我国隧道施工技术

 

我国隧道施工技术

1.矿山法施工技术

在隧道施工中,矿山法较为广泛地采用了新奥法的原则,仍处于不能为其他方法所取代的重要地位。近30年来,矿山法的施工技术进步是很大的,例如钻眼速度已由20世纪70年代以压缩空气为动力凿岩机的250 mm/min,提高到现在的液压凿岩机的3 m/min,而且作业人员大大减少。随着地质超前预报的逐渐推广应用,围岩预支护、预加固技术的日益成熟,施工管理的逐步科学化,隧道施工中的应变能力有了很大的提高,尤其是在通过困难地段时,造成人员伤亡的坍方事故日趋减少。

特长隧道一般埋深较大,深埋隧道的地质环境给施工带来严重影响,这些特点为:温度高,地温梯度大致为平均每300 m变化12摄氏度;原始地应力大,普遍存在岩爆和应力片落现象;地下水压高,会加剧地下水涌人量和速度;岩石质量好,无风化、节理松散等现象,但大断裂带可导致强烈的挤压。对以上问题已有了一定认识,并积累了较为丰富的处理经验和技术措施。

应用新奥法原则建成的北京地铁复兴门折返线和三拱两柱大跨度地铁西单车站,表明我国地铁隧道在设计理论、施工技术和科学管理等方面有了适合国情的突破性进展,为我国城市隧道施工中进一步推广浅埋暗挖法积累了宝贵经验,标志着我国软土隧道施工和管理达到了相当高的水平。

2.隧道扭进机(TBM)施工技术

TBM施工技术近年来有了一定发展。1966年生产出第一台直径3.4 m的掘进机,在杭州人防工程中进行过试验。20世纪70年代进入工业性试验阶段,试制出SJSS,SJ58,SJ64,EJ30型掘进机。20世纪80年代进入实用性阶段,研制出SJ58A,SJ58B,SJ40/45,EJ30/32,EJ50型掘进机,在河北引滦、福建龙门滩、青岛引黄济青、云南羊场煤矿、贵阳煤矿、山西古交和怀仁煤矿等工程中使用。但是,与国外掘进机相比,在技术性能和可靠性等方面还有相当大的差距。自改革开放以来,已有甘肃省引大入秦工程、山西省万家寨引黄工程和陕西省秦岭铁路隧道工程等项目引人国外大型TBM进行隧道施工,取得了成功。其中山西省万家寨引黄工程创造最高日掘进113 m和最高月掘进1645 m的记录。

秦岭特长隧道引进具有世界先进水平的大直径掘进机施工,实现了铁路隧道首次采用掘进机进行全断面开挖,打破了我国铁路隧道采用单一的钻爆法开挖的局面,使施工方法上了一个新台阶。由于掘进机的总体性能先进,从而保证了在坚硬岩层条件下平均掘进速度超过1m/h,机器掘进时间占总时的40%左右,在同类硬岩条件下,该掘进机施工技术指标实属世界先进水平。在掘进机配套设备的国产化和现代维修技术上迈出了可喜的步伐,如平台拖车国产化、碴车国产化、除尘系统的改进和部分零件国产化、拖拉装里国产化、刀具部件国产化和各种进口配件国产化等;采用了多项现代维修技术。

3.盾构施工技术

盾构法隧道施工技术近年来有了较大的发展。 1963年开始在上海试验性地采用盾构法掘进隧道,最初为直径4.2 m的开胸盾构干挖法,后逐步发展为干出土的网格式盾构、水力出土网格式盾构、局部气压水力开挖网格式盾构及土压平衡式盾构施工法。北京于1966年开始设计,1968年开始修建地铁盾构施工试验段工程,取得了一些经验。1966年水利部杭州机械研究所研究试制了我国第一台TBM,并应用于水电工程,1976年又为郑州市设计了直径为6m的盾构TBM。 1991年上海地铁1号线引进法国FCB公司的7台土压平衡式盾构,直径为6.2 m,采用大刀盘开挖、螺旋输送机排土,同时备有同步压浆、计算机控制系统等,胜能比较完善,上海地铁2号线区间隧道也采用了盾构法施工。1998年北京研制成功了半

断面播刀结构并在地铁复八线区间隧道进行试验,取得了成功。北京地铁5号线试验段工程采用从德国进口的直径6.19 m的土压平衡盾构进行开挖。1994年上海引进日本的超大型泥水加压平衡盾构,盾构外径11.22 m,用于建造上海延安东路隧道南线,经受了穿越仓库、浅粗防汛墙、地下车库、地下人行道、高层建筑等严峻考验,成功穿越了黄浦江,盾构曾创下日推进13.5 m的速度,地表最大沉降点小于30 mm,接着,在南京越江隧道施工中在穿越砂层的条件下使用盾构获得成功。北京地铁5号线试验段工程采用从德国进口的直径6.19 m的土压平衡盾构进行试挖。广州地铁1号线、2号线、3号线部分区间隧道也采用了盾构法。南京地铁南北线一期工程的中也采用盾构法施工。正在建设的上海上中路隧道位于徐浦大桥和卢浦大桥之间,建成后隧道外径达到14.5 m,采用直径为14.87 m的超大型盾构掘进机施工。国内第一台双圆盾构在上海总装成功,能使上、下行隧道一次掘进完成,双圆盾构不久将投入轨道交通建设中。

4.隧道沉管法施工

全世界已建有107座沉管隧道,最大水深50 m,最大海水流速2.7m/s,最大长度5 825 m,最多车道8车道,我国已建成沉管隧道有上海金山供水隧道、黄浦江宁国路隧道、天津海河隧道、宁波雨江隧道以及广州珠江隧道。沉管法修建水下隧道的优点在于对地质条件的适应性强、隧道的覆盖层薄。从而使隧道总长度减小,隧道断面利用率高,防水可靠度高。施工周期短及工程造价合理等。

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