第十一章隧洞施工

本章主要結(jié)合平洞的施工，介紹地下建筑工程施工中的洞室開(kāi)挖、襯砌施工和噴錨支護(hù)等主要問(wèn)題。

第一節(jié)地下建筑工程的施工程序

施工程序問(wèn)題涉及到整個(gè)地下建筑物施工的全過(guò)程，要求在總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，安排各部位、各工種的先后施工順序，以保證均衡、連續(xù)、有節(jié)奏地完成各項(xiàng)作業(yè)。

一、平洞的施工程序

開(kāi)挖和襯砌（支護(hù)）是平洞施工的兩個(gè)主要施工過(guò)程。處理好平洞開(kāi)挖與臨時(shí)支撐、平洞開(kāi)挖與襯砌或支護(hù)的關(guān)系，以便各項(xiàng)工作在狹小的工作面上有條不紊地進(jìn)

（一）平洞施工工作面一般來(lái)說(shuō)平洞開(kāi)挖至少有進(jìn)出口兩個(gè)工作面。如工期緊迫，可考慮開(kāi)挖施工支洞或豎井等增加工作面。工作面的數(shù)目可按要求工期進(jìn)行估算。（二）平洞的開(kāi)挖程序

平洞開(kāi)挖有全斷面開(kāi)挖、斷面分部開(kāi)挖等方法。（1）全斷面開(kāi)挖（2）斷面分部開(kāi)挖（三）平洞襯砌或支護(hù)施工平洞開(kāi)挖以后，除地質(zhì)條件特別好，一般都要進(jìn)行襯砌或支護(hù)。

若地質(zhì)和設(shè)備條件允許，應(yīng)盡量減少斷面襯砌的分縫分塊數(shù)目。（四）平洞的施工方法

鉆孔爆破法：地下建筑物采用鉆孔爆破法開(kāi)挖，為了降低糙率，減少回填和整修工程量，目前洞挖作業(yè)的輪廓控制普遍推廣光面爆破。

掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖：全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)(TunnelBoringMachine,簡(jiǎn)寫(xiě)為T(mén)BM)是一種專用的開(kāi)挖設(shè)備。它利用機(jī)械破碎巖石的原理，完成開(kāi)挖、出碴及混凝土管片安裝的聯(lián)合作業(yè)，連續(xù)不斷地進(jìn)行掘進(jìn)。

（五）平洞襯砌施工現(xiàn)澆混凝土襯砌施工，和一般混凝土及鋼筋混凝土施工基本相同。平洞由于很長(zhǎng)，縱向通常要分段進(jìn)行澆筑。襯砌施工在橫斷面上也常分塊進(jìn)行。一般分成底拱（底板）、邊拱（邊墻）和頂拱。

