公路隧道開挖礦山法結構圖
① 傳統的礦山法隧道施工方案是什麼
隨著我國經濟建設向前高速發展,我國的綜合國力不斷增強。為解決城市交通問題,全國已有不少大城市在加快城市軌道交通的規劃、設計和施工,如北京、上海、天津、重慶、深圳、廣州、南京、西安等城市。在丘陵及山區地質岩層埋藏比較復雜的地區,基岩石埋藏起伏較大,單純盾構法施工工藝及單純礦山法施工工藝的運用對適應地層的局限性越來越特出,已經不能滿足當前地鐵隧道施工要求,本文通過深圳地鐵2號線工程東港路站至招商東路站區間隧道局部在穿越全~微風化岩層中靈活採用盾構法+礦山法結合施工工法,解決在軟硬岩土相間地基中隧道施工的難題。 概 況 2.1、工程概況 深圳地鐵2號線工程東港路站至招商東路站區間隧道里程范圍:y(z)ck5+435.6~yck6+345.95(zck6+350.1),左右線盾構隧道長度分別為887.428m、909.303m;本段區間里程段內,隧道通過地段的地層主要是礫(砂)質粘土、礫砂層、淤泥質粘土及全~微風化岩,地層起伏較大,局部地段上軟下硬、軟硬相間,地下水豐富,工程地質條件相當復雜,尤其是在左線:zck5+942.8~zck6+090.3,右線:yck5+904~yck6+191里程處,隧道部分甚至絕大部分洞身位於微風化岩層中,隧道所處地層上軟下硬,微風化岩的強度很高(143.5mpa),因此,盾構掘進至此種地層時,會造成隧道管片破損、隧道中心線偏移、盾構機損壞等許多難以預料的問題,給盾構施工帶來了十分不利的因素。東港路站至招商東路站區間地質見附圖一。 2.2、隧道工法選擇 根據地質勘探資料,區間隧道在左線:zck5+942.8~zck6+090.3(長147.5m),右線:yck5+904~yck6+191(長287m)里程處,隧道部分甚至絕大部分洞身位於微風化岩層中,隧道所處地層上軟下硬,微風化岩的強度很高(143.5mpa),因此,盾構掘進至此種地層時,會造成隧道管片破損、隧道中心線偏移、盾構機損壞等許多難以預料的問題,給盾構施工帶來了十分不利的因素;同時本段區間地表有澳城花園等既有高層建築,明挖法不能實施。為此,區間隧道在本段范圍內採用礦山法施工,但本段區間兩側均為盾構法施工,盾構要能夠順利通過本段隧道,故本段區間考慮採用盾構法+礦山法結合施工工法。從而可以降低甚至避免單純某一種工法所帶來的施工風險。 施工方案籌劃 盾構法+礦山法結合施工工法,即先採用礦山法施工隧道初支,然後再利用盾構空推通過本段區間隧道,通過的同時由盾構拼裝管片形成礦山法隧道的二襯,二襯和初支之間的孔隙採用粒徑小於10mm的碎石(細石)填充,然後注漿填充碎石間的空隙,最終由細石混凝土和管片共同構成礦山法隧道的二襯。 礦山法施工技術 礦山法隧道按照新奧法原理設計,隧道襯砌及支護參數主要根據結構斷面、圍岩級別、水文地質條件、結構受力特性等因素,類比同類工程,並經計算分析及優化綜合確定。初期支護主要由超前小導管、砂漿錨管、鋼筋網、噴射混凝土、鋼架組成聯合支護體系,二襯由盾構機拼裝管片形成。二襯和初支之間的孔隙採用粒徑小於10mm的碎石(細石)填充,然後注漿填充碎石間的空隙,最終由細石混凝土和管片共同構成礦山法隧道的二襯。 本段區間隧道範圍內,詳勘地質與初勘地質最主要的差別有兩個方面,一是微風化岩的抗壓強度指標,二是隧道圍岩分級。初勘地質報告中,岩塊飽和單軸抗壓強度29.2~73.1mpa,平均50mpa。詳勘地質報告顯示,岩塊飽和單軸抗壓強度58.8~143.5mpa,平均85.6mpa。初勘地質報告中,yck5+904~yck5+907,隧道綜合圍岩分級為ⅴ,yck5+907~yck5+976,隧道綜合圍岩分級為ⅳ,yck5+976~yck6+191,隧道綜合圍岩分級為ⅵ;祥勘地質報告中,yck5+904~yck6+191,隧道綜合圍岩分級均為ⅵ。 根據地質及圍岩不同本區間分為單線a型襯砌、單線b型襯砌,具體結構見附圖二、附圖三。 1、礦山法施工與盾構施工分界點處理 本施工段東招區間礦山法+盾構法隧道施工區間採用先礦山法施工完成初襯後,等待盾構過境管片拼裝作為二襯,礦山法需要在盾構通過前完成施工,在礦山法掘進與盾構施工分界面位置,以礫(砂)質粘性土層為主、該層土自立性較差,易發生坍塌,礦山法暗挖隧道完成後採用礦山分層注漿法分界面加固施工,加固范圍:礦山開挖輪廓線外2m,開挖面以外5.0m。注漿施工完畢拆除注漿導管,在分界面處澆注600厚、c25素砼,作為臨時擋土牆。盾構通過時直接切削素砼檔土牆。礦山暗挖隧道與盾構隧道分界面加固處理見附圖四。 2、盾構過境(二襯) 2.1、導台施工 導台作為盾構過境的導向基座,設置在馬蹄形礦山法隧道底部,採用c25鋼筋砼澆注形成,導台的厚度150mm。須對導台軸線,弧面標高進行復核,必須嚴格與隧道設計軸線一致。 2.2、導軌安裝 在盾構過境時,為了便於盾構軸線的控制,在導台上布設43kg/m規格導軌,兩導軌中心角為50o,導軌面標高、兩導軌中心軸線必須滿足盾構推進時盾構中心軸線與設計軸線一致。導軌安裝必須牢固,滿足盾構推進時穩定性。導軌安裝完成後必須進行復核測量,必要時調整,合格後方可盾構推進,導軌固定牢固,盾構通過時可在導軌上塗牛油,減小摩阻力。礦山+盾構施工盾構過境導軌布設見附圖五。 2.3、管片臨時支撐 由於管片與礦山法施工初襯間存在30cm左右空隙,為防止管片脫出盾尾後下沉及整環不成圓現象,在管片生產時對封底塊、標准塊上預埋支φ50帶螺紋支撐孔,管片脫出盾尾後立即用φ50×6mm×1.0m長帶螺紋鋼管通過預埋孔支撐初襯結構上,對管片實行支撐,並可通過鋼管上螺紋調節管片中心軸線,確保與隧道設計軸線一致。待管片背後回填、注漿完成後,拆除臨時支撐,做好防水封堵。管片拼裝階段臨時支撐見附圖六。 