公路隧道施工盾构法、沉管法介绍

沉管隧道施工技术目录第一节沉管隧道概述第二节沉管隧道设计第三节沉管隧道施工第四节沉管隧道应用第五节沉管隧道工程量清单第一节沉管隧道概述随着内河及远洋航运事业的发展，在江河下游、海湾（峡）通行轮船的吨位和密度越来越大，要求桥下通行的净空越来越高，跨度越来越大，使修建桥梁的造价及难度大增。

因此，人们寻求另一种跨江河及海湾的新方式，即水下隧道的方式来实现。

目前主要有如下几种方式：盾构法矿山法围堰明挖法悬浮法沉管法1.1 沉管法的概念通过预制管段、浮运沉放修建水底隧道的一种施工方法。

其施工顺序是先在船台上或干坞中制作隧道管段（用钢板和混凝土或钢筋混凝土），管段两端用临时封墙密封后滑移下水（或在坞内放水），使其浮在水中，再拖运到隧道设计位置。

定位后，向管段内加载，使其下沉至预先挖好的水底沟槽内。

管段逐节沉放，并用水力压接法将相邻管段连接。

最后拆除封墙，使各节管段连通成为整体的隧道。

在其顶部和外侧用块石覆盖。

沉管隧道的主要分项工程包括：干坞施工、管节制作、基槽浚挖、管节防水、管节沉放、基础处理、回填覆盖、管内工程等施工工序。

其中干坞施工、管段制作、基槽浚挖、管段的沉放、管段基础处理是沉管隧道施工的关键工序。

沉管管段结构示意图1.2 沉管隧道的适用条件沉管隧道在施工时，将受气象、水文条件的制约，一定程度上影响航运。

选择沉管隧道要考虑以下原则：（1）与城市总体规划要求的两岸交通疏解方案相协调。

要保证隧道与两岸所需衔接的道路具有良好的连接。

（2）具有较为合适的河（海）航道、水文及河（海）床条件。

沉管隧道多在江河的下游修建，因下游河床较平坦，水流缓。

水流急或不稳定，河床有深沟、陡壁，都会给管节的沉放与对接造成困难。

（3）施工条件满足要求。

如航道能否有足够的水深和宽度实施浮运、转向和储放；隧址附近有无合适的干坞修建地带等。

1.3 沉管隧道的技术发展1、沉管法隧道组成一般由敞开段、暗埋段、岸边竖井与沉埋段等组成。

沉埋段两端通常设置竖井作为起讫点，竖井起到通风、供电、排水和监控等作用。

隧道施工方法：矿山法（传统的矿山法和新奥法）、掘进机法、沉管法、顶进法、明挖法、盾构法等。

1.矿山法1.1矿山法：用于山岭隧道,因用于矿石开采而得名，它包括传统矿山法和新奥法。

多数情况下都需要采用钻眼爆破来进行开挖，又称为钻爆法。

有时将新奥法从矿山法中另立系统。

（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”。

将采用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称为“新奥法”）1.2新奥法与传统的矿山法区别：传统的矿山法施工是把地层压力视作外力荷载，新奥法是把围岩和支护结构作为一个统一的受力体系，围岩是荷载的来源，又是支护结构体系的一部分，围岩和支护结构相互作用。

1.3新奥法施工的基本思想：充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护结构的监控、量测来指导地下工程的设计与施工。

1.4新奥法的主要特点：a.充分保护围岩，减少对围岩的扰动。

因为岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，所以在施工中必须充分保护围岩，尽量减少对它的扰动。

b.充分发挥围岩的自承能力。

c.尽快使支护结构闭合。

d.加强监测，根据监测数据指导施工。

1.5新奥法的基本原则:可扼要地概括为“少扰动、早喷锚、快封闭、勤量测”。

2.掘进机法2.1掘进机法：包括隧道掘进机法和盾构掘进机法，前者应用于岩石地层，后者主要应用于土质围岩，尤其适用于软土、流砂、淤泥等特殊地层。

掘进机施工法(TBM)是一种利用回转刀具开挖(同时破碎和掘进)隧道的机械装置。

此法修筑隧道的方法称掘进机法。

2.2优点：施工速度快，工期得以缩短，特别是在稳定的围岩中长距离施工时，此特征尤其明显。

无爆破围岩的损伤小，减轻支护的工作量。

振动、噪声小，对周围的居民和结构物的影响小。

因机械化施工，安全，作业人员少。

安全性和作业环境有了较大的改善。

2.3缺点：费和运输、组装、解体等的费用高，初期投资高，不用于短隧道。

沉管法与盾构法在水下修建隧道的技术优劣比较沉管法与盾构法在水下修建隧道的技术比较以及隧道口的基坑支护中国在城市化进程中，各大城市必然会不断扩张，与周边城市逐渐靠拢，形成城市群，这就要求城市之间的交通联系必须紧密。

