02-国内外长大隧道施工技术的现状和展望

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
世界最长的海底铁路隧道)。
一、国内外长大隧道建设
1.2 国 内 长 大 隧 道 建 设

1890年建成台湾狮球岭隧道(我国第一条铁路隧 道);

1903年建成第一座长度超过3Km的兴安岭隧道; 截止2003年年底,中国大陆上已建成的铁路隧道 有7400余座;公路隧道1970余座。
一、国内外长大隧道建设

全断面液压凿岩台车和其他大型施工机具; 喷锚技术的发展和新奥法的应用;
采用掘进机彻底改变了隧道开挖的钻爆方式。
一、国内外长大隧道建设
1.1 国 外 长 大 隧 道 建 设

世界隧道主要分布在中国、日本、意大利、法国、 美国、英国、挪威、瑞士、德国、奥地利和加拿大 等国(据2000年的统计数据);


二、长大隧道施工技术现状及发展
2.2 长 大 隧 道 施 工 理 念

作为施工方法,人们习惯上将采用钻爆开挖加 钢木构件支撑的施工方法称为“传统的矿山法”

而将采用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称之 为“新奥法”。
2.2 长大隧道施工理念

“新奥地利隧道修建方法”(NATM)简称“新奥法”; 新奥法应该理解为新奥法原则而不能将其片面理解为施 工的一种方法; 新奥法的原则:充分保护、利用围岩自身的承载能力; 施工要点: (1)控制爆破 (2)锚喷支护 (3)施工监测
新 奥 法 基 本 原 理


实施方法:设计、施工和监测三位一体的动态模式。
2.2 长大隧道施工理念
新 奥 法 基 本 原 理
问题: 在新奥法施工要点中,监控量测最为关键, 而且监控的难度远远大于量测。
现状: 国内目前在这方面做的较差;真正能做到 动态设计、施工的很少,并且也往往是被动的。
2.2 长大隧道施工理念
2.2 长大隧道施工理念
挪 威 法 隧 道 施 工
挪威法优势: (1)湿喷钢纤维混凝土的回弹量很小,通常仅为 4%-6%。
(2)采用挪威法(NMT)可以大大地降低成本,仅 为采用新奥法(NATM)成本的1/3。 (3)与其它方法相比,采用挪威法可节省劳动力, 更多地采用机械手,较少地进行监控。
2.2 长大隧道施工理念
挪 威 法 隧 道 施 工
挪威法(NTM:Nonwegian Method of Tunneling): (1)采用Q系统评价围岩类别; (2)合理的支护参数 (3)高性能的支护材料(锚固支护+喷射钢纤维 混凝土相结合) 挪威法特点: (1)把一次支护作为永久衬砌; (2)只是在运营后,如果有涌水、冰霜等危害 的情况下,才修筑二次衬砌。

一、国内外长大隧道建设
1.1 国 外 长 大 隧 道 建 设

近代隧道兴起于十七世纪欧洲的运河时代 (运河隧道);

1820年前后,随着铁路运输的兴起,英国、 法国,然后是美国和明治维新后的日本先 后开始修建铁路隧道;

在20世纪初期,欧洲和北美洲国家建成5公 里以上铁路长隧 20余座。
一、国内外长大隧道建设
1950-1970-“小型机械化施工时代”
1980以后-“大型机械化作业时代”
二十一世纪前后的-“现代隧道修建技术时代”
1.2 国内长大隧道建设
中 国 隧 道 建 设 技 术 发 展


中国大陆山岭隧道施工阶段:
“人力开挖时代”-钢钎、铁锤+人力斗车

“小型机械化施工时代”- 风动凿岩机+轨行式矿 车:
1.1 国 外 长 大 隧 道 建 设

19世纪60年代以前,人工凿孔和黑火药爆 破施工; 1861年应用风动凿岩机代替人工凿孔; 1867年美国胡萨克铁路隧道开始采用硝化 甘油炸药代替黑火药,进行隧道施工。


一、国内外长大隧道建设
1.1 国 外 长 大 隧 道 建 设

20世纪60年代以来,隧道施工实现了机械化
(4)极小断面隧道(开挖面积小于3m2)
二、长大隧道施工技术现状及发展
山 岭 隧 道 的 分 类

根据以上概念,我国当前在建的长度大于3km 的铁路、公路双线隧道均属于长大隧道。 这类隧道不但长度大,而且一般埋深也较大, 且常常要穿越断层、涌水等复杂地质条件。 因此长大隧道的施工技术难度大、风险高。
厦门公路越海隧道
14
15
港、珠、澳海上大通道
16
一、国内外长大隧道建设
1.2 国 内 长 大 隧 道 建 设
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

