隧道施工方法主要包括:隧道工程中的钻爆法;隧道盾构法;隧道掘进机法和隧道衬砌;开挖方式分为明挖和暗挖;根据开挖断面的大小和位置,有局部开挖法和全断面开挖法等。

隧道施工方法:

开挖方式分为明挖和暗挖。明挖多用于浅埋隧道或城市铁路隧道,暗挖多用于山区铁路隧道。

根据开挖断面的大小和位置,有局部开挖法和全断面开挖法。

钻爆法在岩石地层中应用最为广泛,掘进机直接掘进逐渐推广。

盾构隧道在软弱地质中应用广泛。

工程钻爆法

在隧道的岩石表面钻孔,用炸药爆破,采用全断面开挖或局部开挖的方式开挖隧道。

钻爆开挖程序包括测量、钻孔、装药、爆破、通风、排渣、锚杆支护、架架、挂网、喷锚等。钻爆开挖的方法有全断面开挖和分段开挖。

隧道盾构法

以盾构为施工机械的隧道施工方法[2]。1825年,盾构首次在伦敦泰晤士河水下隧道中试用,获得成功。此后,软地质采用盾构法开挖。盾构机是一种圆形钢结构挖掘机械,前端为缺口环,中间为支撑环,后端为盾尾。挖掘时,槽口环先切入地层,能覆盖工人安全工作;支撑环是承受载荷的主要部分,其中安装了许多千斤顶和其他推动盾构的机器;盾尾跟随以上两部分,保护工人安装铸铁管片或钢筋混凝土管片。盾构法适用于软弱地层,施工安全,对地层扰动小,围岩控制准确,超挖小。日本欧阳丹丹铁路隧道曾采用盾构法施工。

隧道掘进机法

整个隧道断面采用连续开挖的联动机进行施工。早在19世纪50年代初,隧道掘进机就在美国胡萨克隧道进行了尝试,但没有成功。直到20世纪50年代才逐渐发展起来。掘进机是一种强力截割地层的圆形钢结构机械,有多种类型。常见的掘进机前端是金属圆盘,靠强大的旋转和推进力驱动旋转。圆盘上安装了几十把特制的刀来切割地层,圆盘周围安装了几个铲斗,将切割下来的碎石倒入一台带式输送机,从后方运出。机身中部有几对可伸缩的支撑机构。当刀具切割地层时,它首先伸出,紧紧地贴在周围的岩壁上,以平衡强大的扭矩和推力。掘进机法的优点是对围岩扰动小,控制断面准确,不超挖,速度快,操作人员少。

隧道衬砌

隧道开挖后,为了稳定围岩,保证运营安全,需要按照一定的轮廓尺寸构筑一层具有足够强度的支护结构,称为隧道衬砌。常用的衬砌类型包括现浇混凝土、预制块组装、喷射混凝土或单喷混凝土以及复合衬砌。复合式衬砌是在喷射混凝土和锚杆支护或单一喷射混凝土支护后,将喷射混凝土和锚杆支护与混凝土衬砌相结合的复合式衬砌结构。遇水时,可在两层支架之间挂一层塑料板或其他防水层。

根据所处位置,可分为三类:山岭隧道、水下隧道和城市隧道。为了缩短距离,避开大坡道,在山下或丘陵下穿越的,称为山岭隧道;对于穿越河流或海峡的,称为水下隧道,在河流下或海底下通过;为了满足铁路穿越大城市的需要,称之为城市隧道。在这三种类型的隧道中,山岭隧道修建得最为广泛。