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简介

隧道是埋置于地层内的工程建筑物,是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道。

评判标准

寿命

种类

根据隧道穿越地层的不同情况和目前隧道施工方法的发展,隧道施工方法可按以下方式分类:

1.山岭隧道:矿山法(钻爆法)和掘进机法(TBM),其中矿山法又分为传统矿山法和新奥法。

2.浅埋及软土隧道:明挖法,盖挖法,浅埋暗挖法和盾构法。

3.水底隧道:沉埋法和盾构法。

一、山岭隧道施工方法

隧道施工必须采用机械通风。通风方式应根据(隧道长度、施工方法和设备条件)等确定。长隧道应(优先考虑混合通风方式)。当主机通风不能保证隧道施工通风要求时,应(设置局部通风系统、风机间隔串联或加设另一路风管增大风量)。如有辅助坑道,应尽量利用(坑道通风)。隧道掘进施工,采用小导坑超前后全断面爆破跟进,在同一坑道内平导在前,全断面扩孔光爆围岩成拱形状好,再进行支护,衬砌,质量高,进度快,能确保衬砌内实外美、安装防水板切实起到防水作用,保证衬砌不渗不漏。

二、浅埋及软土隧道施工方法

浅埋软土隧道初期支护施工中长、大锁脚钢管技术是一种抑制初支下沉变形的加强技术,应根据现场围岩情况、初支变形情况对钢管直径、长度、数量、施作时机等技术参数及时调整。实践过程中要用到潜孔钻机进行成孔、安装作业,考虑到潜孔钻机使用成本,当浅埋软弱围岩需加强段落长度越长时经济效益越可观。当然,该项技术在其他类似的不良地质条件下,也可考虑作为一项常规的洞身初支加强技术。

三、水底隧道施工方法

修建水底隧道所采用的主要施工方法有:围堤明挖法、气压沉箱法、盾构法及沉管法。围堤明挖法比较经济,有条件时一般应尽先考虑采用。气压沉箱法只适用于航运不多的较小河道中。由于需要修建水底隧道处的航运通常比较频繁,采用围堤明挖法及气压沉箱法对水上交通干扰较大,所以在150多年来的水底隧道建设中大多采用盾构法及沉管法。至20世纪50年代后,沉管法的水下接头及基础处理等重大技术关键相继突破,使施工工艺大为简化,并使隧道防水性大为提高,且能采用容纳四车道以上的矩形断面。在一定条件下,沉管法隧道覆土浅,线路短,照明和通风代价较小,工程和运营费用低,使用效果好,故自1965年以来,世界各国建成的20多条水底道路隧道,大多系采用沉管法。

明挖法

盖挖法

盾构法

掘进机法

沉管法

顶进法

浅埋暗挖法

特殊地段施工方法

辅助施工方法—预支护控制

隧道施工辅助导坑及辅助作业

生产流程

在传统的矿山法中,历史上形成的变化方案很多,其中包括全断面法、台阶法、侧边导坑法等。鉴于我国隧道施工中很少采用传统矿山法,仅介绍其中具有代表性的上下导坑先拱后墙法和下导坑先拱后墙法。

上下导坑先拱后墙法

是软弱地层中修筑隧道的一种基本的传统方法,也是我国以往修筑隧道采用的最广泛的方法之一,它主要用于不稳定的或稳定性较差的III~ IV级围岩。 施工顺序(图6-1) :开挖下导坑1,并尽快架设木支撑;在下导坑开挖面后约30~50m处开挖上导坑2和架设木支撑,然后上导坑落底3;上、下导坑间开挖漏斗(见图中虚线所示),以便于上部开挖出碴。由上导坑向两侧开挖④(“扩大”),边开挖边架设扇形木支撑;在扇形支撑之间立拱架模板,灌注拱圈混凝土(V),边灌注边顶替、拆除扇形支撑;开挖中层⑥(“落底”);左右错开,纵向跳跃开挖马口⑦、⑨,每个马口的纵向长度不宜超过拱圈灌注节长的一半;紧跟马口开挖后,立即架设边墙模板,由下而上灌注边墙混凝土ll、X;挖水沟、铺底(在隧道底部铺设不小于10cm厚的混凝土)。
应说明的是,上导坑由2和3两部组成,这是因为当在软弱地层中施工时,由于木支撑难以及时支护,往往拱顶围岩会有较大的下沉,所以必须留足沉落量(20~ 50cm),这就导致上导坑开挖高度较高,使得工人施工很不方便,故一般分为上、下两部开挖。

