辅助坑道设计 辅助坑道有斜井、竖井、平行导坑及横洞四种。斜井是在中线附近的山上有利地点开凿的斜向正洞的坑道。斜井倾角一般在18°~27°之间,采用卷扬机提升。斜井断面一般为长方形,面积约为8~14平方米。竖井是由山顶中线附近垂直开挖的坑道,通向正洞。其平面位置可在铁路中线上或在中线的一侧(距中线约20米)。
中线平面控制 长隧道以往多用三角网,短隧道多用导线法,借以控制中线的偏差。自50年代以来,中国在 1公里以上长度的隧道测量中采用导线法也能控制隧道的贯通误差。光电测距仪的出现和发展,解决了量距的困难。山岭隧道洞外及洞内都采用主副闭合导线法,即在主导线上测角并用光电测距仪量距,在副导线上只测角不量距。由主副导线所组成的多边形,只平差其角度,不平差其长度。这样主副导线法比三角网法简单实用,比单一导线法可靠。中国大瑶山双线隧道即采用主副闭合导线法作为中线平面控制。
开挖方法分为明挖法和暗挖法。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,有分部开挖法和全断面开挖法。在石质岩层中采用钻爆法为广泛,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的施工方法。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。钻孔:要先设计炮孔方案,然后按设计的炮孔位置、方向和深度严格钻孔。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(进度)和周边孔(控制轮廓)。
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的震动和破坏,并爆破的效果,多采用分时间阶段爆破的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。近期发展的非电引爆的导爆索应用日益广泛。
钻爆法开挖采用的方法有全断面开挖法和分部开挖法。全断面开挖法:一次开挖成型的方法。一般采用带有凿岩机的台车钻孔,用毫秒爆破,喷锚支护。还要有大型装碴运输机械和通风设备。全断面开挖法又演变为半断面法。半断面法是弧形上半部,下半部隔一段距离施工。分部开挖法:先用小断面开挖导坑,然后,将导坑扩大到半断面或全断面的开挖方法。这种方法主要优点是可采用轻型机械施工,多开工作面,各工序间拉开一定的安全距离。缺点是工序多,有干扰,用人多。根据导坑在隧道断面的位置分为:上导坑法、中央导坑法、下导坑法以及由上下导坑互相配合的各种方法,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的台阶法。
漏斗棚架法,适用于坚硬地层,以下导坑掘进,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米的进度。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米的进度。侧壁导坑法,两个下导坑,环形开挖,后挖掉中心土体,衬砌顺序为先墙后拱,多用于围岩很差的双线隧道。也有采用上导坑及两个下导坑成品字形的。
采用盾构作为施工机具的隧道施工方法。1825年在伦敦泰晤士河水下隧道试用盾构,并获得成功。此后,松软地质多采用盾构法开挖。盾构是一种圆形钢结构开挖机械,其前端为切口环,中间为支撑环,后端为盾尾。开挖时,切口环切入地层并能掩护工人安全地工作;支撑环是承受荷载的主要部分,其中安设多台推进盾构的千斤顶及其他机械;盾尾随着上述两部分前进,保护工人安装铸铁管片或钢筋混凝土管片。盾构法适用于松软地层,施工安全,对地层扰动少,控制围岩周边准确,极少超挖。日本丹那铁路隧道曾采用盾构法施工。
在岩石地层中采用全断面开挖及喷混凝土衬砌,其质量好坏取决于光面爆破。运用新奥法原理,考虑围岩自身承载能力,可在坑道爆破后尽早采用单喷或喷锚作初期支护,随即连续量测位移,判定围岩基本稳定时间,再进行二次支护,这样可以建成较经济的衬砌结构。
安徽隧道工程施工公司
更新时间:2023-03-09 04:40:55