土木工程施工(下)-19隧道施工讲诉

1、现代施工技术隧道施工隧道施工技术一、隧道施工概述1.隧道施工方法的分类：隧道施工方法的分类：（1）山岭隧道施工方法矿山法（钻爆法）传统矿山法、新奥法掘进机法（2）浅埋及软土隧道施工方法明挖法、地下连续梁、盖挖法、浅埋暗挖法、盾构法（3）水底隧道施工方法沉埋法、盾构法2.隧道施工技术和管理解决的问题隧道施工技术和管理解决的问题（1）隧道施工技术主要研究的问题 各种隧道施工方法所需的技术方案和措施（如开挖、掘进、支护和衬砌）； 隧道穿越特殊地质地段时（如膨胀土、黄土、溶洞、塌方、流沙、高地温、岩爆、瓦斯地层等）的施工手段； 隧道施工过程中的通风、防尘、防有害气体及照明、风水电作业的方式方法和对围岩

2、变化的量测监控方法。（2）隧道施工组织主要解决的问题 解决施工组织设计（如施工方案的选择、施工技术措施、场地布置、进度控制、材料供应、劳力及机具安排等）和施工中的技术管理、计划管理、质量管理、经济关理、安全管理。3.隧道各种施工方法简介隧道各种施工方法简介（1）山岭隧道施工的掘进机法 隧道掘进机施工法是用隧道掘进机切削破岩，开凿岩石隧道的施工方法。 与钻爆法开挖隧道施工过程相比，掘进机施工的过程是连续的，具有隧道工程“工厂化”的特点。其优点为机械化程度高，安全、劳动强度低，对地层扰动小，衬砌支护质量好，通风条件好等；其缺点为对地质条件的依赖性大，设备的型号一旦确定，开挖断面尺寸不可改变，一次性

3、投资大等。掘进机切削破碎岩石机理： 它在掘进时盘形刀沿岩石开挖面滚动，同时通过大刀盘均匀地在每个盘形刀上对岩面施加压力，形成滚动挤压切削而实现破岩。大刀盘每转动一圈，将惯入岩面一定深度，在盘形刀刀刃与岩石接触处，岩石被挤压成粉末，从这个区域开始，裂缝向相邻的切割槽扩展，进而形成片状石渣。（2）浅埋隧道的明挖法施工 明挖法施工的隧道（有时称明洞，其主体结构施工与地面上工程相似。 正在施工南京玄武湖隧道为城市湖底隧道，采用浅埋明挖法施工。基坑支护方法陆地段： 中央路西侧，采用钻孔灌注桩垂直支护加砼内撑，止水采用水泥土搅拌桩帷幕。中央路东侧，采用SMW工法垂直支护加钢管内撑。湖底段： 一般段采用放坡

4、大开挖，梁洲段单侧垂直支护采用水泥土搅拌桩加旋转土钉支护新技术。主体结构关键施工工艺 施工段的划分和施工顺序的安排：以每90m的伸缩缝为界，45m处设置宽1m的后浇带，45m中分三仓浇筑砼。 高约7m厚1m的外侧墙采用无对拉螺栓的支模技术，其中有：H型钢组合桁架外楞、H型钢外楞、工字钢组合桁架外楞以及外用施工电梯标准节组合的外楞等形式。 优化砼配合比和大体积砼和超长砼结构的信息化施工控制技术。各种部位及接缝的防水技术等。（4）浅埋隧道的盖挖施工 盖挖法是先盖后挖，即先以临时路面或结构顶板维持地面畅通再向下施工。 盖挖逆作法用刚度更大的围护结构取代原钢桩，用结构顶板作为路面系统和支撑，结构施工顺

5、序为自上而下挖土后浇筑侧墙楼板至底板完成。 盖挖半逆作法施工顺序为：围护结构-顶板-挖土到基坑底-底板及侧墙-中板及侧墙。 盖挖法施工优点为：结构的水平位移小，结构板作为基坑开挖的支撑，节省了临时支撑，缩短占道时间，减少地面干扰，受外界气候影响小。缺点为：出土不方便，板墙柱施工接头多需防水处理，结构框架形成前中间立柱能够支承上部荷载有限。 盖挖施工主要的几种类型：盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法、盖挖顺作法和盖挖逆作法的组合、盖挖法与暗挖法的组合、盖挖法和盾构法的组合。盖挖的主要施工措施： a.对中间临时柱，盖挖顺作法施工时，大多采用对中间临时柱，盖挖顺作法施工时，大多采用在永久柱两侧单独

