第一篇：掘進機技術在我國隧道及地下工程中的應用與發(fā)展

掘進機技術在我國隧道及地下工程中的應用與發(fā)展

郭陜云萬姜林

中鐵隧道集團有限公司

提要：簡要介紹了我國采用巖石掘進機和盾構修建隧道的發(fā)展情況，闡述了我國掘進機法與盾構法的技術進步及存在的主要問題，展望了我國掘進機與盾構技術的發(fā)展前景，并提出了發(fā)展掘進機和盾構技術及產(chǎn)業(yè)化的幾點建議。

關鍵詞：隧道及地下工程，巖石掘進機，盾構，產(chǎn)業(yè)化，展望與建議，前言

本文所謂的隧道掘進機法是指應用掘進機開挖隧道的方法，隧道掘進機英文全稱為(Tunnel Boring Machine,簡稱TBM).應用于巖石隧道的稱為巖石掘進機（本文簡稱掘進機），用于軟土層隧道的則稱為盾構。

盾構法和掘進機法是修建隧道的一種先進方法。最近十多年來，隨著我國隧道和地下工程的快速發(fā)展，盾構法和掘進機法也得到了快速發(fā)展，尤其在城市地鐵、水利水電隧洞中越來越多應用盾構法和掘進機法修建。我國是目前世界上應用盾構數(shù)量較多的國家之一，并且隨著我國隧道和地下工程的發(fā)展，對盾構和掘進機的市場需求仍會有較大的增長。由于盾構和掘進機技術在一定程度上反映了國家的綜合國力和科技水平，并且對我國的制造業(yè)和建筑業(yè)影響較大，因而也引起了國內業(yè)內外的普遍關注。近幾年來在國內已召開過許多國際、國內的盾構和掘進機技術交流會或專題研討會；2001～2002年國家科技部已將盾構研發(fā)技術列入國家“863”發(fā)展計劃，并在國內就盾構研發(fā)試制進行了招標，落實了中標單位；2002～2003年10余位全國政協(xié)委員提出“實現(xiàn)隧道掘進機本地化生產(chǎn)”和若干政策建議的提案；2004年3月，錢偉長同志上書胡錦濤主席，提出充分發(fā)揮盾構作用，推進我國隧道掘進機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議，得到中央領導的重視。2004年4月，建設部、中國土木工程學會和中國巖石力學與工程學會在北京聯(lián)合召開了推進隧道掘進機技術及產(chǎn)業(yè)化的專家座談會?？梢?，隧道盾構和掘進機技術的發(fā)展已成為當前國內工程技術界和政府部門關注的一個重大課題。本文就我國掘進機和盾構技術的發(fā)展情況、技術發(fā)展動態(tài)及應用前景等作一簡介，并就今后的技術發(fā)展以及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出若干建議，以拋磚引玉。我國隧道盾構法和掘進機法的應用情況

2.1 開始于二十世紀五、六十年代，發(fā)展于二十世紀九十年代

2.1.1盾構

我國研究應用盾構法修建隧道是從20世紀50～60年代開始的。1956年在東北礦山采用直徑

2.6m的手掘式盾構在砂層中修建疏水巷道，這是我國的第一條盾構隧道。1957年北京采用2臺直徑2.0m和2.6m的手掘式盾構施工下水道。上海從1963年開始研究應用盾構法技術，用于城市地下排水隧道修建，1965年研制兩臺直徑5.8m的網(wǎng)格式盾構用于地鐵區(qū)間隧道修建試驗，掘進長度1200m。1966年研制直徑10.22m的網(wǎng)格式盾構并輔助于壓氣穩(wěn)定開挖面施工打浦路越江隧道。從此之后，我國陸續(xù)研制應用手掘式盾構總計達30臺用于各種排水隧道施工，施工總長度約20km。

1985年引進日本的1臺直徑4.33m的土壓平衡盾構施工排水隧道，之后研制應用了幾臺土壓平衡盾構，但效果并不理想。二十世紀九十年代初，隨著上海、廣州地鐵的建設，開始大量引進國外的土壓平衡盾構施工地鐵區(qū)間隧道。1994年開始引進日本的直徑11.2m泥水平衡盾構修建延安東路越江隧道。由于采用土壓平衡式、泥水平衡式等現(xiàn)代盾構修建隧道具有安全、可靠、快速、環(huán)保等優(yōu)點，因而盾構法在我國特別是地鐵建設中得到了迅速的發(fā)展。繼上海地鐵1號、2號線區(qū)間隧道、1

廣州地鐵1號、2號線部分區(qū)間隧道成功采用盾構法外，北京、天津、深圳、南京地鐵以及上海、廣州地鐵的其它地鐵線區(qū)間隧道等也相繼大量推廣采用盾構法，并且在越江道路、輸氣和市政排水隧道等也越來越多采用盾構法。盾構法目前已成為我國地鐵隧道的一種主要方法。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國各城市地鐵采用的盾構已有60多臺，掘進完成的和正在掘進的隧道總長度已超過200km（單線）,采用的盾構類型為土壓平衡（包括加泥式土壓平衡）和復合式盾構計50余臺，泥水加壓平衡盾構10 臺。采用的盾構直徑3.3m～12m不等，其中以6.3m左右直徑的居多。

2.1.2巖石掘進機

1964年，經(jīng)周恩來總理批準，在國家科委領導下，成立全斷面巖石隧道掘進機攻關小組，完全自力更生，先后制造出50多臺掘進機。由于核心技術不過關，在地下工程建設中基本沒有發(fā)揮作用。80年代初，國家科委成立掘進機辦公室，采取聯(lián)合攻關方式制造了8臺掘進機，先后在云南西洱河水電站等工程應用，但與國際水平相比差距甚大。80年代中期，在天生橋水電站引水隧洞采用了羅賓斯公司的一臺直徑10m的二手掘進機施工，但效果并不理想。

進入九十年代以后，在甘肅引大入秦工程中，山西萬家寨引黃入晉工程中，由外國承包商采用巖石掘進機施工多條輸水隧洞取得成功。在2000年后，云南昆明掌鳩河引水工程也由外國承包商應用掘進機施工，并且中國第二重型機械集團與美國羅賓斯公司合作制造了一臺雙護盾巖石掘進機在該工程中使用。九十年代初，鐵道部在西安~安康鐵路18.4km長的秦嶺鐵路隧道，引進2臺德國的8.8m直徑的敞開式掘進機由國內單位操作使用成功建成隧道，之后采用該2臺掘進機在西安~合肥鐵路成功完成了6km長的磨溝嶺和7km長的桃花鋪隧道施工。由此也推動了我國掘進機技術的應用。

2.2 工程應用技術得到快速發(fā)展提高

2.2.1 盾構應用技術水平迅速提高

隨著盾構法應用的增加以及對技術研究的深入，我國在盾構隧道的設計計算、盾構的選型及配套、盾構的使用及施工技術等方面都得到了快速提高和發(fā)展。技術已基本成熟，有的（尤其在地鐵隧道盾構技術）達到了國際先進水平。

以城市地鐵盾構法技術為代表，目前已有二十家國內承包商在使用近60臺盾構施工，不僅采用了土壓平衡盾構，也采用了泥水平衡盾構，還有復合式盾構；除區(qū)間單圓盾構外，在上海地鐵還采用了雙圓盾構一次施工兩條平行的區(qū)間隧道；盾構隧道地面環(huán)境除復雜的建構筑物外，也有在江下、湖下穿越的（上海穿越黃浦江、廣州穿越珠江、南京穿越玄武湖）；盾構穿越地層除粘土、淤泥質軟土、砂粘土外，還有砂層、砂礫層、卵石層、以及較高強度的巖石地層等。需要特別指出的是，廣州地鐵2號線越三區(qū)間研究采用具有土壓平衡、氣壓平衡和局部氣壓平衡模式的新型復合式盾構成功修建了既有軟土、又有堅硬巖石以及斷裂破碎帶的復雜地層的區(qū)間隧道，打破了長期被認為的盾構法應用的地質禁區(qū)，大大拓寬了盾構法的應用范圍。

目前，我國地鐵盾構法隧道管片環(huán)寬已從1.0m，普遍加大到1.2m，在廣州地鐵2號線率先采用了1.5m環(huán)寬的管片，是目前地鐵區(qū)間隧道所用的最寬管片，有利于提高隧道結構的整體剛度，拼裝接縫減少，安裝效率提高，并節(jié)約成本。接縫防水大多采用遇水膨脹橡膠或三元乙丙橡膠彈性密封防水，使隧道建成后不滲不漏，達到A級防水標準。

采用激光導向或陀螺儀導向，并輔于人工測量技術等，以及運用盾構推進油缸分區(qū)操作和姿態(tài)控制與糾偏技術，管片排版選型和拼裝技術等，可將隧道線形精度控制在30～50mm以內，管片錯臺高度控制在5～10mm內。

管片背后環(huán)形間隙注漿除采用日本常用的即時注漿和歐洲常用的惰性漿液同步注漿外，也已開發(fā)應用非惰性漿液的同步注漿技術，具有更好的早期穩(wěn)定管片和控制地層沉降效果。在掘進控制、泥水與土壓力和排碴管理、碴土改良、防刀盤結泥餅技術等方面也已作的很好。端頭加固、聯(lián)絡通道施工、始發(fā)到達、安全換刀、信息化施工等方面都已掌握。在盾構的故障診斷及管用養(yǎng)修上已有很高技術，可以達到55%～67%的高機時利用率。

我國盾構施工中的地表隆沉一般可控制在+10～-20mm以內，可以在距既有建構筑物很近的距離下安全掘進隧道。廣州地鐵2號線越三區(qū)間隧道穿越既有14股鐵路軌道，軌面沉降控制在5mm以內，軌道沉降差小于2mm。上海地鐵2號線近距離下穿地鐵1號線區(qū)間隧道、引水箱涵和地下室，地面沉降控制在3.5～8.5mm。我國盾構掘進速度平均一般為180～200m/月以上，廣州地鐵2號線越三區(qū)間最高月進尺405m，平均進度為236m/月。在相似地質的廣州地鐵三號線大漢區(qū)間，盾構施工進度平均已達334米/月，最高月進度達到562.5米，達到國際先進水平。

在城市地鐵隧道盾構法得到快速發(fā)展的同時，我國采用盾構法修建越江隧道技術也得到了發(fā)展。上海采用直徑11.2m的泥水盾構已建成穿越黃浦江的大連路隧道，平均進度超過200m/月。上海、廣州地鐵也成功采用土壓平衡盾構修建地鐵越江區(qū)間隧道。此外，也建成了或在建一些地層復雜、水頭高度超過60m越江隧道，南京三江口、湖北忠縣紅花套、湖南城陵磯采用泥水盾構修建穿越長江輸氣隧道（直徑3.3m），已建成2條，第三條即將建成；重慶正在采用直徑6.5m的泥水盾構修建穿越長江的排污隧道，計劃于今年建成。

2.2.2巖石掘進機應用技術開端良好，且在運用中不斷創(chuàng)新

以西安-安康鐵路秦嶺隧道為標志，我國已掌握了巖石掘進機隧道的設計施工及掘進機的使用技術，不但在秦嶺特長鐵路隧道施工中得到成功的使用，而且在磨溝嶺、桃花鋪隧道長距離破碎帶巖石中施工也發(fā)揮了它的優(yōu)異的機械性能，在配件、配套國產(chǎn)化上邁出了第一步。秦嶺隧道全長18.4km，采用2臺直徑8.8m的巖石掘進機相向施工，由鐵道第一設計院設計，中鐵隧道集團和中鐵十八局集團施工。結合設計、施工和掘進機的管用養(yǎng)修等開展了6大課題24個子課題的研究和攻關，解決了極硬巖和不良地質的掘進、刀具布置及磨損與圍巖特性的關系，高地應力圓形襯砌、掘進機的故障診斷與維修保養(yǎng)等一系列技術難題，隧道掘進最高月速度達到573m，平均達到300m以上。掘進機機時利用率平均達到58.31%的高水平。該工程技術成果獲國家2003年度科學技術一等獎。在西安-合肥鐵路，采用敞開式巖石掘進機成功完成施工磨溝嶺隧道和桃花鋪隧道，運用超前管棚支護、超前周邊預注漿加固地層等輔助技術較好解決了不穩(wěn)定破碎圍巖的安全掘進施工難題，拓寬了敞開式掘進機的應用范圍。同時實現(xiàn)了17英寸盤形滾刀和部分部件及部分后配套設備的國產(chǎn)化。

