帶你全面了解七種地鐵隧道施工技術(shù) |
| 文章來源：魚泡隧道 提供人：劉剛 提供日期：2022-12-11 |
軌道交通建設(shè)熱潮不斷高漲，那您了解它們在施工中都采用了哪些技術(shù)么?我們來一起揭開這神秘面紗吧! 地鐵隧道施工中常用的施工技術(shù)有，新奧法、掘進機法、沉管法、盾構(gòu)法、蓋挖法、淺埋暗挖法、地下連續(xù)墻。 一、新奧法 新奧法是應(yīng)用巖體力學(xué)理論，以維護和利用圍巖的自承能力為基點，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段，及時的進行支護，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護體系的組成部分，并通過對圍巖和支護的量測、監(jiān)控來指導(dǎo)隧道施工和地下工程設(shè)計施工的方法和原則。 新奧法是在利用圍巖本身所具有的承載效能的前提下，采用毫秒爆破和光面爆破技術(shù)，進行全斷面開挖施工，并以形成復(fù)合式內(nèi)外兩層襯砌來修建隧道的洞身，即以噴混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼支撐等為外層支護形式，稱為初次柔性支護，系在洞身開挖之后必須立即進行的支護工作。 因為蘊藏在山體中的地應(yīng)力由于開挖成洞而產(chǎn)生再分配，隧道空間靠空洞效應(yīng)而得以保持穩(wěn)定，也就是說，承載地應(yīng)力的主要是圍巖體本身，而采用初次噴錨柔性支護的作用，是使圍巖體自身的承載能力得到最大限度的發(fā)揮，第二次襯砌主要是起安全儲備和裝飾美化作用。 二、掘進機法 掘進機法是挖掘隧道、巷道及其它地下空間的一種方法。簡稱TBM(tunnelboring manchine)法，是用特制的大型切削設(shè)備，將巖石剪切擠壓破碎，然后，通過配套的運輸設(shè)備將碎石運出。分為：全斷面掘進機的開挖施工，獨臂鉆的開挖施工，天井鉆的開挖施工，帶盾構(gòu)的TBM掘進法。 掘進機是全斷面開挖隧洞的專用設(shè)備。它利用大直徑轉(zhuǎn)動刀盤上的刀具對巖石的擠壓、滾切作用來破碎巖石。美國羅賓斯公司在1952年開始生產(chǎn)第一臺掘進機。70年代以后，掘進機有了較快的發(fā)展。開挖直徑范圍為1.8～11.5m。在中硬巖中，用掘進機開挖80～100m3大斷面隧洞，平均掘進速度為每月350～400m。 美國芝加哥衛(wèi)生管理區(qū)隧洞和蓄水庫工程，在石灰?guī)r中開挖直徑9.8m的隧洞，最高月進尺可達750m。美國奧索引水隧洞直徑3.09m,在頁巖中開挖，最高月進尺達2088m。隧洞掘進機開挖比鉆爆法掘進速度快，用工少，施工安全，開挖面平整，造價低，但機體龐大，運輸不便，只能適用于長洞的開挖，并且本機直徑不能調(diào)整，對地質(zhì)條件及巖性變化的適應(yīng)性差，使用有局限性。 三、沉管法 沉管法是預(yù)制管段沉放法的簡稱，是在水底建筑隧道的一種施工方法。其施工順序是先在船臺上或干塢中制作隧道管段(用鋼板和混凝土或鋼筋混凝土)，管段兩端用臨時封墻密封后滑移下水(或在塢內(nèi)放水)，使其浮在水中，再拖運到隧道設(shè)計位置。定位后，向管段內(nèi)加載，使其下沉至預(yù)先挖好的水底溝槽內(nèi)。 管段逐節(jié)沉放，并用水力壓接法將相鄰管段連接。最后拆除封墻，使各節(jié)管段連通成為整體的隧道。在其頂部和外側(cè)用塊石覆蓋，以保安全。水底隧道的水下段，采用沉管法施工具有較多的優(yōu)點。