矿山法暗挖隧道施工技术初探

矿山法暗挖隧道施工技术初探

邓炀

中国水利水电第八工程局有限公司

摘  要：由于城市居民数量的不断增加，交通状况日益拥堵，轨道交通工程因此成为了城市中最先进的出行选择，这对于提升我国城市化水平具有不可替代的重大意义。在进行城市地铁隧道的建设时，矿山暗挖法施工被视为一种关键的技术手段，它在施工成本和建设效率上都展现出了显著的优越性，因此成为了业界专家普遍关心的焦点话题。本文以某工程为例，分析阐述了矿山法暗挖隧道施工技术应用的相关要点内容,旨在提供一定的参考与借鉴。

关键词：矿山法；暗挖隧道；衬砌施工；质量管理

矿山法是一种地下挖掘技术，主要在围岩段的挖掘中得到应用，这种挖掘方法因其快速的掘进速度、相对较低的总成本、高度的安全性和出色的适应性而闻名。这一技术方法不仅可以应用于浅埋偏压等复杂的地质环境中的工程项目，而且在城市地下空间的开发和建设中，例如地铁站或地下购物中心等，也是非常适用的。在进行隧道工程施工时，采纳这种策略不仅有助于提高施工的效率和确保施工过程的安全，而且由于其卓越的适应性和极高的灵活性，能够根据实际需求来选择最适合的断面尺寸和形状。鉴于矿山法能显著降低对环境的负面影响，这种方法因此在城市建设项目中得到了广泛的应用。此外，这一挖掘方法不仅操作简便，仅需简单的手工操作，而且挖掘效率极高。在进行上部断面的挖掘时，可以直接通过漏渣孔装车，从导坑中将其运出。

1 矿山法暗挖隧道施工的相关标准

1.1地表受到了围岩变形的影响

矿山法暗挖隧道由于其埋藏深度和表面覆盖层都相对较薄，因此使用传统的挖掘方法可能会给地面带来某种程度的影响。得益于采纳了小导管注浆的方法，我们能够有效地管理地层的沉降和上升，确保整个项目满足预定的目标。因此，为了尽可能减少对地面建筑和管道的损害，我们必须严格监控地面和地面的沉降和变形情况。当我们考虑到形状的变化，除了要对开挖对围岩沉降的影响进行深入的研究之外，还需要密切关注其可能对施工各个阶段的结构造成的潜在影响。

1.2使用刚性支撑或对地质层次优化

在进行隧道建设时，我们应该尽量提前做好支护工作，并适当增加支护的刚度，这样可以有效地控制地面的变形问题。此外，我们还需要加大对附近岩石的观测力度，这样可以及时掌握掌子面前的状况，为未来的设计和安全生产提供有力的参考。除了执行必要的挖掘和支撑任务之外，还需对前方的围岩施加适当的支撑措施，或者采取适当的改善策略，以确保沉降和变形问题能够得到有效的管理。

1.3实验阶段的具体指导方针

在执行隧道工程施工的过程中，由于周边环境和地质状况的高度复杂性，通常需要在地质和结构的基础上进行相应的实验研究。只有在完成了结构和施工方案等方面的试验之后，工程施工才能正式开始。因此，在真实的工程建设过程中，试验段和原型之间的差异是常见的，这可能导致工程无法完全按照设计标准来完成。通过实验阶段收集的施工数据，我们可以更为直观地了解施工过程中的真实环境和各种相关参数，因此，利用这些数据进行的力学分析对整个项目的质量有着重要的影响。

2 项目概况

某隧道项目的整体长度已经达到了187m。鉴于地质环境的复杂性，盾构机在其初始阶段对围岩实施了一系列严格的控制策略，以确保工程施工能够安全且顺利地进行。这一隧道工程的设计采纳了双线单洞矿山法，并且其结构是基于浅层埋藏和暗挖技术来搭建的。该结构采用了复合式衬砌方式，并在初期阶段使用了大管棚注浆、超前注浆小导管、注浆导管、钢筋网、喷射混凝土以及钢架作为支撑结构。此外，二衬模采用了钢筋混凝土作为基础材料，并在初始支护与二次衬砌之间添加了一层全覆盖的防水隔离层。