2.4、管片環間連接 由於礦山法施工完成後,盾構過境採用空推工況下進行管片拼裝,盾構正面無土壓力作用,易造成環管片間空隙較大,粘貼在管片上的防水粘條達不到一定的壓縮量,對隧道防水達不到效果。採取每五環為一組,採用墊板連接件從環向螺栓引出,焊接在型鋼上,每個斷面設置4根固定型鋼,管片脫出盾尾後,立即擰緊環向、環間螺栓,並及時通過管片環間型鋼連接措施連接,保證管片拼裝質量。待管片背後回填、注漿完成後,拆除連接型鋼。礦山暗挖隧道盾構空推管片環間連接見附圖七。 2.5、盾構過境 待導台砼養護強度達到100%,軌道軸線復合合格後, 盾構可在軌道上推進通過,為了減小盾構推進時的摩擦阻力,可在軌道上塗刷一層牛油。盾構通過的同時由盾構拼裝管片形成礦山法隧道的二襯,拼裝完成的管片必須及時擰緊橫向、縱向螺栓。 2.6、管片背後回填 管片背後回填由噴射小碎石、盾章節附註漿、回填灌漿等組成。通過噴射小碎石在管片脫離盾尾時對管片進行支撐,以防管片下沉而產生錯台。利用盾構機自身的同步注漿系統壓注水泥砂漿,使管片與初支及地層間緊密接觸,以提高支護效果。根據注漿後的檢查結果,從管片注漿孔注漿固結管片。 在管片拼裝後,及時對管片外圍與地層間的間隙噴以小碎石進行背後回填,回填材料為小碎石,粒徑5~10mm,以對管片形成支撐,並增大盾構往前推進的摩擦力。 管片噴射小碎石回填後,即通過盾構機自身的同步注漿系統注漿。注漿採用水泥砂漿,控制注漿壓力既保證達到對環形空隙的有效填充,又確保管片結構不因注漿產生位移、變形和損壞,同時又要防止砂漿前竄至盾構刀盤前方。 當盾構機管片安裝10環後,每隔6環在管片注漿孔處開口檢查注漿效果,根據注漿效果檢查情況,確定是否需要二次補充注漿。 結 論 (1)在軟硬岩土相間復雜地基中盾構法+礦山法結合施工工法可以降低甚至避免單純某一種工法所帶來的施工風險; (2)盾構法+礦山法結合施工工法,採用礦山法施工隧道初支,然後盾構空推通過本段區間隧道,避免了直接盾構法施工造成隧道管片破損、隧道中心線偏移、盾構機損壞等諸多難以預料的問題; (3)盾構法+礦山法結合施工工法是在礦山法施工隧道初支,然後盾構空推通過本段區間隧道,在合理處理好交界面後,兩個工藝可以同時施工,大大節約整個工程施工工期; (4)採用軟硬岩土相間復雜鬧市區盾構法+礦山法結合施工工法施工,可以避免因採用明挖而佔用大量土地資源。
② 能否介紹一下「礦山法」是怎樣施工的。
礦山法施工用於隧道工程中,它包含1、全斷面法;2、台階法、台階分部法;3、分部法(上下導坑法、上導坑法、單側壁導坑法、雙側壁導坑法)。
全斷面法是一次性將斷面開挖成型,再進行襯砌。
台階法是全斷面法的變化,將斷面分上下兩部分進行。
分部法將斷面分部開挖逐步成型。
③ 隧道開挖方法有哪些
隧道施工方法:
先拱後牆法
漏斗棚架法
台階法
全斷面法
上下導坑先牆後拱法
蘑菇形法
側壁導坑先牆後拱法
爆破開挖
礦山法
先拱後牆法
也稱支承頂拱法。在穩定性較差的松軟岩層中,為了施工安全,先開挖拱部斷面並即砌築頂拱,以支護頂部圍岩,然後在頂拱保護下開挖下部斷面和砌築邊牆。在開挖邊牆部分的岩層之前,必須將頂拱支承好,故有上述別稱。開挖兩側邊牆部分的岩層時(俗稱挖馬口),須左右交錯分段進行,以免頂拱懸空而下沉。
漏斗棚架法
也稱下導坑先牆後拱法。適用於較堅硬穩定的岩層。施工時先開挖下導坑,在導坑上方開始由下向上作反台階式的擴大開挖,直至拱頂;隨後在兩側由上向下作正台階式的擴大開挖,直至邊牆底;全斷面完全開挖後,再由邊牆到頂拱修築襯砌。
台階法
又有正台階法和反台階法之分。①正台階法系在穩定性較差的岩層中施工時,將整個坑道斷面分為幾層,由上向下分部進行開挖,每層開挖面的前後距離較小而形成幾個正台階。②反台階法則用於穩定性較好的岩層中施工,也將整個坑道斷面分為幾層,在坑道底層先開挖寬大的下導坑,再由下向上分部擴大開挖(圖3b)。進行上層的鑽眼時,須設立工作平台或採用漏斗棚架,後者可供裝碴之用。
全斷面法
將整個斷面一次挖出的施工方法。適用於較好岩層中的中、小型斷面的隧道。此法能使用大型機械,如鑿岩台車、大型裝碴機、槽式台車或梭式礦車、模板台車和混凝土灌築設備等進行綜合機械化施工。新奧法的出現,擴大了全斷面法和台階法的適用范圍。
上下導坑先牆後拱法
也稱全斷面分部開挖法(圖4)。以前,在穩定性較差的松軟岩層中,為提高襯砌的質量,曾採用過此種先分部挖出全斷面,再按先牆後拱順序修築襯砌的施工方法。採用此法開挖時,要用大量木料支撐,還需多次頂替,施工既困難又不安全,故在中國未見採用。
蘑菇形法
綜合先拱後牆法和漏斗棚架法的特點而形成的一種混合方案。開挖1至4部後呈現形似蘑菇狀的斷面,故名。在下導坑中設立漏斗棚架,供向上擴大開挖時裝碴之用,同時當拱部地質條件較差時,為使施工安全可先築頂拱。該法具有容易改變為其他方法的優點,遇岩層差時改為單純的先拱後牆法,岩層好時改為漏斗棚架法。在中國首先應用於岩層基本穩定的鐵路隧道施工,以後又用來修築大斷面洞室,為減少設立模架作業及其所需材料,並加快施工進度創造有利條件。
側壁導坑先牆後拱法
簡稱側壁導坑法,也稱核心支持法。在很松軟、不穩定地層中修築大跨度隧道時,為了施工安全,先沿坑道周邊分部開挖,隨即逐步由邊牆到頂拱修築襯砌,以防止地層坍塌。開挖時可將臨時支撐和拱架都支承於坑道中間未被開挖的大塊核心地層上,在襯砌保護之下最後將此核心挖除,必要時再砌築仰拱。
爆破開挖
隧道及地下工程施工的爆破與一般石方工程的爆破要求不同。為了便於裝碴和不損壞附近的臨時支撐或永久性襯砌,不使岩層爆得粉碎或碎落的岩塊過大,又不使爆破時的岩塊拋擲很遠,故一般用松動爆破。由鑽眼、裝葯、封口、起爆、排煙、臨時支護和出碴等作業,組成一個爆破循環,其中鑽眼和出碴佔用大部分時間,應使之機械化,如採用鑿岩機、裝碴機、礦用牽引機車等。
礦山法
