隧道其他施工方法

第五章隧道其他施工方法第一節(jié)全斷面掘進機法施工第二節(jié)沉管法施工第三節(jié)盾構法施工第一節(jié)全斷面掘進機法施工

隧道掘進機法施工(簡稱TBM)：是一種機械化的隧道掘進方法，是利用掘進機切削破巖，開鑿隧道的施工方法。掘進機施工具有著鉆爆法施工不可比擬的優(yōu)點。采用掘進機開挖隧道，具有一次成洞；洞壁光滑；施工質(zhì)量好；速度快；勞動條件好；對圍巖的損傷小，幾乎不產(chǎn)生松弛，掉塊、崩塌的危險小，支護的工作量小；超挖小、襯砌也?。徽饎印⒃胍粜?、對周圍的居民和結構物的影響小等一系列優(yōu)越性。隧道掘進機的缺點：機械的購置費和運輸、組裝解體等的費用高，機械的設計制造時間長，初期投資高；施工途中不能改變開挖直徑；掘進機施工方式一經(jīng)確定，就不可能像鉆爆法施工那樣自由變更施工方法，難于適應復雜的地質(zhì)變化情況，對斷層、破碎帶和軟弱層，掘進困難。開挖斷面的大小、形狀變更困難。返回

目前使用的TBM有敞開式、護棚式、護盾式等類型，在地質(zhì)條件較好時，多采用敞開式。圖5-1為護盾掘進機示意圖。圖5-1護盾掘進機示意圖圖5-2刀盤示意圖敞開式TBM循環(huán)掘進示意圖5-3圖5-3掘進機循環(huán)工作示意圖

圖5-4所示為一種典型的巖石隧道掘進機。切削頭是焊接鋼結構，通常向前呈弧面凸出，在凸面上按最佳切削作用和根據(jù)不同區(qū)域要求的間距布置切削刀具；它可以承受巨大的推力和扭矩。在切削頭的邊緣有一系列鏟斗，破巖后的石碴由鏟斗鏟起，旋轉至頂部導入輸送機系統(tǒng)，再運出洞外。圖5-4巖石隧道掘進機圖5-5隧道掘進機施工場面示意圖秦嶺隧道TBM掘進機

第二節(jié)沉管法施工

沉管法全名叫預制管段沉埋法，它是用來修筑穿越江河、港灣、海峽的水底隧道的方法之一。此法的要點是先在船塢中或船臺上預制隧道管段，它可以是鋼殼混凝土的，也可以是鋼筋混凝土的，管段的長度一般為60~100m。然后兩端用臨時封墻密閉，浮放在水中，用拖輪拖運到設計的隧道位置上，在此以前，已經(jīng)在預定的隧址處用水下施工挖好溝槽，整好地基。接著往管段里灌水，使之下沉至預定的標高，并將沉放就位的各節(jié)管段在水下連接起來，再在隧道上覆土回填。最后抽出隧道內(nèi)的水，拆除管段的密封墻，完成內(nèi)部裝修。返回沉埋管制作技術

圖5-6是一般沉埋管段水底隧道的縱斷面圖。

圖5-7是沉埋管段的橫斷面圖，鐵路隧道多用圓形斷面，因其頂部可用來懸掛供電接觸網(wǎng)。而公路隧道則多用矩形斷面，因為公路隧道多數(shù)是多車道的，圓形斷面不經(jīng)濟。圖6-7沉埋管段橫斷面圖

沉管隧道的基礎處理主要是墊平基槽底部，其處理方法按墊平的途徑不同有很多種，從基礎處理的發(fā)展趨勢，主要有四種：刮鋪法、噴砂法、壓注法和樁基法。1.刮鋪法：刮鋪法在管段沉放前進行，又稱先鋪法。在管段沉放前采用專用的刮鋪船上的刮板在基槽底刮平鋪墊材料(粗砂或碎石或砂礫石)作為管段基礎(圖5-8)。返回1-砂石墊層；2-駁船組；3-車駕；4-桁架及軌道；5-刮板；6-錨塊圖6-8刮鋪法

2.噴砂法：噴砂法和壓注法在管段沉放后進行，又稱后填法。噴砂法(圖5-9)是從水面上用砂泵將砂、水混合料通過伸人管段底下的噴管向管段底噴注，填滿空隙。1-噴砂管；2-回吸管圖5-9噴砂法返回

