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隧道是怎麼來的?山裡的能猜到,海底的……

隧道是怎麼來的?山裡的能猜到,海底的……



隧道是怎麼建成的?

馮不二,不搬磚


Part1 山嶺隧道(鑽爆法)


答主剛好是隧道工程從業人士,隧道是怎麼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。為了便於大眾理解,我僅以山嶺隧道為例說明,取關鍵步驟泛泛一談,還有一些具體細化的步驟就直接省略了。專業人士勿噴。


一、做洞口

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像上圖所示,先根據設計好的位置,立好洞門拱架,然後澆築混凝土。然後打入大管棚,就是上面那一排鋼管,長度 10-30 米視情況而定,打入之後再高壓往裡面注入水泥漿,它的好處就是土跟鋼管水泥漿粘結在一起,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。做好之後大概就是這個樣子了:

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二、挖洞身,做第一層支護


隧道挖的時候了根據岩石的好壞選取不同的方法,挖的大小和方式不一。具體來說,如果是堅硬完整的岩石,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,現在見到的是挖上左,還有下左,上右,下右待挖。

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一般而言,岩石隧道挖了之後不會馬上垮,而土質隧道由於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):

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鋼拱架放好之後,那些兩根拱架之間的空隙要放鋼筋網片,焊接好,側向也要打入錨桿。之後,就要噴射混凝土了。如下圖:

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混凝土噴射出來之後,就會粘在鋼架上,這樣鋼架和隧道的岩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:

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當然,我這些隧道圖片都是網上找的,並不是同一個隧道。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,噴射混凝土上去之後它就具有了一定的穩定能力,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,就跟我們的橋樑、建築類似了,就是用鋼筋混凝土了。所以需要綁紮鋼筋,並且在裡面鋪好防水板,畢竟山裡面的隧道防水工作十分重要。這一步大概就是下圖這樣:

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上圖那些密密麻麻的鋼筋裡面亮閃閃的就叫防水板,這些鋼筋都是工人們站在這個檯子上一根一根綁紮焊接的。鋼筋做好之後,就是澆築混凝土了。那這些混凝土怎麼往牆上去的呢?就要接下來這個大傢伙上場了:

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這傢伙叫二襯台車,自帶振動功能,前面的工序完成後,就把它推進去。這樣整個台車跟隧道牆壁之間還有空隙,我們把兩端封住。通過台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,澆築過程如下:

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混凝土澆築完成後,過了規定的養護時間就可以拆模了,台車也可以開走了。最後他就變成下圖這樣了,這樣的它由於形成一個封閉的穩定結構,基本不會像橋樑一樣出現垮塌了,地震來了都不怕。

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這樣隧道的主體結構就完成了。其後就是隧道的路面、防排水、通風、照明、供配電、安全等設施的施工,這裡不再贅述了。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麼高,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製好隧道,再沉到海底。同樣我也分三步來說。


一、預製沉管


隧道很長,當然不能做一個整的出來,我們一般都是一節一節預製好,然後再對接,以港珠澳大橋海底隧道為例,一節沉管長達 180 米,重上萬噸,即使我們做出來,也運不走。那怎麼辦呢?那就在靠近海邊的陸地上挖個大坑,在裡面把節段預製好。如下圖:

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預製好之後,由於它太重了,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:

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堵好之後放水:

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當然,上下圖不對應,大家理解就好。這樣預製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


由於海底表層都是淤泥,沉管沉之前必須先把基礎做好,用專用設備把表層的淤泥清乾淨

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當然海底是什麼樣的我們看不見,但實際操作的時候有專用的視頻監控設備,這裡不再討論。清除淤泥之後,根據海底的基礎情況可能要用打入擠密砂樁,拋石等等手段,使基礎密實。如下圖:

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好吧,海底看不到,用動畫截圖了......基礎弄好之後就要進行下一步了。


三、沉管運放、水下對接

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把沉管拖至指定地點,在往下沉,在下沉過程中根據各種高精度的監測設備實時監測,確保兩節沉管精準對接。這是沉管隧道施工中難度非常大的一環,也是考驗各種技術水平的關鍵步驟。對接好之後,接頭處要做好防水措施,澆築混凝土,之後再覆土回填,這就是沉管隧道的主要施工過程了。具體細節的處理,歡迎大家在評論區指出來


Part3 城市地鐵隧道(盾構法)


很多人都在說盾構,那我就一起寫上了。盾構法其實是 TBM 掘進機法的一種,只不過軟岩地區習慣稱之為盾構。盾構法在城市地鐵隧道,跨江、跨河、跨海隧道都有廣泛的應用。盾構機是一種非常昂貴的設備,據說國產的價格都是兩千萬以上,那日本、德國的我不敢想像。如下圖:

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前面這個就是刀盤,就是它把岩石或者土體切削下來運到後方,在通過其它運輸工具運走。我照樣分三步來說。


一、始發井施工、盾構下井


因為地鐵隧道是埋在地下的,用盾構施工的時候,先需要從地面上挖個坑下去,把盾構機安裝好,然後再掘進。由於坑挖的比較深,容易坍塌,所以周圍需要採取很多措施進行加固支撐,如下圖:

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坑挖到指定位置,盾構機就可以下去安裝調試了。如下圖:

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二、盾構掘進,管片安裝


盾構施工跟鑽爆法不一樣,它的襯砌是分成一塊一塊的,工廠化預製,預製好之後,運輸去現場拼接即可。所以掘進之前,先得把管片做好:

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這些就是盾構管片,整個地鐵隧道就靠他們組裝在一起撐著了 O(∩_∩)O~


盾構機掘進的時候,前面是刀盤切削土體,後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:

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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:

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放一張施工完的,這樣是不是看的更清楚:

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三、接收井洞周加固,盾構進井


這一步就沒啥說的了,把接收井洞周加固好,等待盾構機進來,如下圖:

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盾構機破壁而出,有沒有點科幻片的即視感?盾構隧道的流程基本就是這樣了,之後把盾構機拆了,吊上去就行了,至於這兩個大坑,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,鑽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,盾構法也經常用於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,僅作為非專業人士的掃盲貼,對專業人士來說尚不嚴謹,請自行研究。找圖辛苦,給個贊吧。O(∩_∩)O~~

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