隧道断面开挖方法
明挖施工法:
也称作开槽法,即在从地面开挖,形成隧道槽,然后现浇混凝土底板、侧墙和顶板,作为隧道支护,再回填土覆盖隧道。北京修建地铁1、2号线就采用这种方法,成本最低,但对地面交通等影响较大。
矿山施工法:
顾名思义与开挖矿井的方法一样,适合于硬岩石层修建隧道。采用钻孔爆破形成隧洞,然后采用单拱或双拱支护,单栱指锚喷永久支护(即锚杆和喷射钢纤维混凝土形成永久支护);双拱指锚喷临时支护,然后模筑钢筋混凝土作为永久支护。这种方法也称作新奥法,大部分山岭隧道都是用这种修筑的。
沉埋施工法:
也叫沉管法,适合建造跨越江河或海峡的隧道。一般是在岸边建造大型预制场,预制钢筋混凝土管节(多为矩形),然后将管节连接成为管段,封堵管段两端,漂浮在水面拖至建造隧道地点,然后沉入预先平整河床或海底基础,管段沉底时相互连接密封,形成隧道。中国宁波、上海、武汉等均有采用沉管法修建的越江隧道。
盾构施工法:
是掘进机(TBM)法的一种,习惯上将在软土中开挖隧道的掘进机称作盾构。掘进机法适合在各种地质条件下,暗挖修建隧道,其掘进机或盾头,采用旋转刀头或高压水枪(对于土壤)进行开挖,然后顶着后面支撑前进,前进一定距离,就将预制混凝土管片组成一环,形成隧道支护,同时成为掘进机继续顶进的支撑。掘进机法或盾构法施工,只需要建竖井放下掘进机,对地面影响小,可以穿越有建筑、江河和山岭,在城市地铁隧道修建中使用最多。
钻爆施工法:
是隧道工程中通过钻眼、爆破、出砟而形成结构空间的一种开挖方法,是目前修建山岭隧道的最通行的方法。按开挖分部情况分为全断面法、台阶法、环行开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法、交叉中隔壁开挖法。钻爆法开挖的施工要点:在有可能的条件下,应尽量采用全断面或大断面分部的开挖方法。应尽量采用先修筑仰拱(或临时仰拱)或铺底的施工方法。为保证二次衬砌的施工质量和整体性,在任何情况下,都应该采用先墙后拱的施工顺序。
掘进机法:
掘进机法是挖掘隧道、巷道及其它地下空间的一种方法。简称TBM(tunnel boring manchine)法,是用特制的大型切削设备,将岩石剪切挤压破碎,然后,通过配套的运输设备将碎石运出。分为:全断面掘进机的开挖施工,独臂钻的开挖施工,天井钻的开挖施工,带盾构的TBM掘进法。
掘进机是全断面开挖隧洞的专用设备。它利用大直径转动刀盘上的刀具对岩石的挤压、滚切作用来破碎岩石。美国罗宾斯公司在1952年开始生产第一台掘进机。70年代以后,掘进机有了较快的发展。开挖直径范围为1.8~11.5m。在中硬岩中,用掘进机开挖80~100 m3大断面隧洞,平均掘进速度为每月350~400m。美国芝加哥卫生管理区隧洞和蓄水库工程,在石灰岩中开挖直径9.8m的隧洞,最高月进尺可达750m。美国奥索引水隧洞直径3.09m,在页岩中开挖,最高月进尺达2088m。隧洞掘进机开挖比钻爆法掘进速度快,用工少,施工安全,开挖面平整,造价低,但机体庞大,运输不便,只能适用于长洞的开挖,并且本机直径不能调整,对地质条件及岩性变化的适应性差,使用有局限性。