3.壓注法：壓注法(圖5-10)是在管段沉放后向管段底面壓注水泥砂漿或砂，作為管段基礎，根據(jù)壓注材料不同分成壓漿法和壓砂法兩種。4.樁基法：樁基法(圖5-11)主要用于特別軟弱地基。1-碎石墊層；2-砂、石封閉欄；3-壓漿孔；4-壓入砂漿圖5-10壓注法1-基樁；2-碎石；3-水下混凝土；4-砂石墊層圖5-11樁基法

第一次運用沉埋管段技術建成的寧波甬江水底隧道

盾構實質(zhì)上就是軟土隧道掘進機。不過，它既可能是機械開挖，也可能是人工開挖。它既是一種施工機具，又是一個強有力的臨時支撐結構。在盾殼的保護下，既可進行開挖，又能進行襯砌；采用盾構施工，具有不影響地面交通、沒有振動、對地面鄰近建筑物危害較??；施工費用不受埋深的很大影響；在土質(zhì)差、水位高的地方建設埋深較大的隧道，盾構法有較高的技術經(jīng)濟勢。盾構由盾殼、推進機構、取土機構、拼裝或現(xiàn)澆襯砌機構以及盾尾等部分組成(圖5-3-1)。

第三節(jié)盾構法施工返回圖5-3-1盾構的組成一、盾構的類型：可以從不同的方面進行分類。按構造類型分為敞胸和閉胸式。1.按開挖方式：（１）手掘式盾構：開挖和出土可用人工進行。（２）半機械式盾構：大部分的開挖工作和出土由機械進行。（３）機械式盾構：從開挖到出土均采用機械。

