地铁隧道矿山法施工技术的应用 万泽军

地铁隧道矿山法施工技术的应用万泽军
发表时间：2018-10-24T16:49:53.563Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第18期作者：万泽军
[导读] 地铁区间隧道矿山法施工主要应用于覆土浅、地质条件差的岩石地层。

中铁开发投资有限公司重庆 401120
摘要：在地铁隧道工程矿山法施工过程中，应在保证施工安全、质量前提下，并对相关资源配置进行优化，在此基础上，采用计算机网络技术进行施工质量管理，加强施工中各个环节的质量控制，正确处理各工序之间的矛盾，以确保地铁隧道工程的施工质量及安全，降低施工风险。

鉴于此，本文主要分析地铁隧道矿山法施工技术的应用。

关键词：地铁隧道；矿山法施工；应用
1、矿山法施工工艺及应用
地铁区间隧道矿山法施工主要应用于覆土浅、地质条件差的岩石地层。

其主要特点是变形快，特别是初期增长快，自稳能力差，极易引起地表下沉甚至坍塌，
且区间隧道沿线往往地下管线及建筑物密集，施工难度极大。

矿山法是以超前加固、处理中硬岩地层为前提，采用喷射混凝土、锚杆等复合衬砌为基本支护结构的暗挖施工方法。

它以对围岩的监控量测为主要技术手段指导设计与施工，并形成良好的反馈机制，以此来控制地表沉降，保证施工安全。

矿山法最早因矿石开采而得名，主要施工方式是“钻爆开挖”+“钢木支撑”，这种施工方法大多都需要钻眼爆破，故又称为钻爆法。

目前矿山法在地铁区间隧道施工中的使用比较普遍，施工经验已比较成熟，采用矿山法进行地铁施工时，工程投资小，对地面干扰也相对较小，能够避免明挖法施工的房屋拆迁、交通改道，减少对沿线居民日常生活和出行的影响，并且对地质的适应性强、地表沉降量小，适用于硬、软岩地下工程，在渡线、联络线、折返线等结构复杂的隧道断面工程中，矿山法具有其他工法无法比拟的优越性，并且矿山法施工为地铁暗挖技术奠定了基础。

2、地铁矿山法施工隧道坍塌原因分析
2.1、水文地质环境影响
（1）人工填土。

在进行人工填土过程中，由于大多数为杂填土和素填土，人为因素导致其厚度不均匀，并且如果施工项目为一些大型建筑物，由于需要进行施工回填，填土厚度可以达到10m左右。

由于受到堆积时间、条件、环境条件、物质成分条件等因素的影响，在进行填土过程中，通常会导致填土层密度不均匀，渗透性差，各区域性质不同，很容易产生变形，从而导致其稳定性很差。

在填土层的底部区域，距离水位比较近，土壤质地比较松软，和一些老质土层不匹配，很难进行结合。

地铁使用浅埋法进行隧道施工过程中，就会导致土层最高端和顶部的距离很近，埋下了安全隐患，甚至发生隧道坍塌现象。

（2）隧道围岩。

以重庆地铁十号线一期工程为例，由于其所规划区域地形多为山岭隧道低山丘陵地区，其周围多为公园绿地和城市道路及房屋建筑，上部土层一般为松散回填土沉积物，隧道所属低山丘陵地域所属地层一般为粉质砂土和黏土，厚度一般大于10m，下部土层主要为页岩，对于这种地貌，很难进行浅埋矿山法施工，并且不容易形成自然拱，再加上施工扰动因素影响，给施工过程造成严重的阻碍。

2.2、施工作业水平低
地铁矿山法施工隧道施工过程中，由于施工措施不完善，很容易导致隧道坍塌。

为了推进项目实施进程，工作人员在进行施工过程中不按照相关规范进行，很容易造成围岩失去稳定性。

2.3、初期支护不到位
对隧道开挖一段时间以后，初期支护一般采取喷射混凝土施工、锚杆支护施工、挂设钢筋网和边仰坡施工，洞口段采用分层开挖，开挖前在拱部衬砌断面外向前打一圈长管棚并注浆，然后贴壁施工临时拱圈，将外露管棚埋入拱圈内，确保安全后再进行开挖支护进洞，从而保持围岩整体结构。

