可編輯版/各種輔助措施在地鐵礦山法隧道中的應用摘要：隨著我國城市軌道交通的快速發展,在城市地鐵中按噴錨構筑法原理進行設計和施工的淺埋暗挖礦山法隧道越來越多。本文通過對多個礦山法隧道的調查研究,對不同工程及水文地質條件下的各項輔助施工措施進行分析對比和總結。在城市地鐵中的礦山法隧道,需根據工程的周邊環境、隧道埋置深度、工程及水文地質條件、隧道斷面尺寸,結合隧道施工的基本工法,比選并采取有針對性的、合理的輔助施工措施。對地層及圍巖進行必要的加固和止水,不但可以避免較多的施工風險,節約工程投資,而且還可以減少對周邊環境的影響及破壞,滿足工期的要求。關鍵詞：地鐵；暗挖隧道；噴錨構筑法；礦山法；輔助措施1前言隨著我國國民經濟的快速發展,軌道交通在城市交通中占有越來越重要的位置。由于城市軌道交通一般都建在商貿和經濟活動發達、人口密集、交通繁忙、建筑物集中的地段,采用高架和地面軌道交通受到了制約,影響城市景觀,并占用較多的地面空間。所以還是較多的采用地鐵,將軌道交通建在地下。由于地下結構的特殊性,采用經濟合理的技術措施,保證施工安全和降低造價,是地下結構設計、施工的關鍵之一。本文主要介紹采用礦山法施工的地鐵暗挖隧道中各種輔助施工措施的特點、適用條件及應用。2地鐵暗挖隧道施工環境、特點及要求地鐵礦山法施工的隧道,根據隧道所處的周邊環境、工程及水文地質條件,均按噴錨構筑法原理進行設計和施工,采用復合式襯砌結構型式,即以錨桿、鋼筋網、噴射混凝土和鋼架為初期支護,以模筑鋼筋混凝土襯砌為二次襯砌組成。地鐵暗挖隧道由于埋深淺,一般處于第四系各種土層、砂層或巖石的全、強風化層中,大部分圍巖軟弱,且部分地段可能存在圍巖"上軟下硬"的情況；一般地下水位較高,地下水豐富,隧道結構基本都處于地下水位之下；一般位于繁華都市區,地面道路縱橫交錯,交通繁忙,建筑物密集,地下管線眾多,地面沉降控制要求嚴格。因此,在礦山法隧道設計和施工中除了選擇合理的基本工法外,還必須結合基本工法、工程的周邊環境、特點、隧道埋置深度、工程及水文地質條件、隧道斷面尺寸等,選擇必要的輔助施工措施,對地層及圍巖進行必要的加固和止水,以保證隧道施工安全,減少對周邊環境的影響。3主要輔助施工措施經過多年的發展,城市淺埋礦山法施工的隧道,主要采用的輔助工程措施主要有：洞內超前注漿小導管、大管棚、鉆孔注漿、洞內水平旋噴注漿、凍結法、地面降水等眾多輔助工程措施。3.1超前注漿小導管超前注漿小導管是礦山法隧道中常用的一種輔助工程措施。主要用于地下水較少,圍巖為土層、巖石的全、強風化層、經注漿改良后的砂層等情況下。一般采用Φ32～42mm鋼花管,長度3.0～4.5m,環向間距20～40cm。當地層軟弱、地下水較多或為了注漿加固地層,設置雙層注漿小導管。3.2大管棚大管棚主要用于隧道要下穿通過重要建筑物或街道且隧道頂板覆土較薄的情況。它比超前小導管剛度大,能較好地控制地面沉降,較好地保護建筑物,防止地表塌陷,一般采用Φ89～Φ133鋼管,長度20～40m,環向間距30～40cm；大管棚在隧道洞口段施工最為方便,在洞內施工需要擴挖設置管棚工作室,一般較少使用。當在淺埋軟塑狀地層中時,可以將大管棚與超前小導管配合適用,在大管棚中間加小導管,加固地層、止水及控制地表沉降的效果會更好。3.3鉆孔注漿注漿是地鐵礦山法隧道施工中常用的一種加固地層及止水措施。根據漿液與土體的相互作用方式,可將注漿分為滲透注漿、劈裂注漿兩大類。當地層為砂層、卵石層、碎石土地層時或滲透系數較大〔大于10-4cm/s的第四系地層時,宜采用滲透注漿方式。當地層埋深較大、滲透系數較小〔小于10-5cm/s的第四系殘積層、以及巖石的全風化層時,宜采用劈裂注漿方式。在實際注漿中,漿液往往是以多種運動方式作用于土體的,僅以某種單一方式作用于土體的情況幾乎很少。根據注漿工藝的不同,可分為花管注漿、套管注漿。花管注漿適用于全孔一次性注漿且注漿段不長的情況。套管注漿也叫袖閥管注漿,適用于注漿段較長需分段注漿的情況,分段長度一般為3～5mm；該工藝的特點是能很好地控制漿液的凝固時間和擴散范圍,對不同地層,可采用不同的注漿壓力、注漿量及漿液類型。漿液類型主要有水泥漿或水泥－水玻璃漿液。