矿山法隧道施工技术浅析

矿山法隧道施工技术浅析

摘要：本文对矿山法隧道施工，特别是中洞法的施工流程进行了较为详细的分析，对矿山法施工技术的控制要点以中洞法为例进行了总结和论述。最后对矿山法施工技术进行了总结并提出了以后的发展方向。

关键词：矿山法；隧道施工；中洞法；施工流程；技术控制

1、前言

矿山法是一种暗挖方法,主要应用于围岩段的开挖。矿山法在使用时具有诸多的优点：掘进速度快、造价低、安全性高以及适应性强等，因此广泛应用于隧道工程中。中洞法作为矿山法的一种，具有：1、安全性好，在先完成中墙和第一期底板，后再进行开挖时可将临时支撑和拱架都支撑于坑道中墙及第一期底板上；2、灵活性好，可因地制宜地选择断面形状和尺寸；3、可操作性强，机械化程度低，挖土可用人工采用简便挖掘机具；4、出土效率高，开挖上部断面时的大量石渣可通过上下导坑间一系列漏渣孔装车后从下导坑运出；5、工序间干扰较少，完成中洞后，可左右侧同时施工；6、造价低、经济性强。中洞法适用于土类软岩类的地质条件较好且施工受地下水影响较少的工程项目。

2、矿山法隧道施工

2.1矿山法隧道施工进展

矿山法在隧道施工中采用“新奥法”原则，其在工程中的广泛使用并且具有重要的地位。矿山法通过近几十年来的研究，施工技术得到了较大的进步，其中主要成果有：钻眼

速度的提成，现在的液压凿岩机钻眼速度为3 m/ min比三十多年前的速度提高了十几倍，同时现场作业人员的需求也大大降低。地质超前预报在近年来得到了广泛的应用，对围岩的预支护及预加固技术研究深入使技术更加成熟，同时加上更加完善科学的施工管理，使隧道在进行施工的过程中的应变能力得到了较大的提升。由于特长隧道的埋深一般都比较大，因此其地质环境对施工造成了较多的困难，对于这些困难和问题随着技术应用的成熟和研究的深入已有了一定认识，同时也拥有了丰富的经验和措施。北京地铁复兴门折返线以及西单地铁车站在施工中运用了“新奥法”原则，这些工程的顺利完成说明我国地铁隧道不仅是在设计和施工方面取得了较大提高 [1]。

2.2矿山法隧道施工流程

区间矿山法隧道施工中通常采用的方法是暗挖法，在采用矿山法进行施工时必须遵从“新奥法”的原则，在施工过程中如果必须采用爆破开挖，需要采用微震控制爆破的方法，从而保证施工的安全性。

在矿山法施工中，包括台阶法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法、中洞法等，施工过程不尽相同，本文以中洞法为例对矿山法的施工进行介绍，主要施工流程如下：

拱部超前支护→中墙上导洞开挖及临时支撑→中墙下导洞开挖及临时支撑→施工中墙钢筋混凝土及临时支撑→左右侧断面上台阶开挖及临时支撑→左右侧断面下台阶开挖及临时支撑→施作钢筋混凝土二次衬砌。

中洞法开挖工序示意图如图1-1所示

图1-1 中洞法施工示意图

施工过程中的要点如下：

(1)超前支护：首先需要根据断面的实际情况，利用小导管注浆的方法实施超前支护。

(2)开挖：开挖过程以人工为主，小型机具为辅，施工过程中如果必要可以使用爆破法。

(3)出碴运输：在施工过程可以使用小型挖掘机将碴装车，然后利用小斗车运输，通过无轨运输和竖井提升将碴运输到洞外。

(4)监控量测：在进行施工的过程中，需要及时的监控量测地表和洞内围岩的变形，根据监控结果可以对施工进行反馈指导。

（5）中洞临时支护参数：喷混凝土C25，厚250mm ；小导洞部位设22格栅钢架，间隔50 mm；钢筋网采用f6钢筋，间距150 mm*150 mm；上下导坑的距离以60-80 m为宜。

