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9 3、礦山法勘察9 3.1、礦山法施工的工藝較多，工法名稱尚沒有統(tǒng)一的規(guī)定，目前常見的礦山法施工的開挖方法一般包括全斷面法,上半斷面臨時封閉正臺階法，正臺階環(huán)形開挖法，單側(cè)壁導(dǎo)坑正臺階法。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。眼鏡工法 中隔墻法。CD法,CRD法 中洞法、側(cè)洞法、柱洞法 洞樁法、PBA法。等方法開挖。9。3。2，礦山法隧道軸線位置選定,隧道斷面形式和尺寸.洞口。施工豎井位置和明、暗挖施工的分界點的選定 開挖方案及輔助施工方法，圍巖加固 初期支護等與工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件密切相關(guān)。巖土工程條件對礦山法施工工法工藝的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面,1.礦山法隧道的埋置深度應(yīng)根據(jù)運營使用和環(huán)境保護要求結(jié)合地層情況通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定、無水地層中、在不影響地鐵運營和車站使用的前提下,宜使區(qū)間隧道處于深埋狀態(tài).以節(jié)約工程費用，但在第四紀土層中往往難以做到，這種情況在選擇隧道穿越的土層時，最好使其拱部及以上有一定厚度的可塑一硬塑狀的黏性土層 以減少施工中的輔助措施費用。有條件時宜把隧道底板置于地下水位以上,在綜合以上考慮的基礎(chǔ)上,隧道的埋深宜選擇較大的覆跨比,覆蓋層厚度與隧道開挖寬度之比,2,礦山法地鐵隧道的結(jié)構(gòu)斷面形式，應(yīng)根據(jù)圍巖條件。使用要求 施工工藝及開挖斷面的尺度等從結(jié)構(gòu)受力 圍巖穩(wěn)定及環(huán)境保護等方面綜合考慮合理確定,宜采用連接圓順的馬蹄形斷面 圍巖條件較好時、采用拱形與直墻或曲墻相組合的形狀.軟巖及土.砂地層中應(yīng)設(shè)仰拱或受力平底板。淺埋區(qū)間隧道、一般采用兩單線平行隧道 巖石地層中則采用雙線單洞斷面較為經(jīng)濟,也有利于大型施工機具的使用，土層中的車站隧道，一般采用三跨或雙跨的拱形結(jié)構(gòu) 巖石地層中的車站隧道，從減少施工對圍巖的擾動和提高車站的使用效果等方面考慮 宜采用單跨結(jié)構(gòu) 礦山法車站隧道、視需要也可做成多層，視地層及地下水條件,環(huán)境條件.施工方法及隧道開挖斷面尺寸的不同。礦山法隧道可選用單層襯砌或雙層襯砌，軌道交通行車隧道不宜單獨采用噴錨襯砌，當巖層的整體性好、基本無地下水，從開挖到襯砌這段時間圍巖能夠自穩(wěn) 或通過錨噴臨時支護圍巖能夠自穩(wěn)時,可采用單層整體現(xiàn)澆混凝土襯砌或裝配式襯砌。雙層襯砌一般用于,級圍巖或車站，折返線等大跨度隧道中,其外層襯砌為初期支護。由注漿加固的地層、錨噴支護及格柵等組合而成.內(nèi)層襯砌為二次支護 大多采用模筑混凝土或鋼筋混凝土,4,開挖方法對支護結(jié)構(gòu)的受力 圍巖穩(wěn)定,周圍環(huán)境,工期和造價等有重大影響 對一般的單雙線區(qū)間隧道和開挖寬度在15m內(nèi)的其他隧道、可根據(jù)地層條件.埋深，機具設(shè)備及環(huán)境條件等,從圖1中選擇合適的開挖方法，車站隧道的開挖方法則要根據(jù)結(jié)構(gòu)型式?？缍燃皣鷰r條件等來選擇、例如。埋置于第四紀地層中的北京西單地鐵車站。