优点:在拱圈保护下进行拱下作业,施工安全;工作面多,便于拉开工序和安排较多的劳力,加快施工进度;当地质发生变化时,改变施工方法容易。
缺点:开挖两个导坑增加工程造价;开挖马口时施工干扰大;衬砌整体性差;工序多,不便于施工管理。

下导坑先拱后墙法

下导坑先拱后墙法主要用于II~III级围岩。施工顺序如图:以下导坑领先,2、3、4部开挖完成时,断面如蘑菇形,以后步骤与上下坑先拱后墙法相同。

下导坑先拱后墙法有出渣方便,施工安全的优点。
缺点是:消耗的木材钢轨较多,棚架易因爆破受损,挖马口还影响施工进度,衬砌的整体性也差。

新奥法施工的山岭隧道

新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称, 新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹 (L. V. RABCEW ICZ)教授于 50 年代提出的,它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础,将锚杆和喷射混凝土组合在一起,作为主要支护手段的一种施工方法,经过一些国家的许多实践和理论研究,于60年代取得专利权并正式命名。

特点

1.1及时性
新奥法施工采用喷锚支护为主要手段,可以最大限度地紧跟开挖作业面施工,因此可以利用开挖施工面的时空效应,以限制支护前的变形发展,阻止围岩进入松动的状态,在必要的情况下可以进行超前支护,加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性。
在巷道爆破后立即施工以喷射混凝土支护能有效地制止岩层变形的发展,并控制应力降低区的伸展而减轻支护的承载,增强了岩层的稳定性。
1.2封闭性
由于喷锚支护能及时施工,而且是全面密粘的支护,因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落,制止膨胀岩体的潮解和膨胀,保护原有岩体强度。
巷道开挖后,围岩由于爆破作用产生新的裂缝,加上原有地质构造上的裂缝,随时都有可能产生变形或塌落。当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面,很好的充填围岩的裂隙,节理和凹穴,大大提高了围岩的强度。(提高围岩的粘聚力C和内摩擦角)。同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用,隔绝了水和空气同岩层的接触,使裂隙充填物不致软化、解体而使裂隙张开,导致围岩失去稳定。
1.3粘结性
喷锚支护同围岩能全面粘结,这种粘结作用可以产生三种作用:
① 联锁作用,即将被裂隙分割的岩块粘结在一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落,则引起临近岩块的联锁反应,相继丧失稳定,从而造成较大范围的冒顶或片帮。开巷后如能及时进行喷锚支护,喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏,防止个别威岩活石滑移和坠落,从而保持围岩的稳定性。
②复和作用,即围岩与支护构成一个复合体(受力体系)共同支护围岩。喷锚支护可以提高围岩的稳定性和自身的支撑能力,同时与围岩形成了一个共同工作的力学系统,具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用,从根本上改变了支架消极承担的弱点。
③增加作用。开巷后及时继进行喷锚支护,一方面将围岩表面的凹凸不平处填平,消除因岩面不平引起的应力集中现象,避免过大的应力集中所造成的围岩破坏;另一方面,使巷道周边围岩由双方向受力状态,提高了围岩的粘结力C和内摩擦角,也就是提高了围岩的强度。
1.4柔性
喷锚支护属于柔性薄性支护,能够和围岩紧粘在一起共同作用,由于喷锚支护具有一定柔性,可以和围岩共同产生变形,在围岩中形成一定范围的非弹性变形区,并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展,使围岩的自承能力得以充分发挥。另一方面,喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩,对围岩产生越来越大的支护反力,能够抑制围岩产生过大变形,防止围岩发生松动破坏。

