隧道是建造在山嶺或河道、海峽及城市地面以下，供車輛、行人、水流、管線等通過，或供採掘礦藏、軍事工程等使用的地下建築物和構築物。隧道鑿進法，又稱隧道開挖施工法，先從地面挖好溝槽，然後完成隧道的構築物，最後再覆土的施工方法。
基本介紹
- 中文名：隧道鑿進法
- 外文名：tunnel driving method
- 學科：建築工程
- 定義：隧道開挖掘進方法
- 有關術語：隧道
- 方法：隧道掘進機法、豎井開鑿法
簡介,有關影響因素,隧道掘進機法,盾構法,
簡介
隧道的開挖問題是一種三維空間的問題，隧道鑿進法是指開挖隧道使用的方法。隧道鑿進法與很多因素有關，如地質條件、隧道用途以及隧道平面等。隧道鑿進法也隨技術發展不斷改進，從人豎井開鑿法發展到盾構法和隧道掘進機法等機械化隧道開挖方法。豎井開鑿法是有2條隊伍同時從兩端鑿進，1條隊伍從山的中間鑿下去，鑿到一定位置後，再分成2小隊分別向兩端鑿去，鑿出的豎井便形成了一個天然的通風口。
有關影響因素
地質條件多樣化
我國城市捷運建設地域分布十分廣泛，地質條件差異巨大，東有以上海、杭州等地區為代表的軟黏土，南有以廣州、深圳為代表的軟硬不均複合地層，北有以北京地區為代表的典型砂卵石地層，西有以成都為代表的富水砂卵石地層。加之我國東北哈爾濱等地的凍土、雲南昆明面臨的泥炭質土，中部地區如西安、蘭州等地的老黃土，武漢、南京等地越江捷運中的高磨耗卵礫石地層，重慶、福州等地面臨的高硬度岩層等，我國捷運隧道建設的地質條件種類多樣。
建設環境複雜化
一直以來，城市捷運的修建都面臨穿越城市建築密集區的挑戰，特別是在現今城市建設速度加快的趨勢下，隧道穿越城市密集建築群、水庫、高鐵線路、橋基等重要建(構)築物的情況更是屢見不鮮，同時，近距離交叉、斜交等問題對於施工和結構安全都提出了挑戰。例如，深圳捷運羅-大區間隧道，不但需要穿越多個密集建築群， 還需應對多種形式的隧道交叉結構問題。又例如北京捷運4號線動物園至白石橋區間隧道， 採用盾構法施工，與捷運9號線區間暗挖法隧道以約15度的小角度空間立體交叉，4號線盾構隧道在上，9 號線暗挖法隧道在下。由於交叉穿越的角度較小，彼此之間相互影響顯著。
隧道掘進機法
隧道掘進機技術是一種集掘進、出渣運輸和支護襯砌於一體，一次成洞的隧道掘進方法， 它具有連續作業、施工速度快、環境污染小、安全優質等特點。隧道掘進機根據各系統在施工中發揮的作用，可以分為主機系統和後配套系統2部分。主機系統是隧道掘進機的核心，其主要功能是將岩土體切削成便於運輸的渣料，然後通過設定在前端的收集器將渣料收集至皮帶機上，由皮帶機將渣料運出洞外。硬岩掘進機主機系統主要包括刀盤、刀具、主軸承、機頭架和主大梁、支撐系統、液壓系統、驅動裝置和主機皮帶機等；後配套系統是隧道掘進機主機後面為掘進提供服務的各種配套設施的總稱，要包括隧道掘進機提供液壓和電力供應的設備等。土體中的盾構系統主要包括盾體、刀盤、刀盤驅動、雙室氣閘、管片拼裝機、排土機構、後配套裝置、電氣系統和輔助設備等。依據掘進岩土體強度大致可分為岩石隧道掘進機和土體隧道掘進機2類。
硬岩隧道掘進機：岩石掘進機由旋轉刀頭構成，旋轉刀頭可能是剛性的或裝有輪輻的，根據岩層安裝合適的切削工具。機器上裝配有大型框架，可裝載推進機械和輔助設施，包括一系列針對表面施加大壓力的水壓千斤頂。鑿式切削頭用於較軟岩石中，圓盤式切削頭通過楔緊作用切削較硬的岩石，而插入硬質合金的齒輪切削頭用於最硬的岩石中。在評估中的一個重要因素是維護和更換切削頭的中斷時間和它們的花費。大多數岩石中的長隧道使用硬岩隧道掘進機。
軟岩隧道掘進機：在軟弱地層中主要使用兩種隧道掘進機型，泥漿式隧道掘進機和地層壓力平衡式隧道掘進機。這兩種形式工作時都有個前置密封間隔間，保證了在適當的壓力下開挖面穩定和使地層移動減至最小。地層壓力平衡式隧道掘進機開挖的最大尺寸是 33ft，這是因為需要較大的扭矩來轉動旋轉切削頭，儘管其他形式的推進能克服這一限制。泥漿式隧道掘進機開挖直徑可達50ft，還可以計畫開挖更大的尺寸。弱圍岩的地表沉降與隧道外部圍岩損失的百分數直接相關。一般的地層 失在0.5%～2.5%之間。影響損失的因素包括圍岩的性質、開挖面上使用的 壓力、盾構的設計以及推進速度。隧道應在損失為零的地方。軟弱地層隧道掘進機通常從一個相對較小的豎井中始發，機器後面的部分在推進過程中逐漸加上。
盾構法
盾構法是暗挖法施工中的一種全機械化施工方法。它是將盾構機械在地中推進，通過盾構外殼和管片支承四周圍岩防止發生往隧道內的坍塌。同時在開挖面前方用切削裝置進行土體開挖，通過出土機械運出洞外，靠千斤頂在後部加壓頂進，並拼裝預製混凝土管片，形成隧道結構的一種機械化施工方法。盾構機於1847年發明，它是一種帶有護罩的專用設備。利用尾部已裝好的襯砌塊作為支點向前推進，用刀盤切割土體，同時排土和拼裝後面的預製混凝土襯砌塊。盾構機掘進的出碴方式有機械式和水力式，以水力式居多。水力盾構在工作面處有一個注滿膨潤土液的密封室。澎潤土液既用於平衡土壓力和地下水壓力，又用作輸送排出土體的介質。盾構機既是一種施工機具，也是一種強有力的臨時支撐結構。盾構機外形上看是一個大的鋼管機，較隧道部分略大，它是設計用來抵擋外向水壓和地層壓力的。它包括三部分：前部的切口環、中部的支撐環以及後部的盾尾。大多數盾構的形狀為圓形，也有橢圓形、半圓形、馬蹄形及箱形等其他形式。
