隧道施工文獻(xiàn)綜述

1、<p><b>　　隧道施工綜述</b></p><p><b>　　摘 要：</b></p><p>　　我國隧道建設(shè)已經(jīng)進(jìn)有100多年的歷史，對于不同的地質(zhì)的隧道有著許多不同的施工方法，施工方法了決定隧道的質(zhì)量，以及其使用年限，同樣的，正確的施工方法還可以極大的減少圍巖壓力，節(jié)約工期以及節(jié)約造價等等[3]。</p>&

2、lt;p><b>　　第1章 前 言</b></p><p>　　伴隨著21世紀(jì)世界科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸、水利、水電、采掘，特別是城市地下交通及空間利用等，對隧道工程在數(shù)量和難度上提出了更高的要求。大規(guī)模的地下工程建設(shè)促進(jìn)了隧道修建技術(shù)的進(jìn)步。大量的錨噴支護(hù)工程實(shí)踐和巖石力學(xué)的迅速發(fā)展，導(dǎo)致了現(xiàn)代支護(hù)理論的建立，在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了新奧法、挪威法、淺埋暗挖法等更有效的施工方法

3、；用現(xiàn)代技術(shù)裝備的掘進(jìn)機(jī)和盾構(gòu)能夠適應(yīng)從堅硬巖層到軟弱含水地層的各種掘進(jìn)條件，其可靠性、耐久性、機(jī)動性及掘進(jìn)的高速度，使其在隧道工程施工中得到日益廣泛的應(yīng)用；沖擊鉆頭改進(jìn)及全液壓鉆孔臺車的出現(xiàn)，大能力裝渣、運(yùn)渣設(shè)備的開發(fā)，新型爆破器材的研制及爆破技術(shù)的完善，改善圍巖條件及支護(hù)技術(shù)的進(jìn)步等，極大地改良了施工環(huán)境和提高了掘進(jìn)速度，便鉆孔爆破法的掘進(jìn)技術(shù)得到更新；水底沉埋隧道施工技術(shù)的發(fā)展為穿越江河、海灣提供了新的有效手段。1984年建成的日

4、本橫跨津輕海峽的青函隧道（長53.85KM）和1991年建成的英法海峽隧道（長50.50KM），無論從工程規(guī)模、復(fù)雜性，還是在應(yīng)用新技術(shù)方面，都代表著20世紀(jì)世界隧道施工的水平[2]。</p><p><b>　　第2章 主 題</b></p><p>　　2.1 我國隧道施工水平</p><p>　　我國隧道工程建設(shè)歷史悠久，但在1949

5、年以前，隧道規(guī)模較小，修建技術(shù)也比較落后。中華人民共和國建立后，隨著各項建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，修建了大量的隧道工程，施工技術(shù)也有了很大提高。目前我國隧道工程礦山法施工中已較普遍的采用了新奧法；巖石中隧道施工除采用鉆爆法掘進(jìn)外，也已開始采用掘進(jìn)機(jī)施工；城市等淺埋隧道明挖或蓋挖法施工中開始使用了地下連續(xù)墻，暗挖時采用的盾構(gòu)法及淺埋暗挖法已具有較高的技術(shù)水平。1995年開始修建的秦嶺特長隧道（長19.45KM）將在我國隧道修建技術(shù)上取得新的突破。2

6、0世紀(jì)后半期隧道修建技術(shù)與現(xiàn)代化管理方法的發(fā)展，為今后我國修建長大隧道及克服各種困難條件的隧道工程奠定了基礎(chǔ)[4]。</p><p>　　2.2山嶺隧道施工方法</p><p><b>　　山嶺隧道施工方法</b></p><p><b>　　2.2.1礦山法</b></p><p>　　暗挖法的一

7、種，主要用鉆眼爆破方法開挖斷面而修筑隧道及地下工程的施工方法。因借鑒礦山開拓巷道的方法，故名。用礦山法施工時，將整個斷面分部開挖至設(shè)計輪廓，并隨之修筑襯砌。當(dāng)?shù)貙铀绍洉r，則可采用簡便挖掘機(jī)具進(jìn)行，并根據(jù)圍巖穩(wěn)定程度，在需要時應(yīng)邊開挖邊支護(hù)[6]。分部開挖時，斷面上最先開挖導(dǎo)坑，再由導(dǎo)坑向斷面設(shè)計輪廓進(jìn)行擴(kuò)大開挖。分部開挖主要是為了減少對圍巖的擾動，分部的大小和多少視地質(zhì)條件、隧道斷面尺寸、支護(hù)類型而定。在堅實(shí)、整體的巖層中，對中、小斷面

8、的隧道，可不分部而將全斷面一次開挖。如遇松軟、破碎地層，須分部開挖，并配合開挖及時設(shè)置臨時支撐，以防止土石坍塌。噴錨支護(hù)的出現(xiàn)，使分部數(shù)目得以減少，并進(jìn)而發(fā)展成新奧法。</p><p>　　對于新奧法，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(jìn)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(hù)形式，稱為初次柔性支護(hù)，系在

