿巖機(jī)，鉆孔深度約為2.5～4.0米。雙線隧道全斷面開挖接受大型鑿巖臺車配備重型鑿巖機(jī)，鉆孔深度可達(dá)5.0米。炮孔直徑約為4～5厘米。炮孔分為掏槽孔（開拓臨空面）、掘進(jìn)孔（保證進(jìn)度）和周邊孔（限制輪廓）。②裝藥：在掘進(jìn)孔、掏槽孔和周邊孔內(nèi)裝填炸藥。一般裝填硝胺炸藥，有時也用膠質(zhì)炸藥。裝填炸藥率約為炮眼長度的60％～80％，周邊孔的裝藥量要少些。為縮短裝藥時間,可把硝胺炸藥制成長的管狀藥卷,以便填入炮眼；也可利用特制的裝藥機(jī)械把細(xì)粒狀藥粉射入炮孔中。③爆破：19世紀(jì)上半期以前用明火起爆。1867年美國胡薩克鐵路隧道起先接受電力起爆。此后，電力起爆慢慢推廣。在全斷面掘進(jìn)中，為了減低爆破對圍巖的振動和破壞，并保證爆破的效果，多接受分時間階段爆破的電雷管或毫秒雷管起爆。一般拱部接受光面爆破，邊墻接受預(yù)裂爆破。近期發(fā)展的非電引爆的導(dǎo)爆索應(yīng)用日益廣泛。④施工通風(fēng)：排出或稀釋爆破后產(chǎn)生的有害氣體和由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的氮氧化物及一氧化碳,同時解除煙塵,供應(yīng)簇新空氣，借以保證隧道施工人員的平安和改善工作環(huán)境。通風(fēng)可分主要系統(tǒng)和局部系統(tǒng)。主要系統(tǒng)可利用管道（直徑一般為1～1.5米，也有更大的）或巷道（平行導(dǎo)坑等），配以大型或中型通風(fēng)機(jī)；局部系統(tǒng)多用小型管道及小型通風(fēng)機(jī)。巷道通風(fēng)多接受吸出式，將污濁空氣吸出洞外，簇新空氣由正洞流入。簇新空氣不易達(dá)到的工作面，須接受局部通風(fēng)機(jī)補(bǔ)充壓入。⑤施工支護(hù)：隧道開挖必需剛好支護(hù)，以削減圍巖松動，防止塌方。施工支護(hù)分為構(gòu)件支撐和噴錨支護(hù)。構(gòu)件支撐一般有木料、金屬、鋼木混合構(gòu)件等，現(xiàn)在運(yùn)用鋼支撐者慢慢加多。噴錨支護(hù)是20世紀(jì)50年頭發(fā)展起來的一種支護(hù)方法，其特點(diǎn)是支護(hù)剛好、穩(wěn)固牢靠，具有確定柔性，和圍巖密貼，能給施工場地供應(yīng)較大活動空間。中國在一些老黃土隧道中應(yīng)用噴錨支護(hù)也獲得成功。噴射混凝土工藝分為干噴和濕噴?，F(xiàn)多接受干噴法，即將干拌混凝土內(nèi)摻入確定數(shù)量的速凝劑，用壓縮空氣將混凝土由管內(nèi)噴出。在噴口加水射到巖石面上，一次可噴3～5厘米厚度。在噴射混凝土中摻入一些鋼纖維，或在巖面掛鋼絲網(wǎng)可提高噴錨支護(hù)的強(qiáng)度。鋼錨桿安設(shè)在巖層面上的鉆孔內(nèi),其長度和間距視圍巖性質(zhì)而定,一般長度為2～5米，通常用樹膠和水泥漿沿桿體全長錨固。在巖層較好地段僅噴混凝土即可得到足夠的支護(hù)強(qiáng)度。在圍巖堅硬穩(wěn)定的地段也可不加支撐。在軟弱圍巖地段噴錨可以聯(lián)合運(yùn)用，錨桿應(yīng)加長，以加強(qiáng)支護(hù)力。⑥裝碴和運(yùn)輸：在開挖作業(yè)中，裝碴機(jī)可接受多種類型，如后翻式、裝載式、扒斗式、蟹爪式和大鏟斗內(nèi)燃裝載機(jī)等。運(yùn)輸機(jī)車有內(nèi)燃牽引車、電瓶車等，運(yùn)輸車輛有大斗車、槽式列車、梭式礦車及大型自卸汽車等。運(yùn)輸線分有軌和無軌兩種。由鉆孔直到出碴完畢稱為一個開挖循環(huán)。依據(jù)中國的閱歷，在單線全斷面開挖中24小時能作兩個循環(huán)，每個循環(huán)能進(jìn)3.5米深度，每日單口進(jìn)度可達(dá)7米。