隧道施工技术及方法的探究

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  摘要:我国城市规模不断扩大,交通运输方式多种多样,隧道工程成为施工中的重点,本文详细论述了隧道施工的技术与方法。
  关键字:交通 隧道施工 技术 方法
  中图分类号:U455
  引言
  我国社会主义发展水平进一步提高,城市化水平和规模也在不断的增大,那么就造成了国际国与国之间,国内城与城之间的人口流动,伴随而来的是交通工具的大量使用以及交通状况的恶化。为了改善交通状况,限制车辆通行时间成为一大措施外,兴建地下通行方式,即隧道,也成为近年来的热议话题。本文介绍了隧道施工技术与方法,但是由于地质,水文,地面设施,以及工程性质的不同,要具体问题具体分析,选择相应的施工方法。而且隧道施工伴随而来的是各种各样的缺点,比如,延阻交通,扰民,造成震动惊扰等,隧道工程施工条件复杂,工期,安全,质量和成本压力大,如果隧道施工技术管理不好,常会导致出现施工事故,进而影响施工企业的正常经营和运转。
  一.隧道施工技术
  我国现阶段主要采用的是施工技术是新奥法和挪威法,新奥法的全称为新奥地利隧道施工方法,新奥法概念是于50年代奥地利学者拉布西维兹 (L. V. RABCEW ICZ)以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础提出的,新奥法是将锚杆和喷射混凝土组合在一起,作为主要支护手段的一种施工方法,新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。新奥法施工具有及时性,封闭性和粘贴性的特点:新奥法可以紧跟开挖作业面施工,因为它是以喷锚支护为主要施工手段,在围岩变形以前,利用开挖施工面的时空效应,及时有效的进行隧道施工;开挖施工面时,由于爆破会造成围岩的的裂缝,导致整个地质构造的裂缝,从而引发巷道的变形或者坍塌,但是利用新奥法的喷锚支护特点,以较高的速度对岩面进行喷射混凝土支护,能够很好的充填围岩的裂隙,提高围岩的强度,保证隧道施工的效率和工期;当围岩的某块危岩活石发生滑移或坠落时,就会引起临近岩块的联锁反应,造成较大范围的滑落或坍塌。开挖施工面后如能及时进行喷锚支护,喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏,防止个别威岩活石滑移和坠落,从而保持围岩的稳定性,围岩的稳定性是进行隧道技术施工的前提条件。新奥法的施工原则重在:认为施工开挖面的围岩不仅是承载物,而且还是承载结构;利用围岩本身的力度加之新奥法的支护结构,构成一个支护力学系统;认为施工中的开挖和支护都是为了支撑围岩的承载能力。但是新奥法隧道施工技术有其本身的缺点,这种方法本身需要极其高精尖的测量工具和测量参数,如果出现差错,就会导致隧道施工的事故,测量需要耗费时间和人员,往往会延长工期,对施工造成不便,同时在施工过程中的喷射,容易扬起灰土甚至是某种化学物质,如果对施工人员的身体和眼睛保护不当,就会发生人员危险。虽然新奥法有其自身的缺点,但在实践中正得到进一步的完善和改进。
  新奥法施工技术
  挪威法适用于开挖较硬的地层,而这一点与新奥法有着基本的区别,新奥法适用于对较软地层的开挖,那么挪威法常用的特点就是钻爆或者利用掘进机,而且它的显著特点就是不需要喷注干混凝土,不需要加钢圈固定结构,无需任何物体的支护,挪威法造价低廉,成本低,却可以创造更多的效益,因为利用挪威法的钻爆就可以加快施工的速度,缩短施工周期,节约隧道施工成本。有些言论赞成挪威法较新奥法有施工快速、建设成本和维修成本低的特点,建议大力开展挪威法施工技术研究工作,建议彻底取消新奥法的这一做法不尽合理,应当针对不同城市不同地区的地质特点具体问题具体分析,相应的选择采用新奥法还是挪威法。
