淺談礦山法隧道開挖與襯砌工程技術

馮秀敏

【摘 要】礦山法是一種傳統的暗挖方法，是人們在長期的施工實踐中發展起來的。它是以木或鋼構件作為臨時支撐，待隧道開挖成型后。逐步將臨時支撐撤換下來，而代之以整體式厚襯砌作為永久性支護的施工方法。

【關鍵詞】礦山 地鐵施工 隧道 工程技術

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2016.06.200

一、礦山法施工在地鐵施工領域的背景

礦山法是一種傳統的暗挖方法，是人們在長期的施工實踐中發展起來的。它是以木或鋼構件作為臨時支撐，待隧道開挖成型后。逐步將臨時支撐撤換下來，而代之以整體式厚襯砌作為永久性支護的施工方法。

繼1984年王夢恕院士在軍都山隧道黃土段試驗成功的基礎上，又于1986年在具有開拓性、風險性、復雜性的北京復興門地鐵折返線工程中應用，在拆遷少、不擾民、不破壞環境下獲得成功。同時，結合中國特點及水文地質系統，創造了小導管超前支護技術、8字型網構鋼拱架設計、制造技術、正臺階環形開挖留核心土施工技術和變位進行反分析計算的方法，提出了“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測” 18字方針，突出時空效應對防塌的重要作用，提出在軟弱地層快速施工的理念。創立了適用于軟弱地層的地下工程設計、施工方法。目前國內各大城市地鐵工程，大都采用此方法。

二、施工中遇到的重難點及應對措施

（一）軟弱地質及地下水處理方法

例如長春地鐵北-人區間礦山段地形南高北低，北側350米為匯水方渠，地下水由南向北流動。此區間砂層厚度僅為3.5米左右，上層導洞的拱腳處于砂層位置，且地勢走向坡度起伏較大，存在多處凸凹面，地下水很難全部流入周圍降水井內。從而在開挖過程中，水量較大，砂層松動，施工難度增加。

因此，在開挖豎井及橫通道時做好了充分的試驗段，來處理開挖過程中流水流砂現象。

1.軟弱地層側壁打管注雙液漿止水固砂。

①施工機械：空壓機1臺，風鎬2把，雙液注漿機1臺，噴漿機1臺；②施工人員：噴漿工1人，注漿工4人，風鎬工4人；③施工方法：在2號導洞側墻面上用風鎬將已噴好的砼破除成孔，在每兩榀中間斜向下45°打設注漿導管，導管長度為3.0米，使用高壓風鎬將導管頂入泥巖30cm，端頭外漏30cm，將導管四周用噴射砼封閉完成后，注水泥水玻璃雙漿液。④漿液配比：依據水玻璃35-40Be，水：水玻璃=1：5，水泥：水=1：1，水泥漿：水玻璃=1：（1～0.6），場外注漿前試驗，確定水泥水玻璃的調配比。

①制備水泥漿：水泥、水各稱取4kg，等質量制備1：1水泥漿液。

②制備不同波美度的水玻璃溶液：把進場的水玻璃調制成波美度為35°的基本溶液，之后按照體積比1：1、1：2、1：3、1：5與水混合調配，制成不同波美度的水玻璃溶液。與制備好的水泥漿液混合，記錄凝結時間。

洞內注漿步驟：①在已噴好的側墻砼面上用風鎬鑿開尺寸大約為20×40cm的孔洞，露出原砂層面；②用風鎬斜向下45°打入3米長注漿導管，進入泥巖30cm，端頭外漏30cm；③每個孔洞打入4根注漿管，為1組；④每相鄰兩榀之間打入1組，并用噴漿料封孔；⑤制備比例已調配好的水泥水玻璃溶液；⑥開始注漿，直到漿液外漏。

注漿效果：

現場進行注漿配比試驗，先后按不同波美度水玻璃與水泥漿液混合注漿，把凝結時間調制成30s-70s不同時間段，在3號導洞開挖時發現，上臺階拱腳處水量減少，砂層相對穩定。

（二）地面沉降如何控制（開挖及二襯兩方面）

控制好地面及拱頂的沉降值是暗挖工程能否取得成功的關鍵。監測是施工的眼睛，在開挖過程中，做好日常拱頂、地表及管線的監測工作，若有數據突變的情況，立即進行復測，確保數據的真實性。數據變化較大時，立即采取措施，嚴禁超挖，格柵架設時各個節點之間連接緊密，超前小導管支護到位，鎖腳錨管長度打設到位，必要時采用格柵密排，來減小沉降。施做二襯時，面臨初支隔壁隔板的破除，在破除之前做好監測沉降點，采取初始值，在破除過程中加密監測。

二襯施做時，破除臨時隔壁隔板后立即用工20a工字鋼做回撐處理，同時加大人力物力，在最短的時間內讓此段二襯封閉成環，減小沉降。在大斷面二襯施做期間拱頂及地表的最大沉降值為6.8mm，安全可控。

（三）冬季施工

東北地區施工受氣溫影響很大，到了冬季，若不采取措施是無法正常施工的。按照《建筑工程冬期施工規程》JGJ/T104-2011的規定，當室外日平均氣溫連續5d穩定低于5℃的范圍時為冬期施工，應采取冬期施工措施。

根據審批的冬施方案，按需要量提出各種材料計劃，并做好材料的試驗及報驗工作。根據冬施期間的工程量，施工進度，確定冬施材料的數量及進場時間，由專人負責，確保材料按時進場，并妥善保管。

北—人區間暗挖導洞內噴射混凝土的地面備料必須采用防水和保溫措施，施工用水采用地下水，水溫保持在5℃以上（使用水箱儲水，水箱放置在空壓機棚內，依靠空壓機散熱保溫，必要時在水箱內放置加熱棒加溫）；噴射砼添加防凍劑。

根據冬施勞力，適當配備勞保用品，以提高勞動效率。

各種機械設備在進入冬施前應進行全面檢修，部分機械應提前做好更換冬季潤滑油的準備工作，保證在冬施期間機械設備正常運行，全力確保生產。

及早采購冬施期間所用的各種稱量、測溫、測量等計量工具，并應進行檢定，保證數據真實、可靠；所購置棉被、棉簾子均為阻燃防火面料材質。

混凝土輸送管、輸送泵料斗用纏繞巖棉包裹，以減少熱損失，在澆筑混凝土前由項目部自行準備熱水，整體預熱之后再澆筑混凝土，以減少熱損失，確保混凝土入模溫度不低于5℃，要求攪拌站供應的商品混凝土運至工地的出罐溫度不低于10℃。

三、關于類似工程的建議

城市城軌始發大多處于繁華地帶，長距離、大斷面的暗挖區間應盡量避開鬧市區。若因工程需要必須設置，則建議如下：

1.多增加豎井，縮短開挖時間，減小風險。

2.地勘應詳盡、詳實，為開挖作業提供參考依據。

3.適當加密降水井，增大井管直徑，保證降水效果。

4.在施工豎井時，記錄好地層的詳細構造及地下水位與正線區間的位置關系，提前做好試驗段，積累經驗，為后期區間開挖提供有力依據。

參考文獻

[1]黃宏偉. 隧道及地下工程建設中的風險管理研究進展[C].全國地鐵與地下工程技術風險管理研討會論文集. 2005.

[2]王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術通論[M].合肥：安徽教育出版社，2004.

[3]張凡，孔恒.地層預加固技術的研究現狀和方向[J].市政技術，2004.