9、洞身開挖之后必須立即進(jìn)行的支護(hù)工作。因為蘊(yùn)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(hù)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[3]。</p><p><b>　　2.2.2掘進(jìn)機(jī)法</b></p><p>　　隧道掘進(jìn)機(jī)

10、包含盾構(gòu)和TBM，一般來說，在歐洲，盾構(gòu)也稱為TBM；但在日本和我國，習(xí)慣上將用于軟土地層的隧道掘進(jìn)機(jī)稱為盾構(gòu)，將用于巖石地層的隧道掘進(jìn)機(jī)稱為TBM[5]。其實(shí)，TBM就是隧道掘進(jìn)機(jī)的英文“Tunnel Boring Machine”的縮寫，但通常定義中的TBM是指全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)，是以巖石地層為掘進(jìn)對象，它與盾構(gòu)的主要區(qū)別就是不具備泥水壓、土壓等維護(hù)掌子面穩(wěn)定的功能。而盾構(gòu)施工主要由穩(wěn)定開挖面、掘進(jìn)及排土、管片襯砌及壁后注漿三大要

11、素組成。其中開挖面的穩(wěn)定方法是盾構(gòu)工作原理 的主要方面，也是盾構(gòu)區(qū)別于TBM的主要方面。國內(nèi)全斷面TBM的研究開發(fā)始于1964年。由上?？睖y設(shè)計院機(jī)械設(shè)計室、北京水電學(xué)院機(jī)電系分別進(jìn)行方案設(shè)計。1965年，TBM的研制列入國家重點(diǎn)科研項目，當(dāng)時的水電部抽調(diào)技術(shù)力量，以上?？睖y設(shè)計院機(jī)械設(shè)計室為主，集中在上海水工機(jī)械廠進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)計，1966年制造出了1臺直徑Æ3.5m的全斷面TBM，先后在云南下關(guān)的西洱河水電站引水隧道進(jìn)行工業(yè)性

12、試驗，開挖地質(zhì)為花崗片麻巖、及石 灰?guī)r，抗壓強(qiáng)度為100～240MPa。最高月進(jìn)尺為48.5m。</p><p>　　2.3淺埋及軟土隧道施工方法</p><p>　　淺埋及軟土隧道施工方法包括：明挖法，蓋挖法，淺埋暗挖法和盾構(gòu)法。</p><p>　　明挖法【open cut method】指的是先將隧道部位的巖（土）體全部挖除，然后修建洞身、洞門，再進(jìn)行回填的施

13、工方法。明挖法具有施工簡單、快捷、經(jīng)濟(jì)、安全的優(yōu)點(diǎn)，城市地下隧道式工程發(fā)展初期都把它作為首選的開挖技術(shù)。其缺點(diǎn)是對周圍環(huán)境的影響較大[7]。</p><p>　　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(jìn)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。&

14、lt;/p><p>　　淺埋暗挖法沿用新奧法基本原理，初次支護(hù)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(hù)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(hù)，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(hù)、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)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(shí)現(xiàn)不塌方、少沉降、安全施工等，并形成多種綜合配套技

15、術(shù)。具有造價低、拆遷少、靈活多變、無須太多專用設(shè)備及不干擾地面交通和周圍環(huán)境等特點(diǎn)。</p><p>　　2.4水底隧道施工方法</p><p>　　水底隧道：沉管法和盾構(gòu)法</p><p>　　這里主要講沉管法，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

16、密封后滑移下水（或在塢內(nèi)放水），使其浮在水中，再拖運(yùn)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(diǎn)。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。采用沉管法施工的水下段隧道，比用盾構(gòu)法施工具有較多優(yōu)點(diǎn)[5]

17、。主要有：①容易保證隧道施工質(zhì)量。因管段為預(yù)制，混凝土施工質(zhì)量高，易于做好防水措施；管段較長，接縫很少，漏水機(jī)會大為減少，而且采用水力壓接法可以實(shí)現(xiàn)接縫不漏水。②工程造價較低。因水下挖土單價比河底下挖土低；管段的整體制作，浮運(yùn)費(fèi)用比制造、運(yùn)送大量的管片低得多；又因接縫少而使隧道每米單價降低；再因隧道頂部覆蓋層厚度可以很小，隧道長度可縮短很多，工程總價大為降低[9]。③在隧道現(xiàn)場的施工期</p><p>　　2.5

18、隧道施工的發(fā)展方向</p><p>　　1、加快隧道施工機(jī)械化</p><p>　　促進(jìn)施工機(jī)械化是加快施工進(jìn)度的重要手段，也是縮小我國與國外隧道施工技術(shù)差距的重要方面。在應(yīng)用最廣泛的鉆爆法作業(yè)方面，建立以鉆孔臺車為先導(dǎo)的幾條機(jī)械化作業(yè)線（開挖、出渣作業(yè)線；噴混凝土作業(yè)線；模筑混凝土襯砌作業(yè)線）可以使鉆爆法適應(yīng)性更強(qiáng)，投資效益明顯；在特長隧道中采用全斷面掘進(jìn)機(jī)為核心的技術(shù)綜合機(jī)械化（開挖、