純水泥漿的成本較低,流動性較好,結石強度高,可灌性也較好,但析水率較大,穩定性較差,結石率較低,早期強度一般較低,凝結時間較長,一般需添加早強劑；水泥－水玻璃漿液除具有水泥漿的全部優點外,還可以調節凝結時間,較好地控制漿液的擴散半徑。一般情況應首先選用水泥漿,當地下水具有一定的流動性、地層的滲透系數和孔隙率較小時可采用水泥-水玻璃漿液；為了提高漿液的可灌性,也可以考慮采用超細水泥－水玻璃漿液。根據注漿方式不同,可分為洞內深孔注漿、洞內淺孔注漿、地面注漿三種形式。3.4洞內水平旋噴注漿洞內水平旋噴注漿加固地層及止水,是近年興起的一種在軟弱地層中采用的一種輔助工程措施。它是利用專門的水平旋噴機械,將水泥漿與土顆粒攪拌形成一種具有一定強度的"水泥土",利用水泥土形成對隧道開挖拱部和掌子面的保護,從而達到加固地層和止水的目的。水平旋噴注漿主要適用于淤泥質土、流塑及軟塑狀的粘土、粉土及砂質粘土等軟弱地層中；對于含卵石的地層、地下水流速較大的地層不太適用。由于一般要采用20～30Mpa的高壓力,容易造成地面的較大隆起,破壞地下管網和建筑物,在埋深較深、距建筑物較遠時比較適用。當埋深較淺或距地下管線較近時,應控制注漿壓力,防止地面超標準隆起和對管線的破壞。水平旋噴的技術參數一般為：樁徑35～50cm；樁長8.0～12.0m,樁心距30～40cm；前后兩排縱向搭接2.0～3.0m,外插角10～15°。作為軟土隧道的超前支護措施,具有樁體質量均勻、穩定,加固效果可靠等優點,具有較好的止水加固效果。當然,由于機械設備等原因,水平攪拌的施工工藝還應進一步提高,防止在施工鉆進過程中發生突泥、涌水現象；在樁與樁之間的搭接和咬合可能會應施工工藝問題存在縫隙,在隧道開挖過程中,還應根據實際的施工情況,在縫隙中設置超前注漿鋼花管對地層進行補強注漿。3.5凍結法凍結法在我國已應用多年,它是解決淤泥、流砂等不穩定含水地層施工的可靠技術工法。從我國的一些工程實踐證明,凍結法施工技術是一項安全可靠、環保經濟的特殊技術措施。凍結法可以采用水平凍結和垂直凍結兩種方式。水平凍結是在隧道開挖輪廓線以外一定距離〔一般為1.0～2.0m設置凍結管,為使隧道凍結壁受力結構合理,凍結管上的凍結孔間距隧道上部一般為80cm,中下部為80～100cm,均勻布置；凍結壁厚度一般能達到2.0m左右,凍土抗壓強度3.0～6.0MPa。隧道在凍結壁的保護下,進行掘進施工。垂直凍結是在隧道周邊垂直地面設置凍結管,凍結孔布置與水平凍結基本一致。通過凍結壁在隧道周邊形成凍結止水帷幕,在帷幕內進行降水施工,從而保證隧道施工基本處于無水狀態下。垂直凍結管應伸入不透水地層中。在XX地鐵1號線老大區間隧道過廣深鐵路和布吉河古河道范圍,縱向長度56m的范圍,成功應用此方法,隧道施工較順利地通過了地質及周邊環境均復雜的區段。3.6地面降水地面降水是通過降水井引排地層中的地下水,提高地層的部分物理力學指標和自穩能力,減少地下水對地層的軟化能力,從而減少地下水對隧道施工的影響,給隧道施工創造較好的施工條件。降水井可以采用φ300mm左右的小口井,也可以采用φ800mm左右的大口井。降水井底應低于隧道開挖底線5.0～10.0m,以降低隧道開挖范圍內的地下水,使地下水基本降至仰拱以下。降水井間距一般為8.0～12.0m,當采用小口井時取小值,大口井取大值。降水井內應采用網眼較小的濾網,以防止降水帶走了土體中的細顆粒,從而引起的地面較大的沉降。在砂層及地下水補給較快的地段,應慎重；在房屋密集且采用擴大基礎的地段,容易造成房屋較大的沉降而發生危險,不主張采用地面降水措施。在空曠及粘性土地層段,可以采用地面降水措施。采用地面降水措施,工程費用省,施工速度快。地面降水措施在北京地鐵中得到較多的使用,在XX地鐵一期工程中也得到了一定的應用。4各種措施的比較以上措施,在地層復雜時,是多種措施的組合,而不是單一實施。5結束語在城市地鐵中采用噴錨構筑法原理進行設計和施工的礦山法隧道,根據工程的周邊環境、工程及水文地質條件選擇有針對性的、經濟、合理的輔助施工措施,不但可以避免較多的施工風險,節約工程投資,而且還可以減少對周邊環境的影響及破壞,滿足工期的要求。參考文獻：[1]鐵道第二勘察設計院主編．鐵路工程設計技術手冊――隧道修訂版[M]．中國鐵道出版社,1995．[2]何川．土木工程