然而在进行浅埋施工时，由于混凝土没有全面覆盖或者断面没有聚合，就会使得初期支护失败，从而导致土层变形导致隧道坍塌。

3、地铁隧道矿山法施工技术的应用及对策
3.1、超前支护
小导管超前支护施工：①钻孔。

采用台车进行钻孔，选用直径为58mm的大钻头，外插角控制在5～7°。

钻孔深度不能小于钢管长度；
②小导管安装。

钻孔结束后，应清除孔内残渣，才能插管。

先将导管插入孔内，确保顶入长度大于管道长度的90%。

插管完成后才能安装型钢拱架，在型钢拱架上焊接导管尾部，以形成支护体系；③注浆。

在插管完毕后，采用注浆机进行注浆，注浆液采用C30水泥浆液，注浆压力控制在0.5～1.0MPa；④注意事项：注浆前，封闭工作来。

注浆时，确保注浆管口与钢管端口连接牢固，以防漏浆；控制浆液溢范围。

若发现注浆量不断增长，应停止注浆，待确保注浆压力稳定后才能继续注浆。

3.2、超前注浆加固
①注浆前将注浆孔清理干净，并将注浆管安装好，再进行压水试验，以保证注浆的畅通；②注浆时若发现存在混凝土裂缝，应采用混凝土砂浆钩缝，然后注浆。

出现冒浆时，应立即停止压浆，待浆液凝固以后才能进行注浆；③如果发现注浆压力不断上升，浆压注入量达到80%，此时应立即停止注浆，并及时关闭阀门，再进行管路清洗，待浆液初凝以后，将注浆管拆卸下来，将注浆孔填满再进行捣实。

3.3、开挖施工方法
本区间隧道属Ⅵ类土，采用机械开挖方法。

当隧道位于次坚硬地层，应采用爆破施工。

进行爆破震动速度监测，严格按照监控控制值进行施工，特别在是下穿龙头寺公园段，爆破震动速度控制在不大于1.5cm/s。

初期支护：本区间隧道结构采用衬砌，初期支护采用联合支护，主要由喷、锚、挂网、格栅钢架组成，其预支护辅助措施采用小导管超前预注浆。

为发挥围岩的承载力，加强围岩的保护，在开挖掌子面结束后，进行封闭支护，以发挥围岩作用，确保掌子面的稳定性。

在进行初喷砼封闭后，再架设格栅，打入锚杆，再补砼，采用早强砼喷满钢格栅。

钢格栅架设：在格栅钢架加工完结后，接着进行格栅钢试拼。

在同一水平面上进行组拼，断面尺寸允许误差控制在20mm左右。

在钢
格栅架设时，应确保设在隧道轴线垂直平面内，安装两榀纵向采用斜杆连接，两榀之间的距离为0.6m，误差控制在100mm左右。

挂网、安装锚杆。

挂网采用钢筋网片，尺寸为20×20cm，将它焊接在格栅钢架上，搭接长度为20cm。

本项目在边墙部位安装锚杆，采用φ22中空注浆锚杆，锚杆之间的距离为0.6×1.0m，呈菱型布置。

在锚杆设置时，应与格栅钢架相互对应，并固定好锚杆尾端。

在安装锚杆之前，先将锚杆污锈蚀去除，在钻孔时，避免有积水。

系统锚杆采用水泥砂浆进行注浆，并在水泥砂浆中掺入强固剂，填满孔内砂浆。

3.4、施工监控量测
①洞内外监控量测观察：对土层的地质情况进行核对，以掌握好支护衬砌的变形、开裂、地下水渗漏、建筑物变形、开裂等情况；②地表、地层内部沉陷：要考虑到隧道开挖对地表产生的影响，以防止地表沉陷，对隧道上的荷载范围进行监控量测，以便对地下管线的安全情况作出判断；③围岩变形监测：掌握好隧道周边土体松动情况，对初期支护及开挖进尺施工的合理性作出判断；④土层变形压力及两层支护衬砌间的压力：了解围岩压力和两层衬砌间压力大小、分布规律，并对支护衬砌受力情况进行检验。

总之，矿山法一般适用于连接地铁通道、区间隧道以及出入口等地。

目前，随着国家不断推进地铁施工进程，安全事故频有发生，导致施工成本大幅度提高，交通阻塞甚至终断以及延长工程周期等，造成了不可估量的后果。

所以，不断加强安全预防措施，分析地铁隧道坍塌部分原因，并提出相应改进措施，对整个施工项目具有很重要的意义。

参考文献
[1]邓国忠.盾构机空推过矿山法段地铁隧道施工技术探究[J].城市建设理论研究（电子版），2017（27）：129.
[2]吴倩.地铁隧道矿山法施工技术的应用[J].住宅与房地产，2017（23）：233.。