采用雙層三跨拱形結(jié)構(gòu)覆蓋層厚度6m，隧道開挖尺寸為26、14m。寬、13.5m.高、采用側(cè)洞法施工,首先開挖兩側(cè)的行車隧道。完成邊洞的二襯及立柱后.再開挖中洞并施作中洞拱部及仰拱的二襯.側(cè)洞采用雙側(cè)壁導(dǎo)洞法開挖 埋置于巖石地層中的大跨度單拱車站隧道.當?shù)貙虞^差或為淺埋時，多采用品字形開挖先墻后拱法施工 在,類圍巖中的深埋單拱車站、也可采用先拱后墻法施工，圖1.中小跨度單跨地鐵隧道的開挖方法、關(guān)于輔助施工方法、在土 砂等軟弱圍巖中。遇下列情況在隧道開挖前應(yīng)考慮使用輔助施工方法,1.采用縮短進尺，分部開挖和及時支護等時空效應(yīng)的綜合利用手段仍不能保證從開挖到支護起作用這段時間內(nèi)圍巖自穩(wěn)時、2,在隧道上方或一側(cè)有重要建、構(gòu) 筑物或地下管線需要保護、采用以上時空效應(yīng)綜合利用手段或設(shè)置臨時仰拱等常規(guī)方法仍不能把隧道開挖引發(fā)的地面沉降控制在允許范圍以內(nèi)時。3 開挖及出渣等需要采用機械化作業(yè)或因工期要求 不允許通過以上縮短進尺等措施作為主要手段來穩(wěn)定圍巖和控制地表沉降時,4，需處理地下水時 作為穩(wěn)定圍巖和控制地面沉降的輔助施工方法大致可分為預(yù)支護和圍巖預(yù)加固兩類,常用的預(yù)支護方法有超前桿或超前插板 小導(dǎo)管注漿，管棚，超前長樁 預(yù)切槽.管拱和超前蓋板等.圍巖預(yù)加固有垂直砂漿錨桿加固和地層注漿等，作為地下水處理的輔助施工方法有降排水法 氣壓法。地層注漿法和凍結(jié)法。輔助施工方法的選擇與地層條件，隧道斷面大小及采用目的等因素有關(guān) 并對工程造價和施工機具的配置等產(chǎn)生直接影響、5 預(yù)支護與圍巖預(yù)加固。工程實踐和理論分析證明，隧道開挖過程中，圍巖應(yīng)力狀態(tài)的改變和松弛將波及開挖面前方一定范圍內(nèi)的地層.所以提高開挖面前方土體強度和改善其受力條件，是保證開挖面穩(wěn)定和控制開挖產(chǎn)生過大沉降的重要手段。因此,預(yù)支護和圍巖預(yù)加固就成為土質(zhì)淺埋隧道中經(jīng)常使用的施工措施。所謂預(yù)支護、就是在隧道開挖前、預(yù)先設(shè)在隧道輪廓線以外一定范圍內(nèi)的支護，有的還與開挖面后方的支架等共同組成支護體系，超前桿和小導(dǎo)管注漿是一般土質(zhì)隧道采用較多的預(yù)支護方法 前者適用于拱頂以上黏性土地層較薄或為粉土地層，后者多用于砂層或砂卵石地層,它們能有效地防止頂部圍巖坍塌、在一定程度也有利于提高開挖面的穩(wěn)定度。但由于預(yù)支護長度短.一般3m。5m、在特別松軟的地層中，難以有效地支承開挖面前方破壞棱體上方的土體,此外，對限制土體變形的作用也不夠明顯、所以國外在對地層擾動大或開挖成型困難的超淺埋隧道。多連拱隧道和平頂直墻隧道、都無例外地采用了管棚等大型預(yù)支護手段、管棚和超前長樁是對傳統(tǒng)預(yù)支護手段的重大改進.不僅把預(yù)支護長度增加到10m。20m以上.有的還在開挖面前方形成空間剛度很大、縱橫兩個方向均能傳力的傘狀預(yù)支護體系、因而對控制開挖產(chǎn)生的地面沉降特別有效,一種常見的超前長樁是意大利人開發(fā)的旋噴水平樁、利用專用設(shè)備,根據(jù)土層分別選用不同的注漿方法及注漿材料，可以在隧道外周構(gòu)筑直徑0，6m.2 0m的砂漿樁、在砂性土中 采用單管法、使用水泥漿加固.砂漿樁的直徑為0.6m.0。8m、在淤泥和黏性土中,采用雙重管法 用壓縮空氣，水泥漿加固 砂漿樁的直徑為1、2m、若采用三重管法,用壓縮空氣.水,水泥漿加固,砂漿樁的直徑可達2.0m。