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摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，人們對交通的要求越來越高，城市地鐵項(xiàng)目也因此日益增多。而地鐵項(xiàng)目一般處于城市密集區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，施工風(fēng)險高。本文以某條地層復(fù)雜、溶洞發(fā)育的地鐵隧道區(qū)間為背景，提出礦山法施工方法，詳細(xì)敘述了馬頭門施工、土層段機(jī)械開挖、土石交接及巖石段爆破開挖施工，介紹了溶洞的探查及處理措施。通過一系列行之有效的礦山法施工措施，保證隧道安全掘進(jìn)及施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：地鐵區(qū)間隧道；礦山法；溶洞；爆破

一、引言

國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，人均消費(fèi)水平也有大的提高，人們對交通的要求越來越高，城市地鐵項(xiàng)目在這種氛圍下日益增加。但地鐵建設(shè)具有隱蔽性、工程地質(zhì)條件復(fù)雜，且一般位于城市繁華地段。因此，合理的施工方法，不僅方便管理，而且施工成本、質(zhì)量、安全、進(jìn)度得到保障[1~2]。城市地鐵區(qū)間隧道一般采用盾構(gòu)法或礦山法施工。但盾構(gòu)法一般適用于埋深深度不小于6m且不小于盾構(gòu)機(jī)直徑、地質(zhì)相對均勻的軟弱地層隧道，造成了盾構(gòu)法的局限性，而礦山法適用范圍廣，靈活性強(qiáng)，尤其對于地層比較復(fù)雜的隧道更加具有優(yōu)越性。本文以某條地層復(fù)雜、溶洞發(fā)育的地鐵隧道區(qū)間為背景，詳細(xì)介紹了礦山法施工工藝。

二、工程地質(zhì)和水文概況

1．工程地質(zhì)按照開挖方法不同，地層分三種情況：①土層段，隧道范圍內(nèi)地層為粘土層；②土石交界段，隧道范圍內(nèi)地層上部主要為粘土層、殘積土，下部為中風(fēng)化泥灰?guī)r；③巖石段，隧道范圍內(nèi)地層主要為中風(fēng)化泥灰?guī)r、灰質(zhì)灰?guī)r、中風(fēng)化灰?guī)r、中風(fēng)化砂巖。

2．區(qū)間斷層概況本工程存在三個斷裂帶，分別為F1、F2、F3斷裂帶。F1斷層，該斷層走向北東東，斷層寬度約55m，地質(zhì)主要為角礫巖，巖石堅(jiān)硬、性脆，強(qiáng)度較高；F2斷層，該斷層走向北北西，該斷層寬度約15m，帶內(nèi)物質(zhì)主要為碎裂巖，斷層帶巖體破碎，灰?guī)r區(qū)熔蝕強(qiáng)烈，多見溶洞；F3斷層，該斷層性質(zhì)推測為層間錯動，斷層帶寬7~13m，帶內(nèi)物質(zhì)主要為角礫巖，角礫粒徑一般為0.5~10cm不等。

3．區(qū)間溶洞分布概況本工程揭露溶洞157個，大部分溶洞洞高在0.1~1.5m之間，占總數(shù)的66.1%，其中，二疊系下統(tǒng)棲霞組灰?guī)r中溶洞洞高主要為0.1~1.5m，共計(jì)13個，三疊系大冶組灰?guī)r中溶洞洞高度以0.5~1.0m最多，占該巖溶層組數(shù)溶洞總數(shù)的33.3%。

4．地質(zhì)水文本工程土層段為微透水（或不透水）地層，地下水含量較少，土石交界段及巖石段存在巖溶裂隙水及承壓水，地層中地下水受漢江水位影響較大，年變幅3~5m。愈靠近河流河床地段，地下水年變幅愈大。

三、礦山法隧道施工工藝

1．總體施工思路本工程隧道正洞礦山法施工段長度約1,447m，左右線合計(jì)長度為2,894m，分別采用2個施工豎井和中間風(fēng)井作為材料運(yùn)輸口。豎井和中間風(fēng)井施工完畢后進(jìn)行正洞隧道施工。

2．馬頭門施工馬頭門施工前對開挖輪廓線周圍格柵鋼架進(jìn)行二次加固，沿開挖輪廓線拱部150°設(shè)置兩排φ42小導(dǎo)管并進(jìn)行注漿加固，小導(dǎo)管環(huán)縱間距0.3m×1.0m，長度L=2.5m。正洞馬頭門施工分上、下臺階預(yù)留核心土的施工方法。上臺階開挖5m后，開始下臺階施工，下臺階施工過程中左右分兩塊進(jìn)行開挖，并前后錯開2榀格柵的距離，避免同時開挖造成上半部分支護(hù)整體懸掛。馬頭門正洞格柵鋼架聯(lián)立3榀鋼拱架，正線隧道第一榀鋼拱架與豎井格柵鋼架主筋焊接一起，超前小導(dǎo)管及鎖角錨桿與格柵鋼架主筋焊接牢固。

3．土層段施工土層段開挖分上下兩個臺階進(jìn)行施工，上臺階高度為3m。上下臺階之間保持3~5m的距離，采用PC60挖機(jī)開挖，每一循環(huán)進(jìn)尺為0.5m。