19、出渣、襯砌）以謀求長隧道施工中的高速、高效和高質(zhì)量的突破；發(fā)展盾構(gòu)和沈管施工的機(jī)械化、自動化施工將使城市地下交通和越江信道得到更快的發(fā)展[10]。</p><p>　　2、加強(qiáng)施工中隧道地勘探工作</p><p>　　隧道設(shè)計階段的地質(zhì)勘察工作對制定方案具有重要意義，但在一般情況下，僅只是對隧址地質(zhì)情況概括性的有限描述，它還不能完全指導(dǎo)施工，必須在施工中打開地層后進(jìn)一步對地質(zhì)進(jìn)行勘探。因此

20、，對施工中的地質(zhì)超前預(yù)報技術(shù)的開發(fā)與完善和發(fā)展多種勘探手段，以迅速及時地獲得盡量多的地質(zhì)信息資料，對順利進(jìn)行施工極為重要。</p><p>　　3、加強(qiáng)應(yīng)用施工新技術(shù)的研究</p><p>　　采用隧道施工新技術(shù)對施工質(zhì)量的提高和施工進(jìn)度的加快有著十分明顯的作用。目前應(yīng)著重以下方面的研究應(yīng)用：</p><p>　　鉆孔作業(yè)使用能力更強(qiáng)的鑿巖機(jī)或鉆孔臺車，沖擊鉆頭采用

21、更優(yōu)良的合金材料和改進(jìn)鉆頭形狀以加快鉆孔速度，開發(fā)更有效的爆破大器材；研究優(yōu)化爆破設(shè)計，經(jīng)編程后由計算機(jī)控制鉆孔；提高鑿巖爆破能力；</p><p>　　加強(qiáng)對濕噴混凝土及噴射鋼纖維混凝土的應(yīng)用研究，完善施工工藝，改善施工條件，提高支護(hù)質(zhì)量、速度及效果；</p><p>　　加強(qiáng)對預(yù)制拼裝式襯砌的研究應(yīng)用，使預(yù)制混凝土襯砌向高標(biāo)號、尺寸誤差小、拼裝密封條件好的方向發(fā)展；</p>

22、<p>　　進(jìn)一步完善輔助工法，特別是加強(qiáng)注漿技術(shù)（注漿設(shè)備、材料、工藝、檢驗）的研究，以提高對付不良地質(zhì)的應(yīng)變能力。</p><p>　　4、加強(qiáng)隧道施工現(xiàn)代化管理</p><p>　　隧道施工采用現(xiàn)代化管理方式可最大限度發(fā)揮機(jī)械效率、確保工程質(zhì)量和施工安全。這也是縮小我國與國外隧道技術(shù)差距的重要方面。</p><p><b>　　第3章

23、總 結(jié)</b></p><p>　　隨著人們對生活水平的日益需求，大型特長隧道的需求量將越來越大，許多之前不能實(shí)現(xiàn)的道路線性也將隨著隧道的建設(shè)逐漸符合人們的要求，隧道的施工手段也將隨著各種復(fù)雜地質(zhì)地形的出現(xiàn)而逐步增加且完善。同樣的，新的施工方法還得我們進(jìn)行更多的模擬試驗，改進(jìn)施工工藝，優(yōu)化施工組織，努力研發(fā)新的技術(shù)、新的機(jī)械、新的材料?？偠灾?，隧道施工的相關(guān)研發(fā)，是一條長遠(yuǎn)的道路，隧道施工建設(shè)任重

24、而道遠(yuǎn)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　《鐵路隧道施工規(guī)范》TBJ204-96；北京：人民交通出版社 ，1991.</p><p>　　《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70-2004）.</p><p>　　周愛國.《隧道工程現(xiàn)場施工技術(shù)》. 北京：人民交通出版社，2004.3 .&

25、lt;/p><p>　　王成主編《隧道工程》 人民交通出版社，2009.8 </p><p>　　吳能森主編《地下工程結(jié)構(gòu)》武漢理工大學(xué)出版社2009.10</p><p>　　《鐵道隧道光面爆破技術(shù)規(guī)則》.北京，中國鐵道出版社，1991.</p><p>　　李緒云,王剛. 隧道工程施工中的工序質(zhì)量控制[J].

26、 吉林交通科技, 2007(04):56-57. </p><p>　　徐華生. 淺探隧道工程實(shí)例中的施工技術(shù)及質(zhì)量控制[J]. 科技資訊, 2008(9):63. </p><p>　　S. Kwon, C.S. Lee, S.J. Cho, S.W. Jeon, W.J. Cho. An investigation of the excavationdamaged zone

27、at the KAERI underground research tunnel. [J]Tunnelling and Underground Space Technology. 2009，24，(1):1~13.</p><p>　　Daniela Boldini, Roman Lackner, and Herbert A. Mang. Ground-Shotcrete Interaction of NATM