2.1隧道施工矿山暗挖法的技术手段

2.1.1实施前瞻性的支持措施

按照设计与施工计划的要求，有必要安装小型导管和管棚。在现场，质量检查员会特别关注小导管和管棚的尺寸、长度以及间隔是否达到了预定标准，并会进行详细的记录，以确保管棚施工的高质量完成。依据各种地质状况实施适当的预防措施，以避免坍孔事故的发生。在完成混凝土浇筑后的3-5天时间里，仅当混凝土强度达到C10-C15时，方可启动开塞过程。依据具体状况来决定需要开设多少根管道，并在每一根管道上打几个孔。在执行开塞操作的过程中，有必要在现场仔细检查高压注浆泵的开塞压力，并对开塞状态进行详尽的记录，以明确是否已经开启了一根、两根或者还没有开启。对于已经完成浇筑的管道，应迅速进行混凝土回填，以避免管道泄漏。需要对进场的水泥量和水泥浆的水灰比进行验证，对于添加了外加剂的情况，要检查外加剂的掺入量。对于那些没有明显离析或存在严重离析的情况，应当立即停止注射或实施其他相应的处理措施。请务必保证高压注浆泵的压力计、阀门以及管道系统都能保持在一个良好的运行状态中。请检查是否存在泄漏的情况。开始记录注浆过程中的压力变化。在注浆完成之后，需要将浆液灌入孔内或地面，以观察是否出现沉陷。如果发现有沉陷现象，应立即调整浆材的配比，以防止其进一步下沉。在进行注浆操作时，关键的控制变量是注入的水泥量。只有当水泥的注入量达到预定的标准时，除非出现特殊情况，否则可以暂时停止注浆工作。在浆液中混入微量的添加物，例如石灰，确保其与水泥充分混合后再开始注浆工作。基于第一根和第二根的注浆情况，我们可以对预定量做出适当的调节。当浆液开始凝固的时候，应该对第二到第六根的注水量进行及时的测量，并把这些数据做好记录。现场技术专家有责任对每一次水泥使用量进行详尽的记录，以确保水泥的注入量符合既定的标准要求。

2.1.2隧道的深度挖掘活动

在执行喷锚暗挖施工的过程中，务必保证施工与挖掘活动是同步进行的，并需要及时进行必要的支护措施，以保障整个施工流程的安全性。以某地铁车站的基坑工程为例，我们对各种地层类型实施了超前小导管注浆和锚杆锚索的联合支护策略，从而获得了令人满意的成果。当使用浅埋暗挖法进行地下建筑施工时，建议在施工区域采用喷锚等方法进行初步的支撑工作；在对已完成的工程进行二次衬砌或回填后，如果需要继续进行永久支护，可以考虑使用锚杆静压桩和注浆补强方案作为临时支撑手段。当在浅层软岩地带、稳定性较差的软弱破碎围岩、断层破碎带以及砂土层等不利的地质条件下进行施工，如果围岩的自稳时间相对较短，不能保证首次支护工程的安全完成，那么应考虑采用辅助技术进行加固处理，以确保开挖作业面围岩的稳定性；在处理大断面隧道工程时，选择一个既合理又可行的临时支护方案是非常必要的。在导洞挖掘施工过程中，核心土的留置长度必须遵守设计和规范的规定，通常不应少于1.5-2m的长度，而导洞之间的间隔距离通常应控制在10-15m之间；在开始马头门的挖掘工作之前，我们有必要对地面沉降的观测点、竖井的收敛点和沉降观测点的布局进行完善。在施工期间，我们有必要加强对这些监测点的实时监控，一旦发现任何不正常的情况，应立即实施适当的处理措施，以确保施工过程的安全性。

2.1.3混凝土相关的建筑工程

在混合混凝土之前，首先要根据现场集料的水分含量将试验配合比转化为现场配合比，然后确定一个合理且可靠的配比控制方案作为保证；我们对混凝土的坍落度在出料口进行了实时的随机检测，并依据这些检测数据来调整用水量，以确保坍落度保持在一个适当的水平。与此同时，我们也确立了使用一致的水泥、一致的标号、一致的粗细骨料和混合材料，以及一致的计量准则，以适用于一致的建筑结构。确保在每立方米的混凝土中，所需的水泥量保持一致或接近。在混凝土浇筑时，其下落的高度不应超过2米的上限。在施工过程中，必须严格遵循设计规范来执行操作。混凝土在分层浇筑时，其厚度不应超过30cm的界限。在进行浇筑的过程中，混凝土的表层应当避免出现气泡和麻状表面。在进行浇筑的时候，必须确保连续性，以防止由于时间间隔太长导致的断裂纹理；每一层混凝土上都应该设计有特定数量的孔洞或者透水的孔洞。混凝土捣实振捣器需要被垂直地嵌入到混凝土结构中，同时也必须嵌入到前一层混凝土里，以确保新浇筑的混凝土与先浇筑的混凝土能够紧密结合。在进行混凝土振捣的过程中，应避免将其尺寸过大或过小，以防止产生孔洞和蜂窝状的缺陷。插式振捣器的移动范围不应超过其实际振动半径的1.5倍。在施工过程中，当对混凝土进行混合或注入时，必须迅速移除振捣棒并确保其保持在一个水平的位置，这样可以避免对其他部分和附近的混凝土质量产生不良影响。在模板的各个角落以及振捣器无法接触的地方，我们使用了插钎振捣技术，以确保混凝土具有良好的密实性和表面平滑性。