6、设置临时柱；盖挖 逆作法施工时，多将临时柱与永久柱合二为一。施工缝的接头形式施工缝处理方法 b.逆作法施工时，结构内衬墙及立柱由上而下分段施工，逆作法施工时，结构内衬墙及立柱由上而下分段施工，砼施工缝的处理十分重要。（5）浅埋隧道的暗挖法施工 浅埋隧道暗挖法施工可参考新奥法的基本原理，开挖中采用多种辅助措施加固围岩，充分调动围岩的自承能力，开挖后及时支护，封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，有效抑制围岩过大变形。 采用暗挖法应与明挖法、盖挖法、盾构法等充分比较后决定。（6）水底或深埋隧道的盾构法施工 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，其构思是由法国工程师

7、布鲁诺（Brunel)在船板上蛀虫钻孔的启示下于1818年提出。 盾构（Shield)是一个既可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，并向衬砌外围的空隙中压注水泥砂浆，以防隧道及地面下沉。 盾构推进的反力由衬砌环承担。盾构施工时先修建一竖井，在竖井处安装盾构，盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。盾构法施工的优点：可在盾构支护下安全地开挖、衬砌；掘进速度快。盾构推进、出土、拼装衬砌均机械化施工，劳动强度低；施工时不影响地

8、面交通与设施，穿越河道时不影响通航；施工中不受季节，风雨等气候条件影响；施工中没有噪声和振动，对周围环境没有干扰；在松软含水土层中修建埋深较大的长隧道更具技术和经济的优越性。盾构机工作内景。泥水加压盾构 泥水加压盾构由盾壳、开挖机构、推进机构、送排泥浆机构、拼装机构和附属机构等组成。 泥水加压盾构施工时的工作过程为：开启刀盘驱动液压马达，驱动转鼓并带动切削刀盘转动。开启送泥泵，将一定浓度的泥浆泵入送泥管压入泥水室中。在开启盾构千斤顶，使盾构向前推进。此时切削刀盘上的刀切入土层，切下的土渣与地下水顺着刀槽流入泥水室中，土渣经刀盘与搅拌器的搅拌成为浓度更大的泥浆。随着盾构不断推进，土渣量不断增加，

9、泥水不断注入，泥水室的泥浆压力逐渐增大，当泥水室的泥浆压力足以抵抗开挖面的土压力与地下水压力时，开挖面保持相对稳定而不坍塌。 只要控制进入泥水室的泥浆量和渣土量与泥水室排出的泥浆量相平衡，开挖工作就能顺利进行。 泥水加压盾构的优点为适用范围大，多用于含水率较高的砂质、砂砾石层、江河、海底等特殊的超软地层中。能获得其他类型盾构难以达到的较小的地表沉陷与隆起。泥水加压盾构的操作比较容易，可实现远距离遥控。 泥水加压盾构的缺点为：由于切削刀盘和泥水室泥浆的阻隔，不能直接观察到开挖面的工作情况，对开挖面的处理和故障排除不利。在粘土层中开挖，泥水分离困难。泥水加压盾构在目前各类盾构中价格最贵。土压平衡盾构 土压平衡盾构在总结泥水加压盾构和其他类型盾构优缺点的基础上发展起来的一种新型盾构。它同样由盾壳、开挖机构、推进机构、送排泥浆机构、拼装机构和附属机构等组成。 土压平衡盾构与泥水加压盾构相比，变为泥土仓，只要保持从螺旋输送机与泥土仓中输送出去的土渣量与切削下来的流入泥土仓的土渣量相平衡，开挖工作就能顺利进行。土压平衡盾构就是通过土压管理来保持土压力或渣土量相对平衡与稳定来进行工作的。塔内用四台600t千斤顶联动加载，做极限破坏试验。预制的盾构片砼平板型管片（7）水底隧道的沉埋法施工沉埋法又称沉管法，是修筑水底隧道的主要方法。 沉埋法施工时，先在遂道地址附近修建的临时干坞内