傳統的礦山法隧道施工方案是什麽？

隨著我國經濟建設向前高速發展，我國的綜合國力不斷增強。為解決城市交通問題，全國已有不少大城市在加快城市軌道交通的規劃、設計和施工，如北京、上海、天津、重慶、深圳、廣州、南京、西安等城市。在丘陵及山區地質巖層埋藏比較復雜的地區，基巖石埋藏起伏較大，單純盾構法施工工藝及單純礦山法施工工藝的運用對適應地層的局限性越來越特出，已經不能滿足當前地鐵隧道施工要求，本文通過深圳地鐵2號線工程東港路站至招商東路站區間隧道局部在穿越全～微風化巖層中靈活采用盾構法＋礦山法結合施工工法，解決在軟硬巖土相間地基中隧道施工的難題。概況 2.1、工程概況深圳地鐵2號線工程東港路站至招商東路站區間隧道裏程範圍：y（z）ck5+435.6～yck6+345.95（zck6+350.1），左右線盾構隧道長度分別為887.428m、909.303m；本段區間裏程段內，隧道通過地段的地層主要是礫（砂）質粘土、礫砂層、淤泥質粘土及全～微風化巖，地層起伏較大，局部地段上軟下硬、軟硬相間，地下水豐富，工程地質條件相當復雜，尤其是在左線：zck5+942.8～zck6+090.3，右線：yck5+904～yck6+191裏程處，隧道部分甚至絕大部分洞身位於微風化巖層中，隧道所處地層上軟下硬，微風化巖的強度很高（143.5mpa），因此，盾構掘進至此種地層時，會造成隧道管片破損、隧道中心線偏移、盾構機損壞等許多難以預料的問題，給盾構施工帶來了十分不利的因素。東港路站至招商東路站區間地質見附圖壹。 2.2、隧道工法選擇根據地質勘探資料，區間隧道在左線：zck5+942.8～zck6+090.3（長147.5m），右線:yck5+904～yck6+191（長287m）裏程處，隧道部分甚至絕大部分洞身位於微風化巖層中，隧道所處地層上軟下硬，微風化巖的強度很高（143.5mpa），因此，盾構掘進至此種地層時，會造成隧道管片破損、隧道中心線偏移、盾構機損壞等許多難以預料的問題，給盾構施工帶來了十分不利的因素；同時本段區間地表有澳城花園等既有高層建築，明挖法不能實施。為此，區間隧道在本段範圍內采用礦山法施工，但本段區間兩側均為盾構法施工，盾構要能夠順利通過本段隧道，故本段區間考慮采用盾構法＋礦山法結合施工工法。從而可以降低甚至避免單純某壹種工法所帶來的施工風險。施工方案籌劃盾構法＋礦山法結合施工工法，即先采用礦山法施工隧道初支，然後再利用盾構空推通過本段區間隧道，通過的同時由盾構拼裝管片形成礦山法隧道的二襯，二襯和初支之間的孔隙采用粒徑小於10mm的碎石（細石）填充，然後註漿填充碎石間的空隙，最終由細石混凝土和管片***同構成礦山法隧道的二襯。礦山法施工技術礦山法隧道按照新奧法原理設計，隧道襯砌及支護參數主要根據結構斷面、圍巖級別、水文地質條件、結構受力特性等因素，類比同類工程，並經計算分析及優化綜合確定。初期支護主要由超前小導管、砂漿錨管、鋼筋網、噴射混凝土、鋼架組成聯合支護體系，二襯由盾構機拼裝管片形成。二襯和初支之間的孔隙采用粒徑小於10mm的碎石（細石）填充，然後註漿填充碎石間的空隙，最終由細石混凝土和管片***同構成礦山法隧道的二襯。本段區間隧道範圍內，詳勘地質與初勘地質最主要的差別有兩個方面，壹是微風化巖的抗壓強度指標，二是隧道圍巖分級。初勘地質報告中，巖塊飽和單軸抗壓強度29.2～73.1mpa，平均50mpa。詳勘地質報告顯示，巖塊飽和單軸抗壓強度58.8～143.5mpa，平均85.6mpa。初勘地質報告中，yck5+904～yck5+907，隧道綜合圍巖分級為ⅴ，yck5+907～yck5+976，隧道綜合圍巖分級為ⅳ，yck5+976～yck6+191，隧道綜合圍巖分級為ⅵ；祥勘地質報告中，yck5+904～yck6+191，隧道綜合圍巖分級均為ⅵ。根據地質及圍巖不同本區間分為單線a型襯砌、單線b型襯砌，具體結構見附圖二、附圖三。　　 