“转自：结构设计-公众号“

依建造工程分类，建造隧道有以下几种方式：
深度浅的隧道可先开挖后覆盖，称为明挖回填式隧道。
先兴建从地表通往地下施工区的竖井，再直接从地下持续开挖，如果使用专用机械，则为钻挖式隧道；

如果不使用机械，依靠爆破或人工挖掘（钻炸法），则为矿山法隧道。
建造海底隧道可用沉管式隧道。

海底隧道沉管法，我没接触过，略去不谈。明挖回填式隧道，比较好理解，最典型的就是城市下水道建设。现在的最高票答案，介绍了山岭隧道和海底隧道的建设过程。他所说的山岭隧道的开挖过程，着眼于土建方面，是依靠爆破或人工挖掘（钻炸法）施工，这称为矿山法隧道。他说这是山岭隧道最常用的开挖方式，我不敢苟同。这只是其中一种比较传统的施工方式，大家不要误以为隧道都是这样辛苦靠人力开挖的，隧道工程机械早已普及，作为隧道工程机械施工人员，我必须要怒答一发！

前言：首先介绍秘密武器。

Tunnel Boring Machine全断面隧道掘进机

或称盾构机，英文缩为TBM，是专门用在开凿隧道的大型机具。全断面隧道掘进机于1853年诞生，设计者为Charles Wilson，首用于美国马萨诸塞州西部的霍赛克隧道（Hoosac Tunnel）的挖掘上，在页岩中边掘进边支护隧道壁。但该台掘进机仅仅前进10呎便告损毁，后该隧道改采传统人工挖掘方式，延迟至1875年始告竣工。全断面隧道掘进机的首起使用成功案例为美国南达科他州的欧阿希水坝（Oahe Dam），于1952年投入使用，并在1962年竣工。然而隧道掘进机的打响名号，仍迟至1988年起的英法海底隧道建设工程。

全断面隧道掘进机可分为：

岩石隧道掘进机
开敞式TBM（Open-type TBM），也称支撑式TBM或撑靴式TBM。特点是适应硬岩地层，如果      遇到局部不稳定岩层，开敞式TBM使用自带的辅助设备打锚杆、加钢丝网、喷混凝土、加圈梁等    方法加固，以保持洞壁稳定。当遇到局部特软弱围岩或破碎带，开敞式TBM使用自带的超前钻及    灌浆设备，预先固结掘进前方的一段围岩，待围岩强度自稳后再安全掘进。永久性的洞壁衬砌待    全线贯通后再集中进行。

护盾式TBM（shielded hard rock TBM）用于破碎岩层，在TBM后方混凝土衬砌支撑不稳定的洞壁。又可分为：
  1、双护盾TBM（Double Shield TBM）具有两种模式：在稳定岩层用支撑靴稳定TBM掘进；在            不稳定岩层、破碎岩层，用TBM之后的管片作为支撑来稳定TBM。
  2、单护盾TBM（Single Shield TBM）用于破碎岩层，单护盾TBM的掘进需依靠衬砌管片来提供推进反力，故而需要拼装完成后，才能继续掘进。

软土隧道掘进机
开敞式（open-face）软岩掘进机，用于稳定且少水的地层。掘进出的隧道土质洞壁在短期内保    持直立稳定，不需要衬砌支护。
封闭式（closed-face）或压力平衡式软岩掘进机
  1、土压平衡式（Earth Pressure Balanced） 由刀盘切割土层，切削下来的土进入土仓（也    叫开挖舱）并与 工作面的水土压力保持平衡。土仓内的螺旋输送机出土量与刀盘的推进量取得平    衡，进行连续出土工作。土压的稳定依靠刀盘切削速度、推进力和螺旋输送机的转速联合协调进    行。
  2、泥水平衡式（Slurry Pressure Balanced）用于水压很大、地下水丰富的土层掘进（如过    江、跨海隧道等）。在刀盘后部为泥水室，里面的泥水与工作面的压力保持平衡，以保证开挖面    泥土地层稳定。从泥水室取出的泥水要水-土分离，分离出的水用于泥水室与工作面加压；分离出    的土装车运出隧道。

