公路隧道开挖矿山法结构图
① 传统的矿山法隧道施工方案是什么
随着我国经济建设向前高速发展,我国的综合国力不断增强。为解决城市交通问题,全国已有不少大城市在加快城市轨道交通的规划、设计和施工,如北京、上海、天津、重庆、深圳、广州、南京、西安等城市。在丘陵及山区地质岩层埋藏比较复杂的地区,基岩石埋藏起伏较大,单纯盾构法施工工艺及单纯矿山法施工工艺的运用对适应地层的局限性越来越特出,已经不能满足当前地铁隧道施工要求,本文通过深圳地铁2号线工程东港路站至招商东路站区间隧道局部在穿越全~微风化岩层中灵活采用盾构法+矿山法结合施工工法,解决在软硬岩土相间地基中隧道施工的难题。 概 况 2.1、工程概况 深圳地铁2号线工程东港路站至招商东路站区间隧道里程范围:y(z)ck5+435.6~yck6+345.95(zck6+350.1),左右线盾构隧道长度分别为887.428m、909.303m;本段区间里程段内,隧道通过地段的地层主要是砾(砂)质粘土、砾砂层、淤泥质粘土及全~微风化岩,地层起伏较大,局部地段上软下硬、软硬相间,地下水丰富,工程地质条件相当复杂,尤其是在左线:zck5+942.8~zck6+090.3,右线:yck5+904~yck6+191里程处,隧道部分甚至绝大部分洞身位于微风化岩层中,隧道所处地层上软下硬,微风化岩的强度很高(143.5mpa),因此,盾构掘进至此种地层时,会造成隧道管片破损、隧道中心线偏移、盾构机损坏等许多难以预料的问题,给盾构施工带来了十分不利的因素。东港路站至招商东路站区间地质见附图一。 2.2、隧道工法选择 根据地质勘探资料,区间隧道在左线:zck5+942.8~zck6+090.3(长147.5m),右线:yck5+904~yck6+191(长287m)里程处,隧道部分甚至绝大部分洞身位于微风化岩层中,隧道所处地层上软下硬,微风化岩的强度很高(143.5mpa),因此,盾构掘进至此种地层时,会造成隧道管片破损、隧道中心线偏移、盾构机损坏等许多难以预料的问题,给盾构施工带来了十分不利的因素;同时本段区间地表有澳城花园等既有高层建筑,明挖法不能实施。为此,区间隧道在本段范围内采用矿山法施工,但本段区间两侧均为盾构法施工,盾构要能够顺利通过本段隧道,故本段区间考虑采用盾构法+矿山法结合施工工法。从而可以降低甚至避免单纯某一种工法所带来的施工风险。 施工方案筹划 盾构法+矿山法结合施工工法,即先采用矿山法施工隧道初支,然后再利用盾构空推通过本段区间隧道,通过的同时由盾构拼装管片形成矿山法隧道的二衬,二衬和初支之间的孔隙采用粒径小于10mm的碎石(细石)填充,然后注浆填充碎石间的空隙,最终由细石混凝土和管片共同构成矿山法隧道的二衬。 矿山法施工技术 矿山法隧道按照新奥法原理设计,隧道衬砌及支护参数主要根据结构断面、围岩级别、水文地质条件、结构受力特性等因素,类比同类工程,并经计算分析及优化综合确定。初期支护主要由超前小导管、砂浆锚管、钢筋网、喷射混凝土、钢架组成联合支护体系,二衬由盾构机拼装管片形成。二衬和初支之间的孔隙采用粒径小于10mm的碎石(细石)填充,然后注浆填充碎石间的空隙,最终由细石混凝土和管片共同构成矿山法隧道的二衬。 本段区间隧道范围内,详勘地质与初勘地质最主要的差别有两个方面,一是微风化岩的抗压强度指标,二是隧道围岩分级。初勘地质报告中,岩块饱和单轴抗压强度29.2~73.1mpa,平均50mpa。详勘地质报告显示,岩块饱和单轴抗压强度58.8~143.5mpa,平均85.6mpa。初勘地质报告中,yck5+904~yck5+907,隧道综合围岩分级为ⅴ,yck5+907~yck5+976,隧道综合围岩分级为ⅳ,yck5+976~yck6+191,隧道综合围岩分级为ⅵ;祥勘地质报告中,yck5+904~yck6+191,隧道综合围岩分级均为ⅵ。 根据地质及围岩不同本区间分为单线a型衬砌、单线b型衬砌,具体结构见附图二、附图三。 1、矿山法施工与盾构施工分界点处理 本施工段东招区间矿山法+盾构法隧道施工区间采用先矿山法施工完成初衬后,等待盾构过境管片拼装作为二衬,矿山法需要在盾构通过前完成施工,在矿山法掘进与盾构施工分界面位置,以砾(砂)质粘性土层为主、该层土自立性较差,易发生坍塌,矿山法暗挖隧道完成后采用矿山分层注浆法分界面加固施工,加固范围:矿山开挖轮廓线外2m,开挖面以外5.0m。注浆施工完毕拆除注浆导管,在分界面处浇注600厚、c25素砼,作为临时挡土墙。盾构通过时直接切削素砼档土墙。矿山暗挖隧道与盾构隧道分界面加固处理见附图四。 2、盾构过境(二衬) 2.1、导台施工 导台作为盾构过境的导向基座,设置在马蹄形矿山法隧道底部,采用c25钢筋砼浇注形成,导台的厚度150mm。须对导台轴线,弧面标高进行复核,必须严格与隧道设计轴线一致。 2.2、导轨安装 在盾构过境时,为了便于盾构轴线的控制,在导台上布设43kg/m规格导轨,两导轨中心角为50o,导轨面标高、两导轨中心轴线必须满足盾构推进时盾构中心轴线与设计轴线一致。导轨安装必须牢固,满足盾构推进时稳定性。导轨安装完成后必须进行复核测量,必要时调整,合格后方可盾构推进,导轨固定牢固,盾构通过时可在导轨上涂牛油,减小摩阻力。矿山+盾构施工盾构过境导轨布设见附图五。 2.3、管片临时支撑 由于管片与矿山法施工初衬间存在30cm左右空隙,为防止管片脱出盾尾后下沉及整环不成圆现象,在管片生产时对封底块、标准块上预埋支φ50带螺纹支撑孔,管片脱出盾尾后立即用φ50×6mm×1.0m长带螺纹钢管通过预埋孔支撑初衬结构上,对管片实行支撑,并可通过钢管上螺纹调节管片中心轴线,确保与隧道设计轴线一致。待管片背后回填、注浆完成后,拆除临时支撑,做好防水封堵。管片拼装阶段临时支撑见附图六。 2.4、管片环间连接 由于矿山法施工完成后,盾构过境采用空推工况下进行管片拼装,盾构正面无土压力作用,易造成环管片间空隙较大,粘贴在管片上的防水粘条达不到一定的压缩量,对隧道防水达不到效果。采取每五环为一组,采用垫板连接件从环向螺栓引出,焊接在型钢上,每个断面设置4根固定型钢,管片脱出盾尾后,立即拧紧环向、环间螺栓,并及时通过管片环间型钢连接措施连接,保证管片拼装质量。