1、礦山法施工與盾構施工分界點處理本施工段東招區間礦山法+盾構法隧道施工區間采用先礦山法施工完成初襯後，等待盾構過境管片拼裝作為二襯，礦山法需要在盾構通過前完成施工，在礦山法掘進與盾構施工分界面位置，以礫（砂）質粘性土層為主、該層土自立性較差，易發生坍塌，礦山法暗挖隧道完成後采用礦山分層註漿法分界面加固施工，加固範圍：礦山開挖輪廓線外2m，開挖面以外5.0m。註漿施工完畢拆除註漿導管，在分界面處澆註600厚、c25素砼，作為臨時擋土墻。盾構通過時直接切削素砼檔土墻。礦山暗挖隧道與盾構隧道分界面加固處理見附圖四。 2、盾構過境（二襯） 2.1、導臺施工導臺作為盾構過境的導向基座，設置在馬蹄形礦山法隧道底部，采用c25鋼筋砼澆註形成，導臺的厚度150mm。須對導臺軸線，弧面標高進行復核，必須嚴格與隧道設計軸線壹致。 2.2、導軌安裝在盾構過境時，為了便於盾構軸線的控制，在導臺上布設43kg/m規格導軌，兩導軌中心角為50o，導軌面標高、兩導軌中心軸線必須滿足盾構推進時盾構中心軸線與設計軸線壹致。導軌安裝必須牢固，滿足盾構推進時穩定性。導軌安裝完成後必須進行復核測量，必要時調整，合格後方可盾構推進，導軌固定牢固，盾構通過時可在導軌上塗牛油，減小摩阻力。礦山+盾構施工盾構過境導軌布設見附圖五。２.3、管片臨時支撐由於管片與礦山法施工初襯間存在30cm左右空隙，為防止管片脫出盾尾後下沈及整環不成圓現象，在管片生產時對封底塊、標準塊上預埋支φ50帶螺紋支撐孔，管片脫出盾尾後立即用φ50×6mm×1.0m長帶螺紋鋼管通過預埋孔支撐初襯結構上，對管片實行支撐，並可通過鋼管上螺紋調節管片中心軸線，確保與隧道設計軸線壹致。待管片背後回填、註漿完成後，拆除臨時支撐，做好防水封堵。管片拼裝階段臨時支撐見附圖六。２.4、管片環間連接由於礦山法施工完成後，盾構過境采用空推工況下進行管片拼裝，盾構正面無土壓力作用，易造成環管片間空隙較大，粘貼在管片上的防水粘條達不到壹定的壓縮量，對隧道防水達不到效果。采取每五環為壹組，采用墊板連接件從環向螺栓引出，焊接在型鋼上，每個斷面設置4根固定型鋼，管片脫出盾尾後，立即擰緊環向、環間螺栓，並及時通過管片環間型鋼連接措施連接，保證管片拼裝質量。待管片背後回填、註漿完成後，拆除連接型鋼。礦山暗挖隧道盾構空推管片環間連接見附圖七。２.5、盾構過境待導臺砼養護強度達到100%，軌道軸線復合合格後，盾構可在軌道上推進通過，為了減小盾構推進時的摩擦阻力，可在軌道上塗刷壹層牛油。盾構通過的同時由盾構拼裝管片形成礦山法隧道的二襯，拼裝完成的管片必須及時擰緊橫向、縱向螺栓。２.6、管片背後回填管片背後回填由噴射小碎石、盾尾註漿、回填灌漿等組成。通過噴射小碎石在管片脫離盾尾時對管片進行支撐，以防管片下沈而產生錯臺。利用盾構機自身的同步註漿系統壓註水泥砂漿，使管片與初支及地層間緊密接觸，以提高支護效果。根據註漿後的檢查結果，從管片註漿孔註漿固結管片。在管片拼裝後，及時對管片外圍與地層間的間隙噴以小碎石進行背後回填，回填材料為小碎石，粒徑5～10mm，以對管片形成支撐，並增大盾構往前推進的摩擦力。管片噴射小碎石回填後，即通過盾構機自身的同步註漿系統註漿。註漿采用水泥砂漿，控制註漿壓力既保證達到對環形空隙的有效填充，又確保管片結構不因註漿產生位移、變形和損壞，同時又要防止砂漿前竄至盾構刀盤前方。當盾構機管片安裝10環後，每隔6環在管片註漿孔處開口檢查註漿效果，根據註漿效果檢查情況，確定是否需要二次補充註漿。結論（1）在軟硬巖土相間復雜地基中盾構法＋礦山法結合施工工法可以降低甚至避免單純某壹種工法所帶來的施工風險；（2）盾構法＋礦山法結合施工工法，采用礦山法施工隧道初支，然後盾構空推通過本段區間隧道，避免了直接盾構法施工造成隧道管片破損、隧道中心線偏移、盾構機損壞等諸多難以預料的問題；（3）盾構法＋礦山法結合施工工法是在礦山法施工隧道初支，然後盾構空推通過本段區間隧道，在合理處理好交界面後，兩個工藝可以同時施工，大大節約整個工程施工工期；（4）采用軟硬巖土相間復雜鬧市區盾構法＋礦山法結合施工工法施工，可以避免因采用明挖而占用大量土地資源。