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摘要：隨著國民經濟的快速增長，人們對交通的要求越來越高，城市地鐵項目也因此日益增多。而地鐵項目一般處于城市密集區，周邊環境復雜，施工風險高。本文以某條地層復雜、溶洞發育的地鐵隧道區間為背景，提出礦山法施工方法，詳細敘述了馬頭門施工、土層段機械開挖、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，保證隧道安全掘進及施工質量。

關鍵詞：地鐵區間隧道；礦山法；溶洞；爆破

一、引言

國民經濟的快速增長，人均消費水平也有大的提高，人們對交通的要求越來越高，城市地鐵項目在這種氛圍下日益增加。但地鐵建設具有隱蔽性、工程地質條件復雜，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、質量、安全、進度得到保障[1~2]。城市地鐵區間隧道一般采用盾構法或礦山法施工。但盾構法一般適用于埋深深度不小于6m且不小于盾構機直徑、地質相對均勻的軟弱地層隧道，造成了盾構法的局限性，而礦山法適用范圍廣，靈活性強，尤其對于地層比較復雜的隧道更加具有優越性。本文以某條地層復雜、溶洞發育的地鐵隧道區間為背景，詳細介紹了礦山法施工工藝。

二、工程地質和水文概況

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

2．區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，地質主要為角礫巖，巖石堅硬、性脆，強度較高；F2斷層，該斷層走向北北西，該斷層寬度約15m，帶內物質主要為碎裂巖，斷層帶巖體破碎，灰巖區熔蝕強烈，多見溶洞；F3斷層，該斷層性質推測為層間錯動，斷層帶寬7~13m，帶內物質主要為角礫巖，角礫粒徑一般為0.5~10cm不等。

3．區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，占總數的66.1%，其中，二疊系下統棲霞組灰巖中溶洞洞高主要為0.1~1.5m，共計13個，三疊系大冶組灰巖中溶洞洞高度以0.5~1.0m最多，占該巖溶層組數溶洞總數的33.3%。

4．地質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，左右線合計長度為2,894m，分別采用2個施工豎井和中間風井作為材料運輸口。豎井和中間風井施工完畢后進行正洞隧道施工。

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行二次加固，沿開挖輪廓線拱部150°設置兩排φ42小導管并進行注漿加固，小導管環縱間距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整體懸掛。馬頭門正洞格柵鋼架聯立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挖機開挖，每一循環進尺為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，采用超前小導管加固+爆破的開挖施工方法，爆破循環進尺為1.5m（兩榀拱架間距）。根據巖石侵入掌子面的范圍，設計采用不同的爆破方法。若上臺階全部為石質，則采用掏槽方式進行爆破，在上臺階布設掏槽眼，若上臺階部分為土質、部分為石質，則不用打設掏槽眼，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置，掏槽眼在上臺階設置，左右各設2排，內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。（2）局部爆破施工方法局部爆破只布設周邊眼和排眼，排眼布設與下臺階布設參數相同，周邊眼按照臺階法周邊眼間距及孔深進行布置。具體詳見圖3所示，爆破參數同表1。

5．隧道出碴與運輸隧道內出碴采用挖掘機裝碴，自卸汽車運輸，在施工豎井、中間風井設置碴土轉運碴斗，轉運碴斗由提升設備提升至地面，配運碴車運送至棄碴場。豎井配備1臺10t抓斗式提升設備，中間風井配置2臺15t起重式提升設備。

6．隧道初期支護初期支護采用格柵鋼架+C25早強混凝土，格柵鋼架主筋為4根φ22鋼筋，環向箍筋采用φ8的鋼筋，間距300mm，中間加強筋采用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，環向間距為1m。上臺階拱腳處設置4根φ4鎖腳錨管，長度L=3m，每榀設置。網片采用φ8，間距為150×150mm網格形式，雙層布設。

7．隧道二襯結構二次襯砌采用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行。

8．初支及二襯背后回填注漿初期支護封閉成環后每間隔2環及時背后進行回填注漿，減小初支的沉降變形，讓隧道初期支護盡快穩定。二次襯砌施工過程中應預留背后回填注漿管，注漿管布設對隧道初期支護滲水點進行加密布設，當二次襯砌混凝土強度達到設計強度的80%后進行回填注漿，注漿完成后，應割除外露在結構表面的小導管，并采用快干水泥對注漿管進行封堵。

9．區間溶洞處理方案（1）巖溶探測在巖溶發育段打設5m長超前探孔，探孔搭接2m，每循環探孔數量不少于5根，勘測做業面前方巖溶情況進行探測預警，對于發現異常情況加強補探。（2）巖溶處理措施拱腰以上溶洞，采用φ42小導管超前注漿支護，初支背后預埋泵送管，采用C15素混凝土回填，根據溶洞大小，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高擴大基礎，基礎下采用注漿回填；開挖面以外溶洞，6m以外不處理，6m以內注漿回填；隧道全斷面穿越溶洞發育區，拱頂150°采用φ42小導管超前注漿支護，邊墻施做1.2m×1.2m間距錨桿，仰拱施做1m高擴大基礎，基礎下10m范圍內采用注漿回填。

四、結論

地鐵區間隧道處于城市密集區，周邊環境復雜，施工風險高。本文針對某地層復雜、溶洞發育的地鐵隧道區間，采用礦山法施工，詳細敘述了馬頭門施工、土層段機械開挖、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，保障了地鐵區間隧道的安全掘進及施工質量。

參考文獻

[1]關寶樹.隧道工程施工要點集[M].2版.北京：人民交通出版社，2011.

[2]王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術通論[M].合肥：安徽教育出版社，2004.

[3]漆泰岳，高波，譚代明.軟土地層地鐵隧道施工對地下管線的影響[J].西南交通大學學報，2010，45（1）：45-53.

[4]曹波，劉波，聶衛平.下穿既有電纜隧道的地鐵暗挖隧道穩定性研究[J].隧道建設，2013，33（11）：914-920.

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量監督站，2．中交第二航務工程局有限公司