中国是当前世界上隧道工程最多、最复杂、今后发 展最快的国。
1.2 国内长大隧道建设
中 国 隧 道 建 设 技 术 发 展

中国大陆山岭隧道施工阶段:
1950以前-“人力开挖时代”


二、长大隧道施工技术现状及发展
2.2 长 大 隧 道 施 工 理 念

山岭隧道的常规施工方法又称为矿山法,因最 早应用于采矿坑道而得名。 在矿山法中,多数情况下都需要采用钻眼爆破 进行开挖,故又称为钻爆法。 在矿山法中,坑道开挖后的支护方法,大致可 以分为钢木构件支撑(传统矿山法)和锚杆喷 射混凝土支护(新奥法)两类。
强调了对超前核心岩土的控制、量测、动 没有对超前核心岩土的控制,更 态设计,突出了机械化全断面和均率开挖的 偏重分步开挖的手段 理念

南昆铁路长9.388Km米的花岭隧道创造了单口月成洞 502.2 m的山岭隧道记录。
1.2 国内长大隧道建设
中 国 隧 道 建 设 技 术 发 展


中国大陆山岭隧道施工阶段:
二十一世纪前后的“现代隧道修建技术时代”。


九十年代西康铁路秦岭1号线隧道TBM施工,8m直径TBM
单口平均月进度312m,最高月进尺528m,单口最高日进尺40.5m 的掘进记录。
二、长大隧道施工技术现状及发展
隧道分类及施工技术
讨 论 提 纲
施工理念(矿山法、新奥法、挪威法和新意法) 防排水施工技术
开挖技术
支护技术 施工通风技术 施工机械配套 地质超前预报技术
一、国内外长大隧道建设
1970年OECD(国际经济合作与发展组织)隧道 会议对隧道所下的定义: “以某种用途、在地面下用任何方法 按规定形状和尺寸修筑的断面积大于 2m2的洞室”均称之为隧道。 (1)公路隧道 (2)水工隧道 (3)铁路隧道
表1 新意工法与新奥法的比较
2.2 长大隧道施工理念
类别 岩土观点 ADECO RS工法 重视工作面超前岩土的稳定性 重视工作面超前核心岩土的收敛变形和挤压 变形的量测 强调工作面超前核心岩土的人工控制、岩体 强度的改善只注重了前方轮廓的预加固 机械化全断面开挖 可以在设计阶段较准确地预测完成时间 没有重视 没有重视 没有对超前核心土加固 断面分步开挖 设计阶段只能大概估计时间 不进行预收敛量测,只对洞 身量测,属被动测量,动态设 计的及时性弱 新奥法
隧 道 施 工 比 较
洞体量侧 超前支护 不 同 点 断面开挖 工期
设计、施工量 强调了预收敛量测和洞身的收敛量测、及时 测关系 反馈设计调整参数的动态设计 适用范围
没有ADECO RS工法应用范围 包括新奥法可以修建的及部分不可以修建的 地下工程 广
对于新奥法无法修建的或开挖速度很慢的情况下,ADECO RS工法有很好的 经济性与施工 经济性,施工速度较快;对于新奥法可以修建的的情况下,两者经济性相差不 速度 多,施工速度相当 最重要的区别
中国铁建
国内外长大隧道施工 技术的现状和展望
吴焕通 宋战平
中铁十三局集团有限公司
二○○就年四月二十一日
国内外长大隧道施工技术的现状和展望
一、国内外长大隧道建设
国外长大隧道建设 讨 论 国内长大隧道建设 提 二、长大隧道施工技术现状及发展 纲
三、长大隧道施工技术发展展望
国内外长大隧道施工技术的现状和展望
挪 威 法 隧 道 施 工
2.2 长大隧道施工理念
湿喷技术的内涵-单层衬砌
耐久性与匀质性
挪 威 法 单层衬砌 隧 简化工序 道 缩短工期 施 降低成本 工
2.2 长大隧道施工理念
挪 威 法 隧 道 施 工
中国从90年代初开始进行挪威法理论探讨和室内 试验,并在铁路隧道和公路隧道进行了大规模现场 实验; 我局承建的杭兰高速摩天岭隧道1#通风斜井就首 次采用了挪威法;