指的是用開挖地下坑道的作業方式修建隧道的施工方法。 礦山法是一種傳統的施工方法。它的基本原理是,隧道開挖後受爆破影響,造成岩體破裂形成鬆弛狀態,隨時都有可能坍落。基於這種鬆弛荷載理論依據,其施工方法是按分部順序採取分割式一塊一塊的開挖,並要求邊挖邊撐以求安全,所以支撐復雜,木料耗用多。隨著噴錨支護的出現,使分部數目得以減少,並進而發展成新奧法。
④ 公路隧道的設計方法
公路隧道的主體建築物一般由洞身、襯砌和洞門組成,在洞口容易坍塌的地段,還加建明洞。隧道的附屬構築物有防水和排水設施、通風和照明設施、交通信號設施以及應急設施等。公路隧道設計通常先進行方案設計,然後進行隧道的平面和縱斷面、凈空、襯砌等具體設計。 隧道平面盡可能採用直線。在必須採用曲線時,應盡可能採用大半徑曲線。同時要考慮到洞門位置,以及引線、輔助導坑、通風豎井等輔助設施的位置等。隧道並設或交叉,或接近其他建築物時,相互間應有足夠的距離。洞門是隧道兩端的出入口,洞門位置的確定將影響到隧道的長度、線形和施工的難易。
公路隧道縱斷面的縱坡,一般在考慮使用要求、施工及排水等條件下盡可能取較平緩的坡度。縱坡坡度的確定,將影響車輛行駛時排出有害氣體的數量,施工出碴和運送材料的效率,以及涌水排出的流速等。 凈空是隧道襯砌內輪廓線所包圍的空間。主要指標是隧道的寬度和高度。設計公路隧道寬度時,一般是在路線的設計車速和交通量的基礎上,根據隧道長度、地質條件、圍岩壓力、施工難易程度、通風方式、排水等條件確定。公路隧道通常按汽車、自行車和行人同時通過來規劃。城市內或市郊附近行人很多的隧道,可將行人與行車分設,山嶺地區修建的長大隧道,也可不設人行道。公路隧道凈空高度一般由汽車載貨的限制高度加上一定的富餘量來確定的。隧道斷面為適應圍岩壓力的要求,可採用馬蹄形、直牆拱形、圓形、矩形和帶仰拱的斷面等。
為了給車輛以設計速度安全行駛的最必要的空間,在公路工程技術標准中對公路隧道規定了「建築限界」。建築限界的形狀和尺寸主要是根據車輛輪廓規定的。通風道及其他附屬管線,可利用天棚以上或路面版以下的空間敷設。 公路隧道施工可分為明挖法和暗挖法兩大類。明挖法是先將地面挖開,在露天情況下修築襯砌,然後再覆蓋回填。暗挖法是不挖開隧道上面的地層,在地下進行開挖和修築襯砌。暗挖法又可分為礦山法、盾構法和隧道掘進機法。
礦山法:又稱采礦法隧道施工,是岩石地層中修建隧道的一種方法。施工時先在隧道岩面上鑽眼,裝葯爆破成毛洞,再將全斷面按一定順序開挖至設計尺寸,然後順次修築襯砌。在堅硬地層中,圍岩有較好的整體性,坑道開挖後圍岩有一定的自穩能力,可以少分塊,甚至一次就開挖出整個隧道斷面。在岩石不夠堅硬完整的地層中開挖隧道時,一般需先開挖導坑(又稱導洞),設置臨時支撐,以防止土石坍塌。
導坑是為修築隧道在斷面上最先開挖的小坑道。導坑的作用為:展開施工工作面;測定隧道開挖方向;復核地質和水文地質資料;鋪設施工用料和出碴的運輸線路;排出地下水;敷設各種管道(水管、通風管和輸送壓縮空氣的管道)和照明線路等。在修建長隧道時,一般先開鑿一條同隧道平行的施工輔助導坑,即平行導坑。在平行導坑內每間隔一段距離開挖斜向坑道與隧道相接,以增加隧道施工時的工作面。需要時,平行導坑可擴大為第二線隧道。
盾構法:採用盾構作為施工機具的施工方法,常用於松軟土壤中圓形斷面的隧道施工。盾構的外殼是圓筒形的金屬結構,前部為裝置開挖設備的切口環,中部為裝置推進設備(千斤頂)的支承環,尾部為掩護拼裝襯砌工作的盾尾。盾構法施工是在前部開挖地層,同時在尾部拼裝襯砌,然後用千斤頂頂住已拼裝好的襯砌將盾構推進,如此循環交替逐步前進。盾構種類很多,「膨潤土泥漿盾構」處於領先地位,是利用泥漿護壁並作為攜運廢碴的介質,工作時不需使用損害工人健康的壓縮空氣,只需用水或「泥乳」作為掌子面的支護劑。
隧道掘進機法:在整個隧道斷面上,用連續掘進的聯動機施工的方法。掘進機由旋轉式刀盤(盤上裝有滾刀和裝碴鏟斗)、石碴裝載設備、機身前進的推進裝置和支撐裝置、控制方向的激光準直儀、安裝臨時支撐的設備及其他機械裝置組成。施工時,旋轉刀盤承受很大的推力擠壓在隧道開挖面上旋轉,切削岩石,碎碴由刀盤四周的鏟斗提升到出碴槽內,滑至輸送機,然後由其他運輸機械轉運洞外。機身中部有幾對可伸縮的支撐裝置外伸,並撐緊在岩壁上,固定機身和傳送強大的扭矩與推力。完成一個行程後,收縮支撐使機身前進到新位置,再重復這一動作。掘進機具有掘進速度快,操作安全,對圍岩擾動小等優點,可用於中等堅硬以下的岩石隧道工程。 隧道照明指隧道內的基本照明和洞口附近的緩和照明。基本照明是在隧道中部,為保證以設計車速行駛的車輛和行人安全通過隧道所需要的最低照明標准。駕駛人員由亮視場突然進入暗視場時,視覺機能有一個適應過程。為保證視覺機能的連續性,在洞外連接洞口的引道及駕駛員視野范圍內,白天需要採取遮光措施,在洞內連接洞口的一段長度里需要進行緩和照明。同時,引道與洞內緩和段之間的亮度變化率,應有一個界限,以保證視覺連續和暗適應的過度。緩和照明段的長度決定於停車視距或駕駛人員的暗適應時間與設計車速的乘積。
隧道的應急設施指隧道內發生災害性事故時,為防止釀成更大的次生性災害而設置的各種設施。如通報裝置、緊急警報裝置、消防設備以及其他設施等。通報裝置能使事故發現者立即在現場或附近向隧道管理站報告;緊急警報裝置能向後續車輛和對行車輛的駕駛者發出緊急信號;消防設備指在隧道內設置的滅火器、消火栓和噴霧設備等;其他設施包括待避引導設備、備用電源和監視電視等。應急設施費用頗高,只有那些重要的、交通量大的長隧道才考慮使用。 隧道內部裝修指隧道內的路面鋪設,牆面和天棚的裝修,以及隧道內吸聲設施的安裝等。路面應用明亮的、橫向抗滑性能好的,便於養護的材料築成。牆面用反射率好的材料裝修能保持良好的照明效果,交通量大的重要隧道常採用便於清洗的牆面材料。隧道內車輛產生的雜訊在襯砌和路面上反射引起共鳴,殘餘音響時間為洞外的數千倍,需要安裝吸聲設備。
