第二十二章铁路隧道施工.docx

第二十二章铁路隧道施工隧道施工的主要工序有开挖、出硝、支护和衬砌。它的施工过程是在地层中挖出土石，以形成符合设计的隧道断面轮廓，并进行必要的支护和衬砌，以控制围岩的变形，确保隧道长期安全使用。为了保证主要工序的进行，要配备必要的动力和机具设备，以及保持地下施工环境良好的通风、照明、排水、防尘等辅助设施。在修建隧道时必须充分考虑到隧道工程埋置于地质条件多变的地下，施工环境差，工作面狭窄，工序较多，彼此干扰大等特点，应该在保证安全的条件下，均衡快速地进行施工。第一节隧道施工基本方法隧道施工技术是一项综合性较强的技术。隧道作为长条形管状结构物，必然会遇到多种多样的地质情况。为此，要求施工方法应有相应的灵活性，一方面要向大断面快速掘进发展。另一方面要考虑遇到不良地质的应变能力，在选择施工方法时，应本着尽量保持围岩的稳定性，使之既便于控制围岩的变形，又能达到最优的施工效率。在具体选择施工方法时，一般应考虑如下几个因素：1 .工程的重要性，这从工程的规模，使用上的特殊要求，工期的缓急等方面体现出来；2 .隧道所处的工程地质和水文地质条件；3 .施工技术条件及机械装备情况；4 .周围环境方面的要求和限制；5 .施工单位的习惯做法。在选择施工方法时，要讲究经济效益，在满足安全、质量、施工进度的前提下，应尽量采用造价低的施工方法。至今为止，人们已在实践中创造出了能够适应各种围岩的隧道施工方法，它们可分为；矿山法、掘进机法、沉管法、顶进法、明挖法及盖挖法等。矿山法因最早应用于矿石开挖而得名，它包括传统矿山法和新奥法。这种方法多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖，从我国铁路隧道发展趋势来看，今后将逐渐推广新奥法。掘进机法包括隧道掘进机法和盾构法。前者适用于石质围岩，后者则适用于土质围岩，尤其是适用于软土、流砂、淤泥等特殊地层。沉管法、顶进法、明挖法及盖挖法用来修建水底隧道、地下铁道、城市市政隧道以及埋置很浅的山岭隧道。下面介绍矿山法修建隧道的几种常用方法。一、全断面一次开挖法全断面一次开挖法就是按照隧道设计轮廓一次爆破成型，然后修建衬砌的施工方法。（一）施工顺序1 .用钻孔台车钻眼，然后装药联线；2 .甲退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道的断面轮廓；3 .排除危石，安装拱部锚杆（必要时）和喷射第一层混凝土；4 .用装硝机械将石硝装入出硝车运出洞外；5 .安装边墙锚杆（必要时）和喷射第一层混凝上；6 .必要时拱、墙喷射第二层混凝土；7 .按上述工序开始下一轮循环作业；8 .在围岩和初期支护基本稳定后，或按施工组织要求的日期施作二次模筑混凝上衬砌及灌筑隧道底部混凝土。（二）适用条件1.1 VVI类整体性好的围岩；用于HI类围岩时，围岩应具备从全断面开挖到支护前这段时间内，保持其自身稳定的条件；2 .有大型施工机械；3 .隧道长度或施工区段长度不宜太短，根据经验一般不应小于1km,否则采用大型机械化施工，其经济性较差。（三）施工特点1 .工序少，便于施工组织和施工管理；2 .开挖一次成型，对围岩扰动少有利于围岩的稳定性；3 .开挖断面大，可采用探孔爆破以提高爆破效果，加快掘进速度，如衡广线上的大瑶山双线隧道最深钻孔达5.15m,单口月成洞达150240m;4 .