隧道盾构预制

建筑结构丨[科普]长见识了，牛逼的隧道是这样建成的！

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一、山岭隧道（钻爆法）

偶刚好是隧道工程从业人士，隧道是怎么建成的非三言两语可以说清楚，不同的隧道用不同的方法，比如山岭隧道、地铁隧道、海底隧道施工方法差异巨大。为了便于理解，仅以山岭隧道为例说明，取关键步骤泛泛一谈，省略一些具体细化的步骤。专业人士勿喷。

1、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，其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。做好之后大概就是下面这个样子了：

2、挖洞身，做第一层支护

隧道挖的时候要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。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，如下图所示：

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。如下图所示：

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。

3、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。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，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。

二、海底隧道（沉管法）

所谓沉管法，暴力的解释就是先在地面上预制好隧道，再沉到海底，同样分三步来说。

1、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，如下图所示：

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。如下图所示：

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。

2、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，但实际操作时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，使基础密实，如下图所示：

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。

3、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。

三、城市地铁隧道（盾构法）

很多人都在说盾构，那就一起写上了。盾构法其实是TBM掘进机法的一种，只不过软岩地区习惯称之为盾构。盾构法在城市地铁隧道，跨江、跨河、跨海隧道都有广泛的应用。盾构机是一种非常昂贵的设备，据说国产的价格都是两千万以上，那日本、德国的我不敢想象，如下图所示：

前面这个就是刀盘，就是它把岩石或者土体切削下来运到后方，再通过其他运输工具运走，照样分三步来说。

1、始发井施工、盾构下井

因为地铁隧道是埋在地下的，用盾构施工的时候，先需要从地面上挖个坑下去，把盾构机安装好，然后再掘进。由于坑挖的比较深，容易坍塌，所以周围需要采取很多措施进行加固支撑，如下图所示：

坑挖到指定位置，盾构机就可以下去安装调试了。如下图所示：

2、盾构掘进，管片安装

盾构施工跟钻爆法不一样，其衬砌是分成一块一块的，工厂化预制，预制好之后，运输去现场拼接即可。所以掘进之前，先得把管片做好：

这些就是盾构管片，整个地铁隧道就靠他们组装在一起撑着了。

盾构机掘进的时候，前面是刀盘切削土体，后面是千斤顶加压使它前进。切削出来的土通过机械运出洞外，大概是这个样子的：

当然，每掘进一点距离，工人就要把管片安装好，支撑土体，保证安全。如下：

放一张施工完的，这样是不是看的更清楚：

3、接收井洞周加固，盾构进井

这一步就没啥说的了，把接收井洞周加固好，等待盾构机进来，如下图所示：

盾构机破壁而出，有没有点科幻片的即视感？盾构隧道的流程基本就是这样了，之后把盾构机拆了，吊上去就行了，至于这两个大坑，装修装修就变成地铁站了~

以上就是各种隧道建成的主要过程了，需要指出的是，钻爆法不仅用于山岭隧道，在地铁隧道，海底隧道都有广泛的应用，盾构法也经常用于各种过江河海的隧道，这三种方法基本囊括了各种隧道的施工方法。

再次声明，仅作为非专业人士的扫盲贴，对专业人士来说尚不严谨，请自行研究。点击“此处”，可查看建筑结构微信总目录，并可通过关键词搜索你喜欢的内容。