待管片背后回填、注浆完成后,拆除连接型钢。矿山暗挖隧道盾构空推管片环间连接见附图七。 2.5、盾构过境 待导台砼养护强度达到100%,轨道轴线复合合格后, 盾构可在轨道上推进通过,为了减小盾构推进时的摩擦阻力,可在轨道上涂刷一层牛油。盾构通过的同时由盾构拼装管片形成矿山法隧道的二衬,拼装完成的管片必须及时拧紧横向、纵向螺栓。 2.6、管片背后回填 管片背后回填由喷射小碎石、盾尾注浆、回填灌浆等组成。通过喷射小碎石在管片脱离盾尾时对管片进行支撑,以防管片下沉而产生错台。利用盾构机自身的同步注浆系统压注水泥砂浆,使管片与初支及地层间紧密接触,以提高支护效果。根据注浆后的检查结果,从管片注浆孔注浆固结管片。 在管片拼装后,及时对管片外围与地层间的间隙喷以小碎石进行背后回填,回填材料为小碎石,粒径5~10mm,以对管片形成支撑,并增大盾构往前推进的摩擦力。 管片喷射小碎石回填后,即通过盾构机自身的同步注浆系统注浆。注浆采用水泥砂浆,控制注浆压力既保证达到对环形空隙的有效填充,又确保管片结构不因注浆产生位移、变形和损坏,同时又要防止砂浆前窜至盾构刀盘前方。 当盾构机管片安装10环后,每隔6环在管片注浆孔处开口检查注浆效果,根据注浆效果检查情况,确定是否需要二次补充注浆。 结 论 (1)在软硬岩土相间复杂地基中盾构法+矿山法结合施工工法可以降低甚至避免单纯某一种工法所带来的施工风险; (2)盾构法+矿山法结合施工工法,采用矿山法施工隧道初支,然后盾构空推通过本段区间隧道,避免了直接盾构法施工造成隧道管片破损、隧道中心线偏移、盾构机损坏等诸多难以预料的问题; (3)盾构法+矿山法结合施工工法是在矿山法施工隧道初支,然后盾构空推通过本段区间隧道,在合理处理好交界面后,两个工艺可以同时施工,大大节约整个工程施工工期; (4)采用软硬岩土相间复杂闹市区盾构法+矿山法结合施工工法施工,可以避免因采用明挖而占用大量土地资源。
② 能否介绍一下“矿山法”是怎样施工的。
矿山法施工用于隧道工程中,它包含1、全断面法;2、台阶法、台阶分部法;3、分部法(上下导坑法、上导坑法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法)。
全断面法是一次性将断面开挖成型,再进行衬砌。
台阶法是全断面法的变化,将断面分上下两部分进行。
分部法将断面分部开挖逐步成型。
③ 隧道开挖方法有哪些
隧道施工方法:
先拱后墙法
漏斗棚架法
台阶法
全断面法
上下导坑先墙后拱法
蘑菇形法
侧壁导坑先墙后拱法
爆破开挖
矿山法
先拱后墙法
也称支承顶拱法。在稳定性较差的松软岩层中,为了施工安全,先开挖拱部断面并即砌筑顶拱,以支护顶部围岩,然后在顶拱保护下开挖下部断面和砌筑边墙。在开挖边墙部分的岩层之前,必须将顶拱支承好,故有上述别称。开挖两侧边墙部分的岩层时(俗称挖马口),须左右交错分段进行,以免顶拱悬空而下沉。
漏斗棚架法
也称下导坑先墙后拱法。适用于较坚硬稳定的岩层。施工时先开挖下导坑,在导坑上方开始由下向上作反台阶式的扩大开挖,直至拱顶;随后在两侧由上向下作正台阶式的扩大开挖,直至边墙底;全断面完全开挖后,再由边墙到顶拱修筑衬砌。
台阶法
又有正台阶法和反台阶法之分。①正台阶法系在稳定性较差的岩层中施工时,将整个坑道断面分为几层,由上向下分部进行开挖,每层开挖面的前后距离较小而形成几个正台阶。②反台阶法则用于稳定性较好的岩层中施工,也将整个坑道断面分为几层,在坑道底层先开挖宽大的下导坑,再由下向上分部扩大开挖(图3b)。进行上层的钻眼时,须设立工作平台或采用漏斗棚架,后者可供装碴之用。
全断面法
将整个断面一次挖出的施工方法。适用于较好岩层中的中、小型断面的隧道。此法能使用大型机械,如凿岩台车、大型装碴机、槽式台车或梭式矿车、模板台车和混凝土灌筑设备等进行综合机械化施工。新奥法的出现,扩大了全断面法和台阶法的适用范围。
上下导坑先墙后拱法
也称全断面分部开挖法(图4)。以前,在稳定性较差的松软岩层中,为提高衬砌的质量,曾采用过此种先分部挖出全断面,再按先墙后拱顺序修筑衬砌的施工方法。采用此法开挖时,要用大量木料支撑,还需多次顶替,施工既困难又不安全,故在中国未见采用。
蘑菇形法
综合先拱后墙法和漏斗棚架法的特点而形成的一种混合方案。开挖1至4部后呈现形似蘑菇状的断面,故名。在下导坑中设立漏斗棚架,供向上扩大开挖时装碴之用,同时当拱部地质条件较差时,为使施工安全可先筑顶拱。该法具有容易改变为其他方法的优点,遇岩层差时改为单纯的先拱后墙法,岩层好时改为漏斗棚架法。在中国首先应用于岩层基本稳定的铁路隧道施工,以后又用来修筑大断面洞室,为减少设立模架作业及其所需材料,并加快施工进度创造有利条件。
侧壁导坑先墙后拱法
简称侧壁导坑法,也称核心支持法。在很松软、不稳定地层中修筑大跨度隧道时,为了施工安全,先沿坑道周边分部开挖,随即逐步由边墙到顶拱修筑衬砌,以防止地层坍塌。开挖时可将临时支撑和拱架都支承于坑道中间未被开挖的大块核心地层上,在衬砌保护之下最后将此核心挖除,必要时再砌筑仰拱。
爆破开挖
隧道及地下工程施工的爆破与一般石方工程的爆破要求不同。为了便于装碴和不损坏附近的临时支撑或永久性衬砌,不使岩层爆得粉碎或碎落的岩块过大,又不使爆破时的岩块抛掷很远,故一般用松动爆破。由钻眼、装药、封口、起爆、排烟、临时支护和出碴等作业,组成一个爆破循环,其中钻眼和出碴占用大部分时间,应使之机械化,如采用凿岩机、装碴机、矿用牵引机车等。
矿山法
指的是用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法。 矿山法是一种传统的施工方法。它的基本原理是,隧道开挖后受爆破影响,造成岩体破裂形成松弛状态,随时都有可能坍落。基于这种松弛荷载理论依据,其施工方法是按分部顺序采取分割式一块一块的开挖,并要求边挖边撑以求安全,所以支撑复杂,木料耗用多。随着喷锚支护的出现,使分部数目得以减少,并进而发展成新奥法。
④ 公路隧道的设计方法
