地鐵隧道礦山法施工的安全與質(zhì)量控制原理及要點(diǎn)

1、地鐵隧道礦山法施工的平安與質(zhì)量把握原理及要點(diǎn) 一、地鐵隧道礦山法施工的平安與質(zhì)量把握原理 地鐵隧道礦山法施工即新奧法施工。新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡稱，原文是new austrian tunnelling method，簡稱為natm。新奧法概念是奧地利學(xué)者拉布西維茲教授于二十世紀(jì)50年月提出的。我國近40年來，鐵路、交通、水利與市政等部門通過科研、設(shè)計(jì)、施工實(shí)踐，在很多隧道修建中，依據(jù)自己的特點(diǎn)成功地應(yīng)用了新奧法，取得了較多的閱歷，積累了大量的數(shù)據(jù)。新奧法在市政地鐵建設(shè)中起步較晚，但是近年來在很多省市地鐵建設(shè)的應(yīng)用正日益廣泛，目前新奧法幾乎成為在脆弱裂開圍巖地段修建隧道的一種基本方法，

2、其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益是明顯的。下面結(jié)合新奧法施工的原理和要點(diǎn)，介紹地鐵隧道礦山法施工的平安與質(zhì)量把握原理及要點(diǎn)。 新奧法是以隧道工程閱歷和巖體力學(xué)理論為基礎(chǔ)，將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護(hù)手段的施工方法，已成為現(xiàn)代隧道工程新技術(shù)的標(biāo)志之一。新奧法技術(shù)摒棄了以整體式混凝土襯砌被動(dòng)地支撐洞室圍巖的傳統(tǒng)做法，改由柔性、薄壁、能與圍巖緊密帖合的錨噴網(wǎng)支護(hù)疼惜、加固圍巖，從而發(fā)揮圍巖的自承與自穩(wěn)力氣形成自然承載結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到省工、省料和降低造價(jià)的目的。 新奧法的基本要點(diǎn)可歸納如下： 1巖體是隧道結(jié)構(gòu)體系中的主要承載單元，在施工中必需充分疼惜巖體，盡量削減對它的擾動(dòng)，避開過度破壞巖體的強(qiáng)度。為此，施工

3、中斷面分塊不宜過多，開挖應(yīng)當(dāng)接受光面爆破、預(yù)裂爆破或機(jī)械掘進(jìn)。 2為了充分發(fā)揮巖體的承載力氣，應(yīng)允許并把握巖體的變形。一方面允許變形，使圍巖中能形成承載環(huán)；另一方面又必需限制它，使巖體不致過度松弛而丟失或大大降低承載力氣。在施工中應(yīng)接受能與圍巖密帖、準(zhǔn)時(shí)筑砌又能隨時(shí)加強(qiáng)的柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)，例如，錨噴支護(hù)等。這樣，就能通過調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和它參與工作的時(shí)間（包括閉合時(shí)間）來把握巖體的變形。 3為了改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能，施工中應(yīng)盡快閉合，而成為封閉的筒形結(jié)構(gòu)。另外，隧道斷面外形應(yīng)盡可能圓順，以避開拐角處的應(yīng)力集中。 4通過施工中對圍巖和支護(hù)的動(dòng)態(tài)觀看、量測，合理支配施工程序、進(jìn)行設(shè)計(jì)變更及日

4、常的施工管理。 5為了敷設(shè)防水層，或?yàn)榱顺惺苡捎阱^桿銹蝕，圍巖性質(zhì)惡化、流變、膨脹所引起的后續(xù)荷載，可接受復(fù)合式襯砌。 6二次襯砌原則上是在圍巖與初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定的條件下修筑的，圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，因而提高了支護(hù)體系的平安度。 上述新奧法的基本要點(diǎn)可扼要的概括為：“少擾動(dòng)、早錨噴，勤量測、快封閉”。復(fù)合柔性支護(hù)和基于現(xiàn)場施工監(jiān)測及信息反饋分析的信息化施工是新奧法的核心和關(guān)鍵。 新奧法施工中尤其要重視初期支護(hù)以發(fā)揮圍巖的自承力氣，大路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（jtg d702021）（以下簡稱設(shè)計(jì)規(guī)范）中明確規(guī)定：“復(fù)合式襯砌中的二次襯砌，級圍巖中為平安儲(chǔ)備，并按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)；、級圍巖中為承載結(jié)