根据隧道长度:
(1)特长隧道(长度大于10Km) (2)长隧道(长度大于3Km) (3)中长隧道(长度大于500m) (4)短(长度小于500m)
二、长大隧道施工技术现状及发展
山 岭 隧 道 的 分 类

根据隧道开挖断面面积(国际隧协建议标准):
(1)特大断面隧道(开挖面积大于100m2) (2)大断面隧道(开挖面积50-100m2) (3)中等断面隧道(开挖面积10-50m2)
盾构法
二、长大隧道施工技术现状及发展

就世界范围内的隧道建设总体而言,当前量 大面广的仍然是采用矿山法。

中国大陆矿山法隧道施工在施工机械化程度、 修建速度、长大隧道的修建能力(包括独头通 风深度)等方面均同国际先进水平相差无几。
二、长大隧道施工技术现状及发展
山 岭 隧 道 的 分 类
1.2 国 内 长 大 隧 道 建 设

“十五”期间,中国铁路、公路、水利等领域将建 造总长超过 3000km的隧道,其中长度大于 10km的 隧道约占 10%。
客运专线隧道的数量
据不完全统计,我国客运专线隧道的修建数量将超过 1000km。 武广客运专线 165km 京沪高速 15km 郑州西安客专 74km 武汉成都 300km 甬温福厦 石太客专 武汉合肥 280km 76km 80km
1956前后建成的2km宝成铁路秦岭隧道; 1970年前后成的成昆铁路6km的关村坝隧道,创 造了“百米成洞”记录。
1.2 国内长大隧道建设
中 国 隧 道 建 设 技 术 发 展


中国大陆山岭隧道施工阶段:
“大型机械化作业时代”--八十年代修建的14.295 km的大瑶山双线隧道,(进口液压凿岩台车、履带 或轮式装载机、轨行式扒装机和大型运输汽车、组 合列车-“大瑶山模式” )
在困难地质情况下采用新意法即岩土控制变形分析 法进行隧道设计基于以下基本原则: 1. 全断面开挖;
设 计 理 念
2. 运用超前支护和加固措施 减小或避免围岩变形;
3. 在离掌子面较短的距离支 护封闭以减小隧道变形。
Pianoro 隧道–C4R断面类型
Pianoro 隧道 – 掌子面加固阶段
Raticosa 隧道: 仰拱浇筑前总览

秦岭1号隧道的成功改变了中国大陆长大山岭隧道 施工中采用钻爆法为唯一手段的施工现状,标志 着我国隧道建设进入了“现代隧道修建技术时 代”。
1.2 国内长大隧道建设
中 国 隧 道 建 设 技 术 发 展
二、长大隧道施工技术现状及发展
隧 矿山法(钻爆法) 山岭隧道施工方法 道 掘进机法 施 明挖法 工 盖挖法 法 方 隧道施工方法浅埋及软土隧道施工方 浅埋暗挖法 法 盾构法 分 沉埋法 类 水底隧道施工方法
2.2 长大隧道施工理念
新 意 法 隧 道 施 工
铁道部-铁建设[2007]102号文件《关于加强铁 路隧道工程安全工作的若干意见》要求:
“隧道的设计和施工要积极学习、借鉴、采用、 推广国内外先进技术,对条件适宜的隧道要积极采 用“新意”法等先进施工方法和施工工艺”。
可以预见,在未来的五年或十年内,意大利全 断面预加固隧道施工工法将在我国隧道工程中推广 应用。

其中,有超过总长1/3的隧道是二十世纪五十年代后 在中国和日本的铁路线上建成的。
1.1 国外长大隧道建设
日 本 长 大 隧 道 建 设

20世纪70年代末之前5公里以上的长隧道达60座(铁
路长隧最多国家);

1981年建成长22.228Km的大清水双线隧道(当时世界
最长的山岭铁路隧道);

1985年前后建成长53.850Km的青函海底隧道(为当今
可以预见,在未来的五年或十年内,这一方法将 在我国隧道工程中广泛应用。
2.2 长大隧道施工理念
新 意 法 新意法特点:关注工作面超前核心围岩的稳定,并 隧 以此为基础对施工方法进行选择。 道 新意法适用条件: 施 (1)适用于低粘聚力的软弱地层; 工 (2)大断面隧道开挖;
(3)用于浅埋隧道控制地面沉降; (4)挤压地层的深埋隧道开挖。 意大利全断面预加固隧道施工工法(New Italian Tunneling Method(NITM))又称为岩土控制变形分析 (ADECO-RS)施工工法。
相关文档
最新文档