隧道其他施工方法

第五章隧道其他施工方法第一節(jié)全斷面掘進(jìn)機(jī)法施工第二節(jié)沉管法施工第三節(jié)盾構(gòu)法施工第一節(jié)全斷面掘進(jìn)機(jī)法施工

隧道掘進(jìn)機(jī)法施工(簡稱TBM)：是一種機(jī)械化的隧道掘進(jìn)方法，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)施工具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、襯砌也省；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；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。返回

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5-1為護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)示意圖。圖5-1護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)示意圖圖5-2刀盤示意圖敞開式TBM循環(huán)掘進(jìn)示意圖5-3圖5-3掘進(jìn)機(jī)循環(huán)工作示意圖

圖5-4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；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5-4巖石隧道掘進(jìn)機(jī)圖5-5隧道掘進(jìn)機(jī)施工場面示意圖秦嶺隧道TBM掘進(jìn)機(jī)

第二節(jié)沉管法施工

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，管段的長度一般為60~100m。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。返回沉埋管制作技術(shù)

圖5-6是一般沉埋管段水底隧道的縱斷面圖。

圖5-7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6-7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，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5-8)。返回1-砂石墊層；2-駁船組；3-車駕；4-桁架及軌道；5-刮板；6-錨塊圖6-8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5-9)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5-9噴砂法返回

3.壓注法：壓注法(圖5-10)是在管段沉放后向管段底面壓注水泥砂漿或砂，作為管段基礎(chǔ)，根據(jù)壓注材料不同分成壓漿法和壓砂法兩種。4.樁基法：樁基法(圖5-11)主要用于特別軟弱地基。1-碎石墊層；2-砂、石封閉欄；3-壓漿孔；4-壓入砂漿圖5-10壓注法1-基樁；2-碎石；3-水下混凝土；4-砂石墊層圖5-11樁基法

第一次運(yùn)用沉埋管段技術(shù)建成的寧波甬江水底隧道

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?。皇┕べM(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)勢。盾構(gòu)由盾殼、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、取土機(jī)構(gòu)、拼裝或現(xiàn)澆襯砌機(jī)構(gòu)以及盾尾等部分組成(圖5-3-1)。

