修建地铁的时候,为什么一定要用盾构机挖掘呢?可是在公路和铁路隧道上,却很少应用呢?
都21世纪了,应该不会有人会问,是不是靠人力挖掘的了吧。事实上随着技术的推进,就挖隧道来说,已经有了不少的技术,就比如说矿山法、全断面、台阶法、中隔壁法等等,然而我们能看到地铁隧道大多都是使用盾构法,使用盾构机,然而就公路和铁路隧道上,却很少应用这一办法,这又是为什么呢?
那么地铁隧道那么深,所使用的盾构法到底是如何挖掘前进的呢?
盾构法其实是暗挖法当中的一种全机械化施工方法,其中最主要的工具那就是盾构机。
盾构机会深入地下,在地中推进,再通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内部坍塌。
在施工过程当中,前方使用切削工具将前方土体掘进,而挖出来的泥石就会通过出土机械运出洞外,挖掘起来那可以说是一步到位了,盾构法就是利用盾构机施工,进行作业的。
而盾构法作为全机械化施工,是目前较为先进的挖掘隧道的办法,就是盾构机这一主要的施工机具,也是一种较为先进的工具,能够自主研制的国家也并不多。
然而隧道是非常多种的,就比如公路隧道、海底隧道、铁路隧道,更是有着不少的挖掘隧道的方式,那么为什么盾构法被主要应用在地铁隧道当中呢?在公路隧道施工时却并不常见呢?
盾构机隧道的优点除了机械化程度高之外,为此安全风险非常低,对于围岩的扰动也是较小的,同时也能控制地表沉降,这个优势在城市建设当中尤为重要。
来我们看看公路和铁路隧道,以及地铁隧道的区别。
这么说吧,一般来说公路和铁路的隧道建设,大多是贯穿山体,从山中打洞,在这里往往是人迹罕见的,更不用说什么设施装备了。
然而地铁隧道就不一样了,地铁往往是开通在大城市当中,贯穿线路,方便居民交通,能够减少交通时间。
为此地铁隧道的建设就是在城市地下进行建造的,城市当中有什么?居民楼?大型建筑?敏感建筑?可以说那是周边条件是非常复杂的,在设计当中,你无法预料线路往哪边开设,可是头顶城市是百分百的,想象一下,如果在这种环境下,施工,出现意外,那将会发生什么?
为此盾构法就成为了这类地铁隧道、地下铁路隧道、综合管廊等的首选,也是不二之选,不仅能够控制盾构良好的地表以及建筑沉降的表现,还非常安全可靠。
再来还有一个技术和成本问题。
知识君之前说了,盾构机并不是这么容易建造的,这是一个极具技术难度的项目,中国也是花了不少时间突破,在不同的优势下,有不同的难度,就说直径面越大,难度也越高。
而地铁隧道我们可以看到,基本都是单线单洞隧道,为此对于限界的要求,一般来说6-10米直径的盾构机,用于施工就已经足以满足大多城市的需求,说是完全够用也是正常。
然而看向公路隧道和铁路隧道,他们的限界要求就是比较高的,双车道、四车道,是不是画面感一下就上来了呢?
就不说四车道,拿两车道的公路隧道来说,加上通风照明的要求,两车道的隧道跨度,就需要配备直径10米以上的盾构机,然而现在的四车道也非常常见了,就再算上一备,那也要20米以上直径的盾构机了,更不用说铁路隧道了。
再看向世界上最大直径的盾构机也是17米,这一下子限界的限制是不是就上来了呢?
接下来就是施工成本了。
挖掘公路隧道因为一般是在山区,环境没有在城市当中复杂,为此对于地表的沉降要求没有那么严格,如果专门为了建造隧道,再去订制一款盾构机,无疑是会大大增加了成本。
为此在挖掘公路时,矿山法是比较常见的,矿山法不仅成本低,就是技术也是非常成熟,比较可靠,建造起来也比较简单,相比起来施工简单、安全可靠,成本还低,自然在山区建造隧道时,更受欢迎。
在未来还将开发出什么样的挖掘隧道的办法我们还未不可知,不过现在看来,盾构法确实是非常可靠的,为基建人员点赞。
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