我们河南境内有黄河、淮河两条大河，在这两条河边的城市将来在于周边城市交流的时候必然面临着跨越河流这个交通问题。

虽然现在河南在处理河流上的交通时还是采用架桥的方式，但将来肯定会修建水底隧道，所以提前比较一下沉管法与盾构法在水下修建隧道的技术优劣还是有必要的。

俗话说：逢山开路遇水架桥，但是随着科学技术的进步,人们已经意识到“遇水架桥”不再是唯一选择。

而且从安全和环保方面考虑,修建水底隧道比建桥更为优越。

目前，国内外隧道施工采用的施工方法主要有盾构法、沉管法、明挖法和暗挖法等4种，近年来被广泛使用的是盾构法和沉管法。

盾构法修建隧道开始于1818年，当时法国工程师布鲁诺尔研究并取得专利权，1825年在英国泰晤式河首次建造成功。

沉管法修建隧道是在19世纪末，美国首先建成波士顿的下水道工程，又于1928年建成了第一条沉管道路隧道。

盾构是一种钢制的活动防护装置或活动支撑，是通过软弱含水层，特别是河底、海底，以及城市中心区修建的一种隧道。

其构造通常由盾构壳体、推进系统、拼装系统、出土系统等4大部分组成。

在盾构的掩护下，头部可以安全的开挖地层，一次掘进相当于装配式衬砌一环的宽度。

尾部可以装配预制管片或砌块，迅速地拼装成隧道永久衬砌，并将衬砌与土层之间的空隙用水泥压浆填实，防止周围的地层继续变形和围岩压力的增长。

盾构推进主要依靠盾构内部设置的千斤顶，用千斤顶将拼成的衬砌环推进到已挖好的空间内，然后缩回活塞杆，为下一环衬砌拼装创造条件。

盾构形状大致可分为圆形、半圆形、矩形、马蹄形4种，圆形因其抵抗水压力较理想，衬砌拼装简便，构造可以互换，在工程中运用较为普遍。

沉管法亦称预制管段法或沉放法。

先在隧址以外的船台上或临时干坞内制作隧道管段（管段每节长度一般在60-100m，目前最长的达268m），并于两端用临时封端墙封闭起来。

公路隧道施工盾构法、沉管法介绍试题第1题沉管隧道施工工序中，沉管与连接之后的工序是（）。

A.预制管段B.修建临时干坞C.基础处理D.回填覆盖答案:C您的答案：C题目分数：3此题得分：3.0批注：第2题？关于盾构法，下列（）的说法是错误的。

A.盾构法是暗挖隧道的一种施工方法B.盾构法穿越地面建筑群的区域时，周围可不受施工影响C.盾构机推进系统包括推进千斤顶和液压系统D.盾构壳体由切口环和支承环两部分组成答案:D您的答案：D题目分数：3此题得分：3.0批注：第3题盾构机的外壳沿纵向从前到后可分为前盾、中盾、后盾三段。

通常所指的支承环是（）A.前盾B.中盾C.后盾D.盾尾答案:B您的答案：B题目分数：3此题得分：3.0批注：第4题泥水平衡盾构开挖的渣土以（）形式输送到地面。

A.岩石B.泥浆C.土体D.砂浆答案:B您的答案：B题目分数：3此题得分：3.0批注：第5题以下不属于盾构始发端头加固方法的是（）。

A.旋喷桩法B.注浆法C.内嵌钢环D.冻结法答案:C您的答案：C题目分数：3此题得分：3.0批注：第6题（）盾构机配备有泥水分离处理系统。

A.土压平衡B.硬岩TBMC.双护盾TBMD.泥水平衡答案:D您的答案：D题目分数：4此题得分：4.0批注：第7题以下（）设备不属于盾构机后配套设备。

A.注浆系统B.管片运输设备C.出土设备D.刀盘您的答案：D题目分数：4此题得分：4.0批注：第8题以下（）工序不属于盾构始发阶段。

A.安装反力架B.凿除洞门C.拼装负环管片D.到达端口加固答案:D您的答案：D题目分数：4此题得分：4.0批注：第9题沉管隧道按照管段的制作方式分为（）和干坞型。

A.圆形B.矩形C.钢筋混凝土D.船台型答案:D您的答案：D题目分数：4此题得分：4.0批注：第10题以下（）不属于沉管隧道优势。

A.可浅埋，与两岸道路衔接容易B.结构为现浇混凝土，造价低C.防水性能好D.对地质水文条件适应能力强答案:B您的答案：B题目分数：4此题得分：4.0第11题盾构壳体一般分为（）部分。

公路隧道施工工艺和施工方法第一部分隧道施工方法主要有：隧道工程钻爆法；隧道工程盾构法；隧道工程掘进机法以及隧道衬砌；开挖方法分为明挖法和暗挖法；按开挖断面大小、位置分，有分部开挖法和全断面开挖法等等。

1、隧道施工方法：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。

2、隧道工程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。

钻爆法开挖采用的方法有全断面开挖法和分部开挖法。

3、隧道工程盾构法采用盾构作为施工机具的隧道施工方法[2] 。

1825年在伦敦泰晤士河水下隧道首先试用盾构，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，切口环首先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。