  二.隧道施工方法
  我国的施工技巧在现阶段还是以采用新奥法原理为主,在具体的施工中,操作方会根据施工地点中的地质,水文,围岩级别,隧道深度和隧道断面尺寸的测量来确定具体的施工方法和方案。采用新奥法施工时,要特别注意施工中的辅助作业以及对围岩的测量监控,还应考虑特殊地段的特殊施工方法。
  在土层隧道的施工中,一般使用明挖法,盖挖法和盾构法,明挖法是从地表开挖基坑或堑壕,修筑衬砌后用土石进行回填的浅埋隧道、管道或其他地下建筑工程的施工方法,明挖法在具体的施工中有着自身的优势,土建造价以及成本相对较低,而且适用于不同的地质地形条件,施工工艺简单明了,而且工期短,施工较其他方法简便快捷。但是使用明挖法会造成道路,周边大范围的拆迁,对交通和环境影响较大。盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后,将顶部封闭,其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。这一施工方法主要是考虑到进行隧道施工会给交通环境带来不便,要改善这一情况一般都会选用盖挖法。盾构是由钢柱、钢梁、盾壳、子盾构、液压推进系统、辅助机构六大部分组成,盾构法是在保留传统顶涵施工,桥涵结构路侧预制工艺的基础上,将明挖开槽改为地下暗挖盾构支护,它是一种较为先进的顶涵施工方法,暗挖推进减低了施工对行车的影响。但是盾构属于刚性结构,在推进时容易发生裂缝断裂,因此施工人员必须进行撤离才能避免伤害。
  在水下隧道施工中,一般采用管段沉放的施工方法,管段沉放是将隧道管道沉放到水下,这是水底隧道施工中一个非常重要关键的环节,这一方法受河流,气象,天气的影响,在我国,这一施工方法系统不成熟,设备不够先进,要考虑各方面的因素来因地制宜进行施工。
  在岩石的隧道施工中,一般采用掘进机和矿山法进行施工,掘进机法在使用中具有连续性的特点,而且掘进机这一设备机械化程度高,快速,安全,对地层扰动小,不会对地面造成大的震动,而且通风条件好,但是它也有自身的缺点,在施中需要考虑地质和地形因素,对地质条件的依赖性大,确定设备型号后,开挖断面尺寸和参数大小较难更改,而且一次性投资较大。虽然在近期工程的實践中已经很明显的显示出掘进机的报价,同等于或已经低于钻爆法,但是掘进机对地质以及数据的准确性要求,会在一定程度上影响掘进机设备的选择和施工造价评估,隧道施工中用掘进机的比例依旧很小,而且在技术的提高和工程管理中依旧存在问题和漏洞。矿山法是一种比较传统的施工方法,它是以木制或钢制物体作为支撑,等待隧道施工完成成型后,把木制或钢制支撑撤掉,在隧道施工中主要起支护作用。在矿山法的施工中,钢制结构物体具有很好的耐久性,不容易变形,就算隧道施工完成后也可以不撤掉,因为它对地形有很好的适应性,更重要的是耐腐蚀,但是木制结构物体耐久性差,容易被腐蚀,施工完成后必须被撤掉,既不安全又浪费时间,而且还会引起围岩的松动,容易发生事故。矿山法容易被工人接受利用,但是支撑复杂,耗费材料,而且工作面小,所以需消耗的工期长,机械化程度较低,施工效率低。
  结论
  随着城市化水平的提高,对交通方式的要求越来越高,隧道成为近几年被关注的热点。文章在说明隧道施工的技巧和方法的基础上,也进一步分析了各种施工方法在作业过程中的利弊,为以后隧道施工奠定理论基础。
  参考文献
  [1].李建华.不同条件下大跨隧道的施工方案探讨[J]. 2000,05.
  [2].覃仁辉.隧道工程[M].重庆大学出版社,2001.
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