5、構(gòu)，可接受地層結(jié)構(gòu)法計(jì)算內(nèi)力和變形?！??？梢?，級圍巖中完全依靠初期支護(hù)把握圍巖變形，而在、級圍巖中更應(yīng)重視初期支護(hù)，必要時(shí)實(shí)行掛念措施，充分疼惜和發(fā)揮不良地質(zhì)圍巖的自承力氣。重視初期支護(hù)包括兩方面的內(nèi)容：（1）初期支護(hù)要準(zhǔn)時(shí)，即使、級圍巖也要留意，這兩級圍巖接受光面爆破后也會(huì)消逝個(gè)別地方的巖石松動(dòng)，假如不準(zhǔn)時(shí)打上錨桿，也會(huì)因后面的爆破擾動(dòng)，將已松動(dòng)的巖石震下來。對、級圍巖由于本身的自穩(wěn)力氣差，變形時(shí)間效應(yīng)比、級圍巖要小得多，不把握初期支護(hù)時(shí)間，等到巖石松動(dòng)時(shí)才去支護(hù)，就失去利用圍巖自身承載力氣的機(jī)會(huì)。（2）初期支護(hù)要緊帖圍巖，用初期支護(hù)緊帖圍巖并形成整體才能調(diào)動(dòng)圍巖自身承載力氣共同把握圍巖變形

6、，假如初期支護(hù)同圍巖帖合不緊，形成空隙，使支護(hù)與圍巖分別，供應(yīng)了圍巖變形的空間條件并不斷向圍巖深處進(jìn)展，造成松動(dòng)破壞區(qū)擴(kuò)大，最終由初期支護(hù)單獨(dú)擔(dān)當(dāng)荷載，易使支護(hù)失穩(wěn)、圍巖坍塌。 二、地鐵隧道礦山法施工的平安與質(zhì)量把握要點(diǎn) 1、洞口段施工質(zhì)量把握 隧道施工中，洞口段圍巖一般比較裂開、地質(zhì)條件較差，應(yīng)遵循盡量削減對巖體擾動(dòng)的原則，以提高洞口段巖體和邊、仰坡的穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)規(guī)范及施工規(guī)范均作了規(guī)范性要求，強(qiáng)調(diào)“早進(jìn)洞、晚出洞”，盡量避開大挖大刷，在保持邊、仰坡穩(wěn)定的前提下，準(zhǔn)時(shí)施作洞口，并在進(jìn)洞之前，結(jié)合洞口的實(shí)際狀況，先作好洞口地表的防排水措施。在大斷面、淺埋和地質(zhì)條件差的狀況下通常接受地表預(yù)注漿、

7、超前長管棚注漿等預(yù)加固措施。 隧道洞口段施工質(zhì)量把握重點(diǎn)是進(jìn)洞施工質(zhì)量和地表預(yù)加固質(zhì)量。 （1）進(jìn)洞施工要嚴(yán)格遵循“短進(jìn)尺，小循環(huán)，早錨噴，強(qiáng)支護(hù)，快封閉”的原則，準(zhǔn)時(shí)施作洞門及其排水系統(tǒng)。通常可接受短臺(tái)階或超短臺(tái)階法施工，先施工上臺(tái)階，凡能用十字鎬、風(fēng)鎬進(jìn)行人工施工的狀況，不允許爆破；需爆破時(shí)，可接受由隧道中心掏槽分段起爆，嚴(yán)格把握藥量，人工風(fēng)鎬修邊，把握超欠挖，削減對圍巖的擾動(dòng)。開挖斷面尺寸修整至設(shè)計(jì)要求后，準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，一般可初噴混凝土一層，然后打系統(tǒng)錨桿并架設(shè)鋼格柵、掛鋼筋網(wǎng)，最終噴射砼至設(shè)計(jì)厚度。施工中要監(jiān)測圍巖變形速率和變形量，量測項(xiàng)目包括水平位移收斂、拱頂下沉及拱頂?shù)乇硐鲁粒?/p>