2.2.3 設備的設計制造有了新的進步

我國已完全能夠自行設計制造手掘式盾構。而對現(xiàn)代盾構的設計制造則是從二十世紀八十年代末、九十年代初以后，通過與國外公司合作，設計制造了一定數(shù)量的盾構，包括上海、廣州、北京等城市的重型機械廠或造船廠等，由國外公司設計，國內制造組裝，在工程應用基本能夠滿足要求。通過中外合作，我國在設計制造的關鍵技術有所提高，已經(jīng)掌握了結構件的設計及制造技術與工藝，已實現(xiàn)了部分部件的國產(chǎn)化，如盾構用于軟土和軟硬不均地層的刀盤、刀具已基本能夠自行設計制造；盾構和掘進機的后配套設備、運輸設備和高精度管片鋼模具等已能自主設計制造，因此也降低了設備的采購和使用成本，也有利于促進掘進機和盾構技術的發(fā)展。

2.3 存在的主要問題

總體說來，經(jīng)過多年來在掘進機和盾構技術上的應用研究，我國在盾構施工使用技術方面已達到了國際先進水平，在巖石掘進機施工使用技術方面已接近國際水平，有的盾構監(jiān)控軟件已具有自主知識產(chǎn)權，在盾構和掘進機的選型設計、維修、零部件、后配套設備的設計制造等已接近國際水平，但也還存在不少的問題,主要有以下幾個方面：

（1）巖石掘進機和盾構的設計制造的關鍵核心技術尚未完全掌握，與國際先進水平尚有相當大的差距，目前國內使用的盾構和掘進機基本都是國外公司設計制造的，依賴國外的局面未得到改變；

（2）巖石掘進機的應用仍然較少，掘進機數(shù)量少、機型和應用方法單一；

（3）在盾構和巖石掘進機施工中仍然出現(xiàn)過一些問題，如盾構施工時隧道端頭塌陷、沉降過大、有的甚至引起地面建筑物的損壞等；在巖石掘進機施工中出現(xiàn)圍巖坍塌、掘進方向嚴重偏差等。我國盾構和掘進機技術的前景展望及發(fā)展建議

3.1發(fā)展前景廣闊

21世紀是我國隧道及地下工程大發(fā)展的世紀，據(jù)有關專家預測，到2020年，我國將要完成近6000km的地下隧道建設，平均每年約300km。到2010年，國內各種地下工程建設約需巖石掘進機、盾構約180臺（不包括微型機），年均需求量約為30臺，可見市場需求巨大，發(fā)展前景廣闊。

（1）城市地鐵快速發(fā)展，對盾構需求最多。我國城市地鐵正處在高速發(fā)展期，地鐵和軌道交通規(guī)劃總長度已超過3000km。目前已建成和在建的數(shù)量僅占規(guī)劃數(shù)量的10%多，未來城市地鐵建設仍將快速發(fā)展。除上海、北京、廣州、南京、深圳、天津地鐵將繼續(xù)需要采用較大數(shù)量的盾構施工外，武漢、杭州、蘇州、成都、沈陽等城市地鐵也有采用盾構施工的需求。城市地鐵仍將是今后對盾構需求最多的領域。

（2）越江隧道建設方興未艾，對大直徑和超大直徑盾構的需求將有快速增長。除上海、廣州地鐵區(qū)間越江隧道外，上海計劃在2010年采用盾構法建成20多條越江隧道，穿越黃埔江的中環(huán)隧道已開工，盾構直徑14.87m；穿越長江的雙向六車道公路崇明隧道，采用直徑15.2m的盾構施工，計劃于2004年底開工；武漢長江隧道為雙向四車道，采用直徑12m的盾構施工，計劃于2004年下半年開工建設；南京穿越長江雙向六車道公路隧道已通過預可研設計，目前正在前期準備；舉世矚目的南水北調中線工程，采用2條3.9km隧洞穿越黃河，計劃采用直徑9m的盾構施工。此外，擬建的浦東鐵路越江段也計劃采用盾構法施工；北京站至北京西站的地下直徑線也在考慮盾構法施工；溫州歐江道路隧道、哈爾濱松花江隧道也計劃采用盾構施工，正在規(guī)劃之中。

（3）城市各種地下管線隧道有待發(fā)展，對盾構的潛在需求大。有關專家預測，我國城市的給水、排水、電纜、電訊、熱力、輸氣等隧道工程的長度將超過1000km，其對小型盾構、微型盾構或掘進機的需求量也相當大。

（4）長大、特長山嶺隧道增加，對掘進機需求增加。在山嶺隧道工程領域，鐵路和水利水電工程都將出現(xiàn)越來越多的長大、特長隧道，對掘進機的需求也越來越大。85km長的遼寧大伙房輸水隧洞，采用3臺直徑8m的掘進機施工，掘進機施工長度約60km，掘進機計劃2004年下半年進場掘進。云南、青海、陜西、山西、新疆等擬建的水利水電隧洞總長超過200km，約需掘進機10臺。規(guī)劃修建的南水北調西線工程一期約有240km輸水隧洞，也計劃大部分采用掘進機施工。擬建中的錦屏二級水電站4條長16.6km、直徑13m的輸水隧洞，也有采用掘進機施工的方案設想。

3.2 幾點建議

鑒于我國盾構和掘進機巨大的市場需求以及存在的問題，實現(xiàn)盾構和掘進機的國產(chǎn)化，全面提升工程應用技術水平已是必然的趨勢。作者提出如下幾點建議：

3.2.1加速盾構和掘進機的研發(fā)步伐，掌握設計制造等關鍵技術，形成具有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品，推進我國掘進機的產(chǎn)業(yè)化

（1）組織力量協(xié)同攻關，盡早突破核心關鍵技術

現(xiàn)代的盾構和掘進機是高科技設備，其設計制造涉及機、電、液、氣、控、測、計算、結構、材料、制造、自動化、信息化、管理科學等多學科領域，是復雜的系統(tǒng)工程，難度很大。必須有效組織整合國內的各有關學科領域的優(yōu)勢技術資源共同努力方能完成。在引進技術、合作制造的同時，應組織國內設計、施工、研發(fā)、制造等單位對掘進機的核心技術、綜合集成技術等進行攻關，在國外現(xiàn)有技術基礎上進行創(chuàng)新，形成具有自主知識產(chǎn)權的全套技術和掘進機產(chǎn)品。

（2）國家應加大力度扶持盾構和掘進機的研發(fā)

原國家經(jīng)貿委將全斷面巖石掘進機技術研究與開發(fā)列為“十五”重大攻關項目，國家科技部于2002年將直徑6.3m盾構掘進機研發(fā)列入了“863”重大專項，并由中鐵隧道集團、上海隧道公司分別牽頭，聯(lián)合國內有關單位正在進行研究攻關，已在河南和上海建立盾構研發(fā)基地和設計試驗中心，前期計劃研制兩臺樣機，目前正在進展之中。由于盾構和掘進機的研制風險高，基地建設及樣機研制資金投入大，回報難于預期。建議國家重點扶持，在政策上實行優(yōu)惠，在資金上加大投入，以使盡快建立起盾構從研究、設計、制造、工業(yè)性試驗和改造，以及集產(chǎn)、學、研、用等為一體的研發(fā)基地。同時也避免一哄而上，粗制濫造和重復建設，造成不必要的浪費。研發(fā)的思路必須正確，不搞象計劃體制下那樣的“大而全”或“小而全”。

（3）建立實驗工程或示范工程

盾構和掘進機樣機的現(xiàn)場工業(yè)性試驗必不可少并且十分重要。由于樣機可能存在缺陷，試驗性施工可能出現(xiàn)一些問題，甚至實驗失敗的可能等，由研發(fā)承擔單位找尋并通過有關業(yè)主來確定試驗段工程的方法不太現(xiàn)實，難度很大。建議國家給予特別支持，在適當?shù)牡胤椒謩e劃出若干典型的專門的國產(chǎn)盾構和掘進機的試驗性工程。

（4）加強修理改造研究和配件及消耗材料的研發(fā)

如前所述，我國目前及今后使用的盾構和掘進機數(shù)量很大，而盾構和掘進機是對地質高敏感的非標設備，并且我國地域廣大，地質類型多樣，因此應加強對盾構和掘進機舊設備的修理和更新改造的技術研究，以盡可能延長設備的使用壽命，提高設備利用率；同時也應加強盾構和掘進機配件和消耗材料的國產(chǎn)化研發(fā)，以降低工程費用。

（5）盾構和掘進機類型的多樣化

我國地質類型多樣，各地區(qū)環(huán)境條件不同，隧道功能和斷面各異，需要的盾構和掘進機有所不同，因此，盾構和掘進機的研發(fā)宜多樣化。

3.2.2進一步創(chuàng)新發(fā)展設計與施工技術，全面提升盾構和掘進機的工程應用水平

由于我國掘進機和盾構技術的應用將迅速增加，應用范圍不斷加大，遇到的地質水文條件、周邊環(huán)境條件會千變萬化，并且對其應用的可靠性、安全性、經(jīng)濟性、以及效率的要求也會隨之提高，因此建議在以下幾個方面加強其工程應用技術的創(chuàng)新研究：

3.2.2.1在盾構法方面：

（1）進一步研究盾構與地質的適應性關系，以及地中障礙物的超前探測技術，開發(fā)盾構在復雜地質條件及穿越障礙物時的安全、高效掘進技術及配套技術；

（2）深入研究高水壓下和長距離隧道盾構（包括超大斷面盾構）掘進技術，尤其在防突水涌水、停機檢修和換刀安全技術方面應有所突破；

（3）城市地鐵車站多采用明挖法，拆遷量大，對地面干擾大，費用也不斷增加，因此應研究采用異型盾構修建地鐵車站或單圓盾構先行掘進然后擴挖的修建車站的成套技術；

（4）應研究完善盾構輔助工法的應用配套，尤其是始發(fā)、到達端頭加固技術以及聯(lián)絡通道的安全施工技術；

（5）簡易的盾構如插刀盾構、網(wǎng)格盾構等在我國仍然具有一定的適應性，并且其價格低，設計制造簡單，適合中國國情，目前已完全具備自行設計制造能力。建議加強對簡易盾構及施工配套設備的研究開發(fā)與工程應用，研究壓縮混凝土襯砌與簡易盾構的成套技術。

3.2.2.2巖石掘進機法方面：

（1）進一步研究掘進機法的適應性、可靠性和經(jīng)濟性等方面的綜合對比研究，尤其要進一步研究完善掘進機在不良地質的安全掘進技術及配套與輔助技術，以為擴展掘進機的應用提供依據(jù)和技術支持；

（2）研究應用巖石掘進機與鉆爆法結合的“混合法”施工成套技術；

（3）進一步研究完善適應掘進機施工的圍巖分類（或巖石分級）和地質工作規(guī)范，尤其要完善創(chuàng)新掘進機施工中的配套的地質超前預報技術和手段。

3.2.3 規(guī)范市場，完善法規(guī)，有序發(fā)展

目前在我國掘進機法和盾構法隧道工程的招標、投標中，還在一定程度上存在不公正、不公平，地方保護和行業(yè)保護以及無序競爭等現(xiàn)象，在一定程度上影響著盾構和掘進機的國產(chǎn)化；建筑隊伍“魚龍混雜”、低價中標，缺乏統(tǒng)一的權威的規(guī)范、規(guī)程等也影響著我國盾構和掘進機工程應用技術水平的提高。因此建議：

（1）建立健全并嚴格執(zhí)行相關的政策法規(guī)，努力做到招投標的公正、公平、科學、有序，營造有利于我國盾構和掘進機產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展及工程應用技術水平提高的市場環(huán)境，尤其要避免無資質、無業(yè)績和無技術的隊伍進入盾構和掘進機市場，要改變不合理低價中標現(xiàn)象；