(6) 要待中洞二衬结构混凝土强度达到设计强度的70%后才进行两侧洞的施工

(7) 隧道初期支护及二次衬砌背后均回填注浆，注浆管预埋，注浆压力要适当控制。

(8) 隧道底板的回填层混凝土与仰拱混凝土一起施工

3矿山法施工技术控制要点

矿山法施工过程中存在较多的控制要点，下文将对矿山法施工技术的控制要点进行分析，同时重点介绍使用中洞法施工时的技术控制要点。

3.1地质预报和地质资料的核实

根据工程实践发现，有时会出现隧道开挖之后围岩条件与勘探资料不相同的情况，导致出现突发性灾害时无法及时的进行处理，为工程的安全性、可靠性造成了较大的影响。避免该现象发生的有效措施就是在施工过程中，不断地将地质超前预报与地质资料进行核实。隧道工程在施工过程中对地质环境十分的敏感，很可能由于很小的不良地质酿成重大的工程事故。因此，对地质超前预报提出了较高的要求。

3.2隧道开挖及初期支护的质量控制

当拱顶地段为软弱地层时，采用小导管注浆进行超前支护可以比较有效地防止拱顶开挖至初期支护这段时间围岩的坍方；当所处的地段为硬岩时，通常适合使用微震动爆破。混凝土进行首次喷射应该在格栅钢架安装之前完成，这样可以封闭围岩表面，同时也能够确保钢架背后的保护层厚度。仰拱部位需要注意，该位置容易出现积水、造泥的现象，因此混凝土在进行喷射前需要清除积水、泥浆，绝对不可以带水喷射。如果在初期支护中出现了渗、漏的现象，必须采取一切措施进行处理。

3.3 中洞施工

土方开挖时，中洞按照“小分块、短台阶、早成环、环套环”的原则，采用竖向留坡、纵向错台的施工方法，完成中洞施工后，两侧洞同步采用正台阶法自上而下分部掘进成环，不必纵向错台。中洞上半断面宜采用环形开挖，尽可能保留核心土；下半断面开挖时，边墙宜采用单侧或双侧交叉开挖，仰拱应尽快开挖，缩短全断面封闭时间。

3.4二次衬砌混凝土的防水性能的质量控制

隧道二次衬砌混凝土施工中要遵循中洞先进行、边洞随后，施工分为三个部分，包括中洞二次衬砌混凝土分底板施工、钢管柱和拱顶纵梁、拱顶二次衬砌混凝土施工。施工钢管柱及拱顶纵梁、拱顶二衬以每一柱间跨度为一最小长度单位；先施工底板然后再施工钢管柱及纵梁，最后是柱间的拱顶二次衬砌混凝土施工。边洞的二次衬砌混凝土施工随土方开挖顺序进行。二次衬砌混凝土厚度均为300 mm，采用C30防水混凝土[2-3]。

4、总结

矿山法使用“新奥法”原则进行隧道的施工，具有较好的经济和社会效益。采用隧道新奥法量测技术是中洞法施工的关键环节，通过信息化反馈指导动态设计和监测安全施工，最终到达安全施工的预期目的。中洞法施工在土类-软岩类的地质条件较好且施工受到地下水影响较少的工程项目中，能取得良好的社会和经济效益。在现有成果的基础上，矿山法仍旧需要继续改进和发展，主要包括：开挖过程中成洞的效率需要进一步提高；能够根据不同的需要做出合适的应变；改善施工作业环境，降低工程成本。

参考文献

[1]习仲伟. 我国交通隧道工程及施工技术进展[J]. 北京工业大学学报,2005，31(2):141-147.

[2]朱杰利， 赵艳， 李晓彤,等. 地铁矿山法施工质量控制探讨[J]. 煤炭工程,2008(2：114-16.

[3]李永辉. 矿山法地铁区间隧道施工的可靠性分析[J]. 城市建设,2010(36):184-186.