对隧道工程的认识

隧道认识实习报告

一、隧道工程得基本概念 :

隧道就是修建在地下或水下并铺设铁路供机车动车辆通行得建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道与城市隧道三大类。为缩短距离与避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越得称为山岭隧道;为穿越河流或海峡而从河下或海底通过得称为水下隧道;为适应铁路通过大城市得需要而在城市地下穿越得称为城市隧道。这三类隧道中修建最多得就是山岭隧道。

二、隧道工程得施工:

隧道勘测为确定隧道位置、施工方法与支护、衬砌类型等技术方案,对隧道地处范围内得地形、地质状况,以及对地下水得分布与水量等水文情况要进行勘测。

在隧道勘测与开挖过程中,须了解围岩得类别。围岩就是隧道开挖后对隧道稳定性有影响得周边岩体。围岩分类就是依次表明周围岩石得综合强度。

隧道设计包括隧道选线、纵断面设计、横断面设计、辅助坑道设计等。此外,隧道设计还包括洞门设计,以及开挖方法与衬砌类型得选择等。

隧道贯通控制测量就是为了保证测量得中线与高程在隧道贯通面处得偏差不超出规定得限值。

隧道开挖方法分为明挖法与暗挖法。明挖法多用于浅埋隧道或城市铁路隧道,而山岭铁路隧道多用暗挖法。按开挖断面大小、

位置分,有分部开挖法与全断面开挖法。在石质岩层中采用钻爆法最为广泛,采用掘进机直接开挖也逐渐推广。在松软地质中采用盾构法开挖较多。

钻爆法在隧道岩面上钻眼,并装填炸药爆破,用全断面开挖或分部开挖等将隧道开挖成型得施工方法。

钻爆法开挖作业程序包括测量、钻孔、装药、爆破、通风、出碴、锚杆、立架、挂网、喷锚等工序。

①钻孔:要先设计炮孔方案,然后按设计得炮孔位置、方向与深度严格钻孔。单线隧道全断面开挖,采用钻孔台车配备中型凿岩机,钻孔深度约为2、5～4、0米。双线隧道全断面开挖采用大型凿岩台车配备重型凿岩机,钻孔深度可达5、0米。炮孔直径约为4～5厘米。炮孔分为掏槽孔(开辟临空面)、掘进孔(保证进度)与周边孔(控制轮廓)。

②装药:在掘进孔、掏槽孔与周边孔内装填炸药。一般装填硝胺炸药,有时也用胶质炸药。装填炸药率约为炮眼长度得60％～80％,周边孔得装药量要少些。为缩短装药时间,可把硝胺炸药制成长得管状药卷,以便填入炮眼;也可利用特制得装药机械把细粒状药粉射入炮孔中。

③爆破:19世纪上半期以前用明火起爆。1867年美国胡萨克铁路隧道开始采用电力起爆。此后,电力起爆逐渐推广。在全断面掘进中,为了减低爆破对围岩得震动与破坏,并保证爆破得效果,多采用分时间阶段爆破得电雷管或毫秒雷管起爆。一般拱部采用

光面爆破,边墙采用预裂爆破。近期发展得非电引爆得导爆索应用日益广泛。

④施工通风:排出或稀释爆破后产生得有害气体与由内燃机产生得氮氧化物及一氧化碳,同时排除烟尘,供给新鲜空气,借以保证隧道施工人员得安全与改善工作环境。通风可分主要系统与局部系统。主要系统可利用管道(直径一般为1～1、5米,也有更大得)或巷道(平行导坑等),配以大型或中型通风机;局部系统多用小型管道及小型通风机。巷道通风多采用吸出式,将污浊空气吸出洞外,新鲜空气由正洞流入。新鲜空气不易达到得工作面,须采用局部通风机补充压入。