4、隧道工程掘进机法在整个隧道断面上，用连续掘进的联动机施工的方法。

早在19世纪50年代初，美国胡萨克隧道就试用过掘进机，但未成功。

直到20世纪50年代以后才逐渐发展起来。

掘进机是一种用强力切割地层的圆形钢结构机械，有多种类型。

普通型的掘进机的前端是一个金属圆盘，以强大的旋转和推进力驱动旋转，圆盘上装有数十把特制刀具，切割地层，圆盘周边装有若干铲斗将切割的碎石倾入皮带运输机，自后部运出。

机身中部有数对可伸缩的支撑机构，当刀具切割地层时，它先外伸撑紧在周围岩壁上，以平衡强大的扭矩和推力。

盾构法隧道施工技术简介朱科峰,陈洁锐(广东省基础工程公司,广东广州　510620)摘　要:盾构施工方法是一种适宜于城市的隧道施工方法,近年来取得了长足的发展,为了满足特定的施工需要,国外还发展了多种新型盾构技术。

回顾盾构技术发展的历史,介绍近年来国内外新型的盾构法隧道施工技术。

关键词:盾构;施工技术;隧道中图分类号:T V554,U455.43 文献标识码:B 文章编号:100129235(2003)0520069203收稿日期:2003206210;修回日期:2003207223作者简介:朱科峰,男,广东兴宁人,从事土木工程造价管理工作。

近年来,继北京、上海、广州、天津等城市大规模修建地铁之后,我国其它大中城市如深圳、南京等地也开始了地铁工程建设。

在这些地下工程中,由于受到施工场地、道路交通、市政建设等城市环境因素的限制,使得传统的施工方法难以普遍适用。

在这种情况下,对城市正常机能影响较小的隧道施工方法———盾构施工法得到了较为广泛的使用。

另外,随着城市地下空间的开发利用,隧道间相互交叉、与其它地下结构物的穿插重叠、施工场地的小规模化,促使常规盾构技术向着特殊化、多元化的方向发展。

为适应这一实际条件,在国内外出现了大量的新型盾构技术。

本文对盾构技术发展的历史及近年来国内外新型的盾构法隧道施工技术作一简介。

1　盾构施工技术基本原理盾构施工技术是指使用盾构机,一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳,一边进行隧道掘进、出渣,并在盾构机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆,从而在不扰动围岩的基础上修筑隧道的方法。

盾构机的“盾”是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾型钢壳。

“构”是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体[1]。

图1、图2分别为土压平衡和泥水平衡盾构机主体示意图。

图1　土压平衡盾构机主体示意图2　盾构施工技术的特点区别于明挖法等隧道施工技术,盾构施工技术有如下的特点:a)对城市的正常功能及周围环境的影响很小。

公路隧道施工沉管法盾构法介绍公路隧道的施工方法有很多种，其中比较常见的有沉管法和盾构法。

下面将分别介绍这两种施工方法。

一、公路隧道施工沉管法介绍：沉管法是一种常用的公路隧道施工方法，主要应用于水下或有水的地质条件下。

该方法的施工步骤如下：1.剖开工作面：首先，在水面上建立一个工作平台，然后将施工区域剖开，形成一个混凝土施工坑。

2.打入沉管：然后，在施工坑中修建一个临时基坑，用于安装沉管。

沉管一般是预制的柱状混凝土结构，会通过吊装设备逐个打入到基坑中，直至达到设计位置。

3.固定沉管：一旦沉管安置妥当，泵送混凝土至沉管和基坑之间的空隙中，以用于加固和固定沉管。

4.施工坑回填：沉管固定后，将施工坑中的背填土重新回填，并进行打压和加固，以确保施工坑的稳定性。

5.施工坑整平和回复水流：最后，对施工区域进行整平并恢复水流，使得施工区域重新与周围环境融为一体。

沉管法适用于较小规模的隧道，施工周期短且不受地质条件的限制，能够在水下施工，减少地面对交通的干扰。

但是沉管法施工成本较高，需要特殊的设备和工程技术。

二、公路隧道施工盾构法介绍：盾构法是一种常用的公路隧道施工方法，主要适用于地下较浅，土质较好的地层。

该方法的施工步骤如下：1.洞口暗挖：首先，在隧道起点位置挖掘一个洞口，以便盾构机的进出。

2.安装盾构机：然后，在洞口安装盾构机，盾构机是一个大型的钢铁筒体，内部有刀盘和装土螺旋机构，能够逐步挖掘和转运土层。

3.盾构推进：一旦盾构机安装妥当，就开始启动盾构机，盾构机会逐步推进，并同时挖掘和装运土层。

4.隧道衬砌：盾构机在推进过程中，需要同时进行隧道衬砌工作，即在挖掘的土层后方衬砌预制的混凝土环片，以保证隧道的稳定性。

5.推进和衬砌循环：盾构机在推进过程中，会不断循环进行挖掘和衬砌工作，直到达到设计位置。

6.完工和拆机：当盾构机推进到隧道终点位置后，盾构机停止工作，开始进行隧道施工的完工工作，包括清理隧道和进行最后的施工验收。