⑤ 礦山法隧道施工工法有哪些
礦山法隧道施工工法有:全斷面開挖法,台階法施工,環形開挖留核心土法。
全斷面開挖法就是按照設計輪廓一次爆破成形,然後修建襯砌的施工方法。
環形開挖留核心土法應注意以下幾點:
(1)環形開挖進尺宜為0.5-1.0m,核心土面積應不小於整個斷面面積的50%。
(2)開挖後應及時施工噴錨支護、安裝鋼架支撐,相鄰鋼架必須用鋼筋連接,並應按施工要求設計施工鎖角錨桿。
(3)圍岩地質條件差,自穩時間短時,開挖前應按設計要求進行超前支護。
(4)核心土與下台階開挖應再上台階支護完成後、噴射混凝土達到設計強度的70%。
台階開挖
(1)解決好上、下半斷面作業的相互干擾問題。微台階基本上是合為—個工作面進行同步掘進;長台階基本上拉開,干擾較小;而短台階干擾就較大,要注意作業組織。對於長度較短的隧道,可將上半斷面貫通後,再進行下半斷面施工。
(2)下部開挖時,應注意上部的穩定。若圍岩穩定性較好,則可以分段順序開挖;若圍岩穩定性較差,則應縮短下部掘進循環進尺;若穩定性更差,則可以左右錯開,或先拉中槽後挖邊幫。
(3)下部邊牆開挖後必須立即噴射混凝土,並按規定做初期支護。
⑥ 隧道施工技術與方法
地鐵施工技術
目前國內外修建地鐵車站的施工方法有明挖法、蓋挖法、暗挖法、盾構法等。經過近40年的發展,我國地鐵修建方法已由最初單一的明挖法發展到現在的明挖、暗挖、淺埋暗挖、盾構法等多種方法並存,施工技術不斷發展提高,已初步形成了專門的學科體系。
伴隨著我國社會主義經濟建設的迅猛發展與綜合國力的增強,城市的規模也不斷的增大,城市人口流量還在增加、再加上機動車輛呈現逐年上漲的趨勢,交通狀況不斷惡化。為了改善交通環境,採取了各種措施,其中興建地下鐵道得到了普遍的認可,如最近幾年在北京、廣州、深圳、鄭州等城市便興建了大量的地下鐵道.
在城市中修建地下鐵道,其施工方法受到地面建築物、道路、城市交通、水文地質、環境保護、施工機具以及資金條件等因素的影響較大,因此各自所採用的施工方法也不盡相同。下面將就城市地下鐵道施工方法分別加以介紹。
施工方法的選擇應根據工程的性質、規模、地質和水文條件、以及地面和地下障礙物、施工設備、環保和工期要求等因素,全面比較後確定。
1.明挖法
明挖法是指挖開地面,由上向下開挖土石方至設計標高後,自基底由下向上順序施工,完成隧道主體結構,最後回填基坑或恢復地面的施工方法。
明挖法是各國地下鐵道施工的首選方法,在地面交通和環境允許的地方通常採用明挖法施工。淺埋地鐵車站和區間隧道經常採用明挖法,明挖法施工屬於深基坑工程技術。由於地鐵工程一般位於建築物密集的城區,因此深基坑工程的主要技術難點在於對基坑周圍原狀土的保護,防止地表沉降,減少對既有建築物的影響。
明挖法的優點是施工技術簡單、快速、經濟,常被作為首選方案。但其缺點也是明顯的,如阻斷交通時間較長,雜訊與震動等對環境的影響。
地鐵適用條件:通常在地面條件允許的情況下,地鐵區間隧道宜採用明挖法,但對社會環境影響很大,僅適合在無人、無交通、管線較少之地應用。
明挖法施工程序一般可以分為4大步:維護結構施工→內部土方開挖→工程結構施工→管線恢復及覆土,如圖1
上海地鐵M8線黃興路地鐵車站位於上海市控江路、靖宇路交叉口東側的控江路中心線下。該車站為地下2層島式車站,長166.6 m,標准段寬17.2 m,南、北端頭井寬21.4 m。標准段為單柱雙跨鋼筋混凝土結構,端頭井部分為雙柱雙跨結構,共有2個風井及3個出人口。車站主體採用地下連續牆作為基坑的維護結構,地下連續牆在標准段深26.8m.牆體厚0.6m。車站出人口、風井採用SMW樁作為基坑的維護結構。
2.蓋挖法
蓋挖法是由地面向下開挖至一定深度後,將頂部封閉,其餘的下部工程在封閉的頂蓋下進行施工。主體結構可以順作,也可以逆作。
在城市繁忙地帶修建地鐵車站時,往往佔用道路,影響交通當地鐵車站設在主幹道上,而交通不能中斷,且需要確保一定交通流量要求時,可選用蓋挖法。
2.1蓋挖順作法
蓋挖順作法是在地表作業完成擋土結構後,以定型的預制標准覆蕭結構(包括縱、橫梁和路面板)置於擋土結構上維持交通,往下反復進行開挖和加設橫撐,直至設計標高。依序由下而上,施工主體結構和防水措施,回填土並恢復管線路或埋設新的管線路。最後,視需要拆除擋上結構外露部分並恢復道路。施工順序如圖2。
在道路交通不能長期中斷的情況下修建車站主體時,可考慮採用蓋挖順作法。
工程實例:深圳地鐵一期工程華強路站位於深圳市最繁華的深南中路與華強路交叉口西側,深南中路行車道下。該地區市政道路密集,車流量大,最高車流量達3865輛/h。車站主體為單柱雙層雙跨結構,車站全長224.3 m,標准斷面寬18.9 m,基坑深約18.9 m,西端盾構並處寬22.5 m,基坑深約18.7 m。南側綠地內東西端各布置一個風道。主體結構施工工期為2年,其中圍護結構及臨時路面施工期為7個月.為保證深南中路在地鐵站施工期間的正常行車,該路段主體結構施工採用蓋挖順作法施工方案。
2.2蓋挖逆作法
蓋挖逆作法是先在地表面向下做基坑的維護結構和中間樁柱,和蓋挖順作法一樣,基坑維護結構多採用地下連續牆或帷幕樁,中間支撐多利用主體結構本身的中間立柱以降低工程造價。隨後即可開挖表層土體至主體結構頂板地面標高,利用未開挖的土體作為土模澆築頂板。頂板可以作為一道強有力的橫撐,以防止維護結構向基坑內變形,待回填土後將道路復原,恢復交通。以後的工作都是在頂板覆蓋下進行,即自上而下逐層開挖並建造主體結構直至底板,如圖3。
如果開挖面積較大、覆土較淺、周圍沿線建築物過於靠近,為盡量防止因開挖基坑而引起臨近建築物的沉陷,或需及早恢復路面交通,但又缺乏定型覆蓋結構,常採用蓋挖逆作法施工。