4．土石交接及巖石段開挖方法土石交接及巖石段分上下臺階開挖，采用超前小導(dǎo)管加固+爆破的開挖施工方法，爆破循環(huán)進(jìn)尺為1.5m（兩榀拱架間距）。根據(jù)巖石侵入掌子面的范圍，設(shè)計(jì)采用不同的爆破方法。若上臺階全部為石質(zhì)，則采用掏槽方式進(jìn)行爆破，在上臺階布設(shè)掏槽眼，若上臺階部分為土質(zhì)、部分為石質(zhì)，則不用打設(shè)掏槽眼，直接采用碎裂爆破方式。（1）全爆破施工方法隧道爆破炮眼設(shè)置分別為：掏槽眼、二圈眼、周邊眼、底板眼、排眼。炮眼布置左右對稱設(shè)置，掏槽眼在上臺階設(shè)置，左右各設(shè)2排，內(nèi)圈眼與周邊眼間距為600mm，隧道開挖寬度約6.3m，高度為6.648m。圖1為炮眼布置圖，圖2為掏槽孔布置圖，表1為爆破參數(shù)。（2）局部爆破施工方法局部爆破只布設(shè)周邊眼和排眼，排眼布設(shè)與下臺階布設(shè)參數(shù)相同，周邊眼按照臺階法周邊眼間距及孔深進(jìn)行布置。具體詳見圖3所示，爆破參數(shù)同表1。

5．隧道出碴與運(yùn)輸隧道內(nèi)出碴采用挖掘機(jī)裝碴，自卸汽車運(yùn)輸，在施工豎井、中間風(fēng)井設(shè)置碴土轉(zhuǎn)運(yùn)碴斗，轉(zhuǎn)運(yùn)碴斗由提升設(shè)備提升至地面，配運(yùn)碴車運(yùn)送至棄碴場。豎井配備1臺10t抓斗式提升設(shè)備，中間風(fēng)井配置2臺15t起重式提升設(shè)備。

6．隧道初期支護(hù)初期支護(hù)采用格柵鋼架+C25早強(qiáng)混凝土，格柵鋼架主筋為4根φ22鋼筋，環(huán)向箍筋采用φ8的鋼筋，間距300mm，中間加強(qiáng)筋采用φ14鋼筋，格柵鋼架間距為0.5m/0.75m。縱向連接鋼筋采用雙層φ22鋼筋連接，環(huán)向間距為1m。上臺階拱腳處設(shè)置4根φ4鎖腳錨管，長度L=3m，每榀設(shè)置。網(wǎng)片采用φ8，間距為150×150mm網(wǎng)格形式，雙層布設(shè)。

7．隧道二襯結(jié)構(gòu)二次襯砌采用C35防水混凝土，仰拱及隧底填充施工在隧道開挖支護(hù)完成后，及時全幅分段施工，采用仰拱棧橋方式施工。拱墻二次襯砌在圍巖變形基本穩(wěn)定后施工，由施工豎井開始施做，采用10.5m長全斷面液壓襯砌臺車進(jìn)行。

8．初支及二襯背后回填注漿初期支護(hù)封閉成環(huán)后每間隔2環(huán)及時背后進(jìn)行回填注漿，減小初支的沉降變形，讓隧道初期支護(hù)盡快穩(wěn)定。二次襯砌施工過程中應(yīng)預(yù)留背后回填注漿管，注漿管布設(shè)對隧道初期支護(hù)滲水點(diǎn)進(jìn)行加密布設(shè)，當(dāng)二次襯砌混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后進(jìn)行回填注漿，注漿完成后，應(yīng)割除外露在結(jié)構(gòu)表面的小導(dǎo)管，并采用快干水泥對注漿管進(jìn)行封堵。

9．區(qū)間溶洞處理方案（1）巖溶探測在巖溶發(fā)育段打設(shè)5m長超前探孔，探孔搭接2m，每循環(huán)探孔數(shù)量不少于5根，勘測做業(yè)面前方巖溶情況進(jìn)行探測預(yù)警，對于發(fā)現(xiàn)異常情況加強(qiáng)補(bǔ)探。（2）巖溶處理措施拱腰以上溶洞，采用φ42小導(dǎo)管超前注漿支護(hù)，初支背后預(yù)埋泵送管，采用C15素混凝土回填，根據(jù)溶洞大小，在其四周施作1.2×1.2m間距的錨桿，錨桿深入圍巖不小于1.0m；邊墻處溶洞，1.5m范圍內(nèi)采用C15素混凝土回填，1.5m以外拋石回填；仰拱下溶洞，在隧道底施做1m高擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)下采用注漿回填；開挖面以外溶洞，6m以外不處理，6m以內(nèi)注漿回填；隧道全斷面穿越溶洞發(fā)育區(qū)，拱頂150°采用φ42小導(dǎo)管超前注漿支護(hù)，邊墻施做1.2m×1.2m間距錨桿，仰拱施做1m高擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)下10m范圍內(nèi)采用注漿回填。

四、結(jié)論

地鐵區(qū)間隧道處于城市密集區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，施工風(fēng)險高。本文針對某地層復(fù)雜、溶洞發(fā)育的地鐵隧道區(qū)間，采用礦山法施工，詳細(xì)敘述了馬頭門施工、土層段機(jī)械開挖、土石交接以巖石段爆破開挖施工，介紹了溶洞的探查及處理措施。通過一系列行之有效的礦山法施工措施，保障了地鐵區(qū)間隧道的安全掘進(jìn)及施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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作者：唐冬云1；陳培帥2；黃威2單位：1．武漢市市市政工程質(zhì)量監(jiān)督站，2．中交第二航務(wù)工程局有限公司