中煤矿山建设集团有限责任公司 安徽合肥 230006
摘要：以武汉地铁纸坊线一期纸坊大街站~地铁小镇站矿山法区间下穿出入场线为背景，研究了矿山法区间在岩溶地层中近距离下穿施工过程控制措施，通过采取组织、安全和技术保证措施，确保了矿山法区间下穿施工大断面隧道的施工安全。
关键词：岩溶地层；矿山法区间；过程控制措施
引言：随着城市地铁建设的规模扩大，会遇到各种复杂地层及下穿隧道施工，岩溶地层中近距离下穿既有隧道是地铁施工中的高风险工程，如何保证既有隧道和下穿隧道的安全是施工的重点与难点，本文以武汉地铁纸坊线一期纸坊大街站~地铁小镇站矿山法区间下穿出入场线为背景，研究了矿山法区间在岩溶地层中近距离下穿施工过程控制措施，希望能为类似工程提供借鉴经验。
1．工程概况
1.1.工程设计情况
武汉地铁纸坊线纸坊大街站~地铁小镇站区间正线和出入场线均采用矿山法施工，出入场线为单洞双线设计，全长576m，立交段B型断面尺寸11.8×9.15m。纸~地区间正线采用双洞双线设计，全长2634m，断面尺寸7.07×7.96m。左线DK44+485～DK44+535区段下穿出入场线，下穿段左线与出入场线的最小净间距为4.12m，穿段长度约35m，该区段左、右线净间距为32.63m。
1.2.工程地质情况
施工范围地层由上至下依次为：（1-2）杂填土；（13-2a）红黏土；（17c-1）强风化硅质岩；（17d-2）中风化灰岩。出入场线隧道拱顶至地表距离为43m，穿越段隧道全部位于中风化灰岩中，区间内岩溶发育，洞内多为充填和半充填红黏土。
本区间地下水主要有三层：（1）上层滞水；（2）基岩裂隙水；（3）岩溶水，岩溶水水量一般～中等。岩溶水具有承压性，随季节变化。
2.总体施工方案
依据图纸设计应先施工纸地区间左线立交段并完成立交段二衬后再施工上部出入场线，但由于现场实施进度情况及整体工期统筹安排出入场线先到达立交段先通过。出入场线掘进工作面超前立交段10m后，施工50m立交段二衬仰拱。纸地区间左线待出入场线二衬仰拱浇筑完成后，进行掘进初支施工。
3.施工控制原则
（1）隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
（2）出入场线初支施工期间，二衬施工及时跟进，初支与仰拱错开间距不得大于30m，且出入场线仰拱浇筑至少超过上穿段5m，使整个上穿段底板起到混凝土栈桥的作用。
（3）钢格栅应在开挖或初喷混凝土后及时架设；钢格栅安装前应清除地脚下虚渣，钢格栅底脚应置于牢固的基础中。
（4）循环进尺宜为1.5m，下穿建筑物以及小净距段开挖施工应不大于0.5m，台阶长度控制在3m～5m之内，围岩稳定性较差时应当缩短循环进尺。
（5）下台阶断面开挖应两侧交错进行，下台阶开挖后仰拱应紧跟。施工中应解决好上下台阶的施工干扰问题，下部应减少对上部围岩、支护的扰动。
（6）施工中，应按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、浇筑二次衬砌的时机提供依据。
（7）上台阶施作钢格栅时，采用扩大拱脚和锁脚锚杆等措施，控制围岩和初期支护变形，必要时施作临时仰拱。
（8）下台阶在上台阶喷射混凝土达到设计强度85%以上时开挖，当岩体不稳定时需缩短进尺，必要时分下台阶左右两部开挖，并及时施作初期支护和仰拱。
（9）下台阶施工时要保证初支钢架整体顺接平直，螺栓连接牢靠。
（10）加强施工管理，严格按标准化、规范化作业，施工中要经常分析岩性变化，围岩参数，不得冒进。根据检测情况及时调整开挖方案、支护形式。
4.岩溶处理措施
4.1.岩溶处理范围
岩溶处理的范围为：隧道结构顶板、边墙外轮廓线外3m范围内、隧道底板以下6m范围内。
4.2.岩溶处理方法
（1）对于钻孔揭露岩溶不大于1m且无充填和半填充溶洞，以及全填充溶洞（充填物强度较低的）均直接采用纯水泥浆进行静压式灌浆。
（2）对于钻孔揭露岩溶1～3m且无充填和半填充溶洞，灌浆一般采用间歇式静压灌浆。第一次灌浆采用水泥砂浆，灌浆时间控制在20min，间歇6h后再灌注第二次，第二次灌浆可采用水泥砂浆或浓浆，若在20min内仍不起压，停止灌浆，间歇6h后再灌第三次，依次类推，直到终孔为止。
（3）对于溶洞高度3～6m无填充溶洞和半填充溶洞，可考虑先投碎石（5～10mm），后采用注浆加固的方法。
