隧道工程施工方法及危害

定义

地下或水下的隧道、通道、走廊或道路。隧道用于公路交通、铁路和地铁;运输水、污水、石油、天然气;在大坝建设期间，引导坝址周围的河流改道;也用于军事和民防目的。地下通道是一系列不同水平的水平通道，就像在矿井里一样。在大坝附近用坚固的岩石爆破的发电站建设现场也属于隧道。

现代隧道方法

隧道的建造被称为掘进隧道，包括通过爆破或钻孔和挖掘来推进通道。穿越山脉或水下的隧道通常是在通道的两端或两面开挖的。在建造很长的隧道时，可以在方便的间隔处挖垂直竖井，从两点以上开挖。改进的钻孔和钻孔机械使隧道的掘进速度比以前的技术快四到五倍。

近年来，由压缩空气驱动的凿岩机在缩短掘进时间方面发挥了最大的作用。许多这样的钻机可以安装在轮式车辆上，被称为巨型钻机，然后滚到隧道的表面。然后在岩石表面的预定位置同时钻出许多孔。爆破材料被插入洞中，清理区域，然后引爆炸药。然后将破碎的岩石移走，重复这个过程。

另一种最近开发的隧道掘进机是鼹鼠，这是一种长机器，有一个圆形的切割头，在隧道的表面旋转。附在切割头上的是一系列的圆盘式钢切割机，当机器旋转时，由液压推动，切割表面的岩石。与钻孔和爆破相比，鼹鼠有几个优点。隧道可以钻到所需的精确尺寸，墙壁光滑，从而消除了当炸药撕裂太多岩石时产生的超爆现象。鼹鼠的使用还可以消除爆破事故、噪音和大地震动。工人们受到烟雾和有毒气体的困扰较少，而且可以在不间断爆破的情况下清理破碎的岩石。根据隧道的直径和所钻岩石的类型，一只鼹鼠每天可以前进约76米(250英尺)。

尽管有这些优点，痣也有一些缺点。它们非常昂贵，而且切割头必须与隧道所需的直径相同。它们在松软的地面和泥土中毫无用处，一旦机器挖进去，它们就会倒塌。直到最近几年，当改进的切割面开始使用时，极其坚硬的岩石很快就会磨损切割盘。

除了爆破和掘进机，还有其他几种方法用于挖掘隧道。挖埋法包括挖沟;建造混凝土地板、墙壁和天花板，或安装预制隧道部分;然后填满隧道上方的沟渠。在城市建成区，一般不采用这种方法修建隧道。在松软的泥土或泥浆中，可以用千斤顶或压缩空气推动大直径管状装置穿过地面。当管道向前移动时，工人们移走泥土，管道的边缘插入泥土。水下沉管隧道，如美国的巴尔的摩港隧道，是通过在河床或海底的沟渠中制造短隧道段来建造的。每一段在下沉后，用超大的螺栓连接到之前的下沉段。厚重的混凝土墙防止隧道漂浮。

另一种建造水下隧道的方法是使用由木材、混凝土或钢铁制成的沉箱或水密室。沉箱作为地基建筑的外壳。选择三种类型的沉箱，箱型沉箱，开式沉箱或气动沉箱，取决于土质的一致性和施工情况。困难的条件通常需要使用气动沉箱，在其中压缩空气被用来迫使水出工作室。

隧道施工的危害

新的隧道掘进技术并没有消除隧道掘进的所有危害。有时每分钟的水量高达7.2万升(约1.9万加仑)，这些水会流入尚未铺设混凝土或塑料密封垫的隧道。这些水需要连续泵出，给工人带来不便，导致隧道顶部和墙壁倒塌，设备损坏，挖掘工作延误。在最近的隧道工程中，已经尝试在爆破或挖掘之前冻结隧道区域，以防止在墙壁可以密封和衬砌之前发生洪水。除了一些不存在渗水问题的水管和下水道隧道外，大多数隧道都永久性地用木材、混凝土或钢铁，或三种材料的组合。

爆破产生的粉尘是另一个严重的危害，它会导致工人生病和延误挖掘。最近，人们使用了一种机器，这种机器可以喷洒一层细密的水帘来清除爆炸后的灰尘。尽管采取了广泛的安全措施，隧道施工中的事故还是很常见的，比如1960年在日本发生的爆炸事故，造成22名工人死亡。

世界著名隧道

切萨皮克湾的特色建筑可能会吓到没有准备的游客。这条全长28.2公里(17.5英里)的大桥位于弗吉尼亚州的诺福克和查尔斯角之间，一开始是一座桥，但中途消失在水中。切萨皮克湾大桥-隧道是一种组合结构，将两座桥梁和两条隧道连接起来，通过主要的航运渠道。

切萨皮克湾大桥及隧道区

1. 日本的青馆隧道(Seikan Tunnel)，穿过津轻海峡连接本州岛和北海道，全长53.8公里(33.4英里);世界上最长的铁路隧道。
2. 英吉利海峡隧道，从加来到多佛的3孔铁路隧道，全长50公里(31英里);世界上最长的水下铁路和公路隧道以及欧洲有史以来最大的土木工程项目。
3. 塞尼山(1871年)，穿过法国和意大利之间的阿尔卑斯山，13.7公里(8.5英里)长;第一条铁路隧道建成;首次使用压缩空气钻机。
4. 辛普隆(1922)，瑞士和意大利之间穿过阿尔卑斯山的铁路隧道，19.8公里(12.3英里)长;世界上最深的隧道。
5. 在建造英吉利海峡隧道的过程中，一台巨大的掘进机钻出了粘土。这条隧道在英吉利海峡下绵延50.4公里(约31英里)，于1994年5月投入使用。它耗资100亿英镑建成，是欧洲有史以来最大的建设项目。
6. Yerba(1936)，穿过加州旧金山湾的Yerba Buena岛，长165米(540英尺)，宽23米(76英尺)，高15米(50英尺);世界上直径最大的钻孔隧道，可承载两层甲板。
7. 特拉华渡槽(1944)，纽约州，137公里(85英里)长;从卡茨基尔山脉的Roundout水库开始，到扬克斯的Hillview水库结束;世界上最长的隧道
8. 勃朗峰(1965)，高速公路隧道穿过阿尔卑斯在法国夏蒙尼和意大利Courmayeur之间，11.6公里(7.25英里)长。
9. 澳大利亚雪山计划(1972年)，全长约145公里(90英里)的综合隧道，连接水库和发电厂;其中，尤库姆本雪(Eucumbene-Snowy, 1965)长23.5公里(14.6英里)。
10. Fréjus隧道(1980)，穿过阿尔卑斯山的Fréjus山口，位于法国和意大利之间，全长12.8公里(8英里)。
11. 挪威的拉尔达尔隧道(2000年)，24.5公里(15.2英里)，世界上最长的公路隧道。此前最长的隧道是位于瑞士的圣哥达垭口隧道(1980年)，全长16.9公里(10.5英里)。