工程實例:南京地鐵南北線一期工程的區間隧道在地質條件和周圍環境允許的情況下,以造價、工期、安全為目標,經過分析、比較,選擇了全線區間施工方法。其中,三山街站,位於秦淮河古河道部位,位於粉土、粉細砂、淤泥質粘土土層中。因為是第1個車站,又位於十字路口,因此採用地下連續牆作圍護結構.除人口結構採用順作法外,其餘均為蓋挖逆作法。
2.3蓋挖半逆作法
蓋挖半逆作法與逆作法的區別僅在於頂板完成及恢復路面後,向下挖土至設計標高後先澆築底板,再依次向上逐層澆築側牆、樓板。在半逆作法施工中,一般都必須設置橫撐並施加預應力,如圖4
3.暗挖法
暗挖法是在特定條件下,不挖開地面,全部在地下進行開挖和修築襯砌結構的隧道施工方法。
暗挖法主要包括:鑽爆法、盾構法、掘進機法、淺埋暗挖法、頂管法、沉管法等。其中尤以淺埋暗挖法和盾構法應用較為廣泛,因此,本文著重介紹這兩種方法。
3.1淺埋暗挖法(淺埋礦山法)
淺埋暗挖法即鬆散地層的新奧法施工,新奧法是充分利用圍岩的自承能力和開挖面的空間約束作用,採用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段,對圍岩進行加固,約束圍岩的鬆弛和變形,並通過對圍岩和支護的量測、監控,指導地下工程的設計施工。淺埋暗挖法是針對埋置深度較淺、鬆散不穩定的上層和軟弱破碎岩層施工而提出來的,如深圳地鐵區間隧道大部分採用了淺埋暗挖法施工。
淺埋暗挖法的施工技術特點:圍岩變形波及地表;要求剛性支護或地層改良;通過試驗段來指導設計和施工。
淺埋暗挖法施工隧道時,應根據工程特點、圍岩情況、環境要求以及施工單位的自身條件等,選擇適宜的開挖方法及掘進方式。
施工中區間隧道常用的開挖方法是台階法、CRD工法、眼鏡工法等;城市地鐵車站、地下停車場等多跨隧道多採用柱洞法、測洞法或中洞法等工法施工。
地下鐵道是在城市區域內施工,對地表沉降的控制要求比較嚴格,所以更要強調地層的預支護和預加固,所採用的施工方法有超前小導管預注漿、開挖面深孔注漿、管棚超前支護。淺埋暗挖法的施工工藝可以概括為「管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測」18個字,其工藝流程見圖5。
工程實例:北京地鐵東單車站東南風道與車站主體結構正交,北側在長安街下,中部及南側穿過居民區,風道全長43.4 m。採用淺埋暗挖洞樁法施工,在基本維持環境原狀條件的情況下從地面居民生活區和人防設施下面順利通過。
3.2盾構法
盾構法施工是以盾構這種施工機械在地面以下暗挖隧道的一種施工方法。
盾構(shield )是一個既可以支承地層壓力又可以在地層中推進的活動鋼筒結構。鋼筒的前端設置有支撐和開挖土體的裝置,鋼筒的中段安裝有頂進所需的千斤頂;鋼筒的尾部可以拼裝預制或現澆隧道襯砌環。盾構每推進一環距離,就在盾尾支護下拼裝(或現澆)一環襯砌,並向襯砌環外圍的空隙中壓注水泥砂漿,以防止隧道及地面下沉。盾構推進的反力由襯砌環承擔。盾構施工前應先修建一豎井,在豎井內安裝盾構,盾構開挖出的土體由豎井通道送出地面。盾構法施工工藝見下圖6所示。
按盾構斷面形狀不同可將其分為:圓形、拱形、矩形、馬蹄形4種。圓形因其抵抗地層中的土壓力和水壓力較好,襯砌拼裝簡便,可採用通用構件,易於更換,因而應用較為廣泛;按開挖方式不同可將盾構分為:手工挖掘式、半機械挖掘式和機械挖掘式3種;按盾構前部構造不同可將盾構分為:敞胸式和閉胸式2種;按排除地下水與穩定開挖面的方式不同可將盾構分為:人工井點降水、泥水加壓、土壓平衡式,局部氣壓盾構,全氣壓盾構等。
盾構法的主要優點:除豎井施工外,施工作業均在地下進行,既不影響地面交通,又可減少對附近居民的雜訊和振動影響;盾構推進、出土、拼裝襯砌等主要工序循環進行,施工易於管理,施工人員也比較少;土方量少;穿越河道時不影響航運;施工不受風雨等氣候條件的影響;在地質條件差、地下水位高的地方建設埋深較大的隧道,盾構法有較高的技術經濟優越性。
特點是:地層掘進、出土運輸、襯砌拼裝、接縫防水和注漿充填盾尾間隙,並隨時排除地下水和控制地面沉降,因而是工藝技術要求較高,綜合性很強的一類施工方法。
可用於:在各類軟土地層和軟岩地層中掘進隧道,穿越面建築群和地下管線地集中的區域時,對周圍密集環境影響較小,尤其適用於市區地鐵和水底隧道的掘進。
工程實例:北京地鐵五號線即採用了盾構法施工地鐵五號線是一條貫穿北京市中心的南北向地下交通大動脈。南起豐台區宋家莊,向北經蒲黃榆、祟文門、東單、東四、雍和宮止於昌平區太平庄北站,全長27.7 km。由於該路段地上大型建築物密集,交通流量大,地下管網復雜,為減少對城市經濟和市民生活的影響,經專家論證,決定在雍和宮至北新橋約700 m長的試驗段率先採用盾構施工方法。該盾構為大直徑土壓平衡盾構機。
4.沉管法
沉管法是將隧道管段分段預制,分段兩端設臨時止水頭部,然後浮運至隧道軸線處,沉放在預先挖好的地槽內,完成管段間的水下連接,移去臨時止水頭部,回填基槽保護沉管,鋪設隧道內部設施,從而形成一個完整的水下通道。
沉管隧道對地基要求較低,特別適用於軟土地基、河床或海岸較淺,易於水上疏浚設施進行基槽開外的工程特點。由於其埋深小,包括連接段在內的隧道線路總長較短,採用暗挖法和盾構法修建的隧道明顯縮短。
沉管斷面形狀可圓可方,選擇靈活。基槽開挖、管段預制、浮運沉放和內部鋪裝等各工序可平行作業,彼此干擾相對較少,並且管段預制質量容易控制。基於上述的優點,在大江、大河等寬闊水域下構築隧道,沉管法稱為最經濟的水下穿越方案。
按照管身材料,沉管隧道可分為2類:鋼殼沉管隧道(有可分為單層鋼殼隧道和雙層鋼殼隧道)和鋼筋餛凝土沉管隧道。鋼殼沉管隧道在北美採用的較多,而鋼筋混凝土沉管隧道則在歐亞採用較多。
沉管隧道施工主要工序:管節預制→基槽開挖→管段浮運和沉放→對接作業→內部裝飾。