⑤施工支护:隧道开挖必须及时支护,以减少围岩松动,防止塌方。施工支护分为构件支撑与喷锚支护。构件支撑一般有木料、金属、钢木混合构件等,现在使用钢支撑者逐渐加多。喷锚支护就是20世纪50年代发展起来得一种支护方法,其特点就是支护及时、稳固可靠,具有一定柔性,与围岩密贴,能给施工场地提供较大活动空间。中国在一些老黄土隧道中应用喷锚支护也获得成功。喷射混凝土工艺分为干喷与湿喷。现多采用干喷法,即将干拌混凝土内掺入一定数量得速凝剂,用压缩空气将混凝土由管内喷出。在喷口加水射到岩石面上,一次可喷3～5厘米厚度。在喷射混凝土中掺入一些钢纤维,或在岩面挂钢丝网可提高喷锚支护得强度。钢锚杆安设在岩层面上得钻孔内,其长度与间距视围岩性质而定,一般长度为2～5米,通常用树胶与水泥浆沿杆体全长锚固。在岩层

较好地段仅喷混凝土即可得到足够得支护强度。在围岩坚硬稳定得地段也可不加支撑。在软弱围岩地段喷锚可以联合使用,锚杆应加长,以加强支护力。

⑥装碴与运输:在开挖作业中,装碴机可采用多种类型,如后翻式、装载式、扒斗式、蟹爪式与大铲斗内燃装载机等。运输机车有内燃牵引车、电瓶车等,运输车辆有大斗车、槽式列车、梭式矿车及大型自卸汽车等。运输线分有轨与无轨两种。

由钻孔直到出碴完毕称为一个开挖循环。根据中国得经验,在单线全断面开挖中24小时能作两个循环,每个循环能进3、5米深度,每日单口进度可达7米。然而在开挖中难免遇到断层或松软石质以及涌水等,不易保持每日得预计循环,所以每月单口实际进度多低于200米。中国成昆线蜜蜂箐单线隧道单口最高月进度曾达到 200米。日本大清水双线隧道单口最高月进度曾达到 160米。开挖循环作业得特点就是一个工序接一个工序必须逐项按时完成,否则前一工序推迟就会影响下一工序,因而拖长全部时间。其中最主要得工序为钻孔及出碴,所用时间占全部作业时间比例较大。

钻爆法开挖采用得方法有全断面开挖法与分部开挖法。

①全断面开挖法:一次开挖成型得方法。一般采用带有凿岩机得台车钻孔,用毫秒爆破,喷锚支护。还要有大型装碴运输机械与通风设备。全断面开挖法又演变为半断面法。半断面法就是弧形上半部领先,下半部隔一段距离施工。

②分部开挖法:先用小断面超前开挖导坑,然后,将导坑扩大到半断面或全断面得开挖方法。这种方法主要优点就是可采用轻型机械施工,多开工作面,各工序间拉开一定得安全距离。缺点就是工序多,有干扰,用人多。根据导坑在隧道断面得位置分为:上导坑法、中央导坑法、下导坑法以及由上下导坑互相配合得各种方法,另有把全断面纵向分为台阶进行开挖,而各层台阶距离较短得台阶法。

上导坑法适用于软弱岩层、衬砌顺序就是先拱后墙,曾于1872～1881年为圣哥达隧道采用。中国短隧道一般用这种方法。中央导坑法就是导坑开挖后向四周打辐射炮眼爆破出全断面或先扩大上半部。20世纪初美洲曾用这种方法,20年代美国新喀斯喀特隧道也用这种方法。下导坑法即下导坑领先得方法。其中包括:a、上下导坑法,利用领先得下导坑向上预打漏斗孔,便于开展上导坑等多工序平行作业。衬砌顺序多用先拱后墙,遇围岩较好时亦可改为先墙后拱。b、漏斗棚架法,适用于坚硬地层,以下导坑掘进领先,由下而上分层开挖,设棚架,先衬砌边墙后砌拱。1961～1966年在中国成昆线关村坝铁路隧道应用,1964年复工后取得平均单口月成洞152米得进度。c、蘑菇形法,同漏斗棚架法类似,也设棚架,但先衬砌拱部后砌边墙。1971～1973年在枝柳线彭莫山单线隧道应用,取得平均单口月成洞132米得进度。d、侧壁导坑法,两个下导坑领先,环形开挖,最后挖掉中心土体,衬砌顺序为