然而在開挖中難免遇到斷層或松軟石質(zhì)以及涌水等，不易保持每日的預(yù)料循環(huán)，所以每月單口實(shí)際進(jìn)度多低于200米。中國成昆線蜜蜂箐單線隧道單口最高月進(jìn)度曾達(dá)到200米。日本大清水雙線隧道單口最高月進(jìn)度曾達(dá)到160米。開挖循環(huán)作業(yè)的特點(diǎn)是一個工序接一個工序必需逐項按時完成，否則前一工序推遲就會影響下一工序，因而拖長全部時間。其中最主要的工序為鉆孔及出碴，所用時間占全部作業(yè)時間比例較大。鉆爆法開挖接受的方法有全斷面開挖法和分部開挖法。①全斷面開挖法：一次開挖成型的方法。一般接受帶有鑿巖機(jī)的臺車鉆孔，用毫秒爆破，噴錨支護(hù)。還要有大型裝碴運(yùn)輸機(jī)械和通風(fēng)設(shè)備。全斷面開挖法又演化為半斷面法。半斷面法是弧形上半部領(lǐng)先，下半部隔一段距離施工。②分部開挖法：先用小斷面超前開挖導(dǎo)坑,然后,將導(dǎo)坑擴(kuò)大到半斷面或全斷面的開挖方法。這種方法主要優(yōu)點(diǎn)是可接受輕型機(jī)械施工，多開工作面，各工序間拉開確定的平安距離。缺點(diǎn)是工序多,有干擾,用人多。依據(jù)導(dǎo)坑在隧道斷面的位置分為：上導(dǎo)坑法、中心導(dǎo)坑法、下導(dǎo)坑法以及由上下導(dǎo)坑相互協(xié)作的各種方法，另有把全斷面縱向分為臺階進(jìn)行開挖，而各層臺階距離較短的臺階法。上導(dǎo)坑法適用于軟弱巖層、襯砌依次是先拱后墻，曾于1872～1881年為圣哥達(dá)隧道接受。中國短隧道一般用這種方法。中心導(dǎo)坑法是導(dǎo)坑開挖后向四周打輻射炮眼爆破出全斷面或先擴(kuò)大上半部。20世紀(jì)初美洲曾用這種方法，20年頭美國新喀斯喀特隧道也用這種方法。下導(dǎo)坑法即下導(dǎo)坑領(lǐng)先的方法。其中包括：a.上下導(dǎo)坑法，利用領(lǐng)先的下導(dǎo)坑向上預(yù)打漏斗孔，便于開展上導(dǎo)坑等多工序平行作業(yè)。襯砌依次多用先拱后墻，遇圍巖較好時亦可改為先墻后拱。b.漏斗棚架法，適用于堅硬地層，以下導(dǎo)坑掘進(jìn)領(lǐng)先，由下而上分層開挖，設(shè)棚架，先襯砌邊墻后砌拱。1961～1966年在中國成昆線關(guān)村壩鐵路隧道應(yīng)用,1964年復(fù)工后取得平均單口月成洞152米的進(jìn)度。c.蘑菇形法，同漏斗棚架法類似，也設(shè)棚架，但先襯砌拱部后砌邊墻。1971～1973年在枝柳線彭莫山單線隧道應(yīng)用,取得平均單口月成洞132米的進(jìn)度。d.側(cè)壁導(dǎo)坑法，兩個下導(dǎo)坑領(lǐng)先，環(huán)形開挖，最終挖掉中心土體，襯砌依次為先墻后拱，多用于圍巖很差的雙線隧道。也有接受上導(dǎo)坑領(lǐng)先及兩個下導(dǎo)坑成品字形的。更多相關(guān)題目：全斷面開挖法和分部開挖法是鉆爆法開挖常用的方法，但隧道施工很困難，時常遇到各種困難狀況，如大斷層、流沙、膨脹地層、溶洞、大量涌水等，尚需實(shí)行相應(yīng)措施。盾構(gòu)法是接受盾構(gòu)作為施工機(jī)具的隧道施工方法。1825年在倫敦泰晤士河水下隧道首先試用盾構(gòu)，并獲得成功。此后，松軟地質(zhì)多接受盾構(gòu)法開挖。盾構(gòu)是一種圓形鋼結(jié)構(gòu)開挖機(jī)械，其前端為切口環(huán)，中間為支撐環(huán)，后端為盾尾。開挖時，切口環(huán)首先切入地層并能掩護(hù)工人平安地工作;支撐環(huán)是承受荷載的主要部分,其中安設(shè)多臺推動盾構(gòu)的千斤頂及其他機(jī)械；盾跟隨著上述兩部分前進(jìn)，愛惜工人安裝鑄鐵管片或鋼筋混凝土管片。