第三節(jié)盾構(gòu)法施工返回圖5-3-1盾構(gòu)的組成一、盾構(gòu)的類型：可以從不同的方面進(jìn)行分類。按構(gòu)造類型分為敞胸和閉胸式。1.按開挖方式：（１）手掘式盾構(gòu)：開挖和出土可用人工進(jìn)行。（２）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。（３）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：（１）無固定支護(hù)式的盾構(gòu)（２）固定機(jī)械支護(hù)式盾構(gòu)（３）工作面近旁帶有氣壓室的盾構(gòu)（４）泥水加壓式盾構(gòu)（５）土壓平衡式盾構(gòu)二、盾構(gòu)法的施工過程1.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，向另一豎井或基坑的設(shè)計(jì)孔洞推進(jìn)。2.盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)尺相當(dāng)于裝配式襯砌的一環(huán)長度。3.千斤頂頂在已拼裝好的管片上，使盾構(gòu)前進(jìn)。4.縮回千斤頂。5.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5-3-2為盾構(gòu)的施工概貌。轉(zhuǎn)到下張圖5-3-2盾構(gòu)法施工概貌圖車站碴土儲(chǔ)艙和料斗龍門吊車泥漿處理設(shè)備豎井皮帶運(yùn)輸機(jī)盾構(gòu)機(jī)螺旋輸送機(jī)管片運(yùn)輸車泥漿注入車斗車電瓶車返回三、輩盾構(gòu)督推進(jìn)強(qiáng)工作（一）針盾構(gòu)開賊挖方法1.敞開扇式開毛挖芒手掘楚式及百半機(jī)澇械式滴盾構(gòu)附均為借敞開煤式開鍋挖。箭這種莖方式越適用炎于地偏質(zhì)條郊件好慮，開您挖面乎在掘緞進(jìn)中顧能維漆持穩(wěn)霧定或際在有帥輔助品措施嚇時(shí)能狂維持鼓穩(wěn)定些的情宮況。伐其開伏挖程演序一雜般是碼從頂務(wù)部開忽始逐該層向惰下挖菊掘。測若土執(zhí)質(zhì)較候差，伴還可友以借隱助支技撐千僅斤頂院加撐獵板對(duì)乳開挖悶面進(jìn)呀行臨厲時(shí)支務(wù)撐。秀根據(jù)繪其切訂口長旬度，暑每環(huán)止可分續(xù)幾次說開挖坐和推賭進(jìn)。2.網(wǎng)格茂式開最挖網(wǎng)格浩式開歷挖由焦網(wǎng)格夏梁與償隔板片將開出挖面漫分成剩許多宰格子塞。開堅(jiān)挖面性的支普撐作互用時(shí)只由土型的粘饑聚力佳和網(wǎng)找格厚剪度范覺圍內(nèi)體的阻區(qū)力產(chǎn)站生的辨。當(dāng)頓盾構(gòu)煙推進(jìn)方時(shí)，恩克服篩這項(xiàng)軌阻力尋，土孩體就拴從格勿子里犬呈條束狀擠邁出來惜。要懂根據(jù)歸土的瘋性質(zhì)存，調(diào)況節(jié)網(wǎng)笑格的塑開挖答面積抄。采擠用網(wǎng)偉格式鄙開挖某時(shí)，件在所寇有千皮斤頂博縮回暫之后撤，會(huì)著產(chǎn)生墊較大威的盾簡構(gòu)后遠(yuǎn)退現(xiàn)隙象，越導(dǎo)致分地表蓄沉降服，因懶此施認(rèn)工時(shí)歡要防黎止盾俯構(gòu)后助退。3.擠壓式殃開挖全擠古壓式航和局姥部擠奧壓式難開挖吩，由絡(luò)于不任出土耐或只鍋部分漠出土可，對(duì)澡土層能有較煩大的柿擾動(dòng)預(yù)，在虜考慮裹施工印軸線搖時(shí)，普應(yīng)盡京量避數(shù)開地權(quán)面建招筑物請(qǐng)。局緞部擠汪壓施修工時(shí)扮，要宵嚴(yán)格射控制晝出土樹量，譜以減咬少和洪控制濕地表瘦變形斗。全殼擠壓畫施工鐮時(shí)，素盾構(gòu)突把四范周一嚇定范性圍內(nèi)銷的土買體擠槐壓密僵，由兵于只僵有上殲部有杏自由漲面，菜所以些大部校分土崖體被暖擠向摩地表礎(chǔ)，部連分則某擠向終盾尾抓及盾眼構(gòu)下鏡部，同建筑亮空隙嚼自然化得到漿充填選。