上程實例:廣州珠江隧道是我國第一條公路與地鐵合用的越江隧道,公路隧道全長1 238.5 m。河中段隧道埋置在河床下.不影響水面通航,河中沉管段全長457 m。該沉管為多孔矩形鋼筋混凝土結構,其中包括兩個雙車道機動車孔、一個地鐵孔、一個電纜管廊。沉管斷面為典型矩形斷面,外形尺寸為33 mx7.956 m(寬x高),底板厚1.2 m、頂板厚1.0 m,兩外側牆分別為0.7 m和0.55 m、最長管節的混凝土量達12 000砰。管段的基底坐落在河床的風化花崗岩層上。開槽時採用了炸礁施工。基礎處理採用灌砂法。
5.全斷面隧道掘進機(TBM)方法
TBM為TUNNEL BORING MACHINE的縮寫,由機械控制進行掘進,全稱為:全斷面隧道掘進機。
通常定義中的TBM為: 在以岩石層為掘進對象時,在全斷面隧道掘進機中,不具備土壓、水壓等維護掌子面的功能,裝備接觸壁面固定器,靠推進時的反作用力推進的盾構機。
由於全斷面隧道掘進機具有施工速度快、隧道成型好、機械化程度高以及對周邊環境影響小等優點,已成為國外隧道開挖普遍採用的方法。
5.混合法
可以根據地鐵隧道的實際情況,在地鐵隧道的施工過程中採用以上2種或2種以上的方法同時使用,稱其為混合法。
工程實例:北京地鐵東四站位於朝陽門內大街與東四南大街交叉日上,處於繁華的市中心,有多路公交車經過。車站主體順東四南大街,呈南北走向,東四南大街規劃道路紅線寬70 m,現狀路寬為22 m,朝內大街已改造完,道路紅線寬60 m,兩方向客流均衡,交通十分繁忙;且遠期六號線順朝內大街,呈東西走向,在此站換乘。本車站兩端為明挖段,結構形式為3層三跨框架結構;中間為暗挖段, 結構形式為單層三拱兩柱結構。車站總長度197 m,暗挖段長為96.80 m,明挖段長為100. 20m。
6結束語
隨著我國地下鐵道建設事業的發展,原有的施工技術不斷地發展與提高的同時,新的施工方法也被應用到施工當中,施工技術水平得到不斷提升,其中有些施工技術已經達到世界先進水平。另外,由於城市交通流量的增加導致城市道路已擁擠不堪,加上城市環境的要求越來越嚴格,城市內封路施工已不現實了。因此,暗挖技術,如盾構法、淺埋暗挖法將是今後研究和實踐的主攻方向。
⑦ 簡單地說一下隧道盾構法、礦山法、新奧法的區別
http://www.chinametro.net/Content/DisplayArticle.aspx?ID=674
http://www.projectbidding.cn/gcxx/show_gcxx.jsp?leixing=gcgl&id=4386
盾構法施工是以盾構這種施工機械在地面以下暗挖隧道的一種施工方法。盾構(shield )是一個既可以支承地層壓力又可以在地層中推進的活動鋼筒結構。鋼筒的前端設置有支撐和開挖土體的裝置,鋼筒的中段安裝有頂進所需的千斤頂;鋼筒的尾部可以拼裝預制或現澆隧道襯砌環。盾構每推進一環距離,就在盾尾支護下拼裝(或現澆)一環襯砌,並向襯砌環外圍的空隙中壓注水泥砂漿,以防止隧道及地面下沉。盾構推進的反力由襯砌環承擔。盾構施工前應先修建一豎井,在豎井內安裝盾構,盾構開挖出的土體由豎井通道送出地面。按盾構斷面形狀不同可將其分為:圓形、拱形、矩形、馬蹄形4種。圓形因其抵抗地層中的土壓力和水壓力較好,襯砌拼裝簡便,可採用通用構件,易於更換,因而應用較為廣泛;按開挖方式不同可將盾構分為:手工挖掘式、半機械挖掘式和機械挖掘式3種;按盾構前部構造不同可將盾構分為:敞胸式和閉胸式2種;按排除地下水與穩定開挖面的方式不同可將盾構分為:人工井點降水、泥水加壓、土壓平衡式,局部氣壓盾構,全氣壓盾構等。
盾構法的主要優點:除豎井施工外,施工作業均在地下進行,既不影響地面交通,又可減少對附近居民的雜訊和振動影響;盾構推進、出土、拼裝襯砌等主要工序循環進行,施T易於管理,施工人員也比較少;土方量少;穿越河道時不影響航運;施工不受風雨等氣候條件的影響;在地質條件差、地下水位高的地方建設埋深較大的隧道,盾構法有較高的技術經濟優越性。
新奧法是充分利用圍岩的自承能力和開挖面的空間約束作用,採用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段,對圍岩進行加固,約束圍岩的鬆弛和變形,並通過對圍岩和支護的量測、監控,指導地下工程的設計施工。
新奧法(NATM)是新奧地利隧道施工方法的簡稱, 在我國常把新奧法稱為「錨噴構築法」。 採用該方法修建地下隧道時,對地面干擾小,工程投資也相對較小,已經積累了比較成熟的施工經驗,工程質量也可以得到較好的保證。使用此方法進行施工時,對於岩石地層,可採用分步或全斷面一次開挖,錨噴支護和錨噴支護復合襯砌,必要時可做二次襯砌;對於土質地層,一般需對地層進行加固後再開挖支護、襯砌,在有地下水的條件下必須降水後方可施工。新奧法廣泛應用於山嶺隧道、城市地鐵、地下貯庫、地下廠房、礦山巷道等地下工程。
當前,世界范圍內應用新奧法設計與施工城市地鐵工程取得了相當大的發展。如智利的聖地亞哥新地鐵線採用新奧法施工地鐵車站,車站位於城市道路下7~9m, 開挖面積230m2,相當於17m(寬)×14m(高);我國自1987 年在北京地鐵首次採用新奧法施工復興門車站及折返線工程,車站跨度達26m。針對我國城市地下工程的特點和地質條件, 新奧法經過多年的完善與發展,又開發了「淺埋暗挖法」這一新方法,與明挖法、盾構法相比較,由於它可以避免明挖法對地表的干擾性,而又較盾構法具有對地層較強的適應性和高度靈活性,因此目前廣泛應用於城市地鐵區間隧道、車站、地下過街道、地下停車場等工程,如根據新奧法的基本原理,採用「群洞」方案修建的廣州地鐵二號線越秀公園站及南京地鐵一期工程南京火車站站,斷面復雜多變的折返線工程、聯絡線工程也多採用新奧法。
