地下隧道如何支撑?地下隧道是交通运输、公用事业和城市发展的关键基础设施。其结构稳定性依赖于根据地质条件和项目要求量身定制的复杂工程技术。本文探讨了用于支撑地下隧道的关键方法和技术,并借鉴了实际实践和学术研究的见解。
1. 即时(临时)支撑:
在隧道开挖过程中,会安装临时支撑,例如钢套、木材或专用盾构,以防止坍塌。在许多现代方法中,隧道掘进机 (TBM) 不仅会开挖,还会在隧道正面后方立即安装预制混凝土管片或喷射混凝土(一种速凝混凝土)。这种快速支撑可最大限度地减少变形,并在施工过程中稳定洞室。
2. 永久衬砌和加固:
隧道掘进完成后,会建造永久衬砌。在岩石隧道中,衬砌可能由混凝土、钢筋或两者组合构成,通常用岩石锚杆加固,将衬砌锚固到周围的岩体上。这形成了一种复合结构,隧道衬砌和天然岩石共同作用,形成一个拱形结构,可以安全地分散上覆岩层的荷载。
3. 传统支护方法
a) 钢拱架
钢拱架广泛用于围岩或土质不稳定的隧道。这些预制钢框架在开挖过程中安装,可立即提供结构加固。例如,在中国的洛江隧道中,钢拱架与喷射混凝土相结合,以稳定围岩。
b) 岩石锚杆和喷射混凝土
岩石锚杆支护是指在隧道壁上钻孔锚固以固定松散的岩层,而喷射混凝土则形成保护壳。这种被称为新奥法(NATM)的施工方法在雪峰山隧道中得到应用,以应对复杂的地质条件。
c) 混凝土衬砌
永久性混凝土衬砌在开挖后浇筑,以承受长期荷载和地下水压力。在铜锣川隧道中,预制混凝土管片被用于加固隧道结构。
隧道支护系统是地质、工程创新和持续监测的协同作用。从传统的岩石锚杆支护到人工智能增强型隧道掘进机(TBM),这些方法确保了地下结构的安全性和使用寿命,使现代城市能够在地下蓬勃发展。