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(guó)隧道建設(shè)已經(jīng)進(jìn)有100多年的歷史，對(duì)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(jià)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(duì)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(jiān)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(dòng)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(tái)車的出現(xiàn)，大能力裝渣、運(yùn)渣設(shè)備的開(kāi)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(zhǎng)53.85KM）和1991年建成的英法海峽隧道（長(zhǎng)50.50KM），無(wú)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(guó)隧道施工水平</p><p>　　我國(guó)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(guó)建立后，隨著各項(xiàng)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(guó)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(kāi)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(kāi)始使用了地下連續(xù)墻，暗挖時(shí)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(kāi)始修建的秦嶺特長(zhǎng)隧道（長(zhǎng)19.45KM）將在我國(guó)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(guó)修建長(zhǎng)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(kāi)挖斷面而修筑隧道及地下工程的施工方法。因借鑒礦山開(kāi)拓巷道的方法，故名。用礦山法施工時(shí)，將整個(gè)斷面分部開(kāi)挖至設(shè)計(jì)輪廓，并隨之修筑襯砌。當(dāng)?shù)貙铀绍洉r(shí)，則可采用簡(jiǎn)便挖掘機(jī)具進(jìn)行，并根據(jù)圍巖穩(wěn)定程度，在需要時(shí)應(yīng)邊開(kāi)挖邊支護(hù)[6]。分部開(kāi)挖時(shí)，斷面上最先開(kāi)挖導(dǎo)坑，再由導(dǎo)坑向斷面設(shè)計(jì)輪廓進(jìn)行擴(kuò)大開(kāi)挖。分部開(kāi)挖主要是為了減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，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(jiān)實(shí)、整體的巖層中，對(duì)中、小斷面

8、的隧道，可不分部而將全斷面一次開(kāi)挖。如遇松軟、破碎地層，須分部開(kāi)挖，并配合開(kāi)挖及時(shí)設(shè)置臨時(shí)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(duì)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(kāi)挖施工，并以形成復(fù)合式內(nèi)外兩層襯砌來(lái)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(kāi)挖之后必須立即進(jìn)行的支護(hù)工作。因?yàn)樘N(yùn)藏在山體中的地應(yīng)力由于開(kāi)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(shuō)，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(chǔ)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(lái)說(shuō)，在歐洲，盾構(gòu)也稱為TBM；但在日本和我國(guó)，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(duì)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(kāi)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(kāi)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(guó)內(nèi)全斷面TBM的研究開(kāi)發(fā)始于1964年。由上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)院機(jī)械設(shè)計(jì)室、北京水電學(xué)院機(jī)電系分別進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。1965年，TBM的研制列入國(guó)家重點(diǎn)科研項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)的水電部抽調(diào)技術(shù)力量，以上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)院機(jī)械設(shè)計(jì)室為主，集中在上海水工機(jī)械廠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)，1966年制造出了1臺(tái)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(yàn)，開(kāi)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(jiǎn)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(kāi)挖技術(shù)。其缺點(diǎn)是對(duì)周圍環(huán)境的影響較大[7]。</p><p>　　蓋挖法是由地面向下開(kāi)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(shí)，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(shí)，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(jì)，二次模筑襯砌作為安全儲(chǔ)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(jì)、施工時(shí)，同時(shí)采用多種輔助工法，超前支護(hù)，改善加固圍巖，調(diào)動(dòng)部分圍巖的自承能力；并采用不同的開(kāi)挖方法及時(shí)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(guò)程中應(yīng)用監(jiān)控量測(cè)、信息反饋和優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(jià)低、拆遷少、靈活多變、無(wú)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(jiǎn)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(tái)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(shí)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(jì)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(zhǎng)，接縫很少，漏水機(jī)會(huì)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(jià)較低。因水下挖土單價(jià)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(jià)降低；再因隧道頂部覆蓋層厚度可以很小，隧道長(zhǎng)度可縮短很多，工程總價(jià)大為降低[9]。③在隧道現(xiàn)場(chǎng)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(guó)與國(guó)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(tái)車為先導(dǎo)的幾條機(jī)械化作業(yè)線（開(kāi)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(zhǎng)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(kāi)挖、

19、出渣、襯砌）以謀求長(zhǎng)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(dòng)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(jì)階段的地質(zhì)勘察工作對(duì)制定方案具有重要意義，但在一般情況下，僅只是對(duì)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(kāi)地層后進(jìn)一步對(duì)地質(zhì)進(jìn)行勘探。因此

20、，對(duì)施工中的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)的開(kāi)發(fā)與完善和發(fā)展多種勘探手段，以迅速及時(shí)地獲得盡量多的地質(zhì)信息資料，對(duì)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(duì)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(tái)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(kāi)發(fā)更有效的爆破大器材；研究?jī)?yōu)化爆破設(shè)計(jì)，經(jīng)編程后由計(jì)算機(jī)控制鉆孔；提高鑿巖爆破能力；</p><p>　　加強(qiáng)對(duì)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(duì)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(hào)、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(yàn)）的研究，以提高對(duì)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(guó)與國(guó)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(duì)生活水平的日益需求，大型特長(zhǎng)隧道的需求量將越來(lái)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(yàn)，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(zhǎng)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(jì)規(guī)范》（JTG D70-2004）.</p><p>　　周愛(ài)國(guó).《隧道工程現(xiàn)場(chǎng)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(guó)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