在我國利用新奧法原理修建地鐵已成為一種主要施工方法,尤其在施工場地受限制、地層條件復雜多變、地下工程結構形式復雜等情況下用新奧法施工尤為重要。
淺埋暗挖法又稱礦山法,起源於1986年北京地鐵復興門折返線工程,是中國人自己創造的適合中國國情的一種隧道修建方法。該法是在借鑒新奧法的某些理論基礎上,針對中國的具體工程條件開發出來的一整套完善的地鐵隧道修建理論和操作方法。與新奧法的不同之處在於,它是適合於城市地區鬆散土介質圍岩條件下,隧道埋深小於或等於隧道直徑,以很小的地表沉降修築隧道的技術方法。它的突出優勢在於不影響城市交通,無污染、無雜訊,而且適合於各種尺寸與斷面形式的隧道洞室。
顧名思義,淺埋暗挖法是一項邊開挖邊澆注的施工技術。其原理是:利用土層在開挖過程中短時間的自穩能力,採取適當的支護措施,使圍岩或土層表面形成密貼型薄壁支護結構的不開槽施工方法,主要適用於粘性土層、砂層、砂卵層等地質。由於淺埋暗挖法省去了許多報批、拆遷、掘路等程序,現被施工單位普遍採納。
淺埋暗挖法的核心技術被概括為18字方針:管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測。其主要的技術特點為:動態設計、動態施工的信息化施工方法,建立了一整套變位、應力監測系統;強調小導管超前支護在穩定工作面中的作用;研究、創新了劈裂注漿方法加固地層;發展了復合式襯砌技術,並開創性地設計應用了鋼筋網構拱架支護。
由於該工法在有水條件的地層中可廣泛運用,加之國內豐富的勞動力資源,在北京、廣州、深圳、南京等地的地鐵區間隧道修建中得到推廣,已成功建成許多各具特點的地鐵區間隧道,而且在大跨度車站的修築中有相當的應用。此外,該方法也廣泛應用於地下車庫、過街人行道和城市道路隧道等工程的修築。
⑧ 隧道施工中什麼叫明挖法什麼叫礦山法什麼叫沉埋法什麼叫盾構法
明挖法,也稱作開槽法,即在從地面開挖,形成隧道槽,然後現澆混凝土底板、側牆和頂板,作為隧道支護,再回填土覆蓋隧道。北京修建地鐵1、2號線就採用這種方法,成本最低,但對地面交通等影響較大。
礦山法,顧名思義與開挖礦井的方法一樣,適合於硬岩石層修建隧道。採用鑽孔爆破形成隧洞,然後採用單拱或雙拱支護,單栱指錨噴永久支護(即錨桿和噴射鋼纖維混凝土形成永久支護);雙拱指錨噴臨時支護,然後模築鋼筋混凝土作為永久支護。這種方法也稱作新奧法,大部分山嶺隧道都是用這種修築的。
沉埋法,也叫沉管法,適合建造跨越江河或海峽的隧道。一般是在岸邊建造大型預制場,預制鋼筋混凝土管節(多為矩形),然後將管節連接成為管段,封堵管段兩端,漂浮在水面拖至建造隧道地點,然後沉入預先平整河床或海底基礎,管段沉底時相互連接密封,形成隧道。中國寧波、上海、武漢等均有採用沉管法修建的越江隧道。
盾構法是掘進機(TBM)法的一種,習慣上將在軟土中開挖隧道的掘進機稱作盾構。掘進機法適合在各種地質條件下,暗挖修建隧道,其掘進機或盾頭,採用旋轉刀頭或高壓水槍(對於土壤)進行開挖,然後頂著後面支撐前進,前進一定距離,就將預制混凝土管片組成一環,形成隧道支護,同時成為掘進機繼續頂進的支撐。掘進機法或盾構法施工,只需要建豎井放下掘進機,對地面影響小,可以穿越有建築、江河和山嶺,在城市地鐵隧道修建中使用最多。
⑨ 礦山法的分類
按襯砌施工順序,可分為先拱後牆法及先牆後拱法兩大類。後者又可按分部情況細分為漏斗棚架法、台階法、全斷面法和上下導坑先牆後拱法。在松軟地層中,或在大跨度洞室的情況下,又有一種特殊的先牆後拱施工法──側壁導坑先牆後拱法。此外,結合先拱後牆法和漏斗棚架法的特點,還有一種居於兩者之間的蘑菇形法。
先拱後牆法
也稱支承頂拱法。在穩定性較差的松軟岩層中,為了施工安全,先開挖拱部斷面並即砌築頂拱,以支護頂部圍岩,然後在頂拱保護下開挖下部斷面和砌築邊牆。在開挖邊牆部分的岩層之前,必須將頂拱支承好,故有上述別稱。開挖兩側邊牆部分的岩層時(俗稱挖馬口),須左右交錯分段進行,以免頂拱懸空而下沉。該法施工順序見圖1 (圖中阿拉伯數字為開挖順序,羅馬數字為襯砌順序,下同)。施工時,須開挖上下兩個導坑,開挖上部斷面時的大量石碴,可通過上下導坑之間的一系列漏碴孔裝車後從下導坑運出,既提高出碴效率,又減少施工干擾。當隧道長度較短、岩層又乾燥時,可只設上導坑。在此種場合,為避免運輸和施工的干擾,可先將上半斷面完全修築完畢,然後再進行下半斷面的施工。本法適用於松軟岩層,但其抗壓強度應能承受拱座處較高的支承應力;也適用於堅硬岩層中跨度或高度較大的洞室施工,以簡化修築頂拱時的拱架和灌築混凝土作業。該法在外文文獻中也稱為比國法。 礦山法
漏斗棚架法
也稱下導坑先牆後拱法。適用於較堅硬穩定的岩層。施工時先開挖下導坑,在導坑上方開始由下向上作反台階式的擴大開挖,直至拱頂;隨後在兩側由上向下作正台階式的擴大開挖,直至邊牆底;全斷面完全開挖後,再由邊牆到頂拱修築襯砌。施工順序見圖2。此法在下導坑中設立的漏斗棚架,是用木料架設的臨時結構。橫樑上鋪設輕便鋼軌,在下導坑運輸線路上方留出縱向缺口,其上鋪橫木,相隔一定間距,留出漏鬥口供漏碴用。在向上擴大開挖時,棚架作工作平台用。圖中2至5部爆出的石碴全落在棚架上,經漏鬥口卸入下面的斗車運出洞外。這種裝碴方式可減輕勞動強度。下導坑的寬度,一般按雙線斗車運輸決定。由於寬度較大,在棚架橫梁下可增設中間立柱作臨時加固用。設立棚架區段的長度,安裝碴的各擴大開挖部分的延長加上一定餘量來決定。用漏斗棚架裝碴優點顯著,故在中國以漏斗棚架命名。此法曾廣泛應用於修建鐵路隧道。
台階法