8、發(fā)覺特殊準(zhǔn)時(shí)調(diào)整施工工藝并實(shí)行掛念措施。 （2）洞口預(yù)加固措施一般有兩種：地表預(yù)加固，主要措施有錨網(wǎng)噴支護(hù)、地表注漿、地表錨桿、抗滑樁、錨索等；洞口正面圍巖預(yù)加固，主要措施有超前長管棚注漿、超前小導(dǎo)管注漿（協(xié)作格柵鋼架）、掌子面封閉等。以下強(qiáng)調(diào)幾種常用的預(yù)加固措施的施工質(zhì)量把握重點(diǎn)。 錨網(wǎng)噴支護(hù)，可加固地表，防止因降水造成滑坡。一般在刷好邊、仰坡后，接受錨網(wǎng)噴對地表賜予加固。錨桿錨桿可接受全長砂漿錨桿或中空注漿錨桿，錨桿直徑、長度、布置方式及掛網(wǎng)規(guī)格和噴射砼標(biāo)號(hào)可依據(jù)地質(zhì)條件確定，。施工質(zhì)量把握重點(diǎn)：鋼筋網(wǎng)必需與錨桿焊接，且鋼筋網(wǎng)須用點(diǎn)焊焊成整體；噴砼時(shí)必需保證鋼筋網(wǎng)疼惜層厚度滿足設(shè)計(jì)要求。

9、地表注漿預(yù)加固，一般應(yīng)用于圍巖較差的淺埋隧道，通常接受熱軋無縫鋼管作為套管，呈梅花形布置；一般圍巖段(涌水量不大)接受穩(wěn)定性、粘度、可注性、結(jié)石強(qiáng)度及抗?jié)B性均較好的超細(xì)水泥單注漿，特殊地段(富含地下水)接受超細(xì)水泥與水玻璃雙注漿。在施工中要保證漿液原材料的質(zhì)量和漿液協(xié)作比，依據(jù)地層地質(zhì)條件確定漿液配比、注漿壓力及注漿孔間距。以往接受地表注漿預(yù)加固洞口段的工程中，有在隧道開挖中發(fā)覺注漿局部區(qū)域內(nèi)漿液不呈樹狀滲透至巖層中，而是呈團(tuán)狀包裹在鋼管四周的現(xiàn)象。該狀況主要是漿液配比與地層不匹配及注漿壓力不足造成的。在地表注漿預(yù)加固施工中要強(qiáng)調(diào)必需依據(jù)地層地質(zhì)條件確定漿液配比，并保證注漿壓力滿足設(shè)計(jì)要求。同

10、時(shí)要強(qiáng)調(diào)合理確定注漿范圍，范圍過大，會(huì)增加工作量和材料成本，范圍過小，不能達(dá)到預(yù)期目的，甚至?xí)o施工留下隱患危及施工平安，必需依據(jù)地質(zhì)條件合理確定注漿范圍，并依此確定注漿孔間距。 施工中應(yīng)留意先灌注邊孔，使松散圍巖形成一個(gè)相對封閉的注漿環(huán)境，達(dá)到不漏漿、不跑漿；然后依次向內(nèi)推動(dòng)。每排注漿孔中，宜間隔交替注漿。施工質(zhì)量把握重點(diǎn)：依據(jù)設(shè)計(jì)孔位開孔，嚴(yán)格把握孔口位置偏差在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)；注漿工程中監(jiān)控注漿壓力變化，若突然增大或減小，應(yīng)停機(jī)檢查，查明緣由實(shí)行措施后方可連續(xù)注漿；注漿結(jié)束前，應(yīng)接受最大注漿壓力閉漿一段時(shí)間，一般可取10分鐘左右，并準(zhǔn)時(shí)封堵注漿口。 超前長管棚注漿，長管棚超前支護(hù)距離長，整