50年代起，由于水下連接等關(guān)鍵性技術(shù)的突破而普遍采用，現(xiàn)已成為水底隧道的主要施工方法。用這種方法建成的隧道稱為沉管隧道。 沉管法施工時，要先在隧址附近修建的臨時干塢內(nèi)(或利用船廠的船臺)預(yù)制鋼筋混凝土管段，預(yù)制的管段用臨時隔墻封閉起來，然后浮運到隧址的規(guī)定位置，此時已于隧址處預(yù)先挖好一個水底基槽。待管段定位后，向管段內(nèi)灌水壓載，使其下沉到設(shè)計位置，將此管段與相鄰管段在水下連接起來，并處理基礎(chǔ)，最后回填覆土，鋪裝隧道內(nèi)部，從而形成一個完整的水底隧道。這種方法成隧質(zhì)量好，但技術(shù)要求高。 四、盾構(gòu)法 盾構(gòu)機是在軟土、軟巖和破碎含水地層中修建隧道時，進行開挖和襯砌的一種專用機械設(shè)備。采用盾構(gòu)施工的方法，稱盾構(gòu)法。 隧道盾構(gòu)的主體部分是一可移動的鋼套殼。該套殼插入土內(nèi)，于永久襯砌之前，用以支撐隧道四周的地層，以保證永久襯砌的施工而免去臨時支撐。此套殼稱為盾殼，由高強度鋼制成。 盾構(gòu)外殼斷面一般為圓筒形，也有的按隧道使用要求而做成矩形、馬蹄形或半圓形等。圓形是最好的承載形狀，制造成本相對較低;且可使不同位置的襯砌管片標(biāo)準(zhǔn)化與互換，并可方便地用螺栓聯(lián)結(jié)。因此，以圓形截面的盾構(gòu)居多。 五、蓋挖法 蓋挖法是當(dāng)?shù)叵鹿こ堂髯鰰r需要穿越公路、建筑等障礙物而采取的新型工程施工方法，是由地面向下開挖至一定深度后，將頂部封閉，其余的下部工程在封閉的頂蓋下進行施工。主體結(jié)構(gòu)可以順作，也可以逆作。 蓋挖法是由地面向下開挖至一定深度后，將頂部封閉，其余的下部工程在封閉的頂蓋下進行施工。主體結(jié)構(gòu)可以順作，也可以逆作。在城市繁忙地帶修建地鐵車站時，往往占用道路，影響交通當(dāng)?shù)罔F車站設(shè)在主干道上，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。 蓋挖法根據(jù)工程實際情況具體又可分為以下幾種方法： 1、蓋挖順作法 蓋挖順作法是在地表作業(yè)完成擋土結(jié)構(gòu)后，以定型的預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)覆蕭結(jié)構(gòu)(包括縱、橫梁和路面板)置于擋土結(jié)構(gòu)上維持交通，往下反復(fù)進行開挖和加設(shè)橫撐，直至設(shè)計標(biāo)高。依序由下而上，施工主體結(jié)構(gòu)和防水措施，回填土并恢復(fù)管線路或埋設(shè)新的管線路。最后，視需要拆除擋上結(jié)構(gòu)外露部分并恢復(fù)道路。 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(jié)構(gòu)和中間樁柱，和蓋挖順作法一樣，基坑維護結(jié)構(gòu)多采用地下連續(xù)墻或帷幕樁，中間支撐多利用主體結(jié)構(gòu)本身的中間立柱以降低工程造價。 隨后即可開挖表層土體至主體結(jié)構(gòu)頂板地面標(biāo)高，利用未開挖的土體作為土模澆筑頂板。頂板可以作為一道強有力的橫撐，以防止維護結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)變形，待回填土后將道路復(fù)原，恢復(fù)交通。以后的工作都是在頂板覆蓋下進行，即自上而下逐層開挖并建造主體結(jié)構(gòu)直至底板。