管拱實際上是一種直徑達2m的巨型鋼筋混凝土超前長樁、它同時又作為隧道主要承載結(jié)構(gòu)的一部分.米蘭地鐵verriezia車站采用了這一技術(shù)，車站主體為凈跨22,8m。凈高16m的單拱隧道,開挖寬度達28m.覆蓋層厚度為4m。5m,埋置于砂礫和粉細砂組成的地層中。先在墻腳處開挖兩個側(cè)導(dǎo)洞并澆筑混凝土.在車站兩端的豎井內(nèi)沿隧道頂部依次頂入12根覆蓋整個車站的鋼筋混凝土管，在管內(nèi)充填混凝土、從側(cè)導(dǎo)洞沿拱圈每隔6m開挖一個弧形導(dǎo)洞、施作支承頂管的鋼筋混凝土拱肋.在管拱的下面開挖隧道、施作仰拱.實測施工引起的地面沉降為10mm.14mm、預(yù)切槽法是在隧道開挖前,沿隧道外輪廓用專用設(shè)備切出一條1,5m,5.0m的深槽.當為土質(zhì)隧道時必須用噴混凝土立即充填、形成一個預(yù)拱.它可用于開挖斷面積為30m2 150m2,土質(zhì)比較均勻的隧道,圍巖預(yù)加固多用于淺埋隧道或?qū)Φ孛娉两悼刂铺貏e嚴格的隧道。其中垂直砂漿錨桿加固,是在地面按一定間距垂直鉆孔后，設(shè)置一直伸到拱外緣的砂漿錨桿、用以加固地層，注漿法則常與封閉地下水的目的配合使用。7。地下水對礦山法施工隧道的設(shè)計，施工.使用以及由它引發(fā)的環(huán)境問題的影響。主要表現(xiàn)在以下兩個方面.一是隧道施工中,地下水大量涌入,不僅影響正常作業(yè).嚴重的還會導(dǎo)致開挖面失穩(wěn)、事故統(tǒng)計資料表明，塌方總量的95,都與地下水有關(guān)。二是在某些地層中由于施工降水措施不當,或在隧道建成后的運營過程中。由于長期滲漏造成城市地下水位的大幅度變化。引起周圍建筑物因沉陷過大而破壞 此外，在粉狀土中長期滲漏會把土顆粒帶進隧道。最終將削弱對隧道的側(cè)向和底部支撐.嚴重時可導(dǎo)致隧道破壞。地下水的處理.必須因地制宜 結(jié)合隧道所處地質(zhì)條件 環(huán)境條件及施工方法等，選擇經(jīng)濟、適宜的方法。9，3,3、本條規(guī)定了礦山法的重點勘察內(nèi)容。1,3.第四紀覆蓋地區(qū)土層的密實度，自穩(wěn)性，地下水，飽和粉細砂層等，基巖地區(qū)的基巖起伏,結(jié)構(gòu)面。構(gòu)造破碎帶。巖層風化帶,巖溶 地熱，溫泉 膨脹巖等。以及隧道分布范圍內(nèi)的古河道.古湖泊，地下人防、地下管線 古墓穴 廢棄工程殘留物等均是影響礦山法隧道施工安全的重要因素。應(yīng)重點查明其分布和范圍.對人體帶來不良影響的各種有毒氣體,以及能形成爆炸?；馂?zāi)等可燃性氣體,統(tǒng)稱為有害氣體.除洞內(nèi)作業(yè)生成的以外。從地層涌出的有害氣體主要包括缺氧空氣.硫化氫。H2S.二氧化碳，CO2.二氧化氮 NO2、有機溶液的蒸氣及甲烷等天然氣，其中垃圾及沼池回填地中的甲烷屬可燃性氣體。由于它的比重僅約為空氣比重的一半，極易沿地層的裂隙上升到地表附近、是隧道施工中遭遇頻度最高的一種有害氣體.硫化氫氣體主要產(chǎn)生于火山溫泉地帶 它可燃、能引起人員中毒 還會腐蝕襯砌結(jié)構(gòu),缺氧氣體多出現(xiàn)在以下地層中,1，在上部有不透水層的砂礫層或砂層中。由于抽取地下水或用氣壓法施工等原因。使地下水完全枯竭或含水量大量減少,如果地層中含有氧化亞鐵等還原物質(zhì)或有機物等.就會與空氣產(chǎn)生氧化作用而消耗氧氣、使之變?yōu)槿毖鯕怏w。2，含有甲烷或其他可燃氣體時.在通風不良的隧道或豎井中,因施工作業(yè)大量消耗氧氣.使空氣中氧氣濃度降低、也會導(dǎo)致缺氧,人體吸入氧氣濃度低于18，的缺氧空氣而產(chǎn)生的各種病癥。