11、體剛度大對圍巖變形限制力氣強(qiáng)，能承受早期圍巖壓力；注漿能改善圍巖狀況，提高圍巖自承力氣，對防止圍巖初期松弛、土體坍塌有顯著效果。超前長管棚注漿主要適用于圍巖壓力來得大且快，對圍巖變形及地表下沉有嚴(yán)格把握要求的脆弱裂開圍巖隧道。 長管棚一般接受熱軋無縫鋼管，環(huán)向間距可取3050cm，沿隧道周邊的外插角可取24，有孔、無孔鋼管交叉布設(shè)。在洞口前端設(shè)置長套拱作為管棚導(dǎo)向墻，套拱內(nèi)預(yù)埋u型鋼并與孔口套管焊接牢固，施工中要保證孔口套管與沿拱圈環(huán)向布設(shè)間距、位置及方向應(yīng)精確。鉆孔完成后準(zhǔn)時(shí)安設(shè)管棚鋼管，避開消逝塌孔。待有孔鋼管已全部注漿完畢后，再進(jìn)行無孔鋼管的鉆孔、安設(shè)。 施工中質(zhì)量把握重點(diǎn)：（a）鉆孔前

12、掌子面必需按要求先噴一層素混凝土作為止?jié){墻，以確保掌子面在進(jìn)行壓力注漿時(shí)不消逝漏漿、坍塌。鉆孔時(shí)依據(jù)地質(zhì)狀況選擇加泥漿護(hù)壁或可加套筒或?qū)@頭直接焊接在鋼管前端鉆進(jìn)，并保證成孔角度；（b）鋼管逐節(jié)頂入，接受絲扣連接，隧道同一斷面處的接頭數(shù)不大于50，相鄰鋼管接頭至少應(yīng)錯(cuò)開1m，并準(zhǔn)時(shí)將鋼管與鉆孔壁間縫隙填塞密實(shí)?？v向兩組管棚間應(yīng)有不小于3.0m的水平搭接長度。要保證鋼管外露端法蘭盤、止?jié){閥的焊接質(zhì)量；（c）注漿過程中隨時(shí)檢查孔口、鄰孔、掩蓋層較薄部位有無串漿現(xiàn)象，如發(fā)生串漿，應(yīng)馬上停止注漿，并實(shí)行措施（如快硬水泥砂漿或錨固劑封堵）或接受間歇式注漿封堵串漿口，直至不再串漿時(shí)再連續(xù)注漿。注漿過程中壓

13、力如突然上升，可能發(fā)生堵管，應(yīng)停機(jī)檢查。注漿結(jié)束前，應(yīng)接受最大注漿壓力閉漿一段時(shí)間，一般可取5分鐘左右,并準(zhǔn)時(shí)封堵注漿口；（d）施工中應(yīng)準(zhǔn)時(shí)檢驗(yàn)注漿效果：對注漿加固區(qū)進(jìn)行鉆孔取芯，觀看注漿充填狀況；另外在進(jìn)行無孔鋼管鉆孔時(shí)觀看孔內(nèi)涌水顏色及涌水量，水顏色如較澄清或夾帶水泥渣塊，涌水量較小，則注漿效果較好，如涌水為泥漿顏色或涌水量較大時(shí)，應(yīng)補(bǔ)注或重注。 超前小導(dǎo)管注漿（協(xié)作格柵鋼架），注漿小導(dǎo)管既能加固洞周確定范圍內(nèi)圍巖，又能支撐圍巖，其支護(hù)剛度和預(yù)支護(hù)效果均好于超前錨桿。超前小導(dǎo)管協(xié)作格柵鋼架具有類似管棚的作用，支護(hù)力氣較大。雖然支護(hù)力氣弱于管棚，但簡潔易行、靈敏經(jīng)濟(jì)。 小導(dǎo)管一般接受熱軋無縫