2.1.4第二轮的衬砌施工

在开始进行挖掘作业之前，首要任务是加强超前小导管的建设工作。一旦挖掘完成，应立即封闭掌子面，并在喷射混凝土之前，对超出挖掘或坍塌范围的部分进行适当级别的混凝土回填处理，随后再开始喷射混凝土的施工过程；在执行喷射混凝土的过程中，施工技术规范的严格遵守是不可或缺的；对于施工结束后产生的空洞，建议采用打眼压浆技术，并使用水泥浆进行回填，这样可以有效地填补空洞并确保施工的高质量完成。在正式开始衬砌施工前，务必保证边墙和其他基础设施没有出现虚渣，并在整个施工过程中严格按照混凝土浇注的相关施工技术进行操作；对于存在裂痕的建筑，我们必须迅速进行修复并确保其表面得到适当的保护。在执行混凝土接缝施工时，我们必须严格按照接缝施工的技术标准来操作，并在确保混凝土拥有出色的重塑性的基础上，增强对接茬部分混凝土的振捣强度。对于需要二次浇筑的混凝土表面，应立即进行抹光和抹平处理，以防止水分渗透。在进行二衬钢筋焊接施工的过程中，有必要确保防水板不会受到烧伤或灼伤，防止钢筋接头穿透防水板，并在混凝土的浇筑和振捣阶段，尽量避免对防水板造成损害。

2.1.5防水功能的保护层

在防水工程完工后的建设过程中，我们在实际的回填阶段必须增强对防水保护层的防护手段。这样的情况发生是因为在进行回填时，柔性的防水层可能会遭受硬质材料的伤害。因此，在开始回填之前，我们必须确保防水层已经满足了既定的防护标准，这样我们才能进一步增强防水的效果。为确保回填土不出现裂缝，我们不仅需要进行严格的防裂措施，还必须重视排水系统，这样才能确保整体建筑结构的稳固性。此外，为了解决底板渗漏的问题，我们需要迅速采用发聚氨酯高压注浆机来修补裂痕。

3 矿山法暗挖隧道施工关键控制要点

3.1加大对地质信息核查的力度

在实际的工程操作中，我们观察到隧道挖掘过程中，围岩的真实状况与勘查数据可能存在差异，这可能导致在遭遇突发风险时难以迅速并有效地应对。鉴于隧道工程施工中存在的众多不稳定因素，为确保施工过程的安全性和稳定性，施工前必须对地质预测和地质勘查资料进行严格的检查和核实，以防止前期勘查的缺失对后续施工产生不良影响。

3.2优化土壤的属性

在进行隧道挖掘的过程中，对土壤进行适当的管理和控制是至关重要的，这样可以显著增强整体结构的稳固性，减少地面下沉的风险，并优化土壤的性质，使其变得更加坚硬，为后续的施工提供便利。主要可以通过深度注浆和预先注浆的方法来调整土壤的特性，从而实现对土壤的加固效果。

3.3提升施工的效率

为了提升隧道工程的施工效率，施工过程中必须严格遵循标准要求，控制施工时间，释放地层应力，这样可以减少地层内部位置的变化，从而更好地控制隧道施工的整个过程，有助于提高整个工程的施工效率。

4强化施工过程中的监控以及质量管理

在实际的隧道工程建设过程中，由于隧道是一个环状或多方向的网络系统，因此在施工之前和之后，必须加强对隧道强度和沉降量的有效监控，可以通过远程实时监控来及时发现异常并进行修正。在采用矿山暗挖法进行施工的过程中，对隧道施工进行有效的监控和管理，特别是对隧道的强度和沉降量进行精确控制，可以为后续的施工活动提供坚实的参考，并给出科学合理的施工建议。在开挖拱顶区域为软弱地层的情况下，采用小导管注浆技术进行超前支护是必要的，这样可以防止从拱顶开挖到初中支护阶段出现围岩坍塌的问题。在硬质岩层构成的特定区域，微振动爆破技术是一种可行的开挖方法。在进行混凝土的首次喷射施工时，应确保在暗转格栅钢架之前完成施工，这样可以确保围岩表面得到有效封闭，同时也能保证钢架保护层的厚度得到保障。在进行仰拱施工时，由于容易产生积水，必须在喷射之前及时清除清水中的杂质，绝对不能进行含水喷射，这样不仅会降低混凝土施工的质量，还可能导致渗漏问题的发生。

5 结语

综合来看，矿山法作为一种隐蔽的挖掘技术，具备诸多优点。通过加强暗挖工艺的应用，并对施工过程中出现的问题进行及时和适当的解决，不仅能提高隧道施工的整体质量，还能确保施工过程的安全性。未来，随着科技的不断进步和工程需求的不断提高，矿山法暗挖隧道施工技术将不断得到改进和完善，为隧道建设事业做出更大的贡献。

参考文献：

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个人简介：邓炀 19910407，男，湖南长沙，汉族，工程师，本科，研究方向：TBM施工技术