（2）要認真總結國內外盾構和掘進機應用的經(jīng)驗與教訓，在此基礎上，結合我國國情，盡快組織編制我國盾構和掘進機研發(fā)、設計制造、和施工生產(chǎn)的系統(tǒng)完善的技術法規(guī)，使規(guī)劃、設計、研制、工程建設、施工等都有法可依，有章可循。

3.2.4加速人才培養(yǎng)，建立數(shù)量足夠的、技術過硬的隊伍

目前我國在盾構和掘進機研發(fā)人才特別是高素質的復合人才十分匱乏，建議盡快培養(yǎng)和引進，有關高校和研究機構設置相關課程和實驗室，以盡快建立起數(shù)量充足、技術過硬的研發(fā)、生產(chǎn)、設計、施工隊伍。

五、結束語

綜上所述，我國的隧道盾構和掘進機技術歷經(jīng)四、五十年的“波折”，特別是經(jīng)過最近十多年來的快速發(fā)展，取得了顯著的成就，積累了比較豐富的技術和經(jīng)驗，已成為世界上應用數(shù)量最大、發(fā)展最快、今后需求最大的國家。但在掘進機和盾構設計制造及工程應用技術方面總體上與先進國家相比尚有相當?shù)牟罹?，需要我們廣大科技工作者攜手努力，不斷創(chuàng)新，迎頭追趕。

作者簡介：

1、郭陜云，大學本科學歷，現(xiàn)任中鐵隧道集團有限公司董事長，中國土木工程學會隧道及地下工程分會理事長，教授級高級工程師。

2、萬姜林，碩士研究生學歷，中鐵隧道集團有限公司副總工程師，中國土木工程學會隧道及地下工程分會秘書長，教授級高級工程師。

通訊地址：河南省洛陽市陵園東路3號院，郵編：471009

聯(lián)系電話：0379-2632027，2632757（總工辦），***（萬姜林）

email:crtgzgb@163.com,wjlctg@163.com

第二篇：地下工程在我國的應用與發(fā)展

地下工程在我國的應用與發(fā)展 摘 要： 21世紀中國的城市化進程對城市地下空間的開發(fā)利用帶來了空前的機遇與挑戰(zhàn)，隨著我國城市化的不斷發(fā)展與進步，人民的物質生活水平不斷提高，城市出現(xiàn)的擁擠的情況，這時，地下工程的建設就尤為重要。本文主要分析目前我國地下工程在我國的歷史，闡述了我國城市地下工程施工技術的關鍵技術，及地下工程建設所引發(fā)的環(huán)境問題，希望可以為我國地下工程的應用和發(fā)展起一定的借鑒作用。

關鍵詞：城市地下工程；施工技術；環(huán)境；發(fā)展趨勢 作者簡介：

the Application and the Development of the underground engineering in China

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(Zhejiang University City College, Hangzhou 31000, Zhejiang，China)Abstract: 21 century China urbanization process of urban underground space development and utilization of the unprecedented brings opportunities and challenges, along with the continuous development of China's urbanization and progress, people's material life level increases, appear crowded city, then, the construction of the underground engineering, is important.This paper mainly analyzes the underground engineering in our country at present the history of our country, this paper expounds the city underground project construction technology of the key technology, and underground engineering construction which caused by the environmental problems, hope for our underground engineering application and development plays a reference.Key words: Urban underground engineering;Construction technology;Environment;Development trend

0 引 言

中國是全球第一人口大國，改革開放以來，其經(jīng)濟發(fā)展速度和城市化速度目前位居世界之首。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國城市化水平進入了加速發(fā)展階段我國的城市化自1949 年 10.6% 曲折的發(fā)展到 1978 年時為12%。從 1990 年以來，我國的城鎮(zhèn)化水平已經(jīng)從 18.96% 提高到1998年的30.4%，至2011年，中國城鎮(zhèn)人口占總人口的比重已超過50%。隨著中國改革開放和社會主義市場經(jīng)濟的確立，中國的經(jīng)濟步入快速發(fā)展的階段。

隨著社會生產(chǎn)力的巨大發(fā)展，人口和生活需求與自然資源逐漸枯竭之間的矛盾越來越突出，已引起人們的普遍關注。地球上每增加一個人，就占用一定的生活空間，它包括生態(tài)空間，即生產(chǎn)糧食等必需品，和供人們居住的及從事的各種活動的空間。這兩類空間都是以土地為依托，隨著人口的不斷膨脹，人類現(xiàn)有的生活空間是十分有限的。因此，迫切需要開拓新的空間。

國際上推出一種普遍接受的觀點：認為19世紀是“橋”的世紀，20世紀是“高層建筑”的世紀，21世紀將是人類開發(fā)和利用“地下空間”的世紀。在我國，農(nóng)村、城市居民點及可耕地面積約占國土面積的15%，這樣計算，我國可供有效利用的地下空間資源總量接近1.15*1015 m3。因此，有理由認為，在城市地下空間開發(fā)利用上，地下建筑在未來相當長的時間內有著非常廣闊的前景。國際上已經(jīng)把21世紀作為人類開發(fā)利用地下空間的世紀，世界各國也都作為國策去努力。我國近現(xiàn)代地下工程應用歷史

雖著建筑業(yè)的迅速發(fā)展，我國地下工程突飛猛進，許多大的地下建筑陸續(xù)投入使用。據(jù)不完全統(tǒng)計，當前我國巳建發(fā)電1600Kw以上的128座水電站中，建有引水隧洞的就有87座，占總數(shù)的68%，其中最長的引水隧洞是在施工中的引大入秦工程的盤道嶺引水隧洞，全長15．782Km，斷面最大的引水隧洞為藏工中的二灘電站導流洞，寬17．5m，高23m。在洞室施工方面，解放以來，我國已建地下廠房3O多座，且修建規(guī)模越來越大，例如，八十年代動工興建的魯布格電站裝機6O萬KW，地下廠房開挖尺寸125×17．5X 39m(長×寬

×高)，目前在建的東風電站，地下廠房尺寸達106×20×47．8m，二灘電站廠房尺寸達296X26×72．6m 在鐵路隧洞方面也有較大的發(fā)展，我國已建成并投入使用許多大型的鐵路隧洞群，其中五十年代建成的寶成線有隧洞304座，累計長84．4Km。六十年代建成的成昆線有隧洞427座，累計長340Km 八十年代，我國在勘測、設計手段上不斷改進，施工技術和機械化程度日益提高，著名的衡廣線大瑤山隧洞．全長14．295Km，是我國目前最長的鐵路隧洞，在世界已建成的長大鐵路隧洞中居第十位。

近十幾年，髓著國民經(jīng)濟的發(fā)展，我國地下工程發(fā)展迅速，建設規(guī)模越來越大，施工機械化程度也不斷提高，施工組織、施工管理進一步完善。就目前國外地下工程發(fā)展水平，我國還有一定的差距與不足，特別是在勘測、設計手段上，施工機械化程度上，有待于引進、提高。

為公路隧道(road tunne1)，城市隧道占到40 左右。從這兩個國家的城市修建隧遭來看．一是在大城市，隧道的修建日益增長，二是在整個國家運輸系統(tǒng)中城市輸送的作用愈來愈起到重要的位作用.在上海，近年來的發(fā)展使人民感覺到城市隧道與地下工程在總的城市建設中的作用．而且隨著經(jīng)濟發(fā)展，這一分量將越來越大。截止2000年上半年，上海的城市交通領域已建成了總長度達7251．5m 的黃浦江越江隧道三條、近四十公里的地鐵、16條地下過街道、黃浦江人行越江隧道1條、車行地下立交7條、各類地下車庫227座，使用面積56萬m，總泊位13000個，其中單建式地下車庫4座；在市政工程領域，包括總長達萬余公里的各種城市市政管線越江管線隧道5條 地下水庫3座(總蓄水能力達到50萬m。)、半地下雨污水泵站270余座、地下變電站2座、半地下發(fā)電廠1座、共同溝1條(近12km)；與此同時還包括已逾百萬平方米的各類民防地下工程?？梢韵胂?，如果現(xiàn)在的上海沒有這些隧道與地下構筑物．上海一天都不可能正常運營下去。另外，根據(jù)上海城市發(fā)展的規(guī)模 及未來的實際需求，上海共規(guī)劃有l(wèi)1條地鐵和7條輕軌線，路網(wǎng)總長447．5km。其次上海城市人均綠化面積不僅與國際大都市有著巨大的差距，就是與全國大中城市比較，也處于落后的水平。2000年上海規(guī)劃人均綠化指標達到3．5m。，需要調整27．56平方公里的城市用地?？梢钥闯鲈诔鞘行藿ㄋ淼篮偷叵鹿こ痰谋匾?，而且這已成為一個社會問題，對城市的發(fā)展起著越來越重要的作用 地下工程對城市發(fā)展的作用

由于快速的工業(yè)化和人口的高度城市集中化，為緩解或從根本上解決人口增長對城市環(huán)境的壓力和威脅，修建各種城市隧道和地下構筑物在世界各國呈現(xiàn)急劇增長的趨勢在城市向現(xiàn)代化發(fā)展的同時，離開地下設施幾乎不能夠維持或者根本無法發(fā)展 一般規(guī)模的城市，其煤氣供應管道、供水、排污、電、通訊、遠距離的供熱等是必須的地下設施}在超過50多萬人口的大中城市，除以上外，還有區(qū)軌道交通、郊區(qū)火車、汽車及電車和人行走道等的運輸隧道，在人口超過數(shù)百萬的大或特大城市，還有地下購物商店(mal1)，地下文化設施(博物館等)、地下住宅、地下辦公室、地下停車場、地下行人通道、儲藏室及廢物處置地等集生活、儲存、運輸及廢物處置的地下設施。據(jù)全世界的統(tǒng)計，在過去的30到40年間．人口超過50萬的100多個城市修建或正要修建在地下運行的地鐵、城市軌道或快速運輸系統(tǒng)。截止1999年，世界上約有70個城市建有地鐵運輸系統(tǒng)。目前日本有運營地鐵的城市達u 個，共37條線長度約601km，其中282km在東京。東京的地鐵發(fā)展異常迅速，這與人口的增長和城市交通的擁擠是直接有關的，例如東京乘坐地鐵的人數(shù)從1955年的3．7 到今天的25，1955年每天平均乘座人數(shù)大約在3O萬人左右，而1995年增長到每天約760萬人 在德國，自1990年來，平均每年修建的運輸隧道大約有25kin，其中10到12kin 為地鐵、城市和快速運輸系統(tǒng)隧道，約5km為長距離鐵路隧道(railtunne1)，10km 我國地下工程常用的開挖方法

3.1我國地下工程開挖的現(xiàn)狀

進入21 世紀, 我國經(jīng)濟快速增長, 現(xiàn)代化程

度明顯加快。據(jù)資料顯示, 我國城市化水平由1989 年的不到20%提高到2000年的35.7%。城市數(shù)量增加, 規(guī)模擴大, 人們的活動范圍隨之不斷擴大, 對地下空間的需求逐漸增大。隨著公共設施的大規(guī)模建設, 西部大開發(fā)和北京成功申辦2008 奧運會, 我國需要在許多領域進行地下工程的建設, 其中包括鐵路、高速公路、大中型水電站、南水北調和西氣東輸工程。而且, 現(xiàn)代城市建設將會有越來越多的地鐵、市政工程(排水供水管道等)、穿江隧道需要建設。當我們進行大量的地下工程建設時,選擇一個合適的開挖方法就顯得十分重要。我國地下工程走過了一條不平凡的道路, 其開挖方法大體上經(jīng)歷了3 次大的技術革新: 第一次, 明挖法;第二次, 暗挖法;第三次, 盾構法。3.2我國地下工程中常用的開挖方法