作业空间大，有利于采用大型施工机械设备，实现综合机械化施工，从而提高劳动生产率，减轻施工人员的劳动强度，降低工程造价。二、台阶法台阶法是指正台阶二步开挖法，它是全断面一次开挖法的变化方法。这种方法对地质的适应性较强，也可以说是全地质型方法。目前我国约70%的隧道开挖采用此法，它多用于围岩能短期内处于稳定的地层中。台阶法根据台阶长度不同，划分为长台阶法、短台阶法和超短台阶法三种，如图221所示。至于施工中究竟采用哪一种台阶法，则要根据下面两个条件来决定：1 .对初期支护形成闭合断面的时间要求。围岩越差，要求闭合时间越短。2 .甲对上部断面施工所采用的开挖、支护、出硝等机械设备需要施工场地大小的要求。四、其他施工方法铁路隧道施工方法，除了上述的几种方法外，在一些特殊条件下，还可采用其它一些施工方法，如隧道掘进机法、盾构法、沉管法、顶进法、明挖法及盖挖法等。（一）隧道掘进机法隧道掘进机是一种机械化的隧道掘进设备，它包括装有切削刀具的旋转切削头；石砧装载设备；机身前进的推进装置和支撑装置；控制方向的激光准直仪；安装临时支撑的设备和其它机械装置。（二）盾构法盾构法首先出现在英国,至今己有IOO多年的历史。本世纪初盾构法在美国、苏联得到了发展。近20年来日、英、德等国的盾构技术正朝着多用途的方向发展。仅日本，近几十年共制造各种类型盾构近2000台，有些已远销世界各国。盾构法是软土隧道掘进施工的一种有效方法。它既是一种施工机具，又是一个强有力的临时支撑结构。在盾壳的保护下进行开挖和衬砌，施工较为安全。（三）沉管法沉管法全名叫预制管段沉埋法。它是修筑穿越江河、港湾、海峡的水底隧道的方法之一。此法的施工要点是：先在船坞中或船台上预制钢壳混凝土或钢筋混凝土的隧道管段（其长度一般为60100m）;然后两端用临时封墙密闭，浮放在水中，用拖轮运至预先挖好沟槽、整好地基的隧道设计位置上，接着往管段内灌水，使之下沉至预定的标高二在各管段沉放就位后在水中将各节管段连接起来，再在隧道上面覆土回填，最后抽出隧道内的水，并拆除管段内的密封墙，完成内部装修后即构成隧道。（四）顶进法在修建城市人行通道或地下铁道穿越地面铁路（或公路）的立交工程中，可采用顶进法施工。它的特点是在保证地面交通安全运行的同时，在地面以下工作坑内将预制好的钢筋混凝土箱形框架（箱涵），用机械力量顶入地层中，成为一个地下结构建筑物。（五）明挖法明挖法是当隧道埋深较浅时的一种施工方法，它可将地面挖开，形成露天的基坑，然后在基坑中修筑隧道衬砌，敷设外贴式防水层，最后用土回填。铁路明洞以及隧道洞口段不能用暗挖法施工时均可用明挖法施工。（六）盖挖法采用明挖法修建城市附近浅埋隧道或地下铁道，其最大缺点是对城市交通及居民生活干扰较大，往往不易被人们所接受。50年代末期，意大利北部工业城市米兰开始修建地下铁道时，承担土建施工的伊科斯公司创造了一种“伊科斯工艺”，它把地下连续墙的施工方法首先应用于修筑地下铁道工程中的边墙结构。施工时先修筑边墙，然后铺设顶盖，在顶盖的掩护下向下开挖并修筑底板，这种方法在米兰地铁的区间隧道和车站工程中取得了成功，当时被称为“米兰法”。随后此法在欧洲和日本广泛推广应用，并成为在城市街道下修筑地下多层车站行之有效的一种施工方法。一般明挖法的施工程序是：开挖一底板一边墙一顶盖一回填并恢复路面，即先挖后盖，称之为挖盖法或叫“自下而上”的施工方法。而盖挖法则反其道而行之，其施工程序是：边墙一顶盖一回填并恢复路面一开挖一底板，即先盖后挖，亦称“自上而下”的施工方法。