公路隧道的主体建筑物一般由洞身、衬砌和洞门组成,在洞口容易坍塌的地段,还加建明洞。隧道的附属构筑物有防水和排水设施、通风和照明设施、交通信号设施以及应急设施等。公路隧道设计通常先进行方案设计,然后进行隧道的平面和纵断面、净空、衬砌等具体设计。 隧道平面尽可能采用直线。在必须采用曲线时,应尽可能采用大半径曲线。同时要考虑到洞门位置,以及引线、辅助导坑、通风竖井等辅助设施的位置等。隧道并设或交叉,或接近其他建筑物时,相互间应有足够的距离。洞门是隧道两端的出入口,洞门位置的确定将影响到隧道的长度、线形和施工的难易。
公路隧道纵断面的纵坡,一般在考虑使用要求、施工及排水等条件下尽可能取较平缓的坡度。纵坡坡度的确定,将影响车辆行驶时排出有害气体的数量,施工出碴和运送材料的效率,以及涌水排出的流速等。 净空是隧道衬砌内轮廓线所包围的空间。主要指标是隧道的宽度和高度。设计公路隧道宽度时,一般是在路线的设计车速和交通量的基础上,根据隧道长度、地质条件、围岩压力、施工难易程度、通风方式、排水等条件确定。公路隧道通常按汽车、自行车和行人同时通过来规划。城市内或市郊附近行人很多的隧道,可将行人与行车分设,山岭地区修建的长大隧道,也可不设人行道。公路隧道净空高度一般由汽车载货的限制高度加上一定的富余量来确定的。隧道断面为适应围岩压力的要求,可采用马蹄形、直墙拱形、圆形、矩形和带仰拱的断面等。
为了给车辆以设计速度安全行驶的最必要的空间,在公路工程技术标准中对公路隧道规定了“建筑限界”。建筑限界的形状和尺寸主要是根据车辆轮廓规定的。通风道及其他附属管线,可利用天棚以上或路面版以下的空间敷设。 公路隧道施工可分为明挖法和暗挖法两大类。明挖法是先将地面挖开,在露天情况下修筑衬砌,然后再覆盖回填。暗挖法是不挖开隧道上面的地层,在地下进行开挖和修筑衬砌。暗挖法又可分为矿山法、盾构法和隧道掘进机法。
矿山法:又称采矿法隧道施工,是岩石地层中修建隧道的一种方法。施工时先在隧道岩面上钻眼,装药爆破成毛洞,再将全断面按一定顺序开挖至设计尺寸,然后顺次修筑衬砌。在坚硬地层中,围岩有较好的整体性,坑道开挖后围岩有一定的自稳能力,可以少分块,甚至一次就开挖出整个隧道断面。在岩石不够坚硬完整的地层中开挖隧道时,一般需先开挖导坑(又称导洞),设置临时支撑,以防止土石坍塌。
导坑是为修筑隧道在断面上最先开挖的小坑道。导坑的作用为:展开施工工作面;测定隧道开挖方向;复核地质和水文地质资料;铺设施工用料和出碴的运输线路;排出地下水;敷设各种管道(水管、通风管和输送压缩空气的管道)和照明线路等。在修建长隧道时,一般先开凿一条同隧道平行的施工辅助导坑,即平行导坑。在平行导坑内每间隔一段距离开挖斜向坑道与隧道相接,以增加隧道施工时的工作面。需要时,平行导坑可扩大为第二线隧道。
盾构法:采用盾构作为施工机具的施工方法,常用于松软土壤中圆形断面的隧道施工。盾构的外壳是圆筒形的金属结构,前部为装置开挖设备的切口环,中部为装置推进设备(千斤顶)的支承环,尾部为掩护拼装衬砌工作的盾尾。盾构法施工是在前部开挖地层,同时在尾部拼装衬砌,然后用千斤顶顶住已拼装好的衬砌将盾构推进,如此循环交替逐步前进。盾构种类很多,“膨润土泥浆盾构”处于领先地位,是利用泥浆护壁并作为携运废碴的介质,工作时不需使用损害工人健康的压缩空气,只需用水或“泥乳”作为掌子面的支护剂。
隧道掘进机法:在整个隧道断面上,用连续掘进的联动机施工的方法。掘进机由旋转式刀盘(盘上装有滚刀和装碴铲斗)、石碴装载设备、机身前进的推进装置和支撑装置、控制方向的激光准直仪、安装临时支撑的设备及其他机械装置组成。施工时,旋转刀盘承受很大的推力挤压在隧道开挖面上旋转,切削岩石,碎碴由刀盘四周的铲斗提升到出碴槽内,滑至输送机,然后由其他运输机械转运洞外。机身中部有几对可伸缩的支撑装置外伸,并撑紧在岩壁上,固定机身和传送强大的扭矩与推力。完成一个行程后,收缩支撑使机身前进到新位置,再重复这一动作。掘进机具有掘进速度快,操作安全,对围岩扰动小等优点,可用于中等坚硬以下的岩石隧道工程。 隧道照明指隧道内的基本照明和洞口附近的缓和照明。基本照明是在隧道中部,为保证以设计车速行驶的车辆和行人安全通过隧道所需要的最低照明标准。驾驶人员由亮视场突然进入暗视场时,视觉机能有一个适应过程。为保证视觉机能的连续性,在洞外连接洞口的引道及驾驶员视野范围内,白天需要采取遮光措施,在洞内连接洞口的一段长度里需要进行缓和照明。同时,引道与洞内缓和段之间的亮度变化率,应有一个界限,以保证视觉连续和暗适应的过度。缓和照明段的长度决定于停车视距或驾驶人员的暗适应时间与设计车速的乘积。
隧道的应急设施指隧道内发生灾害性事故时,为防止酿成更大的次生性灾害而设置的各种设施。如通报装置、紧急警报装置、消防设备以及其他设施等。通报装置能使事故发现者立即在现场或附近向隧道管理站报告;紧急警报装置能向后续车辆和对行车辆的驾驶者发出紧急信号;消防设备指在隧道内设置的灭火器、消火栓和喷雾设备等;其他设施包括待避引导设备、备用电源和监视电视等。应急设施费用颇高,只有那些重要的、交通量大的长隧道才考虑使用。 隧道内部装修指隧道内的路面铺设,墙面和天棚的装修,以及隧道内吸声设施的安装等。路面应用明亮的、横向抗滑性能好的,便于养护的材料筑成。墙面用反射率好的材料装修能保持良好的照明效果,交通量大的重要隧道常采用便于清洗的墙面材料。隧道内车辆产生的噪声在衬砌和路面上反射引起共鸣,残余音响时间为洞外的数千倍,需要安装吸声设备。
⑤ 矿山法隧道施工工法有哪些
矿山法隧道施工工法有:全断面开挖法,台阶法施工,环形开挖留核心土法。
全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形,然后修建衬砌的施工方法。
环形开挖留核心土法应注意以下几点:
(1)环形开挖进尺宜为0.5-1.0m,核心土面积应不小于整个断面面积的50%。
(2)开挖后应及时施工喷锚支护、安装钢架支撑,相邻钢架必须用钢筋连接,并应按施工要求设计施工锁角锚杆。
(3)围岩地质条件差,自稳时间短时,开挖前应按设计要求进行超前支护。
(4)核心土与下台阶开挖应再上台阶支护完成后、喷射混凝土达到设计强度的70%。