我國從90年代以來，已成功地研制了直徑3.8～

6.34m的土壓平衡盾構掘進機10余臺，用于地鐵隧道、地質條件較好的工程項目。

引排水隧道、電纜隧道工程，技術水平已接近國際先進，在隧道導向技術、監(jiān)控技術方面的研究也達到了國際先進。但由于我國液壓泵和閥件的加工制造水平與國外相比尚存在一定差距，在一些盾構掘進機中適量采用了國外的零部件。在直徑1.2～3m的頂管掘進機方面，我國已經(jīng)先后研制了先進的反鏟頂管機、土壓平衡頂管機和泥水加壓頂管機，國內已完全有能力制造國產(chǎn)機械，替代進口設備。最近，上海已研制了國內第一臺3.8m×3.8m組合刀盤土壓平衡式矩形頂管機，完成了2條62m長的地下人行通道，使我國在異形盾構的開發(fā)研究方面擠入世界先進行列。在微型隧道掘進機方面，我國也已研制了直徑600～800mm的中心螺桿出土頂管機、夯管頂管機和水平定向鉆機等設備。

上海隧道工程股份有限公司機械廠是盾構掘進機專業(yè)制造廠。1995～1999年，該廠制造各類盾構32臺（其中制造46m地鐵盾構5臺，修復9臺，制造φ3～5m盾構6臺，制造φ1.5～φ3m盾構10臺，制造矩形盾構2臺）。土壓平衡盾構的設計制造技術水平已接近國際先進水平，國產(chǎn)化率達70％，掌握了泥水加壓盾構的設計制造技術，并制造了1臺直徑2.64m的泥水加壓盾構。在 TBM掘進機方面，已具備設計制造能力，并為國外廠商制造安裝了2臺φ4.88mTBM掘進機。1999年為廣州地鐵2號線改制了2臺φ6.lm的復合型盾構掘進機。上海隧道股份研究所具有設計開發(fā)國外各種盾構掘進機的能力，并有20余項盾構掘進機的成果獲國家、建設部、上海市科技進步獎。3.2.1明挖法

明挖法(Cut and Over 或Open Cut)俗稱對地表 開膛破肚 ,是直接在地下工程建造處進行露天開挖和支護, 然后在開挖處建造地下結構, 完工后再進行覆蓋, 恢復地貌的方法。明挖法具有施工作業(yè)面多、速度快、工期短、易保證工程質量和工程造價低等優(yōu)點, 但因對城市生活干擾大、對周圍環(huán)境破壞大, 應用受到各種因素的限制。

明挖法適用于淺埋的地下工程, 可修建的空間比較大。自1950 年前后起, 東京、大阪重新開始的地鐵建設全部采用明挖法施工。目前, 我國在大面積深基坑降水和邊坡支護等方面取得了進步, 明挖法也在許多地下工程中得到了更好的使用。3.2.2礦山法

一般把埋置于基巖, 用傳統(tǒng)鉆爆法或臂式掘進機開挖隧道的方法稱為礦山法(Mine Tunneling Metho d), 有的文章中稱為鉆爆法。礦山法是暗挖法中目前最為常用的一種開挖方法,一般適用于線路埋深較大、礦山法具有施工工藝簡單、應用靈活、減少拆遷和交通疏解、造價合理等優(yōu)點, 但礦山法也存在弊端。由于礦山法采用爆破或機械掘進開挖硐室, 對周圍巖體的擾動比較大。此外, 礦山法對地質勘探要求較高, 對圍巖地質情況的預見性較差, 需要超前地質探明和預報。

礦山法隧道施工技術在北京地鐵、廣州地鐵一號線中被廣泛應用。3.2.3盾構法

盾構法(Shield Method)亦稱掩護筒法, 是法國人1818 年發(fā)明的土層或松軟巖層中暗挖隧道的一種方法, 采用盾構頂進, 而后拼裝預制管片形成襯砌。經(jīng)過近100 年左右的時間, 從氣壓盾構到泥水加壓盾構及更新穎的土壓平衡盾構的應用與發(fā)展, 已使盾構法能適用于各種條件下的施工。

盾構法施工的優(yōu)點是施工速度快、精度高、振動小、噪音低,且對周圍建筑物影響較小。缺點是新型盾構購置費昂貴, 對施工區(qū)段短的工程不經(jīng)濟, 成本高, 對斷面尺寸多變的區(qū)段適應能力差。目前, 在我國盾構機主要用于軟弱和富水地層(上海), 普通地層(北京)和滑移巖層(廣州)。3.2.4隧道掘進機法

隧道掘進機法, 顧名思義, 是使用隧道掘進機進行開挖的一種施工方法。隧道掘進機(Tunnel Bor ing Machine 縮寫TBM)是目前世界長大隧道施工最有效、最先進的大型綜合性施工機械之一。1851 年美國工程師Charles Wilso n 發(fā)明了隧道掘進機, 通常被認為是第一臺成功地在巖石中連續(xù)掘進的機器。另一個著名的探索是Co lo nel Beaumo nt 在1881 年發(fā)明的壓縮空氣驅動的隧道掘進機, 曾用于英吉利海峽的一條探測隧道。目前, 隧道掘進機正朝著機械、電氣、液壓和自動化一體化、智能化的方向發(fā)展。

隧道掘進機法具有快速、優(yōu)質、經(jīng)濟和安全等優(yōu)點, 但掘進機法對具有坍塌、巖爆、軟弱地層、涌水、膨脹巖等不良地質情況的地段適應性較差。此法應用最多的是水工和污水隧洞, 這主要是因為這類隧道的斷面多為圓形的緣故。著名的英吉利海峽隧道就是采用隧道掘進機法施工的, 我國的秦嶺隧道同樣也是。3.2.5頂管法

頂管法(Pipe Jacking Method)是將預先造好的管道按設計要求分節(jié)用液壓千斤頂支承在后座墩上, 在工作基境內將管道逐漸壓人士體中, 同時將管內工作面內的泥土, 在管內開挖并運輸出來的一種敷設管道的施工技術。它是一種不需要地面開挖,又不破壞地表建筑物的比較方便適用的施工方法。

頂管法最早始于1896 年美國的北太平洋鐵路鋪設工程的施工中, 至今已有一百多年的歷史。頂管法的使用范圍十分廣泛, 除硬質巖地層以外, 其他地質情況幾乎都可使用。其優(yōu)點是: 占地面積少、對周圍土體的擾動小、不破壞現(xiàn)有的管線和筑物正常使用;缺點是: 施工精度的保證較為困難, 容易出現(xiàn)頂管方向的偏移。

我國1953 年開始采用頂管法施工, 1981 年我國在浙江甬江的頂管技術已達到可頂管徑2.6m, 單邊連續(xù)一次頂進581.9m, 成為當時繼美國依里諾斯州單邊一次頂進558m 之后,世界上單邊一次頂進最長的頂管工程。如今在我國, 不論是大城市還是偏遠地區(qū), 隧道和管道的建設都有使用頂管法。3.2.6沉管法

所謂沉管法(Immer sed T unnelling Metho d), 就是先在船塢中預制大型混凝土管段或混凝土和鋼的組合管段, 并在兩端用臨時隔墻封閉, 裝好拖運、定位、沉放等設備, 然后將管段浮運沉放到江中預先挖好的溝槽中, 并連接起來, 最后回填砂石將管段埋入原河床中。用于修建水下隧道, 是重要的越江手段之一。

自1894 年, 美國在波士頓市修建了世界上第一座混凝土(與磚)結構的沉管隧道以來, 沉管工程歷史至今已逾百年。多數(shù)地基條件均適于沉管法施工, 并能適應于縱向發(fā)生不均勻沉陷的地基。此種施工法一般完全適用于地震地區(qū)。其優(yōu)點有: 管段是預制的, 質量好, 水密性好;斷面形狀無特殊要求, 可自由選擇。最主要的缺點是在沉管階段對于河道上的船舶交通的干擾, 這樣會對河流所服務的地區(qū)產(chǎn)生經(jīng)濟上的約束。

迄今為止, 世界各國采用沉管法修建的水下隧道已達130 余座。2003 年通車的上海外環(huán)隧道是用沉管法建造的雙向8 車道的大型隧道, 為我國大陸迄今修造的第四條越江公路沉管隧道。隧道規(guī)模目前居亞洲首位, 是繼荷蘭Drg ht 隧道(同為八車道)后世界上第二大規(guī)模水底道路沉管隧道。3.2.7 新奧法

新奧法(New Austr ian Tunnelling Method, 縮寫為NATM)是新奧地利隧道施工方法的簡稱。新奧法是20 世紀60 年代奧地利人總結前人的隧道工程實踐經(jīng)驗后提出的一套隧道設計、施工的新技術, 它是以噴射混凝土和錨桿作為主要文護手段, 將經(jīng)驗、量測和理論相結合, 形成的一種隧道工程新概念和方法。我國也常把新奧法稱為噴錨構筑法。3.2.8凍結法

凍結法(Fr eezing Method)是指利用人工制冷 的方法把土壤中的水凍結并形成凍土帷幕, 用人工凍土帷幕來抵抗水土壓力,以保證開挖順利進行的施工方法。作為一種成熟的施工方法, 凍結法在國際上已有100 多年的歷史, 我國采用此法已有40 多年的歷史。凍結最大深度達435m, 凍結表土層最大厚度達375m,凍土強度可達5~ 10MPa。

確切地說, 凍結法不是一種開挖方法, 而是面向含水地層的一種處理方法, 常配合著其他開挖方法使用。

上海地鐵2 號線共9 個旁通道, 其中4 個是使用水平凍結技術完成的。此外, 北京、廣州、南京等許多大中城市的地鐵工程和市政基礎等多項工程建設中都曾用到過凍結法。3.2.9蓋挖法

蓋挖法施工技術是先用連續(xù)墻、鉆孔樁等形式作圍護結構,然后做鋼筋混凝土蓋板, 在蓋板、圍護墻、中間樁保護下進行土方開挖和結構施工。蓋挖法有逆作與正作兩種施工方法;蓋挖法的主要優(yōu)點是安全、占地少、對居民生活干擾少, 但施工速度比較低。地下工程建設誘發(fā)的環(huán)境問題

地下工程主要有隧道工程、沉井工程、基坑工程等, 地下工程在施工中或施工后都會對地質環(huán)境產(chǎn)生影響。由城市地下空間引起的工程環(huán)境地質災害具有突發(fā)性、潛在性、隱蔽性、社會性等特點, 應該引起我們的高度重視。4.1地下水環(huán)境變異

地下工程施工常需要采用水泵將施工區(qū)的地下水位降低, 以疏干工作面, 改變著施工區(qū)周圍的地下水的分布。同時巖土體的變形對地下水也產(chǎn)生影響。巖土體是地下水滲流的介質, 巖土體的空隙結構限定地下水的活動場所和運行途徑, 控制著地下水的補給、徑流和排泄條件。巖土體處于一定的地質環(huán)境中, 存在著地應力、地下水及溫度等。巖土體中地應力的改變(因地下工程施工作用)引起巖土體結構的變化, 從而影響巖土體的滲流特性(改變了巖土體的滲透性、滲流邊界條件以及滲透壓力)。巖土體中溫度場的改變也引起地下水流速和滲透壓力的改變。地下水與巖土體同處于地質環(huán)境中, 在時間和空間域內發(fā)生相互的改造作用, 使地質環(huán)境經(jīng)受著不斷地調整狀態(tài), 當這種調節(jié)處于極限狀態(tài)時, 地質災害將會發(fā)生。4.2地表移動和變形

影響地表移動和變形的因素很多, 地表移動和變形的大小不僅與地下工程的埋深、斷面尺寸和施工方法、支護方式有關, 而且受地層條件的影響。由于人

們環(huán)保意識的不斷增強, 對于城市市區(qū)內地下工程施工引起的地表移動與變形及其對周圍環(huán)境影響預計顯得更加必要。人們對于地表移動和變形預計采用了很多方法, 主要有現(xiàn)場實測、理論分析和模型試驗方法等。

4.3鄰近建筑物損壞

工程降水造成地層的沉降, 其影響范圍很大。地層沉降可能造成周圍建筑及管線的剪應力增大, 致使建筑或管線斷裂。另外, 由于地質條件的區(qū)別或者排水量的不同還可能會造成地層的不均勻沉降, 而地層的不均勻沉降亦會造成建筑物的傾斜, 影響其正常使用。同時, 工程降水造成降水漏斗內外的水頭差, 在高水頭差的作用下易于出現(xiàn)滲透變形問題。在滲透水流作用下, 土中的細顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動, 以致流失;隨著土的孔隙不斷擴大, 滲透速度不斷增加, 較粗的顆粒也相繼被水流逐漸帶走, 最終導致土體內形成貫通的滲流管道, 造成土體塌陷。上述情況中, 當?shù)叵滤难a給遇到建筑物基礎的阻攔時, 就會繞過基礎, 從而加強了基礎周邊的地下水流量, 加快土顆粒的流失速度。基礎周圍土的流失, 必將影響 基礎及上部建筑物的穩(wěn)定。4.4洞室圍巖失穩(wěn)

