劉 棟

（廣州地鐵設計研究院股份有限公司,廣東 廣州 510030）

0 引言

在現(xiàn)代城市交通系統(tǒng)中，地鐵作為一種快速、便捷、環(huán)保的公共交通方式，為人們的出行帶來了極大的便利[1]。隧道作為地鐵線路的重要組成部分，對于地鐵線路的安全性和運營效益起著至關(guān)重要的作用。因此，隧道設計的科學性和合理性對于地鐵建設至關(guān)重要。隨著地鐵建設規(guī)模的不斷擴大和復雜地質(zhì)條件的增加，傳統(tǒng)的隧道設計方法已經(jīng)不能完全滿足實際需求[2]。礦山法施工技術(shù)作為一種新興的隧道設計和施工方法，逐漸受到了廣泛關(guān)注和應用[3]。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，礦山法施工技術(shù)具有更高的靈活性和效率，能夠解決復雜地質(zhì)條件下的難題，提高工程施工的質(zhì)量和效率。該文以福州地鐵6 號線林浦站—樟嵐站區(qū)間的隧道設計為例，探討和研究基于礦山法施工技術(shù)的區(qū)間隧道設計。通過對設計過程的總結(jié)和展望，提出基于礦山法施工技術(shù)進一步完善隧道設計的建議，希望該文的研究成果能夠為地鐵隧道設計領(lǐng)域的發(fā)展提供啟示和支持，進一步推動城市交通系統(tǒng)的現(xiàn)代化建設。

1 工程概況

該項目施工范圍臨近地鐵6 號線林浦站—樟嵐站區(qū)間、6 號線樟嵐站B 號出入口、6 號線樟嵐站－梁厝站區(qū)間及6 號線樟嵐出入場線區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)；燕浦河河道平面上與6 號線樟嵐站－梁厝站區(qū)間及6 號線樟嵐出入場線區(qū)間垂直相交布置，燕浦支河河道平面上與6 號線林浦站—樟嵐站區(qū)間、6 號線樟嵐站B 號出入口垂直相交布置，工程概況詳情見表1。

表1 工程概況表

樟嵐站（原蘆岐站，以下均稱“樟嵐站”）為6 號線第三個車站。6 號線林浦站—樟嵐站區(qū)間起點位于林浦站，沿福泉高速公路南側(cè)往東南方向行進，中部下穿福泉高速公路，進入樟嵐站，上行線里程為SK1+329.571~SK3+799.407，全長2 469.836 m，寬度為5.0 m，結(jié)構(gòu)底板埋深16.00~83.00 m，埋深標高-1.29~-19.70 m，擬采用盾構(gòu)法+礦山法施工。

2 基于礦山法施工技術(shù)的區(qū)間隧道設計施工要點

2.1 前期準備與方案設計

在實施礦山法隧道施工前，需要進行詳細的方案設計，包括確定開挖順序、盾構(gòu)井的位置、隧道斷面形狀、支護方式等[4-5]。同時，還需制定詳細的施工計劃，包括開挖速度、支護周期等，礦山法隧道與盾構(gòu)井的接口結(jié)構(gòu)立面圖如圖1 所示。

圖1 6 號線林浦站—樟嵐站區(qū)間礦山法隧道與盾構(gòu)井接口立面圖

6 號線林浦站—樟嵐站區(qū)間線路出林浦站向東走行到達樟嵐站，分別在里程SK2+484.557 設置一處中間風井兼聯(lián)絡通道，在里程SK3+530.000 設置一處明挖盾構(gòu)井兼聯(lián)絡通道。區(qū)間隧道覆土最大厚度74 m，最小厚度13.4 m。礦山法穿越主要地層為（8-1）中風化花崗巖，圍巖等級為Ⅲ~Ⅳ。暗挖隧道初期支護采用C25 噴射混凝土（早強），P6；二襯結(jié)構(gòu)采用C40 模筑混凝土，P12。

2.2 盾構(gòu)井開挖

基于礦山法施工技術(shù)進行施工的過程中，盾構(gòu)井是一個關(guān)鍵的步驟。它通常涉及區(qū)間隧道的進出口以及盾構(gòu)機的安裝和運行。

盾構(gòu)井的位置是根據(jù)工程設計、隧道線路和地質(zhì)情況來確定的。井口的位置應該考慮盾構(gòu)機的進出口，同時要保證施工的安全性和效率。在該工程中，盾構(gòu)井位于隧道的起點或終點。在確定盾構(gòu)井位置前，需要進行詳細的地質(zhì)調(diào)查和勘探，以了解地下地質(zhì)情況、地層性質(zhì)、地下水位等。這些數(shù)據(jù)將有助于確定盾構(gòu)井的位置并確保位置設置的安全性。透水量對盾構(gòu)井位置的確定至關(guān)重要。透水量（Q）可以使用達西公式進行估算，如式（1）所示：

式中，k——滲透系數(shù)；A——過濾面積；i——水頭損失；n——滲透率系數(shù)；S——水頭落差。如果盾構(gòu)井位置的地下水位變化較大，則需要計算并預測地下水位在施工過程中的變化。如果地下水位的變化幅度超過了1 m，即發(fā)生較大的變化時可能會對隧道施工產(chǎn)生顯著影響；如果地下水位的變化在0.5 m 以下，被視為變化不大，對施工影響較小。采用常規(guī)的土方開挖方法完成盾構(gòu)井的開挖，具體的開挖流程如圖2 所示。

