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技術(shù)文章

隧道工程設(shè)計(jì)理論與方法

閱讀:323發(fā)布時(shí)間:2018-11-28

1、隧道施工技術(shù)的發(fā)展

中國大部分地鐵隧道采用淺埋暗挖法,包括部分公路、鐵路隧道,尤其是淺埋山嶺隧道與水下隧道。鉆爆法施工長期主導(dǎo)中國隧道工程施工技術(shù),推進(jìn)了中國設(shè)備的信息化和自動(dòng)化進(jìn)程,極大提高了工作效率。盾構(gòu)、TBM掘進(jìn)機(jī)長期以來依賴國外引進(jìn),但近年來以中鐵裝備為代表的中國廠家已實(shí)現(xiàn)了中國盾構(gòu)和TBM的自主制造,占據(jù)了中國大部分市場,在地鐵工程中廣泛應(yīng)用,并于2014年成功實(shí)現(xiàn)了超前地質(zhì)預(yù)報(bào)裝備的搭載。在大量工程實(shí)踐中,不斷創(chuàng)新了單護(hù)盾TBM和敞開式TBM技術(shù),解決了TBM在軟弱地層掘進(jìn)脫困與市區(qū)沉降控制技術(shù)中的難題,形成了超淺埋、大寬度、小凈距矩形頂管技術(shù)與盾構(gòu)始發(fā)、到達(dá)零覆土技術(shù),在甘肅引洮7號(hào)隧洞、重慶軌道交通6號(hào)線等工程中成功應(yīng)用,創(chuàng)造了多項(xiàng)世界紀(jì)錄。

2、鉆爆法

鉆爆法是以鉆孔、裝藥、爆破為開挖手段,以圍巖-結(jié)構(gòu)共同作用為支護(hù)設(shè)計(jì)理論,采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。到目前為止,中國采用鉆爆法已成功修建了全國99%的隧道,是采用鉆爆法修建隧道數(shù)量較多的國家之一。 

3、全斷面開挖法

對(duì)于巖體應(yīng)力重分布來說,從圍巖等級(jí)上,適用于巖質(zhì)較均勻的穩(wěn)定硬巖中,開挖后不需要支護(hù)的Ⅰ-Ⅲ級(jí)圍巖的巖石隧道,以及高度不超過5m,斷面小于30m2的中小型斷面隧道。對(duì)于全斷面來說,由于是整體開挖,巖質(zhì)好,所以對(duì)于其他部位來說擾動(dòng)性就小多了,而且比較穩(wěn)定,適合大型的機(jī)械直接開挖。 

4、臺(tái)階法

臺(tái)階法的劃分,是依據(jù)于臺(tái)階的長度來的,包括了主要的三種以及演化出來的其他方法。短臺(tái)階法可以使結(jié)構(gòu)快速閉合,提高支護(hù)承受力,可以在一定程度上減小變形與沉降,適用于Ⅱ、Ⅲ類圍巖。超短臺(tái)階法在變形上面更有優(yōu)勢,適用于軟弱、需要早一些閉合的斷面,及時(shí)形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定性的核心土法,因?yàn)樯喜坑型林踔?,適用于現(xiàn)在大量施工的工程中,適用的土體范圍較廣,對(duì)于不良的或者一般的也可以用。 

5、側(cè)導(dǎo)坑法

廣泛應(yīng)用在大斷面以及承載力低的地方[2]。在大跨度、松散軟土中,現(xiàn)在大量用的都是單側(cè)壁法,因?yàn)槌两禌]法有效控制,所以采用這個(gè)是盡可能的保證施工的安全,對(duì)于不好控制的軟巖來說,單側(cè)壁很有優(yōu)勢。而雙側(cè)壁屬于各自開挖,各自閉合,安全性來說屬于較好的,但是會(huì)影響效率和整個(gè)施工的進(jìn)程,所以綜合來說屬于較慢但是安全的方法。 

6、CD法

將隧道斷面分為左、右兩部分,適用于土砂和自穩(wěn)性不好的地方以及需要注意沉降的區(qū)域。要求能夠時(shí)間密閉隧道,合理控制隧道圍巖變形,挖掘流程少. 

7、CRD法

每次開挖時(shí)候的跨度小,施工的掌子面也小,施工速度快,每一段的開挖距離要比洞距要小的情況下,屬于比較安全的范圍,也有利于穩(wěn)固度的增加,適用于跨度比較大的斷面,特別是軟弱圍巖和受力不均的隧道。 

針對(duì)軟弱圍巖或斷層等不良地質(zhì)現(xiàn)象,隧道施工中常采用超前錨桿、超前小導(dǎo)管、超前長管棚等輔助工法,以保證施工安全和施工進(jìn)度。超前長管棚使用在地質(zhì)條件較差的洞口段及坍塌后可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果的洞身地段。小導(dǎo)管注漿法是塌方處治中應(yīng)用廣泛的方法,大、中型塌方事故主要運(yùn)用的是小導(dǎo)管注漿法和管棚法,占塌方事故的72%。 

8、襯砌加固

新奧法的核心就是符合襯砌,特別是對(duì)軟巖來說,更為的適用。復(fù)合式襯砌包括初襯以及二襯,初襯是主要承載結(jié)構(gòu),由混凝土、錨桿、鋼架組成。當(dāng)襯砌的裂縫影響到整體強(qiáng)度時(shí),可采用嵌入鋼拱架法進(jìn)行加固,如仲澳隧道、中國臺(tái)灣某單線鐵路隧道和公路隧道等均采用了此治理方法。


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