地下工程施工影響范圍內的巖土體稱為圍巖。圍巖穩(wěn)定指一定時間內, 在地質力或工程荷載作用下, 巖土體不產(chǎn)生破裂或失穩(wěn)。自穩(wěn)性較好的圍巖,開挖過程中可以無需支護;自穩(wěn)性較差的圍巖, 施工中會出現(xiàn)坍塌, 必須修筑襯砌加以支護。一般情況下, 巖土體在自重及殘余地應力作用下, 處于初始應力平衡狀態(tài), 開挖洞室將會破壞巖體的這種初始平衡, 引起圍巖失穩(wěn)。如頂圍的懸垂與塌落、側圍的突出與滑塌、底圍的鼓脹與隆破、圍巖的縮徑與巖爆等。

地下工程洞室開挖后, 地下形成了自由空間, 原來處于積壓狀態(tài)的圍巖, 由于解除束縛, 而向洞室空間松脹變形。當圍巖應力超過了巖土體強度時, 便失穩(wěn)破壞, 有的顯著而突然, 有的變形和破壞不易劃分。洞室圍巖的變形與破壞, 是發(fā)展的連續(xù)過程。彈脆性巖石構成的圍巖, 變形尺寸小, 發(fā)展速度快, 肉眼不察覺, 而一旦失穩(wěn), 突然破壞, 其強度、規(guī)模和影響都極顯著。彈塑性巖石和塑性土構成的圍巖, 變形尺寸大, 甚至堵塞整個洞室空間, 但其發(fā)展速度緩慢。

地下空間資源正越來越多被開發(fā)利用于各種領, 如地鐵、地下街、地下室、地下車庫、等各類地下工程, 已經(jīng)成為現(xiàn)代城市功能轉入地下的重要載體。但是, 地下工程建設一般都在市區(qū)內, 在其施工過程中常常會引起周圍地層的位移、變形、沉降與塌陷等環(huán)

境地質效應, 對周圍地面建筑物及基礎、地下早期人防和其他構筑物、公共地下管線和各種地下設施以及城市道路的路基、路面等都可能構成不同程度的危害。因此, 研究城市地下建設工程的環(huán)境地質問題及其防治技術具有相當重要的現(xiàn)實意義。我國城市地下工程施工技術的發(fā)展趨勢

發(fā)達國家開發(fā)地下空間的歷史表明，當各國人均國民生產(chǎn)總值（GDP）達到 500 美元以后，就進入開發(fā)利用地下空間階段；人均國民生產(chǎn)總值超過 3000 美元，開發(fā)利用地下空間達到高潮。我國現(xiàn)階段人均國民生產(chǎn)總值已超過 600 美元，沿海地區(qū)人均國民生產(chǎn)總值超過 1000 美元，上海、廣州等地區(qū)人均國民生產(chǎn)總值已超過 3000 美元。

同時，我國人口眾多，土地資源十分緊缺，僅為世界平均水平的 1/3。我國一些大城市人口壓力、交通擁擠和環(huán)境污染的程度不亞于六十年代發(fā)達國家的城市。進入九十年代以后，我國大城市地價將繼續(xù)上 揚；不久的將來將進入人口密集、老齡化、生活快節(jié)奏的時期。鑒此，城市可持續(xù)發(fā)展的目 標是努力建造方便、安全、舒適、富有發(fā)展動力的高品位的城市，以適應 21 世紀的生活方 式。開發(fā)利用城市地下空間資源是完善城市功能設施、高效使用土地、方便生產(chǎn)生活、滿足未來城市要求的唯一途徑。實踐表明，我國許多城市已進入開發(fā)利用地下空間的階段，部分大城市已經(jīng)進入開發(fā)高潮。隨著我國經(jīng)濟、科學技術水平發(fā)展、城市化水平的提高及城市可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的貫徹，開發(fā)利用城市地下空間越來越表現(xiàn)出巨大效益和潛力，我國城市地下空間開發(fā)利用必將向現(xiàn)代化、國際化、科學化的方向發(fā)展。具體說來，我國城市地下空間開發(fā)利用事業(yè)將出現(xiàn)下述幾個發(fā)展趨勢：

綜合開發(fā)利用的趨勢。城市地下空間開發(fā)利用將不再是滿足某一單項功能，將立足于城市的整體建設與功能要求，是多項城市功能的整合共容，如滿足交通、商業(yè)、供給與環(huán)境等的大型綜合體。同時，也不再是一種空間形態(tài)的孤立，而是由點、線、面、體等多種形態(tài)的空間靈活組合貫通的有機的、豐富的空間整體。

規(guī)劃與設計理論的發(fā)展。建立在城市可持續(xù)發(fā)展與城市三維立體發(fā)展的戰(zhàn)略思路上，將地下空間作為城市三維發(fā)展的一個維度，地下空間規(guī)劃與設計理論將會逐步充實完善，其將指導城市科學地向地下延伸。開發(fā)技術的發(fā)展。我國目前的地下空間開發(fā)的土木技術已接近或處于世界先進水平，但涉及到一些關

鍵輔助設備等技術，如機具技術、計算機與電氣控制技術、自動化技術等等，與世界先進水平還有大的差距，會影響到地下空間開發(fā)的規(guī)模與成本，將來隨著對引進技術 的消化吸收和加大研制開發(fā)的投入，將會逐步縮小這些差距。

法規(guī)與管理維護越來越完善。不僅有完備的法規(guī)、政策及管理措施和先進的維護技 術水平，還將形成一整套推動地下空間綜合開發(fā)利用的實體和管理部門。

環(huán)境要求與環(huán)境控制將被更加重視，相應技術工藝日益成熟。無人的城市地下空間 設施會更加安全、高效，有人的城市地下空間設施會更加舒適、美觀，地下空間內環(huán)境中的 造景、幻境及地面環(huán)境模擬等技術會大大發(fā)展。同時，將更多地從環(huán)境保護、城市景觀保護 和歷史文物保護的角度開發(fā)利用城市地下空間。

新工藝與新材料不斷涌現(xiàn)。為了降低城市地下空間開發(fā)的成本與難度，并適應多種形態(tài)的地下空間的組合，滿足多種設施功能的交叉與共容，高效、經(jīng)濟的施工工藝將會不斷產(chǎn)生，尤其是機械挖掘技術與施工自動化技術會有較大進步。同時，新的建筑裝飾材料尤其是地下防水與環(huán)境改善的材料也會不斷涌現(xiàn)。結 語

隨著國家經(jīng)濟建設的發(fā)展，地下建筑工程施工技術的應用領域越來越廣泛，無論是在交通、市政、水利水電、礦床開采等工業(yè)民用建設領域，還是在現(xiàn)代化的軍事建設中都得到了廣泛的應用。在城市地下空間開發(fā)利用上，地下建筑在未來相當長的時間內有著非常廣闊的前景。于此同時，在加強理論技術，施工技術的同時要注重與環(huán)境的相互協(xié)調，使得我國的城市化進程能得到快速有序，優(yōu)質長足的發(fā)展。

參考文獻：

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第三篇：隧道及地下工程發(fā)展現(xiàn)狀

我國隧道及地下工程發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

學院：公路學院

專業(yè)：橋梁與隧道工程

姓名：高強

學號：2009121180

電話：***

我國隧道及地下工程發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

摘要：本文概述了我國隧道及地下工程發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢,介紹了我國現(xiàn)有隧道的主要施工方法及技術狀況 ,并展望了我國隧道和地下工程的發(fā)展前景。關鍵詞：隧道地下工程現(xiàn)狀趨勢

1.我國遂道及地下工程的發(fā)展現(xiàn)狀

改革開放以來,我國在交通、水利水電、市政、地下工程開發(fā)和利用等基礎設施領域取得了令人矚目的成就 ,尤其是近十年來 ,更取得了突飛猛進的發(fā)展 ,其中鐵路隧道、公路隧道、水利水電隧洞、市政共同溝以及城市地鐵也取得了前所未有的發(fā)展，同時在設計和施工技術水平上也有了很大提高。

1.1交通類隧道

交通隧道主要包括鐵路隧道、公路隧道及城市地下鐵路工程 ,其中鐵路隧道目前在數(shù)量、長度、設計及施工技術上在我國處于領先地位 , 截止到2005年12月已建隧道6874座，4158km。1949年以前664座156km,共7538座4314km。長度大 于5km的53座。2006年在建的1758座，2164km。即將開工的高速鐵路隧道146座，184km。規(guī)劃建設客貨共線鐵路隧道2100km，10km以上隧道760km。

在建客運專線隧道有 ：

? 武廣222座172.152km

? 廣深24座32.016km

? 鄭西38座76.876km

? 石太32座74.904km

? 合武37座64.706km

? 甬溫59座88.115km

? 溫福59座149.423km

? 福廈37座40.406km

? 廣珠4座4.172km

10km以上的長大鐵路隧道：

秦嶺隧道18.4km

大瑤山隧道14.295km

烏鞘嶺隧道20.05km

太行山隧道27.8km（在建）

呂梁山隧道20.8km（在建雙洞）

東秦嶺鐵路隧道12.26km

地鐵工程目前僅有京、津、滬、穗四市約 80km正在運營 ,而在建工程則很多 ,目前上述四城市仍在繼續(xù)擴建地鐵,其中北京規(guī)劃了20條線路共700km，上海規(guī)劃了17條線路共450km，天津規(guī)劃了4條線路共248km，廣州規(guī)劃了7條線路共206.5km，深圳規(guī)劃了9條線路共254km。而南京、重慶、青島、沈陽、深圳、成都、武漢等城市則正在大規(guī)模建設之中。大連、長春、哈爾濱、鞍山、烏魯木齊、合肥、成都、佛山、桂林、昆明、西安、濟南、福州、寧波等城市也已經(jīng)完成了相應的地鐵規(guī)劃。

我國公路隧道在 80年代前 ,因公路等級較低 ,同時限于設計、施工及短期投資大等多種原因 ,很少設計長大隧道 ,且數(shù)量(總長度)上也不多 ,但改革開放以后 ,為了實現(xiàn)截彎、降坡、提速、提高運營安全及實現(xiàn)長期運營收益提高等 ,相繼修建了一批長大公路隧道 ,如遼寧的八盤嶺雙線公路隧道(長 1600m),吉林的小盤嶺公路隧道(長 600 多米)等 ,但近七、八年來 ,隨著我國高速公路建設的大規(guī)模展開和設計、施工總體水平的提高 ,公路隧道工程在總量、單體長度上有了突飛猛進的發(fā)展 ,隧道單體長度記錄不斷被刷新。截止到目前我國運營隧道1684座以上，其中10km以上的長大隧道就有很多。例如秦嶺終南山特長公路隧道18.02km(雙座)，錦屏隧道14.7km(雙座)，西山隧道13.68km（在建太原～古交高速）等。

1.2水利水電隧洞

水利水電工程主要包括水工隧洞和地下廠房兩大部分 ,水工隧洞主要包括引水隧道 ,導流隧洞 ,泄洪隧洞等 ,地下廠房指不過水的地下洞室 ,包括電站主副廠房洞室、開關站、閘門豎井等。我國自 70 年代中期以后 ,先后建成了一大批著名的水電工程 ,如二灘水電站、黃河小浪底、葛洲壩等 ,其中已建成的長度超過5ｋｍ的引水發(fā)電隧道就有２０座，包括小浪底水利樞紐三條導流隧洞；清江隔河巖水利樞紐導流隧洞；李家峽水電站導流隧洞；公伯峽水電站導流

隧洞；水布埡水利樞紐導流隧洞。已建成的由青海大通河引水至甘肅的調水工程總干線全長168.9km，其中隧道33座，總長75.11km；萬家寨水利樞紐引黃河水穿過海河流域至太原的引水工程，隧洞總長超過200km；遼寧省東水西調工程輸水隧洞長85km。

