隧道施工方法有哪些?隧道施工方法因地质条件、隧道规模、深度以及项目用途(例如公路、铁路、输水或公用隧道)等因素而异。以下是6种主要的隧道施工方法:
1. 明挖回填法
这是最古老、最直接的方法之一。顾名思义,它包括在地面开挖沟槽,在沟槽内建造隧道结构,然后将其覆盖。
流程:
① 在地面开挖沟槽。
② 建造隧道结构(通常为钢筋混凝土结构)。
③ 回填沟槽并修复地面。
应用:城市地铁隧道、地下通道、公用隧道。
优点:成本低,施工简便。
缺点:会破坏地面并影响交通。
2. 隧道掘进机(TBM)
隧道掘进机 (TBM) 用于在土层或岩石层中开挖圆形隧道,对地表扰动最小。
流程:
① 从始发井启动 TBM。
② TBM 连续开挖并移除土层/岩石。
③ 在 TBM 后方安装预制隧道管片,形成衬砌。
④ TBM 从接收井出口出洞。
应用:地铁系统、铁路隧道、输水管道和公路隧道。
优点:安全、快速,对地表活动干扰最小。
缺点:初始成本高,主要适用于长隧道。
3. 钻爆法
这是一种传统方法,主要用于岩石层。
流程:
① 在隧道掌子面上钻爆孔。
② 装填炸药并进行爆破。
③ 通风并清除爆破物(渣土)。
④ 安装支护(锚杆、喷射混凝土等)并进行衬砌。
应用:水电隧道、矿山隧道和山区公路隧道。
优点:灵活,在硬岩环境下施工有效。
缺点:施工进度慢、振动大、噪音大。
4. 新奥法 (NATM)
一种利用周围地层作为承重结构的现代施工方法,通过控制变形和持续监测来实现。
流程:
① 小段开挖。
② 立即喷射混凝土。
③ 如有需要,设置锚杆、钢筋和排水系统。
④ 监测变形并根据需要调整支护。
应用:地铁隧道、公路隧道和混合地层条件。
优点:经济实惠,适应各种地质条件。
缺点:需要熟练的设计和监测。
5. 沉管法
该方法用于水下穿越。将预制的隧道节段浮出水面,沉入水床上准备好的沟槽中,然后连接在一起。主要用于水下隧道(例如河流穿越)。
流程:
① 在干船坞中预制隧道节段。
② 将节段浮出水面并沉入海床上疏浚的沟槽中。
③ 连接并密封节段。
④ 覆盖保护材料。
应用:海底或江河隧道(例如港珠澳大桥隧道)。
优点:速度快,适用于宽阔的水道。
缺点:要求水面平静,海上作业复杂。
6. 顶管和微型隧道
一种在现有基础设施(如公路或铁路)下安装隧道的方法,通过在地面开挖时用液压顶升预制混凝土管道。用于无需明挖的小直径隧道。
流程:
① 微型隧道掘进机从始发井推进。
② 管道在掘进过程中被顶升至其后方。
③ 挖掘出的土体通过掘进机运走。
应用:污水、排水和公用设施隧道。
优点:微创且精准。
缺点:仅限于小直径和短长度。
在实践中,许多大型隧道项目会结合使用这些方法。例如,地铁线路可能使用明挖回填法建造车站,使用盾构机建造车站之间的区间隧道,并使用隧道掘进机(TBM)建造联络通道或洞室。