盾構(gòu)法適用于松軟地層，施工平安，對地層擾動少，限制圍巖周邊精確，極少超挖。日本丹那鐵路隧道曾接受盾構(gòu)法施工。在整個隧道斷面上，用連續(xù)掘進(jìn)的聯(lián)動機(jī)施工的方法。早在19世紀(jì)50年頭初，美國胡薩克隧道就試用過掘進(jìn)機(jī)，但未成功。直到20世紀(jì)50年頭以后才慢慢發(fā)展起來。掘進(jìn)機(jī)是一種用強(qiáng)力切割地層的圓形鋼結(jié)構(gòu)機(jī)械，有多種類型。一般型的掘進(jìn)機(jī)的前端是一個金屬圓盤，以強(qiáng)大的旋轉(zhuǎn)和推動力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，圓盤上裝有數(shù)十把特制刀具，切割地層，圓盤周邊裝有若干鏟斗將切割的碎石傾入皮帶運(yùn)輸機(jī)，自后部運(yùn)出。機(jī)身中部有數(shù)對可伸縮的支撐機(jī)構(gòu)，當(dāng)?shù)毒咔懈畹貙訒r，它先外伸撐緊在四周巖壁上，以平衡強(qiáng)大的扭矩和推力。掘進(jìn)機(jī)法的優(yōu)點(diǎn)是對圍巖擾動少,限制斷面精確，無超挖,速度快，操作人員少。隧道襯砌是隧道開挖后，為使圍巖穩(wěn)定，確保運(yùn)營平安，需按確定輪廓尺寸建立一層具有足夠強(qiáng)度的支護(hù)結(jié)構(gòu)，這種隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)稱為隧道襯砌。常用的襯砌種類有就地灌注混凝土類、預(yù)制塊拼裝、噴錨或單噴混凝土、復(fù)合式襯砌。復(fù)合式襯砌是在噴錨或單噴支護(hù)之后，再就地灌注一層混凝土，形成噴錨支護(hù)同混凝土襯砌結(jié)合的復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。如遇有水地段可在兩層支護(hù)間加掛一層塑料板或做其他防水層。在隧道工程中，噴錨支護(hù)有可能取代構(gòu)件支撐。噴錨支護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是支護(hù)剛好,平安牢靠,并能大量節(jié)約木材和鋼材。歐洲一些國家在較弱地層的大斷面爆破后，接受長錨桿結(jié)合噴混凝土做支護(hù)，已獲得成功。中國亦曾在老黃土隧道開挖中運(yùn)用噴錨支護(hù)。自噴錨支護(hù)發(fā)展后，對較弱巖層也可進(jìn)行全斷面開挖，以全斷面開挖取代分部開挖。在巖石地層中接受全斷面開挖及噴混凝土襯砌，其質(zhì)量好壞首先取決于光面爆破。運(yùn)用新奧法原理，考慮圍巖自身承載實(shí)力，可在坑道爆破后盡早接受單噴或噴錨作初期支護(hù)，隨即連續(xù)量測位移，判定圍巖基本穩(wěn)定時間，再進(jìn)行二次支護(hù)，這樣可以建成較經(jīng)濟(jì)的襯砌結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代高度競爭的地下采礦和隧道工程要求成本集約，平安開鑿和巖石加固等程序步驟。采礦的機(jī)器設(shè)備必需平安牢靠，并緊密跟隨工業(yè)持續(xù)提高的生產(chǎn)力和飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)步伐。掘進(jìn)機(jī)開挖法正在不斷探討改進(jìn)，并生產(chǎn)出各種新機(jī)械,其應(yīng)用有廣袤前景。液壓鑿巖機(jī)不斷更新完善,使隧道開挖進(jìn)度大大提高。光電測量儀器和激光導(dǎo)向設(shè)備的運(yùn)用，使長隧道施工精確程度有所提高。目前，航空勘測、遙感技術(shù)、物探技術(shù)