1.3地下工程

地下工程包括市政管線工程 ,地下倉儲工程 ,地下商場，地下車庫，城市地下空間綜合開發(fā)利用等地下建筑物以及大中型平戰(zhàn)結合工程。隨著現(xiàn)代化城市高密度化 ,生活水準的高標準化 ,各種供給設施(如電信、電氣、煤氣、上下水等)的需求量將會急劇增加 ,需要改造和增設的供管線愈來愈多 ,解決這一問題的最好對策乃是進行統(tǒng)一規(guī)劃與管理的城市地下共同溝(城市地下公用事業(yè)綜合隧道),1994 年上海浦東建成了我國第一條規(guī)模較大的張揚路共同溝。城市地下空間開發(fā)利用 ,目前較廣泛的有高層建筑物地下室 ,平戰(zhàn)結合的人防工程 ,如上海人民廣場地下商場 ,哈爾濱、長春地下商業(yè)街等。利用地下工程恒溫恒濕 ,受地面干擾小 ,防災抗災能力強等的特點 ,我國修建了許多地下儲庫 ,如地下糧庫、油庫、金庫等。隨著我國經(jīng)濟和科技的發(fā)展 ,地下工程的應用領域和應用深度將不斷拓展。

2.我國隧道及地下工程的主要開挖方法及技術狀況

世界發(fā)達國家已有的隧道和地下工程施工技術 ,大部分已在我國開發(fā)利用 ,并在工程實踐中結合中國的國情得到不斷的改進和發(fā)展。由于隧道及地下工程類型、規(guī)模、地層、施工裝備、技術水平等的不同 ,相應產(chǎn)生不同的開挖方法 ,按大類主要可分為明挖法、蓋挖法、沉箱(管)法、暗挖法。明挖法以它施工簡單 ,安全快速、造價較低 ,仍然是除山嶺隧道 ,江湖河底隧道外首選的施工方法 ,其中的蓋挖法是市區(qū)修建地鐵車站的主要方法 ,北京、上海、南京、廣州有近10 座地鐵車站采用此法 ,并取得了很多寶貴經(jīng)驗 ,逆作法或半逆作法也已從局部試點轉入工程實際應用 ,如深圳地王大廈、上海金茂大廈地下室 ,除 主樓外全部采用半逆作法施工 ,使工期大大提高。暗挖法適應范圍廣、鐵路、公路、水利水電隧道、礦山巷道以及城市繁華市區(qū)下地鐵、地下工程廣泛采用此法 ,沉箱(管)法則主要用于跨越江湖河流等水體隧道的施工。我國的隧道及地下工程施工技術自 80 年代以來 ,得到了快速發(fā)展 ,代表隧道工程施工新技術發(fā)展水平的隧道鑿巖機(TBM)和盾構機被引入我國 ,并在實踐中不斷改進,以大瑤山雙線鐵路隧道的施工為代表和開始 ,成功地推廣了錨噴支護新奧法大斷面開挖施工技術 ,全隧道最高年成洞4245m,月成洞521m，單口月成洞218m，開挖205m，襯砌303m。90 年代再次采用新奧法成功修建了號稱 “天下第一險洞”(高地應力、高地熱、多瓦斯、多斷層、多地層塌方)的南昆鐵路家竹箐隧道 ,這標志著我國鉆爆法隧道施工技術達到和接近了世界先進水平。其中形成的施工前、中、后的超前地質預報模式、圍巖變形量測、預報、指導施工模式及圍巖加固模式 ,為我國全面推廣新奧法隧道設計與施工技術奠定了堅實基礎 ,我國目前已建成的最長的單線鐵路隧道—西康鐵路秦嶺終南山隧道施工中采用了全斷面隧道掘進機(TBM),使我國的交通隧道修建技術又上升到一個新臺階 ,而在上海、廣州、北京地鐵隧道施工中 ,盾構機得到了大面積使用 ,取得和積累了很多成功經(jīng)驗。烏鞘嶺隧道在軟巖深埋復雜應力隧道的修建技術上取得突破，克服了高地應力、軟巖大變形和富水等復雜應力狀況。風火山和昆侖山隧道（海拔４９９５ｍ）則成功采用雙層模筑混凝土多道防水措施、保溫隔熱措施、低溫早強耐久性防水混凝土以及洞內空調等措施克服了高海拔凍土地區(qū)的隧道修建難題。

3.我國隧道及地下工程的發(fā)展趨勢和前景

3.1隧道發(fā)展趨勢

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展綜合國力不斷增強 ,高新技術不斷發(fā)展 ,我國隧道發(fā)展前景是非常廣闊的 ,同時隧道的發(fā)展也是我國國民經(jīng)濟發(fā)展、國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略、開邊通海戰(zhàn)略的迫切需要。交通設施、水電工程越來越成為制約一個地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸所在。在交通隧道方面 ,隨著我國高速公路干線網(wǎng)的不斷完善 ,特別是向我國西部多山地區(qū)的不斷延伸 ,海南島與陸地的跨海延伸 ,以及遼東半島、膠東半島之間的跨海連接 ,崇明島與上海之間等長江沿線的地下連接都需要巨大的隧道工程來支撐 ,隨著西部的開發(fā) ,我國鐵路隧道、公路隧道的單體長度及數(shù)量記錄 ,都將不斷被刷新 ,如 1999 年竣工的秦嶺鐵路隧道長度已達 18.46km ,2000 年 5 月竣工的重慶鐵山坪公路隧道長度為 4.5km。在跨海、跨江隧道方面 ,目前我國國內已對瓊州海峽隧道完成了可行性研究 ,不少有識人士也已提出了跨越渤海灣聯(lián)接遼東與膠州半島的南橋北隧固定聯(lián)絡隧通道 ,跨越長江入海口連接上海 — 崇明 — 啟東的江底隧道、京滬、京廣高速鐵路跨

越長江的沉管隧道 ,甚至提出了興建臺彎海峽隧道的設想。日本的青函海底隧道(全長53.85km)海底部分長 23.3km),英法海底隧道(全長50km ,海底38km)的建成運營 ,以及其它國家正在規(guī)劃與實施的眾多海峽隧道 ,都已為我國樹立了先例。隨著城市的快速發(fā)展，各大中城市交通壓力不斷增大，地鐵這一快捷、大運量的公共交通系統(tǒng)將成為解決這一難題的唯一途徑。在水電隧道方面 ,隨著以世紀工程三峽水利水電工程等一大批大型、超大型水電工程項目的實施與完成 ,我國在深埋、長大隧道及大跨度地下廠房的設計與施工能力上 ,都已經(jīng)或將要達到或接近世界先進水平,隨著我國西部大開發(fā)的進行 ,雅魯藏布江、金沙江等水力資源豐富的江河上梯級電站建設 ,我國水利水電隧洞的建設也將進入一個全新的發(fā)展時期。

3.2地下工程發(fā)展前景

各種用途的地下工程的大力發(fā)展 ,能夠有效地緩解經(jīng)濟發(fā)展 ,特別是城市發(fā)展與我國土地資源緊張的矛盾。據(jù)氣象衛(wèi)星遙感資料判斷和測算 ,1986-1996 年 10 年間 ,全國 31 個特大城市城區(qū)實際占地規(guī)模擴大 50.2 % ,近十年城市的發(fā)展更是提高到了一個新的速度，但是城市不能無限制的蔓延擴張 ,只能走內涵式集約發(fā)展道路，充分利用城市地下資源 ,建設各類地下工程是城市經(jīng)濟高速發(fā)展的客觀需要。另外 ,設計與施工技術的發(fā)展也為其提供了充分的技術保障。目前 ,我國沿海地區(qū)人均國民生產(chǎn)總值已超過 1000 美元 ,達到發(fā)達國家地下空間開發(fā)、地下工程建設達到高潮時的標準。所以 ,我國地下工程的建設 ,特別是東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)和大中城市 ,必將迎來地下工程建設的高潮。

總之，我國的隧道和地下工程建設已經(jīng)取得了輝煌的成就，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，施工技術和方法的不斷進步，管理和各類規(guī)范的不斷完善，展望未來，我堅信，我國的隧道和地下工程事業(yè)擁有無限美好的前景并且一定會取得更加輝煌的成就。

第四篇：隧道及地下工程防水堵漏技術

隧道及地下工程防水堵漏技術-江蘇悅能

2007-6-13

隧道及地下工程防水堵漏技術-江蘇悅能

地下工程滲漏水的治理技術地下工程主要包括工業(yè)與民用建筑的地下室以及防護工程、山嶺洞庫、地下鐵道、輸水隧道等。在地下工程中，由于設計不周、構造處理不當、選材不良、施工質量不好、地基下沉以及人為或自然災害等引起工程附近水文地質的改變等因素，導致正在施工或已竣工的工程，發(fā)生滲漏水的現(xiàn)象，是比較常見的。若不進行及時治理，必將影響工程進度、使用功能、甚至會影響到工程的結構的安全。地下工程滲漏水的危害:

1、地下工程滲漏水，會使鋼筋混凝土內部存在的氫氧化鈣溶失，PH值變小，容易導致混凝土結構中的鋼筋發(fā)生銹蝕，并會加快結構混凝土的堿骨料反應，從而影響到結構安全，縮短了工程的使用年限。

2、地下工程滲漏水，會失去它的使用功能。如人員長期在潮濕的環(huán)境中工作或生活容易發(fā)生氡污染，將會影響到身體健康乃至喪失勞動能力；若用于儲存物資，則會使物資受潮乃至腐爛變質或失效。

3、地下工程的滲漏，須常年采用機械排水和使用抽濕機或用吸濕劑除濕，均會造成能耗損失，成本飆升。

4、輸水隧道發(fā)生滲漏，不但會使輸水量流失，提高輸水成本，而且會使隧道周圍的土壤坍塌，形成空洞，危及輸水隧道的結構安全。

因此，開展特種地下工程滲漏水治理技術的調研、分析、研究提出可行的實施方案，進行工程應用，是具有重大的現(xiàn)實意義的一項工作。在用盾構法施工中，由鋼筋混凝土管片(襯砌)拼裝而成的隧道，由于各種原因造成管片的滲漏水，為保證隧道工程的質量，就必須進行防水堵漏處理。隧道防水堵漏工法，從理論和實踐上總結了近30年來隧道堵漏經(jīng)驗。該工法在上海地鐵一號線區(qū)間隧道、延安東路越江隧道、打浦路越江隧道、金山石化總廠進排水隧道等大型工程上得到應用，達到了止水、防水的目的，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。該工法中水溶性聚氨酯注漿材料，獲得建設部科技進步三等獎。1 特點 1.1防水堵漏工法能有效解決地下工程中混凝土結構的接縫、施工縫、變形縫、蜂窩麻面及混凝土收縮裂縫等滲漏水、止水、防水效果顯著。

1.2防水堵漏工法施工工藝簡單有效，設備體積小巧，不受施工場地大小限制。

1.3防水堵漏工法中目前所用的注漿材料、嵌縫材料，例如油溶性及水溶性聚氨酯灌漿材料，821BF遇水膨脹橡膠，888膨潤土嵌縫膠等，都已達到國內先進水平，有的已達到國際水平。

1.4防水堵漏工法中，利用特殊的工藝、材料可對混凝土裂縫進行補強，尤其對大面積澆搗的混凝土收縮而產(chǎn)生的細小裂縫也能進行防水堵漏處理。2 適用范圍

適用于各種地下工程的防水、堵漏施工，如人防地下室、地下通道、地下車庫等工程的防水堵漏。3 工藝原理 防水堵漏工法所采用的基本原理是化學灌漿。化學灌漿就是利用手工或機械手段，在壓力作用下，將特制的化灌材料灌入到建筑物結構裂隙中，使灌漿材料在裂隙中凝固，以達到充填裂隙和止水的目的。對貫穿裂縫，可采取封縫、埋管、化灌的方法處理。對非貫穿裂縫，因閉氣的關系，難以將漿液灌到裂縫的尖頂區(qū)，從而不能消除該尖端區(qū)所形成的應力集中區(qū)，故處理中應周密考慮各種因素，提高漿液的充填率。對于溫度裂縫，考慮到混凝土建筑對氣溫的“滯后效應”，一般選擇在混凝土體溫度的低點進行灌漿處理，效果較好。4 施工工藝