洞口开挖及洞门

隧道边仰坡防护(安装系统锚杆-挂社钢筋网-喷射混凝土)

隧道开挖掘进

在当前隧道施工实践中,从施工造价及施工速度考虑,施工方法的选择顺序为:全断面法+台阶法+环形开挖留核心土法-→中隔壁法(CD法)→交叉中壁法(CRD法)→双侧壁导坑法;从施工安全角度考虑,其选择顺序应反过来。如何正确选择,应根据实际情况综合考虑,但必须符合安全、快速、质量和环保的要求,达到规避风险、加快进度和节约投资的目的。

围岩变形控制

初期支护

围岩初期支护主要采用喷射混凝土、钢筋网、药卷锚杆、工字钢和格栅钢拱架结合超前锚杆支护。隧道开挖后,清除表面残渣,初喷混凝土,然后打入锚杆,挂网,立钢架,然后再喷射混凝土,把所有的支护包裹进去,这样就形成了初期联合支护。

防、排水

隧道防水系统由多点EVA复合防水板加弹簧排水管、隧道施工缝、沉降缝中埋设橡胶止水带。隧道排水系统由纵横向排水管、边沟、路面下埋花管盲沟等组成。

二次衬砌

等围岩变形稳定、初支完全受力的情况下,根据监控量测结果适时施工二衬,二次衬砌砼在洞外设拌和站拌合,运输采用砼拌和车,二次衬砌模板采用整体式全液压模板台车,砼入仓采用电地泵输送。二次衬砌砼浇筑分为钢筋混凝土和素混凝土。

监控量测

路面施工

路面施工前应将两侧的电缆沟施工完毕。

防火涂料、机电设备安装

结构

本体

辅助设备

生产线分工

生产设计

隧道施工测量–般是包括在地面上建立平面的与高程的控制网。随着施工的进展,将地面_上的坐标、方向和高程传递到地下去,在地下进行平面的与高程的控制测量,再根据地下控制点进行施工放样,指导开挖、衬砌施工。进行这些测量工作的目的,就是要在地下标定出工程的设计中心线与高程,为开挖、衬砌指定出方向、位置;保证在两个相向开挖面的掘进中,施工中线及高程能够正确贯通,符合设计要求;保证开挖不超过规定界限;

隧道工程地质勘察是指为隧道工程的设计、施工等进行的专门工程地质调查工作。隧道勘察一般分为初步勘察阶段和定测阶段。初勘阶段主要是调查选线地段的地形、地质构造、岩性、断层、风化破碎带等地质地貌条件。定测阶段是解决设计施工中的具体工程地质问题,主要工作有:①绘制沿隧道轴线的地质纵剖面图;确定隧道开挖后将遇到的岩层,特别是软弱岩层的具体位置、性质和宽度;确定围岩不同的稳定性分段以及地下水和有害气体的可能涌出地段等。②根据岩体稳定程度及其他工程地质条件,提出掘进方式的建议等。

需求分析

目标界定

总体结构设计

详细结构设计

参数设计

设计实施

原材料

主料

辅料

可选原料

资产与负债

资产

固定资产

非固定资产

负债

库存

设计和规划

位置与环境

投资与评估

规模与功能

风格与形式

成本

税费

金融成本

原材料成本

房租成本

能耗成本

人工成本

设备折旧

收益管理

消费曲线

时间分布

空间分布

目标群体

容量控制

风险控制

市场

国内市场

产量

消费量

国际市场

产量

消费量

主要公司

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木又, 忠, MikeWu597, 簸箕箩筐

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