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隧道是如何建成的?
文章来源:鱼泡隧道  提供人:刘刚  提供日期:2022-12-11

修建隧道方法差异巨大。为了便于大众理解,我分别以山岭隧道、海底隧道施工中几种典型的施工方法为例说明,取关键步骤泛泛一谈,其中一些具体细化的步骤就直接省略了。

一、做洞口

像上图所示,先根据设计好的位置,立好洞门拱架,然后浇筑混凝土。然后打入大管棚,就是上面那一排钢管,长度10-30米视情况而定,打入之后再高压往里面注入水泥浆,它的好处就是土跟钢管水泥浆粘结在一起,形成一个拱圈状的加固土体。这样挖的时候就不会容易垮了。做好之后大概就是这个样子了:

二、挖洞身,做第一层支护

隧道挖的时候了根据岩石的好坏选取不同的方法,挖的大小和方式不一。具体来说,如果是坚硬完整的岩石,那隧道多大就可以挖多大,如果是上图这样的土,就得分三块、四块等来挖了。这是新成昆线某隧道,就是分四部分来挖的,现在见到的是挖上左,还有下左,上右,下右待挖。

一般而言,岩石隧道挖了之后不会马上垮,而土质隧道由于预先注浆或者打了锚杆(也就是粗点的钢筋)也不会马上垮,这个时候,工人就会按照测量的指示,把一些预先做成隧道轮廓样子的钢拱架安放到指定位置,如下图(咦,中间的工人有点眼熟):

钢拱架放好之后,那些两根拱架之间的空隙要放钢筋网片,焊接好,侧向也要打入锚杆。之后,就要喷射混凝土了。如下图:

混凝土喷射出来之后,就会粘在钢架上,这样钢架和隧道的岩石以及混凝就组成了一个整体,共同受力。这个时候,整个隧道就是这个样子的:

当然,我这些隧道图片都是网上找的,并不是同一个隧道。所以看的不一样。上图这个隧道很明显,就是分两部分开挖的。隧道一般是分两层支护,第一层就像上图这样的,喷射混凝土上去之后它就具有了一定的稳定能力,很长一段时间都不会垮的。但是隧道要想几十年之内都不出问题就得进行下一步了。

三、做第二层支护

这一步呢,就跟我们的桥梁、建筑类似了,就是用钢筋混凝土了。所以需要绑扎钢筋,并且在里面铺好防水板,毕竟山里面的隧道防水工作十分重要。这一步大概就是下图这样:

上图那些密密麻麻的钢筋里面亮闪闪的就叫防水板,这些钢筋都是工人们站在这个台子上一根一根绑扎焊接的。钢筋做好之后,就是浇筑混凝土了。那这些混凝土怎么往墙上去的呢?就要接下来这个大家伙上场了:

这家伙叫二衬台车,自带振动功能,前面的工序完成后,就把它推进去。这样整个台车跟隧道墙壁之间还有空隙,我们把两端封住。通过台车身上的管道注入混凝土,自动振捣,就做成隧道的二次支护,也就是最终的支护了,浇筑过程如下:

混凝土浇筑完成后,过了规定的养护时间就可以拆模了,台车也可以开走了。最后他就变成下图这样了,这样的它由于形成一个封闭的稳定结构,基本不会像桥梁一样出现垮塌了,地震来了都不怕。

这样隧道的主体结构就完成了。其后就是隧道的路面、防排水、通风、照明、供配电、安全等设施的施工,这里不再赘述了。以上就是山岭隧道的最常用的开挖过程。

Part2 海底隧道(沉管法)

一、预制沉管

隧道很长,当然不能做一个整的出来,我们一般都是一节一节预制好,然后再对接,以港珠澳大桥海底隧道为例,一节沉管长达180米,重上万吨,即使我们做出来,也运不走。那怎么办呢?那就在靠近海边的陆地上挖个大坑,在里面把节段预制好。如下图:

预制好之后,由于它太重了,没有机械可以运,那就先把沉管两端堵住,把水放进来。如下图:

堵好之后放水:

当然,上下图不对应,大家理解就好。这样预制的沉管隧道就准备好了,等着运到指定地点。在运之前,我们还需要做一件事。

二、基槽开挖

由于海底表层都是淤泥,沉管沉之前必须先把基础做好,用专用设备把表层的淤泥清干净

当然海底是什么样的我们看不见,但实际操作的时候有专用的视频监控设备,这里不再讨论。清除淤泥之后,根据海底的基础情况可能要用打入挤密砂桩,抛石等等手段,使基础密实。如下图:

好吧,海底看不到,用动画截图了......基础弄好之后就要进行下一步了。

三、沉管运放、水下对接

把沉管拖至指定地点,在往下沉,在下沉过程中根据各种高精度的监测设备实时监测,确保两节沉管精准对接。这是沉管隧道施工中难度非常大的一环,也是考验各种技术水平的关键步骤。对接好之后,接头处要做好防水措施,浇筑混凝土,之后再覆土回填,这就是沉管隧道的主要施工过程了。


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