4.1柔性防水堵漏施工工藝 防水施工工藝分為割縫、剔槽、打磨、刷涂料幾步，見圖1。

4.1.1切割與剔槽 根據(jù)設計要求，先用切割機在管片接縫兩側切割，然后用沖擊電鉆剔槽，再輔以人工精修成5cm深的溝糟。

4.1.2基面處理 基面處理采用兩種方法。明顯滲漏水部位采用鑿孔注漿堵水(注漿材料為微分子納米混合防水堵漏材料或水溶性聚氨酯)，其他部位滲水采取快凝水泥封堵?？炷郤H外滲劑與425＃普通硅酸鹽水泥按比例混合，或用雙快水泥。然后進行封堵。水泥凝結時間調節(jié)在2min左右。

4.1.3打磨 在管片接縫兩邊約20cm寬距離內，用濕工磨光機打磨。去掉凹凸不平雜物、浮塵等。打磨露出新鮮平整混凝土基面，為下一步涂涮防水涂料打下基礎。4.1.4嵌縫 把配合好的851焦油聚氨酯密封膏或888膨潤土嵌縫膠、FUP聚氨酯密封系列止水材料，嵌入修好的溝槽內，填至管片表面平整為止。嵌縫完畢還應以刮刀壓刮，以增強密封膏與混凝土的粘結。

4.1.5涂刷防水涂料層 為保護嵌填料和加強管片接縫的防水能力，在接縫兩側涂刷2～3層柔性防水涂料。防水涂料成膜厚度應保持在2mm，涂刷時應注意形成整體防水膠膜，可采用刮刀或毛刷滿涂均勻：也可用氯丁乳膠聚合物砂漿作外防水層。嵌縫及涂刷防水涂料層應在無滲水、干燥情況下進行。4.2柔剛結合防水堵漏工藝柔剛結合 防水堵漏工藝程序為：打毛、切割、剔槽；抽管、嵌縫、抹面、注漿。見圖2。4.2.1鑿毛、割縫、剔槽 鑿毛；在管片接縫兩側，各寬20cm，人工用剁斧鑿毛，露出新鮮混凝土基面并使其粗糙，為增強剛性抹面與混凝土的良好粘結打下基礎。割縫、剔槽；用日產(chǎn)金剛石鋸片混凝土切割機切割，切割寬度4～5cm，溝深5～6cm，然后用沖擊電鉆剔槽，最后用電鏟和人工精修成5～6cm深的溝槽。4.2.2抽管 采用φ14mmPVC膠管作模，雙快水泥或其他快凝水泥壓管封縫，進行抽管作業(yè)，最后留出引水注漿管。4.2.3嵌縫材料可選用：(1)環(huán)氧煤焦油涂料(底胺和密封膏)(2)851焦油聚氨酯涂料(3)TPC聚氨酯密封系列止水材料 嵌縫；先用鋼絲刷和毛刷清理掉溝槽和兩側的浮灰、泥土，然后嵌入縫材料(施工中按各種嵌縫材料的施工工藝進行)，要求嵌填后反復擠壓至密實，在嵌縫材料固化過程中最好用刮刀或人工按壓兩遍，以使粘結更好。

4.2.4抹面 抹面防水可按五層抹面防水做法實施。也可采用氯丁膠聚合物砂漿抹面。抹面完成后要澆水養(yǎng)護3～4天。

4.2.5注漿 首先用手掀式注漿泵向引水管壓水，然后再壓注水溶性聚氨酯漿液(或其他化學灌漿材料)。待漿液固化后，用小刀割掉預埋引水管，再用雙快水泥封閉。5 防水堵漏材料

5.1封縫材料 目前防水堵漏施工中所采用的封縫材料有以下幾種(1)525＃普通硅酸鹽水泥加SH水泥外摻劑(2)雙快水泥(3)特速硬(4)525＃普通硅酸鹽水泥加防水漿(5)525＃普通硅酸鹽水泥加水泥速凝劑(紅星一號、水玻璃、氯化鈣等等)5.2嵌縫材料(1)上隧牌851焦油聚氨酯涂料(2)TPU聚氨酯雙組份密封胺(3)TPU聚氨酯止水膩子(4)888膨潤土聚氨酯嵌縫膏(5)環(huán)氧煤焦油嵌縫材料

5.3化學灌漿材料 化學灌漿材料種類繁多，但在選擇時，應考慮以下要求： 5.3.1化學灌漿材料的可灌性、凝膠時間可以按需要調節(jié)。5.3.2化學灌漿材料固化后收縮小，與混凝土粘結性能要好。5.3.3化學灌漿材料固結體有一定抗壓抗拉強度，耐久性、穩(wěn)定性好。5.3.4化學灌漿材料來源豐富，毒性小，對環(huán)境污染少。

5.3.5化學灌漿材料操作安全、方便，壓注設備簡單。目前采用的化灌材料有：

5.3.5.1注漿適用地下人防、洞庫、泵房、水池、水壩遂道、巖基、地纜溝等工程進行堵水、補漏、防滲透，它是以微生物化工原料為主劑的多種化學材料配制成A、B兩液，用特定的高壓器具、等量注入滲漏部位，使其填補充實滲透漏的裂縫中，在20年以上不再滲漏，我公司并提供特種高分子材料施工技術咨詢服務。

5.3.5.2水溶性聚氨醌。5.3.5.3油溶性聚氨酯，注漿時還需加入適量發(fā)泡靈、三乙胺有機錫等材料，以調節(jié)其發(fā)泡時間和凝固體的性能。

5.3.5.4環(huán)氧樹脂灌漿材料，由環(huán)氧樹脂、稀釋劑、固化劑、增韌劑、親水劑等組成的灌漿材料。5.4外層防水材料(外涂層)(1)氯丁乳膠聚合物砂漿(2)851焦油聚氨酯防水涂料(黑色和各種彩色)(3)普通硅酸鹽水泥加外摻劑 外防水層的施工一定要基面干燥。6 質量要求

防水堵漏質量首先要滿足委托方要求，各種具體防水堵漏要求，要根據(jù)具體情況分析決定，但基本上達到所堵漏的范圍應無滲漏水。大型的隧道、地下車站、泵站等防水堵漏經(jīng)施工后的滲漏量應符合“防水工程規(guī)范”所規(guī)定的滲漏量，例每晝夜每平方米允許滲漏多少升。施工中要及時做好隱蔽工程驗收工作。機械設備 沖擊電錘、沖擊電鉆； 空氣壓縮機、風鎬、齒輪注漿泵、仿日手掀泵、手壓泵、涂料攪拌機； 五金工具(鋼絲鉗、活絡扳手、鋼鋸、管鉗、榔頭、鋼鑿等)、泥工工具(泥板、刮刀等)。8 施工安全

應遵守上海市勞動局、上海市建委、上海市市政工程局等有關安全規(guī)定，并做到以下安全措施； 8.1施工人員上崗工作應戴好安全帽、防護手套、穿好防護鞋。8.2鑿除混凝土和進行化學灌漿時應加強現(xiàn)場通風。8.3應有專門的技術管理人員保管化灌材料和配制化灌漿液。

8.4在進行聚氨酯灌漿時，操作人員應戴好防護眼鏡以防止?jié){液濺入眼睛內。8.5搭建腳手架要符合有關安全規(guī)定，高空作業(yè)要戴好安全帶。9 勞動組織

以小型施工隊為好，通常由5～8名施工人員組成。其中需配備1名中等專業(yè)技術人員，進行灌漿材料的配制。施工小隊中還應配有電工、機修工各1名，整個施工隊由隊長負責。10 效益分析

10.1隧道防水堵漏工法社會效益

l0.1.1通過對隧道的防水堵漏施工，減少隧道內或地下工程中滲漏水，保證隧道質量，保護裝飾層，延長了使用壽命。

10.1.2經(jīng)防水堵漏處理后的隧道地下工程可以充分發(fā)揮其作用，例如原來因滲水而不能使用的地下工程，經(jīng)堵漏處理后就可以充分利用起來發(fā)揮其作用。例如可開設地下商場、旅游停車庫、倉庫、娛樂場、變電站等，發(fā)揮其社會效益。10.2隧道防水堵漏工法經(jīng)濟效益 隧道防水堵漏施工，只要加強管理，重視質量、安全，就能取得較好的施工利潤和經(jīng)濟效，利潤一般可達10％～20％。11工程案例

11.1打浦路越江隧道防水堵漏 上海黃浦江打浦路越江隧道是我國采用盾構法建造的第一條水底公路隧道，1965年建造，1970年通車，全長2736m，屬單管雙車道隧道。造成隧道漏水的原因是；

11.1.1上海市地下水位普降，形成江中段與江岸段沉降不均勻，引起了隧道變形，使管片接縫開裂漏水。11.1.2長期動載作用，使接縫中剛性環(huán)氧煤焦油涂料震裂。

11.1.3管片接縫用的是環(huán)氧煤焦油涂料，該涂料是屬剛性防水材料，不適合隧道變形要求。11.1.4隧道建造中，油泥在管片表面沒清除完，造成涂料粘結性能降低。

11.1.5靠近三號井附近地表面，堆集大量預制管片。2號井與1號井之間有一公園，園內有一土山。長期受壓，造成負載下隧道變形。隧道滲漏水量達250m3／d左右。1990年，對此隧道進行防水堵漏處理，施工中采用的是柔剛結合的方案。所用的嵌縫材料為環(huán)氧煤焦油涂料和851焦油聚氨酯涂料，采用的灌漿材料有丙凝、水溶性聚氨脂、油溶性聚氨酯、水泥--水玻璃漿液等，采用的封縫材料是普通525＃硅酸鹽水泥加SH水泥外摻劑或雙快水泥。經(jīng)過4個月堵漏施工，達到止水防水的目的。11.2上海地鐵一號線漕寶路地鐵車站、上體館車站的防水堵漏施工

漕寶路地鐵車站和上體館地鐵車站，長達240m，分上、下兩層。現(xiàn)側墻、頂板產(chǎn)生混凝土收縮裂縫而引起滲漏水。采用防水堵漏工法進行處理，每個車站約處理2000m左右的滲漏水縫。經(jīng)驗收質量達優(yōu)良，止水率達99．9％，得到地鐵總公司的好評。11.3人民廣場地下變電站防水堵漏施工 人民廣場地下變電站是圓桶形鋼筋混凝土結構，直徑為60m，深約20m。由于混凝土收縮產(chǎn)生裂縫滲漏水，同樣采用防水堵漏工法進行施工，共處理1000多m得滲水縫，質量達到了優(yōu)良。防水堵漏工程

堵漏-對于廠房滲水隧道防水堵漏、地下室滲水堵漏、水池滲水堵漏、電纜溝滲水堵漏、隧道滲漏水等情況，我公司具有帶水止水堵漏技術、帶壓堵漏技術、深層裂縫灌漿技術,采用柔性防水和鋼性防水相集合的綜合治理方法，能有效解決各種地下及人防工程的滲漏水問題。

水塔堵漏-水塔堵漏具有較高的技術要求。因為熱水的長期浸泡，涼水塔很容易發(fā)生腐蝕而滲水。水塔滲漏必須及時防腐堵漏施工。水塔堵漏技術的好壞直接影響水塔的安全生產(chǎn)與環(huán)境美觀。我公司在水塔堵漏方面具有豐富的施工經(jīng)驗，歡迎廣大朋友來電垂詢。

堵漏工程-我公司在堵漏工程中，具有帶水止水堵漏技術、帶壓堵漏技術、深層裂縫灌漿技術,對于廠房滲水堵漏工程、地下室滲水堵漏工程、水池滲水堵漏工程、電纜溝滲水堵漏工程、隧道滲漏水堵漏工程等，能夠采用柔性防水和鋼性防水相集合的綜合治理方法，能有效解決各種堵漏工程的滲漏水問題。