5.爆破控制措施
根据工程地质、与既有隧道距离等情况，选择合理的炮眼距离、深度、装药量、起爆顺序等参数，注意提高装药质量和炮口堵塞质量，达到减震的预期目的。爆破设计需进行专项设计，在施工至下穿段控制段落前进行工艺试验，取得实测参数，根据实测参数调整爆破设计，最终控制爆破振动对既有隧道的影响。
（1）爆破设计初步计算结果如下：
由萨夫斯基公式：
V=K（Q1/3/R）α Q=R3（V/K）3/α
V ------- 质点振动速度（cm/s），取V=2
K ------- 介质系数，取k=150，中硬岩150-250。
Q ------- 单段一次起爆的炸药量（kg）。
R ------- 自起爆原点中心到被保护物或观测点的距离（m）。
α-------爆破振动衰减指数，近距离α=1.8，远距离α=1.5，这里取α=1.8。
所以，Q=323（2/150）3/1.8=24.57（kg）
由上式可以看出，爆破的震动影响主观上主要取决于同段的最大装药量，因此，在爆破施工中，严格控制同段位的最大装药量，安全允许振速2.0~3.0cm/s，取2.0cm/s确保施工安全。
（2）爆破进尺确定
结合围岩情况，考虑减小爆破震动，开挖时循环进尺控制在1.5m以内。
（3）爆破参数确定
掏槽眼采用直眼掏槽，比辅助眼深20cm，采用分层装药结构，减小装药集中度，减轻震动。
辅助眼采用连续装药结构，考虑分散均匀装药，减小震动及满足块度要求。
周边眼按光面爆破要求考虑，炮眼间距400～500mm。
（4）起爆顺序
7.过程控制措施
（1）组织保证措施
为保证本工程顺利进行，项目部成立专项施工管理小组，以项目经理为总负责，对整个工序施工前后进行规划管理，项目总工程师负责施工过程中的技术指导工作。同时从现场施工管理、施工放线、安全检查、机械设备校验、文明施工等各环节设专项负责人进行落实，保证施工顺利进行。
（2）安全保证措施
制定专项应急预案，组织开展应急演练，定期组织安全检查。坚持“安全第一、预防为主”的方针、层层落实以各级安全第一责任者为核心的安全生产责任制，以创建高水平的“安全文明施工现场”和“无违章工地”活动为载体，近一步提高施工人员的安全意识、防范能力、全面实现安全文明施工管理目标。
（3）技术保证措施
实施专项技术方案专家评审制度。注重依靠科学和技术进步，采用新技术，在关键工序采用施工效率高的机械，同时，对重难点工程成立科研攻关小组，设立科研课题，联合业主、设计、科研单位和知名院校进行科学研究，攻坚克难。
8.监控测量控制措施
（1）监测点埋设。下穿出入线之前，按照设计要求埋设各种监测点。并安装二台震速检测仪，每天二次对出入线隧道及周边进行监测，必要时加密观测点及次数，（最大允许沉降值10mm，沉降速率1.5mm/d；最大允许爆破震速2.0cm/s）。
图2 出入线JGC1-3监测点沉降值曲线 图3 左线爆破震速监测值曲线
（2）总体监测情况。目前左线隧道下穿出入线已经结束，防水及二次衬砌已经完成，出入线隧道沉降变形已经稳定，最大沉降值为6.9mm，爆破最大震速为1.38cm/s，均控制在允许范围以内（见图2、图3），出入线及纸~地区间隧道整体结构稳定未发生裂缝、变形、渗漏水等异常情况。
9.结束语
本文以武汉地铁纸坊线一期纸坊大街站~地铁小镇站矿山法区间下穿出入场线为背景，研究了矿山法区间在岩溶地层中近距离立交施工过程控制措施，施工过程中采取了一系列的组织、安全和技术措施确保了下穿既有大断面隧道的安全，通过现场实际监测数据表明施工中所采取的过程控制措施对于保证既有大断面隧道的安全稳定和正线隧道的施工安全都非常有效。
参考文献
[1]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].安徽：安徽教育出版社，2004
[2]孔恒.城市地下工程浅埋暗挖地层预加固理论与实践[M].北京：中国建筑工业出版社，2009
论文作者:潘迎春
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
标签：岩溶论文; 隧道论文; 区间论文; 措施论文; 进尺论文; 矿山论文; 围岩论文; 《建筑学研究前沿》2017年第33期论文;