如果開挖面積較大、覆土較淺、周圍沿線建筑物過于靠近，為盡量防止因開挖基坑而引起臨近建筑物的沉陷，或需及早恢復(fù)路面交通，但又缺乏定型覆蓋結(jié)構(gòu)，常采用蓋挖逆作法施工。 3、蓋挖半逆作法 蓋挖半逆作法與逆作法的區(qū)別僅在于頂板完成及恢復(fù)路面后，向下挖土至設(shè)計標(biāo)高后先澆筑底板，再依次向上逐層澆筑側(cè)墻、樓板。在半逆作法施工中，一般都必須設(shè)置橫撐并施加預(yù)應(yīng)力。 六、淺埋暗挖法 淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進行各種類型地下洞室暗挖施工的一種方法。繼1984年王夢恕院士在軍都山隧道黃土段試驗成功的基礎(chǔ)上，又于1986年在具有開拓性、風(fēng)險性、復(fù)雜性的北京復(fù)興門地鐵折返線工程中應(yīng)用，在拆遷少、不擾民、不破壞環(huán)境下獲得成功。 同時，結(jié)合中國特點及水文地質(zhì)系統(tǒng)，創(chuàng)造了小導(dǎo)管超前支護技術(shù)、8字型網(wǎng)構(gòu)鋼拱架設(shè)計、制造技術(shù)、正臺階環(huán)形開挖留核心土施工技術(shù)和變位進行反分析計算的方法，提出了“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”18字方針，突出時空效應(yīng)對防塌的重要作用，提出在軟弱地層快速施工的理念。由此形成了淺埋暗挖法，創(chuàng)立了適用于軟弱地層的地下工程設(shè)計、施工方法。 淺埋暗挖法沿用新奧法(NewAustrianTunnelingMethod)基本原理，初次支護按承擔(dān)全部基本荷載設(shè)計，二次模筑襯砌作為安全儲備;初次支護和二次襯砌共同承擔(dān)特殊荷載。應(yīng)用淺埋暗挖法設(shè)計、施工時，同時采用多種輔助工法，超前支護，改善加固圍巖，調(diào)動部分圍巖的自承能力;并采用不同的開挖方法及時支護、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護體系;在施工過程中應(yīng)用監(jiān)控量測、信息反饋和優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)不塌方、少沉降、安全施工等，并形成多種綜合配套技術(shù)。 七、地下連續(xù)墻法 地下連續(xù)墻開挖技術(shù)起源于歐洲，它是根據(jù)打井和石油鉆井使用泥漿和水下澆注混凝土的方法而發(fā)展起來的，1950年在意大利米蘭首先采用了護壁泥漿地下連續(xù)墻施工，20世紀50~60年代該項技術(shù)在西方發(fā)達國家及前蘇聯(lián)得到推廣，成為地下工程和深基礎(chǔ)施工中有效的技術(shù)。 地下連續(xù)墻是遠方基礎(chǔ)工程在地面上采用一種挖槽機械，沿著深開挖工程的周邊軸線，在泥漿護壁條件下，開挖出一條狹長的深槽，清槽后，在槽內(nèi)吊放鋼筋籠，然后用導(dǎo)管法灌筑水下混凝土筑成一個單元槽段，如此逐段進行，在地下筑成一道連續(xù)的鋼筋混凝土墻壁，作為截水、防滲、承重、擋水結(jié)構(gòu)。 地下連續(xù)墻法特點是，施工振動小，墻體剛度大，整體性好，施工速度快，可省土石方，可用于密集建筑群中建造深基坑支護及進行逆作法施工，可用于各種地質(zhì)條件下，包括砂性土層、粒徑50mm以下的砂礫層中施工等。適用于建造建筑物的地下室、地下商場、停車場、地下油庫、擋土墻、高層建筑的深基礎(chǔ)、逆作法施工圍護結(jié)構(gòu)，工業(yè)建筑的深池、坑;豎井等。 |