堵漏施工-廠房滲水隧道防水堵漏施工、地下室滲水堵漏施工、水池滲水堵漏施工、電纜溝滲水堵漏施工、隧道滲漏水施工等，都是我公司經(jīng)常遇到的堵漏施工工程。我公司具有帶水止水堵漏技術、帶壓堵漏技術、深層裂縫灌漿技術，可以優(yōu)質高效地解決各種地下及人防工程的滲漏水問題。

防腐堵漏-先進的防腐堵漏技術對于廠房滲水、地下室滲水、水池滲水、電纜溝滲水等防腐堵漏工程非常重要。我公司具有多種先進的防腐堵漏技術和高科技防腐堵漏材料，能夠有效解決各種地下及人防工程的滲漏水問題。

1、屋面防水

我國房屋屋面、地下室滲漏一直是比較突出的問題，不少建筑新建成就滲漏，老建筑的滲漏現(xiàn)象更嚴重。為了給廣大客戶創(chuàng)造舒適安寧的工作、生活環(huán)境，我公司聯(lián)合多家科研院所專項攻關，成功掌握了柔性防水、鋼性防水、多道設防、復合防水、防排結合、綜合治理等多種防水方法。幾年來，防水面積累計達數(shù)十萬平方米，工程質量優(yōu)良。所用防水卷材產(chǎn)品有：瀝青防水卷氈、SBS、APP漢性瀝青防水卷材、三元乙丙橡膠防水卷材、氯化聚乙稀-橡膠共防水卷材。防水涂料包括：溶劑性高聚物改性瀝青防水涂料、聚氨脂防水涂料、青凝系列特種防水涂料等。

2、堵漏止水

對于地下滲水、水池滲水、電纜溝滲水、隧道滲漏水等情況，我公司還研究試驗成功了“帶水止水堵漏技術、帶壓堵漏技術、深層裂縫灌漿技術”等多項新技術成果,解決了許多地下及人防工程的滲漏水問題。

（1）、帶水止水堵漏技術：地下建筑物以及水下建筑物普遍存在滲漏問題。針對結構中存在的裂縫、孔洞漏水、伸縮縫漏水或結構表面滲水等，我公司運用有壓力與微壓化學灌漿技術和伸縮縫止水技術，在結構滲水的情況下進行止水堵漏，并具有永久的止水效果。

（2）、帶壓堵漏技術：帶壓堵漏，是用手動液壓泵通過注射槍來完成，牽涉到現(xiàn)場鉆孔和捻逢時，使用風（氣）鉆和風鎬，不用電，對于像石油化工生產(chǎn)和儲運企業(yè)，煤氣管道等易燃易爆介質泄漏的場合進行操作極為安全。實用范圍：連續(xù)生產(chǎn)的石油化工、電力、煤氣供應、冶金、煤炭化工、自來水、醫(yī)藥、供熱、印染紡織、造紙、碼頭、罐區(qū)儲運、食品等行業(yè)和部門裝置中的設備、管道、伐門、儀表上的法蘭、器壁、焊縫、螺紋連接、填料函膨脹節(jié)等部位出現(xiàn)外部泄漏時，可以用本該技術給予消除。

（3）、深層裂縫灌漿技術：對結構中出現(xiàn)的內部深層裂縫進行灌漿補強處理與滲透水止漏，恢復結構整體性，也是本公司多次在水壩、高層建筑底板等大體積混凝土結構上應用的一項成熟技術。目前已實施灌漿處理中最深裂縫達2m，隨機取樣的鉆芯檢驗表明灌漿后混凝土結構密實度及強度均滿足要求。

第五篇：地下工程與隧道施工技術模擬試題1

地隧施工員培訓課程—《地下工程與隧道施工技術》試卷A

一、名詞解釋（每小題2分 10分）

1、圍巖失穩(wěn)

2、斜眼掏槽

班

3、礦山法 級

4、曲線隧道 學 號

5、隧道預支護

姓

名

二、填空：（每空1分，共計30分）

1.在地下水發(fā)育地段，隧道結構的施工縫應該采用防止漏水。2.混凝土襯砌截面的最小厚度是m。

3.當遇到不良地質時，隧道選線應盡可能的。4.鐵路曲線隧道不同加寬斷面的銜接是采用。5.預裂爆破的特征是。

6.溫克爾假定認為，某點的與該點的變形成正比。7.隧道圍巖分級共分為級，級別越小，則圍巖越。

8．公路隧道的運營通風要求比較高，是否設置通風機械的因素是和。

9.在直剛法計算中，襯砌結構的邊界條件是

10.在隧道的設計中，是否布置輔助坑道，主要考慮 11．隧道施工循環(huán)中的關鍵工序是占的時間比例最大。

12．隧道與地面建筑物的根本區(qū)別是。13.在新奧法施工中，控制爆破、重要手段。

14.在確定隧道縱坡時，如果是緊坡地段，應該設計成 15．洞口地形圖的主要作用是用。

16．在山嶺隧道施工方法中，適應性最強的是法，它可以通過調節(jié)的長度來適應不同的地質條件。

17.隧道建筑限界是確定的主要依據(jù)。

18.當隧道翻越分水嶺時，為了盡量減少隧道的長度，建議從穿越。

19.當隧道的走向與地質結構面時，可以最大限度地減少因結構面的滑動而產(chǎn)生的。

20．對于水平成層的巖層，錨桿的作用體現(xiàn)為。21.新奧法和傳統(tǒng)礦山法都屬于 22.在干噴法中，拌和料與是分開的。

23.當隧道的埋深超過一定值之后，圍巖壓力就與 24.削竹式洞門的適應條件是。25.洞口邊仰坡的開挖高度是控制 不利影響。

26.噴錨支護既是支護，同時也是 27．棚洞是。28.“撐靴”是指的支撐千斤頂。

29.定程度的在新奧法施工中，為了充分調動圍巖的自承能力，需要允許圍巖有一。

30.支護結構與圍巖之間如果有空隙，必須回填密實，目的是。

三、單項選擇題（每小題1分，共30分）

1． 小避車洞的設置間距是：

A．每側30m，交錯設置B．每側60mC．每側60m,交錯設置D.每側30m

2．隧道成洞地段使用的照明電壓是：

A.．380VB．220VC．24～36VD.110V 3．用于施工的輔助坑道，在竣工后應該：

A．保留，用于通風、采光B．保留，用于通風C．除了通風需要外，應予封閉D．封閉4．當受洞口地形限制，難以設置翼墻時，可以換成：

A．柱式洞門B．端墻式洞門C．削竹式洞門D.臺階式洞門

5．“被動荷載”的“被動”是指：

A．襯砌受到圍巖壓迫B．圍巖松動形成的壓力C．圍巖變形形成的壓力D．襯砌壓迫圍巖

6.公式

q?0.45?2S?1

w 中的w是：A．隧道高度影響系數(shù)B．隧道洞形影響系數(shù)C．隧道寬度影響系數(shù)D.隧道地質影響系數(shù) 7.對于淺埋隧道，圍巖自然拱：

A．能形成B．支護及時則能形成C．讓圍巖充分變形則能形成D.不能形成8.對于隧道開挖時形成的欠挖，應該：

A.巖石強度較高時，可保留，以節(jié)省建材。B.只要不侵限，就可保留

C.去除D.在一定條件下可以保留

9.爆轟波是爆破的一種敏感源，對它敏感的爆破材料是：

A．塑料導爆管B．導爆索C火雷管D.電雷管

10.為了避免形成洞口范圍的高大邊仰坡，應該：A．使隧道短一點B．使隧道長一點C．不刷坡D．將邊仰坡的坡率放緩 11.應該將鋼筋網(wǎng)設置于：

A．噴層之中B．二次襯砌之中C.焊接于格柵鋼拱架上D.噴層與巖壁之間

12.當用直剛法計算隧道襯砌結構時，參與運算的單元類型有：A.3種B.4種C.2種D.1種 13.設置格柵鋼架的理由是：

A．支護強度大B．能配合其它預支護C．便于施工D.(A、B、C)三條都有

14.隧道與地面結構最主要的差別是：

A.建筑材料不同B.施工方法不同C.結構形式不同D.結構受圍巖約束

15.隧道的工程因素是指：

A．工程的重要性B．地質條件C．人為因素D.施工水平

16.當?shù)刭|條件較好，且地形等高線與線路中線正交時，應該采用：

A．斜交洞門B．臺階式洞門C．端墻式洞門D.25.目前來看，在隧道工程中效果最好的錨桿是：

翼墻式洞門

17.超前小導管注漿：

A.屬于噴錨支護B.屬于預支護C.屬于預加固D.既是預支護，又是預加固

18.當隧道長度大于3km時，為了加快施工進度，最有效的輔助坑道是：A.橫洞B.豎井C.平行導坑D.斜井 19.大、小避車洞在設置時，應：

A.分別考慮間距，有大避車洞的地點，不再設小避車洞；B.統(tǒng)一考慮間距，有小避車洞的地點，不再設大避車洞； C.統(tǒng)一考慮間距，有大避車洞的地點，不再設小避車洞； D.分別考慮間距，二者無關。

20.隧道施工量測最常用而又準確的方式是：

A.錨桿拉拔試驗B.位移量測C.應力量測D.肉眼觀察巖面變化

21.非電毫秒爆破的段位是指：

A.雷管的猛度B.雷管的延遲爆破時間C.藥卷的殉爆距離D.導爆索的延遲時間22.復合式襯砌用于：

A.掘進機法B.新奧法C.傳統(tǒng)礦山法D.都可以

23.隧道施工組織網(wǎng)絡圖的優(yōu)點是：

A.便于工序優(yōu)化B.直觀C.形象D.方便了解工序進度

24.直眼少循環(huán)的概念是：

A.少打眼、少循環(huán)B.打淺眼、少循環(huán)C.打深眼、少循環(huán)D.多打眼、少循環(huán)

A.自進式中空錨桿B.預應力錨桿C.砂漿錨桿D.樹脂粘結劑錨桿

26.為了減少回彈和防止堵管，噴射混凝土材料的粗骨料粒徑不宜大于：A.10mmB.25mmC.15mmD.20mm 27.SEC法噴射混凝土工藝的關鍵是：

A.干式噴射 B.水分為兩次添加C.加了專門的添加劑D.形成砂子表面的水泥造殼

28.當支護結構具有足夠的柔性時：

A.圍巖成為惟一的承載結構B.圍巖對支護的壓力增大C.圍巖與支護共同組成承載結構D.圍巖對支護的壓力減小 29.影響臺階法的臺階長度的因素有：A.地質條件B.施工機械

C.進度要求D.地質條件和施工機械 30.橫洞是一種輔助施工效果很好的輔助坑道，應該：

A.盡量采用B.長度3km以上的隧道才采用C.長度1km以上的隧道才采用D.地質條件好時不采用

四、改錯題(指出并改正)（每題2分，共計20分）

1.某隧道位于軟弱破碎地層中，采用長臺階法施工。施工過程中發(fā)現(xiàn)隧道周邊位移加速度等于零，因而斷定圍巖變形已經(jīng)穩(wěn)定。

2.必須施作錨噴支護才能在洞室周圍形成承載圈。

3.噴射混凝土的粗骨料粒徑應不得大于15mm，這是為了讓混凝土具有良好的級配。

4.由于在隧道狹小的空間內不方便布置鋼筋，故采用格柵鋼拱架來代替鋼筋混凝土襯砌中的鋼筋。

5.隧道位于不良地質地層中時，應格外注意初期支護的穩(wěn)定信息，不能提前施作二次襯砌。

6.護盾式掘進機主要用于堅硬完整的地層中。

7.隧道建筑限界是由結構受力要求以及經(jīng)濟性要求所決定的。

8.只要控制好了周邊眼間距，光面爆破就可獲得好的效果。

9.某三車道淺埋公路隧道，工期要求很緊，為加快進度，采用全斷面法施工。

10.在新奧法施工中，為了安全，應該開挖后先行施作拱圈襯砌，在拱圈的保護下再開挖下簡答題

五、論述題（每題5分，共計10分）

1.請論述隧道位移量測在掘進機法、新奧法、傳統(tǒng)礦山法施工中的作用。請闡述怎樣通過位移量測信息來分析隧道的穩(wěn)定狀態(tài)。

2.請論述新奧法與傳統(tǒng)礦山法的主要區(qū)別。