14、鋼管，環(huán)向間距可取2040cm，沿隧道周邊的外插角可取1020。施工中質(zhì)量把握重點(diǎn)：（a）縱向兩組小導(dǎo)管間應(yīng)有不小于1.0m的水平搭接長度；（b）漿液可接受純水泥漿或加入水玻璃，依據(jù)地質(zhì)狀況確定漿液配比及注漿壓力（參見地表注漿要求）；（c）注漿過程中應(yīng)留意：小導(dǎo)管注漿前，應(yīng)對開挖面及5m范圍內(nèi)的隧道噴射厚為510cm的混凝土封閉；保證注漿壓力滿足要求，必要時(shí)可在孔口設(shè)置止?jié){塞，止?jié){塞應(yīng)能承受規(guī)定的最大注漿壓力；注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：注漿壓力逐步上升，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并連續(xù)注漿10min以上、與設(shè)計(jì)注入量大致接近；注漿后至開挖前的時(shí)間間隔，視漿液種類而定，一般宜為48h，開挖時(shí)應(yīng)保留1.52.0m的止?jié){墻

15、，防止下次注漿時(shí)孔口跑漿；（d）格柵鋼架拱腳處設(shè)置鎖腳錨桿，防止開挖下臺(tái)階時(shí)，鋼架移動(dòng)和下沉。 2、洞身開挖質(zhì)量把握 大路隧道多接受雙洞四車道，加上路緣、余寬、檢修道，內(nèi)空建筑寬度一般在9.25 10.25m。與水工、鐵路隧道相比，大路隧道斷面大，對圍巖擾動(dòng)大，對圍巖塊體切割多，且 為滿足大路建筑界線的要求，多接受扁平斷面型式，使拱頂圍巖處于特殊不利的應(yīng)力狀態(tài)。 因此大路隧道洞身開挖的不利因素多，難度大，必需加強(qiáng)質(zhì)量把握。開挖施工的質(zhì)量直接影 響隧道的穩(wěn)定性以及工程造價(jià)，若開挖表面不平整將導(dǎo)致局部圍巖應(yīng)力集中，并且影響防水 層和二次襯砌施工，形成存水空洞；若發(fā)生超挖過多，不僅會(huì)增加出渣和回填工

16、程量，并且 簡潔消逝由于回填質(zhì)量差而不能確保支護(hù)與圍巖緊密帖合形成一體的現(xiàn)象，從而造成影響隧 道穩(wěn)定性的隱患；若發(fā)生欠挖，則會(huì)影響隧道凈空或減小二次襯砌厚度影響工程質(zhì)量和平安。 上一頁1 2下一頁 隧道洞身開挖質(zhì)量把握有兩個(gè)方面： （1）開挖斷面規(guī)整程度的把握 首先必需依據(jù)圍巖類型選擇合適的斷面開挖方法，級圍巖可接受全斷面法開挖；對于、級圍巖可接受臺(tái)階法、單側(cè)壁導(dǎo)洞法、雙側(cè)壁導(dǎo)洞法等進(jìn)行全斷面開挖或接受半斷面開挖的方法。對于、級圍巖接受全斷面開挖時(shí)，各種方法均存在開挖與支護(hù)相互干擾的狀況，要留意完善施工組織和管理，嚴(yán)格遵循“短進(jìn)尺，弱爆破”的原則，削減對圍巖及已施工的支護(hù)的擾動(dòng)。當(dāng)接受半斷面開挖方法時(shí)，下半斷面開挖厚度及用藥量要嚴(yán)格把握，減小擾動(dòng)，防止拱部圍巖失穩(wěn)。同時(shí)按設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求對水平收斂值、拱頂下沉值進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控量測，并將量測結(jié)果準(zhǔn)時(shí)反饋、指導(dǎo)施工。尤其對于不良地質(zhì)地段，在開挖前必需用地質(zhì)