台阶开挖
(1)解决好上、下半断面作业的相互干扰问题。微台阶基本上是合为—个工作面进行同步掘进;长台阶基本上拉开,干扰较小;而短台阶干扰就较大,要注意作业组织。对于长度较短的隧道,可将上半断面贯通后,再进行下半断面施工。
(2)下部开挖时,应注意上部的稳定。若围岩稳定性较好,则可以分段顺序开挖;若围岩稳定性较差,则应缩短下部掘进循环进尺;若稳定性更差,则可以左右错开,或先拉中槽后挖边帮。
(3)下部边墙开挖后必须立即喷射混凝土,并按规定做初期支护。
⑥ 隧道施工技术与方法
地铁施工技术
目前国内外修建地铁车站的施工方法有明挖法、盖挖法、暗挖法、盾构法等。经过近40年的发展,我国地铁修建方法已由最初单一的明挖法发展到现在的明挖、暗挖、浅埋暗挖、盾构法等多种方法并存,施工技术不断发展提高,已初步形成了专门的学科体系。
伴随着我国社会主义经济建设的迅猛发展与综合国力的增强,城市的规模也不断的增大,城市人口流量还在增加、再加上机动车辆呈现逐年上涨的趋势,交通状况不断恶化。为了改善交通环境,采取了各种措施,其中兴建地下铁道得到了普遍的认可,如最近几年在北京、广州、深圳、郑州等城市便兴建了大量的地下铁道.
在城市中修建地下铁道,其施工方法受到地面建筑物、道路、城市交通、水文地质、环境保护、施工机具以及资金条件等因素的影响较大,因此各自所采用的施工方法也不尽相同。下面将就城市地下铁道施工方法分别加以介绍。
施工方法的选择应根据工程的性质、规模、地质和水文条件、以及地面和地下障碍物、施工设备、环保和工期要求等因素,全面比较后确定。
1.明挖法
明挖法是指挖开地面,由上向下开挖土石方至设计标高后,自基底由下向上顺序施工,完成隧道主体结构,最后回填基坑或恢复地面的施工方法。
明挖法是各国地下铁道施工的首选方法,在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工。浅埋地铁车站和区间隧道经常采用明挖法,明挖法施工属于深基坑工程技术。由于地铁工程一般位于建筑物密集的城区,因此深基坑工程的主要技术难点在于对基坑周围原状土的保护,防止地表沉降,减少对既有建筑物的影响。
明挖法的优点是施工技术简单、快速、经济,常被作为首选方案。但其缺点也是明显的,如阻断交通时间较长,噪声与震动等对环境的影响。
地铁适用条件:通常在地面条件允许的情况下,地铁区间隧道宜采用明挖法,但对社会环境影响很大,仅适合在无人、无交通、管线较少之地应用。
明挖法施工程序一般可以分为4大步:维护结构施工→内部土方开挖→工程结构施工→管线恢复及覆土,如图1
上海地铁M8线黄兴路地铁车站位于上海市控江路、靖宇路交叉口东侧的控江路中心线下。该车站为地下2层岛式车站,长166.6 m,标准段宽17.2 m,南、北端头井宽21.4 m。标准段为单柱双跨钢筋混凝土结构,端头井部分为双柱双跨结构,共有2个风井及3个出人口。车站主体采用地下连续墙作为基坑的维护结构,地下连续墙在标准段深26.8m.墙体厚0.6m。车站出人口、风井采用SMW桩作为基坑的维护结构。
2.盖挖法
盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后,将顶部封闭,其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作,也可以逆作。
在城市繁忙地带修建地铁车站时,往往占用道路,影响交通当地铁车站设在主干道上,而交通不能中断,且需要确保一定交通流量要求时,可选用盖挖法。
2.1盖挖顺作法
盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后,以定型的预制标准覆萧结构(包括纵、横梁和路面板)置于挡土结构上维持交通,往下反复进行开挖和加设横撑,直至设计标高。依序由下而上,施工主体结构和防水措施,回填土并恢复管线路或埋设新的管线路。最后,视需要拆除挡上结构外露部分并恢复道路。施工顺序如图2。
在道路交通不能长期中断的情况下修建车站主体时,可考虑采用盖挖顺作法。
工程实例:深圳地铁一期工程华强路站位于深圳市最繁华的深南中路与华强路交叉口西侧,深南中路行车道下。该地区市政道路密集,车流量大,最高车流量达3865辆/h。车站主体为单柱双层双跨结构,车站全长224.3 m,标准断面宽18.9 m,基坑深约18.9 m,西端盾构并处宽22.5 m,基坑深约18.7 m。南侧绿地内东西端各布置一个风道。主体结构施工工期为2年,其中围护结构及临时路面施工期为7个月.为保证深南中路在地铁站施工期间的正常行车,该路段主体结构施工采用盖挖顺作法施工方案。
2.2盖挖逆作法
盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的维护结构和中间桩柱,和盖挖顺作法一样,基坑维护结构多采用地下连续墙或帷幕桩,中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高,利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板可以作为一道强有力的横撑,以防止维护结构向基坑内变形,待回填土后将道路复原,恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行,即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板,如图3。
如果开挖面积较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近,为尽量防止因开挖基坑而引起临近建筑物的沉陷,或需及早恢复路面交通,但又缺乏定型覆盖结构,常采用盖挖逆作法施工。
工程实例:南京地铁南北线一期工程的区间隧道在地质条件和周围环境允许的情况下,以造价、工期、安全为目标,经过分析、比较,选择了全线区间施工方法。其中,三山街站,位于秦淮河古河道部位,位于粉土、粉细砂、淤泥质粘土土层中。因为是第1个车站,又位于十字路口,因此采用地下连续墙作围护结构.除人口结构采用顺作法外,其余均为盖挖逆作法。