又有正台階法和反台階法之分。①正台階法系在穩定性較差的岩層中施工時,將整個坑道斷面分為幾層,由上向下分部進行開挖,每層開挖面的前後距離較小而形成幾個正台階(圖3a)。上部台階的鑽眼作業和下部台階的出碴,可以平行進行而使工效提高。全斷面完全開挖後,再由邊牆到頂拱築襯砌。在坑道頂部最先開挖的第一層為一弧形導坑,需要鑽較多的炮眼,導坑超前距離很短,可使爆破時石碴直接拋落到導坑之外,以減輕扒碴工作量,從而提高掘進速度。如坑道頂部岩層松動,應即在導坑內用錨桿或鋼拱架作臨時支護,以防坍塌。②反台階法則用於穩定性較好的岩層中施工,也將整個坑道斷面分為幾層,在坑道底層先開挖寬大的下導坑,再由下向上分部擴大開挖(圖3b)。進行上層的鑽眼時,須設立工作平台或採用漏斗棚架,後者可供裝碴之用。
全斷面法
將整個斷面一次挖出的施工方法。適用於較好岩層中的中、小型斷面的隧道。此法能使用大型機械,如鑿岩台車、大型裝碴機、槽式列車或梭式礦車、模板台車和混凝土灌築設備等進行綜合機械化施工。新奧法的出現,擴大了全斷面法和台階法的適用范圍。
上下導坑先牆後拱法
也稱全斷面分部開挖法(圖4)。以前,在穩定性較差的松軟岩層中,為提高襯砌的質量,曾採用過此種先分部挖出全斷面,再按先牆後拱順序修築襯砌的施工方法。採用此法開挖時,要用大量木料支撐,還需多次頂替,施工既困難又不安全,故在中國未見採用。該法在外文文獻中還稱之為奧國法或稱老奧法。
蘑菇形法
綜合先拱後牆法和漏斗棚架法的特點而形成的一種混合方案(圖5)。開挖1至4部後呈現形似蘑菇狀的斷面,故名。在下導坑中設立漏斗棚架,供向上擴大開挖時裝碴之用,同時當拱部地質條件較差時,為使施工安全可先築頂拱。該法具有容易改變為其他方法的優點,遇岩層差時改為單純的先拱後牆法,岩層好時改為漏斗棚架法。在中國首先應用於岩層基本穩定的鐵路隧道施工,以後又用來修築大斷面洞室,為減少設立模架作業及其所需材料,並加快施工進度創造有利條件。
側壁導坑先牆後拱法
簡稱側壁導坑法,也稱核心支持法。在很松軟、不穩定地層中修築大跨度隧道時,為了施工安全,先沿坑道周邊分部開挖,隨即逐步由邊牆到頂拱修築襯砌,以防止地層坍塌。開挖時可將臨時支撐和拱架都支承於坑道中間未被開挖的大塊核心地層上,在襯砌保護之下最後將此核心挖除,必要時再砌築仰拱(圖6)。側導坑的寬度較大,除包括邊牆以外,還須有通行出土斗車和工人以及砌築邊牆的工作位置,才能使導坑開挖和邊牆襯砌作業同時進行。為了核心部分地層的穩定,也須保持足夠的寬度,且其寬度愈大,留在最後的開挖量愈大,開挖費用就愈小。此法通常適用於圍岩壓力很大、地層不穩定的大跨度隧道(如雙線或多線鐵路隧道和道路隧道、運河隧道)。在堅硬岩層中修建大跨度洞室時也常採用,利用其核心部分作為支承頂拱和邊牆模板的基礎;開挖時臨時支撐可大為減少,甚至完全免除。該法在外文文獻中至今還稱德國法。
此外,在大斷面洞室施工時,還採用先拱後牆法與核心支持法、先拱後牆法與正台階法等的混合方案。
爆破開挖
隧道及地下工程施工的爆破與一般石方工程的爆破要求不同。為了便於裝碴和不損壞附近的臨時支撐或永久性襯砌,不使岩層爆得粉碎或碎落的岩塊過大,又不使爆破時的岩塊拋擲很遠,故一般用松動爆破。由鑽眼、裝葯、封口、起爆、排煙、臨時支護和出碴等作業,組成一個爆破循環,其中鑽眼和出碴佔用大部分時間,應使之機械化,如採用鑿岩機、裝碴機、礦用牽引機車等。
為了提高爆破效果,避免超挖或欠挖,並使坑道的輪廓符合設計要求,除須根據岩層情況和坑道斷面大小,選擇炮眼的數目、直徑、深度和裝葯量等參數之外,炮眼布置也是重要影響因素。
為了在爆破時開辟新的自由面(即臨空面),不論在導坑開挖還是在全斷面開挖時,通常在開挖面上布置位於中央的掏槽眼,及其周圍用以擴大爆破范圍的輔助眼,和控制開挖面輪廓的周邊眼等三類炮眼,並按先掏槽後周邊的次序先後起爆。掏槽眼的布置形式一般有直眼掏槽和斜眼掏槽。前者的炮眼軸線與開挖面垂直,可將幾個掏槽眼布置成一字形、梅花形或螺旋形;斜眼的軸線則與開挖面斜交,並隨地質構造的不同,布置成楔形、錐形或扇形。
爆破材料大多採用威力較低、價格較廉的硝銨炸葯,有水時則用硝化甘油炸葯。起爆時以往大多用火雷管作火花起爆;後來改用電雷管、毫秒雷管,用電起爆;近期又出現用導爆管的非電起爆。
爆破開挖時,為保證開挖面輪廓准確而平整,並控制對圍岩的震動,近年來,在爆破技術上發展和應用了光面爆破、預裂爆破和毫秒爆破等新技術(見爆破技術),達到了預期的爆破效果。
礦山法常用設備 芬蘭Normet公司的噴漿台車、混凝土台車、高空作業車、炸葯台車、撬毛台車,SADVIK和ATLAS的鑿岩台車。
⑩ 隧道開挖方法有哪些,簡述隧道開挖方法
1、傳統的礦山法
是採用鑽爆法開挖和鋼木構件支撐的施工方法。
2、隧道掘進機法
它是裝置有破碎岩石的刀具,採用機械破碎岩石的方法開挖隧道,並將破碎的石碴傳送出機外的一種開挖與出碴聯合作業的掘進機械,能連續掘進。
3、盾構法(Shield)
是一種鋼制的活動防護裝置或活動支撐,是通過軟弱含水層,特別是河底、海底,以及城市中心區修建隧道的一種機械。在它的掩護下,頭部可以安全地開挖地層,一次掘進相當於裝配式襯砌一環的寬度。
尾部可以裝配預制管片或砌塊,迅速地拼裝成隧道永久襯砌,並將襯砌與土層之間的空隙用水泥壓漿填實,防止周圍地層的繼續變形和圍岩壓力的增長。
4、明挖法
是指挖開地面,由上向下開挖土石方至設計標高後,自基底由下向上順作施工,完成隧道主體結構,最後回填基坑或恢復地面的施工方法。
5、蓋挖法
是由地面向下開挖至一定深度後,將頂部封閉,其餘的下部的工程在封閉的頂蓋下進行施工,主體結構可以順作,也可逆作。
6、淺埋暗挖法
是參考新奧法的基本原理,開挖中採用多種輔助施工措施加固圍岩,充分調動圍岩的自承能力,開挖後即時支護,封閉成環,使其與圍岩共同作用形成聯合支護體系,有效地抑制圍岩過大變形的一種綜合施工技術。
7、地下連續牆
也稱為混凝土地下牆、連續地中牆。它是將分段施工的單元地下牆連接成連續的地下牆體,替代傳統的木樁、鋼樁、鋼筋混凝土樁等,起擋土、承重、防水作用。
參考資料來源:
網路-隧道施工