圖2 盾構(gòu)井開挖流程

在盾構(gòu)井開挖前需要進行準備工作，包括確定開挖位置、清理現(xiàn)場、設置施工圍擋等。施工圍擋用于防止土方坍塌，保護施工人員和設備安全。盾構(gòu)井的開挖通常從頂部開始，使用挖掘機、鉆機等設備逐層進行土方開挖。開挖的過程中要確保土方的穩(wěn)定，避免坍塌。開挖后需要進行土方的運輸和處理，使用裝載機、運輸車等設備將土方運出盾構(gòu)井，并根據(jù)需要進行臨時堆放或處理。頂部開挖后，進行盾構(gòu)井側(cè)壁的開挖，最后進行底部的開挖。底部開挖需要更小型的設備，以確保在狹窄的空間內(nèi)完成開挖。盾構(gòu)井開挖過程中，需要根據(jù)地質(zhì)情況和土方穩(wěn)定性，設置錨桿進行支護和加固。在開挖過程中，為解決遇到地下水滲入的情況，需要設置排水設施，將地下水排出盾構(gòu)井，以確保施工現(xiàn)場的安全。在開挖過程中，需要進行地下水位監(jiān)測、土方變形監(jiān)測，以確保土方的穩(wěn)定性和支護效果。在盾構(gòu)井開挖完成后，對施工現(xiàn)場進行清理和整理，確保沒有殘留的材料和設備，為后續(xù)的盾構(gòu)機安裝和施工做好準備。

2.3 支護與加固

2.3.1 錨固支護

該工程通過錨桿等材料將巖體固定在隧道周圍，增強巖體的穩(wěn)定性。在進行錨固支護前，清理支護面和施工現(xiàn)場，確保支護面的光滑和清潔，以便錨桿的黏結(jié)和固定。之后將錨固桿預先安裝到支護面上，根據(jù)設計要求和施工方案確定錨桿的數(shù)量和位置，在中間風井位置（SK2+484.557）以及明挖盾構(gòu)井位置（SK3+530.000）區(qū)域定下錨桿，錨桿的直徑為32 mm，使用鉆機在支護面上鉆孔，將錨桿埋入孔中，錨桿之間的距離為50 mm，深度相同，錨桿材質(zhì)為鋼筋，破斷強度不低于490 MPa。在鉆孔中注入灌漿材料，即混凝土或聚合物灌漿，灌漿的作用是填充鉆孔，增加錨桿與巖體之間的黏結(jié)力。將錨桿插入灌漿的鉆孔中，確保錨桿與巖體緊密接觸。待灌漿固化后，錨桿就會與巖體固定在一起。有些錨固系統(tǒng)允許錨桿的伸縮，以適應地質(zhì)變化和隧道的變形。在錨桿安裝過程中，需要根據(jù)實際情況調(diào)整錨桿的伸縮量l，伸縮量的計算公式如式（2）所示：

式中，ΔL——地質(zhì)變形或隧道變形引起的錨桿位移量；Δd——錨桿的初始伸縮量。灌漿固化需要一定的時間，在開始下一步工作前，需確保灌漿已經(jīng)充分固化，以確保錨固的穩(wěn)定性。在錨固支護過程中，進行實時的監(jiān)測和質(zhì)量控制，確保錨固的效果符合設計要求。

2.3.2 二次襯砌

在基于礦山法施工技術(shù)的區(qū)間隧道設計中，二次襯砌是保障隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全的重要環(huán)節(jié)。二次襯砌階段仍需關(guān)注結(jié)構(gòu)混凝土與鋼管片接觸部位的支護，通過在對應部位焊接錨筋，并在縱向筋與鋼管片的搭接處采用L 字形焊接的方式增強連接強度。采用混凝土管片需在二次襯砌時繼續(xù)注意支護措施，在制作混凝土管片時，保證鋼筋錨固在管片頭部，然后連接其他鋼筋，確保整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。模板立模采用16#槽鋼制作的碹骨作為模板支撐，碹骨間距仍應保持在1 000~1 500 mm 之間。碹骨底腳處加型鋼橫撐，以避免澆混凝土時側(cè)墻內(nèi)移。在進行二次襯砌時，對碹骨和模板進行加固，防止模板傾倒和坍塌。在二次襯砌的混凝土澆筑過程中，均勻布置振搗點，控制振搗程度，確保混凝土的質(zhì)量，遵循四個標準“不出現(xiàn)氣泡、混凝土不下沉、表面不泛漿、表面形成水面”，以此保持混凝土澆筑的連續(xù)性，以保障隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

3 結(jié)語

綜上所述，該文通過對福州地鐵6 號線林浦站—樟嵐站區(qū)間的隧道設計進行研究，探討了礦山法施工技術(shù)在區(qū)間隧道設計中的應用優(yōu)勢和適用性。該文從確定盾構(gòu)井的位置，分析如何進行盾構(gòu)機的安裝調(diào)試等方面總結(jié)了基于礦山法施工技術(shù)的區(qū)間隧道設計施工要點，以便施工順利推進。希望該文的研究成果能夠為類似項目的設計和施工提供有益的經(jīng)驗和指導，為地鐵隧道設計領(lǐng)域的發(fā)展作出一定貢獻，推動未來地鐵線路的建設和運營，推動城市交通系統(tǒng)的發(fā)展。