第三節(jié)噴錨支護(hù)噴錨支護(hù)是噴混凝土支護(hù)、錨桿支護(hù)、噴混凝土錨桿支護(hù)、噴混凝土錨桿鋼筋網(wǎng)支護(hù)和噴混凝土錨桿鋼拱架支護(hù)等不同支護(hù)型式的統(tǒng)稱。它是地下工程支護(hù)的一種新型式，亦是新奧地利隧道工程法（新奧法）的主要支護(hù)措施。一、噴錨支護(hù)原理噴錨支護(hù)的原理是把巖體視為具有粘性、彈性、塑性等物理性質(zhì)的連續(xù)介質(zhì)，同時(shí)利用巖體中開(kāi)挖洞室后產(chǎn)生變形的時(shí)間效應(yīng)這一動(dòng)態(tài)特性，適時(shí)采用既有一定剛度又有一定柔性的薄層支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖緊密粘結(jié)成一個(gè)整體，以期既能對(duì)圍巖變形起到某種抑制作用，又可與圍巖“同步變形”來(lái)加固和保護(hù)圍巖，使圍巖成為支護(hù)的主體，充分發(fā)揮圍巖自身承載能力，從而增加了圍巖的穩(wěn)定性。二、噴錨支護(hù)型式根據(jù)圍巖不同的破壞形態(tài)采用不同的支護(hù)型式。圍巖的破壞形態(tài)主要可歸納為局部破壞和整體破壞。1.局部破壞：通常采用錨桿支護(hù)，有時(shí)根據(jù)需要加作噴混凝土支護(hù)。2.整體破壞：常采用噴混凝土錨桿支護(hù)、噴混凝土錨桿鋼筋網(wǎng)支護(hù)和噴混凝土錨桿鋼拱架支護(hù)等不同支護(hù)型式。三、噴錨支護(hù)施工（1）錨桿支護(hù)工程中常用錨桿有金屬錨桿和砂漿錨桿，錨桿的布置有局部錨桿和系統(tǒng)錨桿。（2）噴混凝土施工噴混凝土是將水泥、砂、石等集料，按一定配比拌和后，裝入噴射機(jī)中，用壓縮空氣將混合料壓送到噴頭處，與水混合后高速噴到作業(yè)面上，快速凝固而成一種薄層支護(hù)結(jié)構(gòu)。第四節(jié)盾構(gòu)技術(shù)盾構(gòu)（shield）是一種鋼制的活動(dòng)防護(hù)裝置或活動(dòng)支撐，是通過(guò)軟弱含水層，特別是河底、海底，以及城市居民區(qū)修建隧道的一種機(jī)械。頭部可以安全地開(kāi)挖地層,尾部可以裝配預(yù)制管片或砌塊，迅速地拼裝成隧道永久襯砌。盾構(gòu)推進(jìn)主要依靠盾構(gòu)內(nèi)部設(shè)置的千斤頂。適用條件在松軟含水地層中修建隧道、水底隧道及地下鐵道時(shí)采用各種不同形式的盾構(gòu)施工最有意義，特別是該施工方法屬地表以下暗挖施工，不受地面交通、河道、航運(yùn)、潮汐、季節(jié)等條件的影響，盾構(gòu)隧道的歷史用盾構(gòu)法修建隧道開(kāi)始于1818年，法國(guó)工程師布魯諾爾；1825年在英國(guó)泰晤士河下首次用矩形盾構(gòu)建造隧道；近代，日本盾構(gòu)法得到了迅速發(fā)展，用途越來(lái)越廣，并研制了大量新型盾構(gòu)；我國(guó)于1957年北京下水道工程中首次出現(xiàn)2.6m小盾構(gòu)；·延安東路過(guò)江道路隧道使用11.0m直徑的大盾構(gòu)；隧道剖面圖1-進(jìn)風(fēng)道；2-進(jìn)風(fēng)口；3-排風(fēng)口；4-排風(fēng)道；5-路面（下拉桿）6-天棚（上拉桿）；7-吊桿；8-照明燈；9-滅火器；10-消防栓；11-電纜；12-排水管；13-給水管；14-縱向螺栓；15-環(huán)向螺栓按形狀分類大致有圓形（又稱半盾構(gòu)）、矩形、馬蹄形等幾種。圓形因其抵抗水土壓力較理想，襯砌拼裝簡(jiǎn)便，構(gòu)件可以互換，較為通用，數(shù)量最多。圓形盾構(gòu)中，敞胸盾構(gòu)和閉胸盾構(gòu)兩大類。盾構(gòu)構(gòu)造和分類