2.3盖挖半逆作法
盖挖半逆作法与逆作法的区别仅在于顶板完成及恢复路面后,向下挖土至设计标高后先浇筑底板,再依次向上逐层浇筑侧墙、楼板。在半逆作法施工中,一般都必须设置横撑并施加预应力,如图4
3.暗挖法
暗挖法是在特定条件下,不挖开地面,全部在地下进行开挖和修筑衬砌结构的隧道施工方法。
暗挖法主要包括:钻爆法、盾构法、掘进机法、浅埋暗挖法、顶管法、沉管法等。其中尤以浅埋暗挖法和盾构法应用较为广泛,因此,本文着重介绍这两种方法。
3.1浅埋暗挖法(浅埋矿山法)
浅埋暗挖法即松散地层的新奥法施工,新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测、监控,指导地下工程的设计施工。浅埋暗挖法是针对埋置深度较浅、松散不稳定的上层和软弱破碎岩层施工而提出来的,如深圳地铁区间隧道大部分采用了浅埋暗挖法施工。
浅埋暗挖法的施工技术特点:围岩变形波及地表;要求刚性支护或地层改良;通过试验段来指导设计和施工。
浅埋暗挖法施工隧道时,应根据工程特点、围岩情况、环境要求以及施工单位的自身条件等,选择适宜的开挖方法及掘进方式。
施工中区间隧道常用的开挖方法是台阶法、CRD工法、眼镜工法等;城市地铁车站、地下停车场等多跨隧道多采用柱洞法、测洞法或中洞法等工法施工。
地下铁道是在城市区域内施工,对地表沉降的控制要求比较严格,所以更要强调地层的预支护和预加固,所采用的施工方法有超前小导管预注浆、开挖面深孔注浆、管棚超前支护。浅埋暗挖法的施工工艺可以概括为“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”18个字,其工艺流程见图5。
工程实例:北京地铁东单车站东南风道与车站主体结构正交,北侧在长安街下,中部及南侧穿过居民区,风道全长43.4 m。采用浅埋暗挖洞桩法施工,在基本维持环境原状条件的情况下从地面居民生活区和人防设施下面顺利通过。
3.2盾构法
盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。
盾构(shield )是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置,钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶;钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离,就在盾尾支护下拼装(或现浇)一环衬砌,并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆,以防止隧道及地面下沉。盾构推进的反力由衬砌环承担。盾构施工前应先修建一竖井,在竖井内安装盾构,盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。盾构法施工工艺见下图6所示。
按盾构断面形状不同可将其分为:圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好,衬砌拼装简便,可采用通用构件,易于更换,因而应用较为广泛;按开挖方式不同可将盾构分为:手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式3种;按盾构前部构造不同可将盾构分为:敞胸式和闭胸式2种;按排除地下水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为:人工井点降水、泥水加压、土压平衡式,局部气压盾构,全气压盾构等。
盾构法的主要优点:除竖井施工外,施工作业均在地下进行,既不影响地面交通,又可减少对附近居民的噪声和振动影响;盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行,施工易于管理,施工人员也比较少;土方量少;穿越河道时不影响航运;施工不受风雨等气候条件的影响;在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道,盾构法有较高的技术经济优越性。
特点是:地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和注浆充填盾尾间隙,并随时排除地下水和控制地面沉降,因而是工艺技术要求较高,综合性很强的一类施工方法。
可用于:在各类软土地层和软岩地层中掘进隧道,穿越面建筑群和地下管线地集中的区域时,对周围密集环境影响较小,尤其适用于市区地铁和水底隧道的掘进。
工程实例:北京地铁五号线即采用了盾构法施工地铁五号线是一条贯穿北京市中心的南北向地下交通大动脉。南起丰台区宋家庄,向北经蒲黄榆、祟文门、东单、东四、雍和宫止于昌平区太平庄北站,全长27.7 km。由于该路段地上大型建筑物密集,交通流量大,地下管网复杂,为减少对城市经济和市民生活的影响,经专家论证,决定在雍和宫至北新桥约700 m长的试验段率先采用盾构施工方法。该盾构为大直径土压平衡盾构机。
4.沉管法
沉管法是将隧道管段分段预制,分段两端设临时止水头部,然后浮运至隧道轴线处,沉放在预先挖好的地槽内,完成管段间的水下连接,移去临时止水头部,回填基槽保护沉管,铺设隧道内部设施,从而形成一个完整的水下通道。
沉管隧道对地基要求较低,特别适用于软土地基、河床或海岸较浅,易于水上疏浚设施进行基槽开外的工程特点。由于其埋深小,包括连接段在内的隧道线路总长较短,采用暗挖法和盾构法修建的隧道明显缩短。
沉管断面形状可圆可方,选择灵活。基槽开挖、管段预制、浮运沉放和内部铺装等各工序可平行作业,彼此干扰相对较少,并且管段预制质量容易控制。基于上述的优点,在大江、大河等宽阔水域下构筑隧道,沉管法称为最经济的水下穿越方案。
按照管身材料,沉管隧道可分为2类:钢壳沉管隧道(有可分为单层钢壳隧道和双层钢壳隧道)和钢筋馄凝土沉管隧道。钢壳沉管隧道在北美采用的较多,而钢筋混凝土沉管隧道则在欧亚采用较多。