2.按開挖面的支護方式：（１）無固定支護式的盾構（２）固定機械支護式盾構（３）工作面近旁帶有氣壓室的盾構（４）泥水加壓式盾構（５）土壓平衡式盾構二、盾構法的施工過程1.在隧道某段的一端建造豎井或基坑，以供盾構安裝就位，盾構從豎井或基坑的墻壁開孔出發(fā)，在地層中沿著設計軸線，向另一豎井或基坑的設計孔洞推進。2.盾構掘進進尺相當于裝配式襯砌的一環(huán)長度。3.千斤頂頂在已拼裝好的管片上，使盾構前進。4.縮回千斤頂。5.用舉重設備拼裝管片襯砌，同時在開挖面進行開挖。圖5-3-2為盾構的施工概貌。轉到下張圖5-三3-三2盾構三法施三工概三貌圖車站碴土儲艙和料斗龍門吊車泥漿處理設備豎井皮帶運輸機盾構機螺旋輸送機管片運輸車泥漿注入車斗車電瓶車返回三、三盾構三推進三工作（一三）盾三構開三挖方三法1.敞開三式開三挖三手掘三式及三半機三械式三盾構三均為三敞開三式開三挖。三這種三方式三適用三于地三質(zhì)條三件好三，開三挖面三在掘三進中三能維三持穩(wěn)三定或三在有三輔助三措施三時能三維持三穩(wěn)定三的情三況。三其開三挖程三序一三般是三從頂三部開三始逐三層向三下挖三掘。三若土三質(zhì)較三差，三還可三以借三助支三撐千三斤頂三加撐三板對三開挖三面進三行臨三時支三撐。三根據(jù)三其切三口長三度，三每環(huán)三可分三幾次三開挖三和推三進。2.網(wǎng)格三式開三挖網(wǎng)格三式開三挖由三網(wǎng)格三梁與三隔板三將開三挖面三分成三許多三格子三。開三挖面三的支三撐作三用時三由土三的粘三聚力三和網(wǎng)三格厚三度范三圍內(nèi)三的阻三力產(chǎn)三生的三。當三盾構三推進三時，三克服三這項三阻力三，土三體就三從格三子里三呈條三狀擠三出來三。要三根據(jù)三土的三性質(zhì)三，調(diào)三節(jié)網(wǎng)三格的三開挖三面積三。采三用網(wǎng)三格式三開挖三時，三在所三有千三斤頂三縮回三之后三，會三產(chǎn)生三較大三的盾三構后三退現(xiàn)三象，三導致三地表三沉降三，因三此施三工時三要防三止盾三構后三退。3.擠壓三式開三挖全擠三壓式三和局三部擠三壓式三開挖三，由三于不三出土三或只三部分三出土三，對三土層三有較三大的三擾動三，在三考慮三施工三軸線三時，三應盡三量避三開地三面建三筑物三。局三部擠三壓施三工時三，要三嚴格三控制三出土三量，三以減三少和三控制三地表三變形三。全三擠壓三施工三時，三盾構三把四三周一三定范三圍內(nèi)三的土三體擠三壓密三，由三于只三有上三部有三自由三面，三所以三大部三分土三體被三擠向三地表三，部三分則三擠向三盾尾三及盾三構下三部，三建筑三空隙三自然三得到三充填三。4.機械三切削三開挖三使三用機三械式三盾構三進行三開挖三，它三適用三于各三類土三層，三尤其三適用三于極三易坍三塌的三砂性三土層三的長三隧道三，可三連續(xù)三掘進三挖土三。由三旋轉三刀盤三切削三產(chǎn)生三的渣三土經(jīng)三過刀三盤上三的預三留槽三口進三入土三艙，三提升三和流三入漏三斗后三，在三通過三傳送三帶運三入出三土車三。目三前采三用的三泥水三加壓三盾構三、土三壓平三衡盾三構是三這種三開挖三方式三的典三型例三子。（二三）三施工三管理1.土壓三平衡三式盾三構三土壓三平衡三式盾三構的三施工三管理三是通三過排三土機三構的三機械三控制三方式三進行三，這三種排三土機三構可三以調(diào)三整排三土量三，使三之與三挖土三量保三持平三衡，三以避三免地三面沉三降或三對附三近構三筑物三造成三影響三。2.加泥三式或三加泥三漿式三盾構三加三泥或三加泥三漿式三盾構三為了三確保三開挖三面的三穩(wěn)定三，在三盾構三推進三時進三行排三土量三管理三和土三壓管三理。三排土三量管三理以三使掘三進量三和排三土量三之間三取得三平衡三為目三的；三土壓三管理三以通三過土三壓計三測出三密封三艙內(nèi)三的泥三土壓三力來三保持三土壓三力平三衡為三目的三。3.加水三式盾三構三加水三式盾三構施三工法三的開三挖面三穩(wěn)定三管理三有兩三種方三式：三一是三不間三斷地三掌握三盾構三掘進三中的三掘土三量和三排土三量之三間的三關系三，從三而將三密封三艙內(nèi)三的切三削土三的積三存量三保持三在最三佳狀三態(tài)的三排土三率管三理；三二是三保證三同地三下水三壓力三取得三平衡三的附三加水三壓力三管理三。4.泥水三加壓三平衡三式盾三構三泥水三加壓三式盾三構一三面要三保持三泥水三壓力三來平三衡作三用于三開挖三面的三外部三壓力三，一三面又三要向三前推三進，三所以三要對三開挖三面泥三水壓三力、三密封三艙內(nèi)三的土三壓力三，以三及同三掘土三量平三衡的三出土三量等三進行三必要三的檢三測和三管理三。（三三）盾三構操三縱與三糾偏1.盾構三的操三縱與三偏向三盾三構操三縱，三主要三是使三盾構三運動三軌跡三始終三在設三計軸三線容三許偏三差值三范圍三內(nèi)，三達到三隧道三襯砌三拼裝三在理三想的三位置三上的三目的三。盾構三在地三層中三推進三時，三導致三偏向三的因三素很三多，三主要三有：a.地質(zhì)三條件三的因三素由于三地層三土質(zhì)三不均三勻，三以及三地層三有卵三石或三其它三障礙三物，三造成三正面三及四三周的三阻力三不一三致。b.機械三設備三的因三素各千三斤頂三工作三不同三步，三由于三加工三精度三誤差三造成三伸出三阻力三不一三致，三盾構三外殼三形狀三誤差三、設三備三在盾三構內(nèi)三安置三偏重三于某三一側三，千三斤頂三安裝三后軸三線不三平行三。c.施工三操作三的因三素三部分三千斤三頂使三用頻三率過三高，三導致三襯砌三環(huán)縫三的防三水材三料壓三密量三不一三致，三累積三后使三推進三后座三面不三正，三擠壓三式盾三構推三進時三有明三顯上三??；三盾構三下部三土體三如有三過量三流失三，引三起盾三構下三沉。2.盾構三的糾三偏a.千斤三頂編三組的三調(diào)整三通三過調(diào)三整千三斤頂三的編三組，三使其三千斤三頂合三力位三置與三外力三合力三位置三組成三一個三有利三于糾三偏的三力偶三，從三而調(diào)三整高三程位三置及三平面三位置三。b.盾構三縱坡三的控三制三通過三變坡三法或三穩(wěn)坡三法控三制縱三坡來三