盾構(gòu)的基本構(gòu)造1-1(切口環(huán))；2-2(支承環(huán))；3-3(縱剖面)通常由盾構(gòu)殼體、推進(jìn)系統(tǒng)、拼裝系統(tǒng)、出土系統(tǒng)等四大部分組成。1）盾構(gòu)殼體盾構(gòu)殼體由切口環(huán)、支承環(huán)、盾尾與豎直隔板、水平隔板組成，并由外殼鋼板連成整體。切口環(huán)：開(kāi)挖；上下寬度可以等值、也可以不等值，甚至是活動(dòng)的。容納各種專門(mén)的挖土設(shè)備。支承環(huán)：承受荷重的核心部分，剛性較好的圓環(huán)結(jié)構(gòu)。水平隔板和豎直隔板：增加盾構(gòu)剛度，水平承受拉力，豎直承受壓力。盾尾：掩護(hù)工人在其內(nèi)部安裝襯砌。2）推進(jìn)系統(tǒng)由盾構(gòu)千斤頂和液壓設(shè)備組成，上下左右活塞桿伸出長(zhǎng)度不同達(dá)到糾偏目的。盾構(gòu)千斤頂一般是沿支承環(huán)圓周均勻分布的；3）拼裝系統(tǒng)襯砌拼裝器又稱舉重臂，是拼裝系統(tǒng)的主要設(shè)備，以油壓系統(tǒng)為動(dòng)力，一般舉重臂均安裝在支承環(huán)上。舉重臂能作旋轉(zhuǎn)、徑向運(yùn)動(dòng)，還能沿隧道中軸線作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。完成這些運(yùn)動(dòng)的精度應(yīng)該保證待裝配的管片上的螺栓孔能和已裝配好的螺栓孔對(duì)齊，以便螺栓固定。4）出土系統(tǒng)出土方式一般有三種：（1）有軌運(yùn)輸：皮帶運(yùn)輸機(jī)－礦車－洞口－垂直起吊至地面。（2）無(wú)軌運(yùn)輸：自卸卡車（3）管道運(yùn)輸：混合泥漿，壓力輸出，出土連續(xù)化盾構(gòu)分類及其適用范圍1）人工開(kāi)掘式、半機(jī)械式敞胸盾構(gòu)全部敞開(kāi)，隨時(shí)觀察地層變化情況，并配備簡(jiǎn)便的液壓、風(fēng)動(dòng)挖掘，機(jī)具、人工挖掘，當(dāng)開(kāi)挖面難以保持穩(wěn)定時(shí)可以采用氣壓等人工措施及正面支撐、支撐千斤頂?shù)入S挖隨撐。2擠壓式閉胸盾構(gòu)在塑性粘土及淤泥中采用,盾構(gòu)正面用胸板密閉起來(lái)。厚蘭隧道、林肯隧道和打浦路隧道都采用過(guò)半擠壓及全擠壓推進(jìn)的閉胸盾構(gòu)施工.襯砌結(jié)構(gòu)常發(fā)生橢圓率的現(xiàn)象，先襯砌水平直徑縮小，豎向直徑增大，繼之，盾構(gòu)離遠(yuǎn)時(shí)，豎向直徑減小，水平直徑增大。主要是隧道上方土壤結(jié)構(gòu)破壞、隆起，形成一個(gè)卸載拱，而水平壓力仍然保持著初始數(shù)值之故。3）機(jī)械式閉胸盾構(gòu)（1）局部氣壓盾構(gòu)（2）泥水加壓式盾構(gòu)

(3)土壓平衡式盾構(gòu)表挖掘方式構(gòu)造類型盾構(gòu)名稱開(kāi)挖面穩(wěn)定措施適用地層附注人工開(kāi)挖（手掘式）敞胸普通盾構(gòu)臨時(shí)擋板、支撐千斤頂?shù)刭|(zhì)穩(wěn)定或松軟均可輔以氣壓、人工井點(diǎn)降水及其它地層加固措施棚式盾構(gòu)將開(kāi)挖面分成幾層，利用砂的安息角和棚的磨擦砂性土網(wǎng)格式盾構(gòu)利用土和鋼制網(wǎng)狀硌柵的磨擦粘土淤泥閉胸半擠壓盾構(gòu)胸板局部開(kāi)孔依賴盾構(gòu)千斤頂推力土砂自然流入軟可塑的粘性土全擠壓盾構(gòu)胸板無(wú)孔、不進(jìn)土淤泥半機(jī)械式敞胸反鏟式盾構(gòu)手掘式盾構(gòu)裝上反鏟挖土機(jī)土質(zhì)堅(jiān)硬穩(wěn)定開(kāi)挖面能自立輔助措施旋轉(zhuǎn)式盾構(gòu)同上，裝上軟巖掘進(jìn)機(jī)軟巖機(jī)械式敞胸旋