沉管隧道施工主要工序:管节预制→基槽开挖→管段浮运和沉放→对接作业→内部装饰。
上程实例:广州珠江隧道是我国第一条公路与地铁合用的越江隧道,公路隧道全长1 238.5 m。河中段隧道埋置在河床下.不影响水面通航,河中沉管段全长457 m。该沉管为多孔矩形钢筋混凝土结构,其中包括两个双车道机动车孔、一个地铁孔、一个电缆管廊。沉管断面为典型矩形断面,外形尺寸为33 mx7.956 m(宽x高),底板厚1.2 m、顶板厚1.0 m,两外侧墙分别为0.7 m和0.55 m、最长管节的混凝土量达12 000砰。管段的基底坐落在河床的风化花岗岩层上。开槽时采用了炸礁施工。基础处理采用灌砂法。
5.全断面隧道掘进机(TBM)方法
TBM为TUNNEL BORING MACHINE的缩写,由机械控制进行掘进,全称为:全断面隧道掘进机。
通常定义中的TBM为: 在以岩石层为掘进对象时,在全断面隧道掘进机中,不具备土压、水压等维护掌子面的功能,装备接触壁面固定器,靠推进时的反作用力推进的盾构机。
由于全断面隧道掘进机具有施工速度快、隧道成型好、机械化程度高以及对周边环境影响小等优点,已成为国外隧道开挖普遍采用的方法。
5.混合法
可以根据地铁隧道的实际情况,在地铁隧道的施工过程中采用以上2种或2种以上的方法同时使用,称其为混合法。
工程实例:北京地铁东四站位于朝阳门内大街与东四南大街交叉日上,处于繁华的市中心,有多路公交车经过。车站主体顺东四南大街,呈南北走向,东四南大街规划道路红线宽70 m,现状路宽为22 m,朝内大街已改造完,道路红线宽60 m,两方向客流均衡,交通十分繁忙;且远期六号线顺朝内大街,呈东西走向,在此站换乘。本车站两端为明挖段,结构形式为3层三跨框架结构;中间为暗挖段, 结构形式为单层三拱两柱结构。车站总长度197 m,暗挖段长为96.80 m,明挖段长为100. 20m。
6结束语
随着我国地下铁道建设事业的发展,原有的施工技术不断地发展与提高的同时,新的施工方法也被应用到施工当中,施工技术水平得到不断提升,其中有些施工技术已经达到世界先进水平。另外,由于城市交通流量的增加导致城市道路已拥挤不堪,加上城市环境的要求越来越严格,城市内封路施工已不现实了。因此,暗挖技术,如盾构法、浅埋暗挖法将是今后研究和实践的主攻方向。
⑦ 简单地说一下隧道盾构法、矿山法、新奥法的区别
http://www.chinametro.net/Content/DisplayArticle.aspx?ID=674
http://www.projectbidding.cn/gcxx/show_gcxx.jsp?leixing=gcgl&id=4386
盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。盾构(shield )是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置,钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶;钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离,就在盾尾支护下拼装(或现浇)一环衬砌,并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆,以防止隧道及地面下沉。盾构推进的反力由衬砌环承担。盾构施工前应先修建一竖井,在竖井内安装盾构,盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。按盾构断面形状不同可将其分为:圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好,衬砌拼装简便,可采用通用构件,易于更换,因而应用较为广泛;按开挖方式不同可将盾构分为:手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式3种;按盾构前部构造不同可将盾构分为:敞胸式和闭胸式2种;按排除地下水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为:人工井点降水、泥水加压、土压平衡式,局部气压盾构,全气压盾构等。
盾构法的主要优点:除竖井施工外,施工作业均在地下进行,既不影响地面交通,又可减少对附近居民的噪声和振动影响;盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行,施T易于管理,施工人员也比较少;土方量少;穿越河道时不影响航运;施工不受风雨等气候条件的影响;在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道,盾构法有较高的技术经济优越性。
新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测、监控,指导地下工程的设计施工。
新奥法(NATM)是新奥地利隧道施工方法的简称, 在我国常把新奥法称为“锚喷构筑法”。 采用该方法修建地下隧道时,对地面干扰小,工程投资也相对较小,已经积累了比较成熟的施工经验,工程质量也可以得到较好的保证。使用此方法进行施工时,对于岩石地层,可采用分步或全断面一次开挖,锚喷支护和锚喷支护复合衬砌,必要时可做二次衬砌;对于土质地层,一般需对地层进行加固后再开挖支护、衬砌,在有地下水的条件下必须降水后方可施工。新奥法广泛应用于山岭隧道、城市地铁、地下贮库、地下厂房、矿山巷道等地下工程。
