隧道作为交通基础设施建设中的重要组成部分,在公路、铁路、城市轨道交通等领域发挥着关键作用,其施工过程复杂且技术要求高,涉及多个环节和专业领域,深入了解隧道施工流程,对于保障工程质量、施工安全以及提高施工效率具有重要意义。
施工准备阶段
- 地质勘察 地质勘察是隧道施工的首要环节,专业的地质勘察团队会运用多种手段,如钻探、物探等,对隧道沿线的地质情况进行详细探测,了解地层结构、岩石特性、地下水分布等信息,为后续的设计和施工提供基础数据,在软土地层中施工,需要采取特殊的支护和加固措施;而在有地下水丰富的区域,要做好防水和排水方案。
- 设计方案制定 根据地质勘察结果,设计单位会制定详细的隧道设计方案,方案包括隧道的走向、断面形状、支护方式等内容,设计过程中要充分考虑隧道的使用功能、周边环境以及施工的可行性,城市地铁隧道需要考虑与周边建筑物的距离和相互影响,采用合适的施工方法以减少对地面的扰动。
- 施工场地准备 施工场地的准备工作包括场地平整、临时设施搭建等,清理施工区域内的障碍物,搭建办公区、生活区和材料堆放区等临时设施,要确保施工场地的交通畅通,为材料和设备的运输提供便利条件。
- 材料和设备采购 根据设计方案和施工进度计划,采购所需的材料和设备,材料包括水泥、钢材、砂石等,设备涵盖掘进机、装载机、混凝土喷射机等,对采购的材料和设备要进行严格的质量检验,确保其符合施工要求。
洞口工程施工
- 洞口边仰坡开挖 按照设计要求,采用机械开挖和人工配合的方式进行洞口边仰坡的开挖,在开挖过程中,要注意控制坡度和边坡的稳定性,及时进行支护,一般采用锚杆、挂网喷射混凝土等方式进行边坡防护,防止边坡坍塌。
- 洞口截排水系统施工 为了防止雨水对洞口的冲刷和侵蚀,需要在洞口周围施工截排水系统,包括截水沟、排水沟等,将地表水引离洞口,截排水系统的施工要保证排水畅通,避免积水对洞口造成危害。
- 洞门施工 洞门是隧道的出入口,具有保护洞口、稳定边坡和美化外观的作用,洞门的形式有端墙式、翼墙式等多种,根据地形和设计要求选择合适的洞门形式,洞门施工时要保证结构的牢固和美观,同时注意与周边环境的协调。
洞身开挖
- 开挖方法选择 根据隧道的地质条件、断面尺寸和施工要求,选择合适的开挖方法,常见的开挖方法有钻爆法、盾构法、TBM法等,钻爆法适用于各种地质条件,通过钻孔、装药、爆破等工序进行岩石破碎;盾构法主要用于软土地层和含水地层,利用盾构机进行隧道掘进和衬砌施工;TBM法适用于硬岩地层,具有掘进速度快、施工质量高的优点。
- 钻爆法施工流程 如果采用钻爆法,首先要进行测量放线,确定炮眼的位置和深度,然后使用凿岩机进行钻孔,将炸药装入炮眼并进行爆破,爆破后,清理石渣,进行初期支护,初期支护一般采用锚杆、钢筋网和喷射混凝土等方式,及时稳定围岩。
- 盾构法施工流程 盾构法施工时,先在工作井内安装盾构机,盾构机向前推进,同时进行管片拼装,管片是隧道的衬砌结构,通过螺栓连接成环,在推进过程中,要控制盾构机的姿态和推进速度,确保隧道的轴线偏差在允许范围内,要进行同步注浆,填充盾构机与围岩之间的空隙,防止地面沉降。
支护与衬砌施工
- 初期支护 初期支护是在洞身开挖后及时进行的,目的是控制围岩变形,保证施工安全,初期支护的形式有锚杆支护、喷射混凝土支护、钢支撑支护等,锚杆可以将围岩锚固在一起,提高围岩的稳定性;喷射混凝土可以封闭围岩表面,防止围岩风化和剥落;钢支撑可以提供较大的支护力,承受围岩压力。
- 二次衬砌 二次衬砌是在初期支护稳定后进行的,主要作用是增强隧道的耐久性和防水性能,二次衬砌一般采用模筑混凝土施工,先安装模板,然后浇筑混凝土,在浇筑过程中,要注意混凝土的配合比、浇筑顺序和振捣质量,确保衬砌的强度和密实性。
防水与排水施工
- 防水施工 隧道防水是保证隧道正常使用的关键,防水施工包括防水层铺设和施工缝、变形缝处理等,防水层一般采用防水板或防水涂料,铺设在初期支护和二次衬砌之间,施工缝和变形缝处要设置止水带,防止地下水渗漏。
- 排水施工 隧道排水系统包括纵向排水管、横向排水管和中央排水沟等,纵向排水管安装在隧道两侧,将地下水引入横向排水管,再通过横向排水管排入中央排水沟,中央排水沟将水排出隧道外,排水系统的施工要保证排水畅通,避免积水对隧道结构造成损害。
附属工程施工
- 通风与照明工程 通风系统可以为隧道内提供新鲜空气,排出有害气体,通风方式有自然通风和机械通风两种,根据隧道的长度和交通流量选择合适的通风方式,照明系统可以保证隧道内的行车安全,分为基本照明和应急照明,照明灯具的布置要合理,满足隧道内的光照要求。
- 消防与救援工程 隧道内要设置消防设施,如消火栓、灭火器等,以应对火灾事故,要设置紧急救援通道和避难场所,确保在紧急情况下人员能够安全疏散。
施工监测与质量验收
- 施工监测 在隧道施工过程中,要进行实时监测,监测内容包括围岩变形、支护结构受力、地面沉降等,通过监测数据的分析,及时调整施工参数,保证施工安全和工程质量,如果监测到围岩变形过大,要及时加强支护措施。
- 质量验收 隧道施工完成后,要进行全面的质量验收,验收内容包括隧道的几何尺寸、衬砌质量、防水排水效果、附属工程等,只有各项指标都符合设计要求和相关标准,才能通过验收,交付使用。
隧道施工流程是一个复杂而系统的过程,涉及多个环节和专业领域,从施工准备到附属工程施工,每个环节都相互关联、相互影响,只有严格按照施工流程和规范要求进行施工,加强施工管理和质量控制,才能确保隧道工程的安全、可靠和高效运行,为交通事业的发展提供有力保障。