山岭隧道（钻爆法）

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。为了便于大众理解，我分别以山岭隧道、海底隧道、地铁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。专业人士勿喷。

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。

海底隧道（沉管法）

想不到大家点赞的热情这么高，那我再更新下海底隧道最常用的沉管法。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。同样我也分三步来说。

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。具体细节的处理，欢迎大家在评论区指出来

城市地铁隧道（盾构法）

很多人都在说盾构，那我就一起写上了。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：
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，在通过其它运输工具运走。我照样分三步来说。
一、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：
坑挖到指定位置，盾构机就可以下去安装调试了。如下图：

二、盾构掘进，管片安装
盾构施工跟钻爆法不一样，它的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O(∩_∩)O~
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：
三、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：
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。找图辛苦，给个赞吧。O(∩_∩)O~~

下面分三大部分，从机械施工角度进行阐述。

第一部：山岭隧道

第一章：采用开敞式TBM施工

机器在隧道里的状态
刀盘上的刀具
站在机器前面的视角

刀具切削山体，形成轨迹线

山体被剥下一层
落下的石块堆积在刀盘底部
刀盘边上的刮渣板把石块收集起来，运送到主机皮带上
经过后面的多节皮带，把石块一直转运到隧道外面
弧形的是撑靴，用来撑紧岩壁，两根粗的是推进油缸，推着刀盘前进
油缸伸出完，一个掘进行程结束啦
放下后支撑，把油缸缩回，拉着整个后配套设施前进，完成换步
如此往复循环，隧道就慢慢打通啦！
如果地质条件不好，同时伴随有其他工序
打锚杆

立拱架
挂网片
超前地质探测

第二章 采用双护盾TBM施工
下面是隧道内的通风管路和转运渣石的连续皮带

从隧道侧面的视角来看，机器是这个样子
双护盾模式下，撑靴顶紧洞壁，支撑刀盘前进；后面安装管片，同时作业
安装管片
一环环的管片
与此同时，刀盘在切削岩石，转运渣石
掘进与管片安装完成以后，机器是这个状态
然后撑靴回收，主推油缸收回，辅推油缸伸出，完成换步，整个后配套前进一个循环
国外的操作室是这样
隧道贯通是这样的

此外，还有最新研发的异形盾构。
例如应用于蒙华铁路白城隧道的马蹄形盾构。


第二部：城市地下隧道

第一章  采用土压平衡盾构施工

它的施工过程较简单，刀盘前面开挖，把渣土切削下来，在土仓搅拌，通过螺旋输送机把渣土转运到皮带上，最后运到后面的渣车里，由电平车运到洞外。掘进完成，要等待拼装管片，拼装完成后，油缸顶着管片，进行下一次掘进，循环往复。通过图片感受一下

管片上的止水条，防止隧道进水

管片之间都是有螺栓连接的，就是下图那个弯弯的螺栓

初步形成的隧道，是这样的


 第二章：采用泥水平衡盾构施工

这个主要用于城市里穿越江河的情况，会在第三部“穿江越海隧道”详细说明，下面谈谈另一种——泥水顶管。它是把渣土以泥浆的形式输送到洞外。
刀盘工作是这样的

机器下井

开始掘进

机器头部前进，在中间不断填充预制管片

隧道慢慢成型

出洞啦



 第三章  采用矩形盾构（顶管机）施工

此类机器主要用于对道路的下穿作业，在施工的同时，并不影响道路通行。
施工过程的动画图片演示如下：

机器装配到位
控制室在地面
开始推进
持续在推进油管和机器之间填充预制管片
机器在前面掘进
隧道慢慢成型
机器出洞
地下通道启用啦

第三部：穿江越海隧道

这里谈谈 采用泥水平衡盾构施工的两个工程。
1、上海长江隧道

 施工示意图

机器形态

刀盘工作情况

泥浆的输送

安装管片

2、英法海底隧道

至此完结。
以上所说，均只涉及到初步施工阶段，至于后期的工作，没有参与，未敢妄言。

能力有限，若有疏漏错误之处，还望不吝赐教。

 作者：歪歪

来源：知乎
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