当前,世界范围内应用新奥法设计与施工城市地铁工程取得了相当大的发展。如智利的圣地亚哥新地铁线采用新奥法施工地铁车站,车站位于城市道路下7~9m, 开挖面积230m2,相当于17m(宽)×14m(高);我国自1987 年在北京地铁首次采用新奥法施工复兴门车站及折返线工程,车站跨度达26m。针对我国城市地下工程的特点和地质条件, 新奥法经过多年的完善与发展,又开发了“浅埋暗挖法”这一新方法,与明挖法、盾构法相比较,由于它可以避免明挖法对地表的干扰性,而又较盾构法具有对地层较强的适应性和高度灵活性,因此目前广泛应用于城市地铁区间隧道、车站、地下过街道、地下停车场等工程,如根据新奥法的基本原理,采用“群洞”方案修建的广州地铁二号线越秀公园站及南京地铁一期工程南京火车站站,断面复杂多变的折返线工程、联络线工程也多采用新奥法。
在我国利用新奥法原理修建地铁已成为一种主要施工方法,尤其在施工场地受限制、地层条件复杂多变、地下工程结构形式复杂等情况下用新奥法施工尤为重要。
浅埋暗挖法又称矿山法,起源于1986年北京地铁复兴门折返线工程,是中国人自己创造的适合中国国情的一种隧道修建方法。该法是在借鉴新奥法的某些理论基础上,针对中国的具体工程条件开发出来的一整套完善的地铁隧道修建理论和操作方法。与新奥法的不同之处在于,它是适合于城市地区松散土介质围岩条件下,隧道埋深小于或等于隧道直径,以很小的地表沉降修筑隧道的技术方法。它的突出优势在于不影响城市交通,无污染、无噪声,而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。
顾名思义,浅埋暗挖法是一项边开挖边浇注的施工技术。其原理是:利用土层在开挖过程中短时间的自稳能力,采取适当的支护措施,使围岩或土层表面形成密贴型薄壁支护结构的不开槽施工方法,主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质。由于浅埋暗挖法省去了许多报批、拆迁、掘路等程序,现被施工单位普遍采纳。
浅埋暗挖法的核心技术被概括为18字方针:管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测。其主要的技术特点为:动态设计、动态施工的信息化施工方法,建立了一整套变位、应力监测系统;强调小导管超前支护在稳定工作面中的作用;研究、创新了劈裂注浆方法加固地层;发展了复合式衬砌技术,并开创性地设计应用了钢筋网构拱架支护。
由于该工法在有水条件的地层中可广泛运用,加之国内丰富的劳动力资源,在北京、广州、深圳、南京等地的地铁区间隧道修建中得到推广,已成功建成许多各具特点的地铁区间隧道,而且在大跨度车站的修筑中有相当的应用。此外,该方法也广泛应用于地下车库、过街人行道和城市道路隧道等工程的修筑。
⑧ 隧道施工中什么叫明挖法什么叫矿山法什么叫沉埋法什么叫盾构法
明挖法,也称作开槽法,即在从地面开挖,形成隧道槽,然后现浇混凝土底板、侧墙和顶板,作为隧道支护,再回填土覆盖隧道。北京修建地铁1、2号线就采用这种方法,成本最低,但对地面交通等影响较大。
矿山法,顾名思义与开挖矿井的方法一样,适合于硬岩石层修建隧道。采用钻孔爆破形成隧洞,然后采用单拱或双拱支护,单栱指锚喷永久支护(即锚杆和喷射钢纤维混凝土形成永久支护);双拱指锚喷临时支护,然后模筑钢筋混凝土作为永久支护。这种方法也称作新奥法,大部分山岭隧道都是用这种修筑的。
沉埋法,也叫沉管法,适合建造跨越江河或海峡的隧道。一般是在岸边建造大型预制场,预制钢筋混凝土管节(多为矩形),然后将管节连接成为管段,封堵管段两端,漂浮在水面拖至建造隧道地点,然后沉入预先平整河床或海底基础,管段沉底时相互连接密封,形成隧道。中国宁波、上海、武汉等均有采用沉管法修建的越江隧道。
盾构法是掘进机(TBM)法的一种,习惯上将在软土中开挖隧道的掘进机称作盾构。掘进机法适合在各种地质条件下,暗挖修建隧道,其掘进机或盾头,采用旋转刀头或高压水枪(对于土壤)进行开挖,然后顶着后面支撑前进,前进一定距离,就将预制混凝土管片组成一环,形成隧道支护,同时成为掘进机继续顶进的支撑。掘进机法或盾构法施工,只需要建竖井放下掘进机,对地面影响小,可以穿越有建筑、江河和山岭,在城市地铁隧道修建中使用最多。
⑨ 矿山法的分类
按衬砌施工顺序,可分为先拱后墙法及先墙后拱法两大类。后者又可按分部情况细分为漏斗棚架法、台阶法、全断面法和上下导坑先墙后拱法。在松软地层中,或在大跨度洞室的情况下,又有一种特殊的先墙后拱施工法──侧壁导坑先墙后拱法。此外,结合先拱后墙法和漏斗棚架法的特点,还有一种居于两者之间的蘑菇形法。
先拱后墙法
也称支承顶拱法。在稳定性较差的松软岩层中,为了施工安全,先开挖拱部断面并即砌筑顶拱,以支护顶部围岩,然后在顶拱保护下开挖下部断面和砌筑边墙。在开挖边墙部分的岩层之前,必须将顶拱支承好,故有上述别称。开挖两侧边墙部分的岩层时(俗称挖马口),须左右交错分段进行,以免顶拱悬空而下沉。该法施工顺序见图1 (图中阿拉伯数字为开挖顺序,罗马数字为衬砌顺序,下同)。施工时,须开挖上下两个导坑,开挖上部断面时的大量石碴,可通过上下导坑之间的一系列漏碴孔装车后从下导坑运出,既提高出碴效率,又减少施工干扰。当隧道长度较短、岩层又干燥时,可只设上导坑。在此种场合,为避免运输和施工的干扰,可先将上半断面完全修筑完毕,然后再进行下半断面的施工。本法适用于松软岩层,但其抗压强度应能承受拱座处较高的支承应力;也适用于坚硬岩层中跨度或高度较大的洞室施工,以简化修筑顶拱时的拱架和灌筑混凝土作业。该法在外文文献中也称为比国法。 矿山法
漏斗棚架法
也称下导坑先墙后拱法。适用于较坚硬稳定的岩层。施工时先开挖下导坑,在导坑上方开始由下向上作反台阶式的扩大开挖,直至拱顶;随后在两侧由上向下作正台阶式的扩大开挖,直至边墙底;全断面完全开挖后,再由边墙到顶拱修筑衬砌。施工顺序见图2。此法在下导坑中设立的漏斗棚架,是用木料架设的临时结构。横梁上铺设轻便钢轨,在下导坑运输线路上方留出纵向缺口,其上铺横木,相隔一定间距,留出漏斗口供漏碴用。在向上扩大开挖时,棚架作工作平台用。图中2至5部爆出的石碴全落在棚架上,经漏斗口卸入下面的斗车运出洞外。这种装碴方式可减轻劳动强度。下导坑的宽度,一般按双线斗车运输决定。由于宽度较大,在棚架横梁下可增设中间立柱作临时加固用。设立棚架区段的长度,安装碴的各扩大开挖部分的延长加上一定余量来决定。用漏斗棚架装碴优点显著,故在中国以漏斗棚架命名。此法曾广泛应用于修建铁路隧道。