4.機(jī)械深切削駝開挖村使鵝用機(jī)豪械式哥盾構(gòu)親進(jìn)行發(fā)開挖濤，它損適用殿于各購類土胸層，槍尤其襯適用灣于極拋易坍品塌的什砂性悔土層子的長遵隧道缸，可萍連續(xù)怕掘進(jìn)腦挖土搶。由屢旋轉(zhuǎn)勿刀盤亦切削扛產(chǎn)生榆的渣鋒土經(jīng)養(yǎng)過刀纖盤上鄰的預(yù)饅留槽蹄口進(jìn)目入土鴉艙，治提升曬和流匹入漏冰斗后沾，在醋通過催傳送匙帶運(yùn)拒入出瓣土車漢。目夸前采扭用的答泥水煉加壓葡盾構(gòu)翠、土恢壓平廢衡盾忌構(gòu)是委這種陪開挖正方式啞的典藥型例僅子。（二）堅(jiān)施工救管理1.土壓平戰(zhàn)衡式盾烏構(gòu)污土壓平投衡式盾注構(gòu)的施邁工管理芬是通過揚(yáng)排土機(jī)西構(gòu)的機(jī)物械控制太方式進(jìn)法行，這勵(lì)種排土稍機(jī)構(gòu)可羅以調(diào)整芬排土量臥，使之黎與挖土克量保持憂平衡，甲以避免茄地面沉舍降或?qū)浇鼧?gòu)貞筑物造儲(chǔ)成影響釣。2.加泥式真或加泥腥漿式盾秀構(gòu)雞加泥或泊加泥漿洽式盾構(gòu)謝為了確雨保開挖把面的穩(wěn)全定，在塌盾構(gòu)推幫進(jìn)時(shí)進(jìn)矮行排土刑量管理雁和土壓數(shù)管理。醉排土量甚管理以扣使掘進(jìn)玩量和排牲土量之印間取得遺平衡為鋪目的；震土壓管僻理以通需過土壓鄙計(jì)測出粘密封艙貍內(nèi)的泥宴土壓力塞來保持需土壓力扎平衡為扇目的。3.加水式恩盾構(gòu)交加水錘式盾構(gòu)姜施工法片的開挖獎(jiǎng)面穩(wěn)定保管理有種兩種方腹式：一拐是不間霸斷地掌巖握盾構(gòu)臣掘進(jìn)中裙的掘土買量和排膛土量之交間的關(guān)箭系，從秘而將密在封艙內(nèi)倦的切削弦土的積陳存量保最持在最震佳狀態(tài)幣的排土米率管理頃；二是遣保證同稻地下水哪壓力取趟得平衡汗的附加示水壓力體管理。4.泥水求加壓且平衡刻式盾屬構(gòu)饞泥水閥加壓站式盾呢構(gòu)一剪面要多保持尤泥水圍壓力踩來平對(duì)衡作就用于灰開挖叢面的描外部匙壓力際，一亡面又艷要向蒸前推珍進(jìn)，速所以悼要對(duì)軌開挖耕面泥碰水壓蒸力、駐密封促艙內(nèi)月的土徒壓力曾，以脈及同爛掘土湯量平醉衡的酷出土霸量等作進(jìn)行閥必要吐的檢潑測和我管理獻(xiàn)。（三）嫂盾構(gòu)操放縱與糾棕偏1.盾構(gòu)的扣操縱與歷偏向什盾構(gòu)衡操縱，緞主要是吹使盾構(gòu)采運(yùn)動(dòng)軌蹈跡始終閘在設(shè)計(jì)抹軸線容光許偏差狀值范圍呢內(nèi)，達(dá)鮮到隧道寸襯砌拼劉裝在理巷想的位閣置上的已目的。盾構(gòu)在勸地層中荒推進(jìn)時(shí)頓，導(dǎo)致蘆偏向的罷因素很燭多，主粱要有：a.地質(zhì)促條件勁的因造素由于固地層仙土質(zhì)喝不均申勻，腿以及市地層鋪有卵悲石或師其它霧障礙挨物，渠造成是正面化及四釀周的姨阻力勢不一楊致。b.機(jī)械轟設(shè)備林的因苗素各千斤剩頂工作霞不同步癥，由于繁加工精枝度誤差域造成伸老出阻力唱不一致劣，盾構(gòu)繩外殼形綠狀誤差丟、設(shè)倦備在盾憤構(gòu)內(nèi)安關(guān)置偏重抄于某一鼻側(cè)，千母斤頂安疫裝后軸不線不平廳行。c.施工操棄作的因賣素荒部分千危斤頂使雹用頻率火過高，寒導(dǎo)致襯嫩砌環(huán)縫融的防水馬材料壓喝密量不炒一致，串累積后葵使推進(jìn)部后座面章不正，設(shè)擠壓式刺盾構(gòu)推腔進(jìn)時(shí)有券明顯上巖?。欢芊?gòu)下部緞土體如靠有過量艘流失，套引起盾止構(gòu)下沉他。2.盾構(gòu)的廚糾偏a.千斤頂聞編組的槐調(diào)整救通過見調(diào)整千什斤頂?shù)陌妇幗M，革使其千勇斤頂合呼力位置垂與外力幸合力位校置組成硬一個(gè)有套利于糾袖偏的力孕偶，從途而調(diào)整異高程位盼置及平抱面位置稀。b.盾構(gòu)縱牛坡的控臣制餅通過變板坡法或