隧道是怎么建成的?Part1 山嶺隧道(鉆爆法)答主剛好是隧道工程從業(yè)人士,隧道是怎么建成的非三言兩語可以說清楚,不同的隧道用不同的方法,比如山嶺隧道、地鐵隧道、海底隧道施工方法差異巨大。為了便于大眾理解,我僅以山嶺隧道為例說明,取關(guān)鍵步驟泛泛一談,還有一些具體細化的步驟就直接省略了。專業(yè)人士勿噴。一、做洞口
像上圖所示,先根據(jù)設(shè)計好的位置,立好洞門拱架,然后澆筑混凝土。然后打入大管棚,就是上面那一排鋼管,長度 10-30 米視情況而定,打入之后再高壓往里面注入水泥漿,它的好處就是土跟鋼管水泥漿粘結(jié)在一起,形成一個拱圈狀的加固土體。這樣挖的時候就不會容易垮了。做好之后大概就是這個樣子了:
二、挖洞身,做第一層支護隧道挖的時候了根據(jù)巖石的好壞選取不同的方法,挖的大小和方式不一。具體來說,如果是堅硬完整的巖石,那隧道多大就可以挖多大,如果是上圖這樣的土,就得分三塊、四塊等來挖了。這是新成昆線某隧道,就是分四部分來挖的,現(xiàn)在見到的是挖上左,還有下左,上右,下右待挖。
一般而言,巖石隧道挖了之后不會馬上垮,而土質(zhì)隧道由于預先注漿或者打了錨桿(也就是粗點的鋼筋)也不會馬上垮,這個時候,工人就會按照測量的指示,把一些預先做成隧道輪廓樣子的鋼拱架安放到指定位置,如下圖(咦,中間的工人有點眼熟):
鋼拱架放好之后,那些兩根拱架之間的空隙要放鋼筋網(wǎng)片,焊接好,側(cè)向也要打入錨桿。之后,就要噴射混凝土了。如下圖:
混凝土噴射出來之后,就會粘在鋼架上,這樣鋼架和隧道的巖石以及混凝就組成了一個整體,共同受力。這個時候,整個隧道就是這個樣子的:
當然,我這些隧道圖片都是網(wǎng)上找的,并不是同一個隧道。所以看的不一樣。上圖這個隧道很明顯,就是分兩部分開挖的。隧道一般是分兩層支護,第一層就像上圖這樣的,噴射混凝土上去之后它就具有了一定的穩(wěn)定能力,很長一段時間都不會垮的。但是隧道要想幾十年之內(nèi)都不出問題就得進行下一步了。三、做第二層支護這一步呢,就跟我們的橋梁、建筑類似了,就是用鋼筋混凝土了。所以需要綁扎鋼筋,并且在里面鋪好防水板,畢竟山里面的隧道防水工作十分重要。這一步大概就是下圖這樣:
上圖那些密密麻麻的鋼筋里面亮閃閃的就叫防水板,這些鋼筋都是工人們站在這個臺子上一根一根綁扎焊接的。鋼筋做好之后,就是澆筑混凝土了。那這些混凝土怎么往墻上去的呢?就要接下來這個大家伙上場了:
這家伙叫二襯臺車,自帶振動功能,前面的工序完成后,就把它推進去。這樣整個臺車跟隧道墻壁之間還有空隙,我們把兩端封住。通過臺車身上的管道注入混凝土,自動振搗,就做成隧道的二次支護,也就是最終的支護了,澆筑過程如下:
混凝土澆筑完成后,過了規(guī)定的養(yǎng)護時間就可以拆模了,臺車也可以開走了。最后他就變成下圖這樣了,這樣的它由于形成一個封閉的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),基本不會像橋梁一樣出現(xiàn)垮塌了,地震來了都不怕。
這樣隧道的主體結(jié)構(gòu)就完成了。其后就是隧道的路面、防排水、通風、照明、供配電、安全等設(shè)施的施工,這里不再贅述了。以上就是山嶺隧道的最常用的開挖過程。Part2 海底隧道(沉管法)想不到大家點贊的熱情這么高,那我再更新下海底隧道最常用的沉管法。所謂沉管法,暴力的解釋就是先在地面上預制好隧道,再沉到海底。同樣我也分三步來說。一、預制沉管隧道很長,當然不能做一個整的出來,我們一般都是一節(jié)一節(jié)預制好,然后再對接,以港珠澳大橋海底隧道為例,一節(jié)沉管長達 180 米,重上萬噸,即使我們做出來,也運不走。那怎么辦呢?那就在靠近海邊的陸地上挖個大坑,在里面把節(jié)段預制好。如下圖:
預制好之后,由于它太重了,沒有機械可以運,那就先把沉管兩端堵住,把水放進來。如下圖:
堵好之后放水:
當然,上下圖不對應,大家理解就好。這樣預制的沉管隧道就準備好了,等著運到指定地點。在運之前,我們還需要做一件事。二、基槽開挖由于海底表層都是淤泥,沉管沉之前必須先把基礎(chǔ)做好,用專用設(shè)備把表層的淤泥清干凈
當然海底是什么樣的我們看不見,但實際操作的時候有專用的視頻監(jiān)控設(shè)備,這里不再討論。清除淤泥之后,根據(jù)海底的基礎(chǔ)情況可能要用打入擠密砂樁,拋石等等手段,使基礎(chǔ)密實。如下圖:
好吧,海底看不到,用動畫截圖了......基礎(chǔ)弄好之后就要進行下一步了。三、沉管運放、水下對接
把沉管拖至指定地點,在往下沉,在下沉過程中根據(jù)各種高精度的監(jiān)測設(shè)備實時監(jiān)測,確保兩節(jié)沉管精準對接。這是沉管隧道施工中難度非常大的一環(huán),也是考驗各種技術(shù)水平的關(guān)鍵步驟。對接好之后,接頭處要做好防水措施,澆筑混凝土,之后再覆土回填,這就是沉管隧道的主要施工過程了。具體細節(jié)的處理,歡迎大家在評論區(qū)指出來
Part3 城市地鐵隧道(盾構(gòu)法)很多人都在說盾構(gòu),那我就一起寫上了。盾構(gòu)法其實是 TBM 掘進機法的一種,只不過軟巖地區(qū)習慣稱之為盾構(gòu)。盾構(gòu)法在城市地鐵隧道,跨江、跨河、跨海隧道都有廣泛的應用。盾構(gòu)機是一種非常昂貴的設(shè)備,據(jù)說國產(chǎn)的價格都是兩千萬以上,那日本、德國的我不敢想象。如下圖:
前面這個就是刀盤,就是它把巖石或者土體切削下來運到后方,在通過其它運輸工具運走。我照樣分三步來說。一、始發(fā)井施工、盾構(gòu)下井因為地鐵隧道是埋在地下的,用盾構(gòu)施工的時候,先需要從地面上挖個坑下去,把盾構(gòu)機安裝好,然后再掘進。由于坑挖的比較深,容易坍塌,所以周圍需要采取很多措施進行加固支撐,如下圖:
坑挖到指定位置,盾構(gòu)機就可以下去安裝調(diào)試了。如下圖:
二、盾構(gòu)掘進,管片安裝盾構(gòu)施工跟鉆爆法不一樣,它的襯砌是分成一塊一塊的,工廠化預制,預制好之后,運輸去現(xiàn)場拼接即可。所以掘進之前,先得把管片做好:
這些就是盾構(gòu)管片,整個地鐵隧道就靠他們組裝在一起撐著了 O(∩_∩)O~盾構(gòu)機掘進的時候,前面是刀盤切削土體,后面是千斤頂加壓使它前進。切削出來的土通過機械運出洞外,大概是這個樣子的:
當然,每掘進一點距離,工人就要把管片安裝好,支撐土體,保證安全。如下:
放一張施工完的,這樣是不是看的更清楚:
三、接收井洞周加固,盾構(gòu)進井這一步就沒啥說的了,把接收井洞周加固好,等待盾構(gòu)機進來,如下圖:
盾構(gòu)機破壁而出,有沒有點科幻片的即視感?盾構(gòu)隧道的流程基本就是這樣了,之后把盾構(gòu)機拆了,吊上去就行了,至于這兩個大坑,裝修裝修就變成地鐵站了~以上就是各種隧道建成的主要過程了,需要指出的是,鉆爆法不僅用于山嶺隧道,在地鐵隧道,海底隧道都有廣泛的應用,盾構(gòu)法也經(jīng)常用于各種過江河海的隧道,這三種方法基本囊括了各種隧道的施工方法。再次聲明,僅作為非專業(yè)人士的掃盲貼,對專業(yè)人士來說尚不嚴謹,請自行研究。搬磚辛苦,給個贊吧。O(∩_∩)O~~