台阶法
又有正台阶法和反台阶法之分。①正台阶法系在稳定性较差的岩层中施工时,将整个坑道断面分为几层,由上向下分部进行开挖,每层开挖面的前后距离较小而形成几个正台阶(图3a)。上部台阶的钻眼作业和下部台阶的出碴,可以平行进行而使工效提高。全断面完全开挖后,再由边墙到顶拱筑衬砌。在坑道顶部最先开挖的第一层为一弧形导坑,需要钻较多的炮眼,导坑超前距离很短,可使爆破时石碴直接抛落到导坑之外,以减轻扒碴工作量,从而提高掘进速度。如坑道顶部岩层松动,应即在导坑内用锚杆或钢拱架作临时支护,以防坍塌。②反台阶法则用于稳定性较好的岩层中施工,也将整个坑道断面分为几层,在坑道底层先开挖宽大的下导坑,再由下向上分部扩大开挖(图3b)。进行上层的钻眼时,须设立工作平台或采用漏斗棚架,后者可供装碴之用。
全断面法
将整个断面一次挖出的施工方法。适用于较好岩层中的中、小型断面的隧道。此法能使用大型机械,如凿岩台车、大型装碴机、槽式列车或梭式矿车、模板台车和混凝土灌筑设备等进行综合机械化施工。新奥法的出现,扩大了全断面法和台阶法的适用范围。
上下导坑先墙后拱法
也称全断面分部开挖法(图4)。以前,在稳定性较差的松软岩层中,为提高衬砌的质量,曾采用过此种先分部挖出全断面,再按先墙后拱顺序修筑衬砌的施工方法。采用此法开挖时,要用大量木料支撑,还需多次顶替,施工既困难又不安全,故在中国未见采用。该法在外文文献中还称之为奥国法或称老奥法。
蘑菇形法
综合先拱后墙法和漏斗棚架法的特点而形成的一种混合方案(图5)。开挖1至4部后呈现形似蘑菇状的断面,故名。在下导坑中设立漏斗棚架,供向上扩大开挖时装碴之用,同时当拱部地质条件较差时,为使施工安全可先筑顶拱。该法具有容易改变为其他方法的优点,遇岩层差时改为单纯的先拱后墙法,岩层好时改为漏斗棚架法。在中国首先应用于岩层基本稳定的铁路隧道施工,以后又用来修筑大断面洞室,为减少设立模架作业及其所需材料,并加快施工进度创造有利条件。
侧壁导坑先墙后拱法
简称侧壁导坑法,也称核心支持法。在很松软、不稳定地层中修筑大跨度隧道时,为了施工安全,先沿坑道周边分部开挖,随即逐步由边墙到顶拱修筑衬砌,以防止地层坍塌。开挖时可将临时支撑和拱架都支承于坑道中间未被开挖的大块核心地层上,在衬砌保护之下最后将此核心挖除,必要时再砌筑仰拱(图6)。侧导坑的宽度较大,除包括边墙以外,还须有通行出土斗车和工人以及砌筑边墙的工作位置,才能使导坑开挖和边墙衬砌作业同时进行。为了核心部分地层的稳定,也须保持足够的宽度,且其宽度愈大,留在最后的开挖量愈大,开挖费用就愈小。此法通常适用于围岩压力很大、地层不稳定的大跨度隧道(如双线或多线铁路隧道和道路隧道、运河隧道)。在坚硬岩层中修建大跨度洞室时也常采用,利用其核心部分作为支承顶拱和边墙模板的基础;开挖时临时支撑可大为减少,甚至完全免除。该法在外文文献中至今还称德国法。
此外,在大断面洞室施工时,还采用先拱后墙法与核心支持法、先拱后墙法与正台阶法等的混合方案。
爆破开挖
隧道及地下工程施工的爆破与一般石方工程的爆破要求不同。为了便于装碴和不损坏附近的临时支撑或永久性衬砌,不使岩层爆得粉碎或碎落的岩块过大,又不使爆破时的岩块抛掷很远,故一般用松动爆破。由钻眼、装药、封口、起爆、排烟、临时支护和出碴等作业,组成一个爆破循环,其中钻眼和出碴占用大部分时间,应使之机械化,如采用凿岩机、装碴机、矿用牵引机车等。
为了提高爆破效果,避免超挖或欠挖,并使坑道的轮廓符合设计要求,除须根据岩层情况和坑道断面大小,选择炮眼的数目、直径、深度和装药量等参数之外,炮眼布置也是重要影响因素。
为了在爆破时开辟新的自由面(即临空面),不论在导坑开挖还是在全断面开挖时,通常在开挖面上布置位于中央的掏槽眼,及其周围用以扩大爆破范围的辅助眼,和控制开挖面轮廓的周边眼等三类炮眼,并按先掏槽后周边的次序先后起爆。掏槽眼的布置形式一般有直眼掏槽和斜眼掏槽。前者的炮眼轴线与开挖面垂直,可将几个掏槽眼布置成一字形、梅花形或螺旋形;斜眼的轴线则与开挖面斜交,并随地质构造的不同,布置成楔形、锥形或扇形。
爆破材料大多采用威力较低、价格较廉的硝铵炸药,有水时则用硝化甘油炸药。起爆时以往大多用火雷管作火花起爆;后来改用电雷管、毫秒雷管,用电起爆;近期又出现用导爆管的非电起爆。
爆破开挖时,为保证开挖面轮廓准确而平整,并控制对围岩的震动,近年来,在爆破技术上发展和应用了光面爆破、预裂爆破和毫秒爆破等新技术(见爆破技术),达到了预期的爆破效果。
矿山法常用设备 芬兰Normet公司的喷浆台车、混凝土台车、高空作业车、炸药台车、撬毛台车,SADVIK和ATLAS的凿岩台车。
⑩ 隧道开挖方法有哪些,简述隧道开挖方法
1、传统的矿山法
是采用钻爆法开挖和钢木构件支撑的施工方法。
2、隧道掘进机法
它是装置有破碎岩石的刀具,采用机械破碎岩石的方法开挖隧道,并将破碎的石碴传送出机外的一种开挖与出碴联合作业的掘进机械,能连续掘进。
3、盾构法(Shield)
是一种钢制的活动防护装置或活动支撑,是通过软弱含水层,特别是河底、海底,以及城市中心区修建隧道的一种机械。在它的掩护下,头部可以安全地开挖地层,一次掘进相当于装配式衬砌一环的宽度。
尾部可以装配预制管片或砌块,迅速地拼装成隧道永久衬砌,并将衬砌与土层之间的空隙用水泥压浆填实,防止周围地层的继续变形和围岩压力的增长。
4、明挖法
是指挖开地面,由上向下开挖土石方至设计标高后,自基底由下向上顺作施工,完成隧道主体结构,最后回填基坑或恢复地面的施工方法。
5、盖挖法
是由地面向下开挖至一定深度后,将顶部封闭,其余的下部的工程在封闭的顶盖下进行施工,主体结构可以顺作,也可逆作。
6、浅埋暗挖法
是参考新奥法的基本原理,开挖中采用多种辅助施工措施加固围岩,充分调动围岩的自承能力,开挖后即时支护,封闭成环,使其与围岩共同作用形成联合支护体系,有效地抑制围岩过大变形的一种综合施工技术。
7、地下连续墙
也称为混凝土地下墙、连续地中墙。它是将分段施工的单元地下墙连接成连续的地下墙体,替代传统的木桩、钢桩、钢筋混凝土桩等,起挡土、承重、防水作用。
参考资料来源:
网络-隧道施工