稱為缺氧癥 低于10,時能造成神志不清或窒息死亡 5、隧道突水、涌砂、開挖面坍塌.冒頂 邊墻失穩(wěn).洞底隆起，巖爆 滑坡,圍巖松動等是礦山法施工常見的工程地質(zhì)問題.會給隧道施工帶來災(zāi)難性的后果,勘察過程中應(yīng)根據(jù)所揭露的地質(zhì)條件,預(yù)測其可能發(fā)生的部位并提出防治措施建議,是礦山法勘察的重要內(nèi)容之一，9，3 5 掘進機是一種先進 高效的開挖設(shè)備，它根據(jù)以剪裂為主的滾刀破巖原理。充分利用了巖石抗剪強度較低的特點 尤其適用于長隧道的施工.但它也存在以下問題。1 掘進機掘進速度取決于巖石硬度,完整性和節(jié)理情況 節(jié)理越密。掘進越快、節(jié)理方向與掘進方向的夾角在45。左右,掘進速度較快，節(jié)理平行或垂直掘進方向、速度較慢、在軟巖中最快 但在斷層。溶巖發(fā)達區(qū)則問題較多，還出現(xiàn)過難以用正常方法掘進的實例，因此 事前對沿線地質(zhì)進行深入細致的調(diào)查。對掘進機的選型.設(shè)計、估算工程進度等都至關(guān)重要.2.工作中刀片消耗極大.需要經(jīng)常更換。9，3,6。爆破對地面建筑和居民的主要影響表現(xiàn)在爆破地震動效應(yīng)和爆破噪聲，爆破地震動在達到一定的量值之后。不僅引起建筑物的裂損和破壞，而且也會影響居民的正常生活，大量的試驗觀察結(jié)果表明.地震動對建筑物的破壞和對居民的影響與爆破產(chǎn)生的地面震動速度關(guān)系極大 爆破噪聲也與爆破地面震動速度關(guān)系密切 所以各國大都把爆破產(chǎn)生的地面震動速度作為評價爆破次生效應(yīng)的基礎(chǔ)。制定出建筑物和人員所能承受的地面安全震動速度標準.據(jù)現(xiàn)行國家標準、爆破安全規(guī)程.GB,6722規(guī)定。不同類型建筑物地面安全震動速度為.土窯洞、土坯房 毛石房屋。1，0cm。s。一般磚房,非抗震的大型砌塊建筑物 2cm.s,3cm、s、鋼筋混凝土框架房屋，5cm。s,9.3、7.洞樁、柱,法一般用于城市軌道交通工程的暗挖車站工程。通過先施工上下導(dǎo)洞,在上導(dǎo)洞中向下導(dǎo)洞中施作立柱或樁、柱下要施作基礎(chǔ),通常樁或柱需要承擔上部荷載。邊樁還要承擔側(cè)向巖土壓力 在樁或柱體的支護下 再進行車站的開挖,這種開挖方式又稱為PBA法或暗挖逆筑法 勘察時.根據(jù)該工法的特點提供地基承載力。樁基承載力及變形計算的巖土參數(shù),以及側(cè)向土壓力計算參數(shù)是勘察工作的重要內(nèi)容。9,3 8.氣壓法是在軟弱含水地層中，向開挖面輸送能抵抗水壓力的壓縮空氣 以控制涌水,保證開挖面穩(wěn)定的一種開挖隧道的方法、覆蓋層厚度,土的粒徑，顆粒組成.密度，土的透氣性、地下水狀態(tài)和隧道開挖斷面的大小等對壓氣作用的效果影響很大、一般在黏性土地層中，壓氣效果顯著、在粉土地層中。由于透水性小 壓氣效果較好,但當覆蓋層薄和氣壓高時 有造成地表隆起的危險。而氣壓過低又容易使隧道底部呈現(xiàn)泥濘狀態(tài)。引起開挖面松弛。這時、應(yīng)結(jié)合實際情況。及時調(diào)整氣壓,在透水性和透氣性大的砂土地層中。當開挖面的頂部有一層不透水的黏性土層時，也是一種使用氣壓法施工的較好條件，如果砂土中黏土成分占30,40,則有一定的壓氣效果 在黏土含量在15、20.以下的砂層中.當覆蓋層薄或上部無不透水層時，過高的氣壓有使地表噴發(fā)的危險，此時往往需要與注漿法或降低地下水位法同時使用，當隧道開挖斷面較大時,由于隧道底部的氣壓無法平衡外部的水壓力、有可能出現(xiàn)涌水甚至是流砂，而隧道頂部由于,過剩壓力,而導(dǎo)致的地層過度脫水 又極易引起地層坍塌，