地铁施工矿山法运用分析

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1、地铁施工矿山法运用分析浅埋暗挖法和盾构法在石家庄的适应性对比无水砂卵石层适应性对比1盾构法。石家庄下层中砂中均含有卵石，为典型的砂卵石地层。其基本特征是:结构松散、无粘聚力，卵石粒径大小不等，且卵石空隙多被中、粗砂所填充，在无水状态下,颗粒之间点对点传力，地层反应灵敏。刀盘旋转切削时，刀盘与砂右层接触压力不等，导致刀头振动，在顶进力作用下很容易破坏原来的相对稳定或平衡状态而产生坍塌，引起较大的围岩扰动，使开挖面和洞壁失去约束而产生不稳眾，从而引起较大的地层变形。结合北京地铁的经验［1］,盾构在这种地层小掘进的特点及所受的不利影响主

2、要表现在以下儿个方面：1）隧道开挖工作面稳定性控制问题。由于砂卵右地层的稳定性差，开挖工作面易于出现坍塌，因此开挖工作面的稳定性控制是保证隧道安全正常开挖的前提。2）切削土体颗粒与刀盘摩擦大，刀盘和螺旋输送机以及密封舱内壁磨损严重。3）盾构机内壁建立土压平衡比较困难;该地层易塌陷，不易保持开挖面稳定。4）掘进时必须考虑釆用理想的添加材料，以有效解决切削土体的流塑化问题。5）道具的磨损成本和更换的工作量，降低了有效工作时间，增加了施工风险，还直接导致单位掘进成本的提高［2］。2浅埋暗挖法。地下水深度是限制城市隧道应用浅埋暗挖工法的最

3、大因素。地下水的存在往往提高了浅埋暗挖法的施工风险和工程造价。对于石家庄勘察钻孔内没有发现地下水，因此石家庄地铁区间隧道设计时可暂不考虑地下水影响。施工期间加大超前地质预报的密度，在穿越局部存水地层时及时提前降水。基于浅埋暗挖法施工上的灵活性，因此对上述地层的处理较容易，但是由于砂土的自稳性较差，故应着重注意超前支护形式和参数的设计，在开挖前做好超前支护，并需要施工各步骤紧凑循环跟进，防止出现失稳塌方的情形。地表沉降控制对比采用盾构法修建时，盾构机的掘进对地层的扰动很小,引起的地表沉降也较小，同时可以在封闭的管片环后进行高压二次注

4、浆，并采取控制盾构掘进速度和出土量等措施来控制地表的沉降［3］。采用浅埋暗挖法施工时，必须严格遵守“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”十八字方针，通过认真的注浆和采取强有力的超前支护并且支护及时，也能有■效地控制地表沉降。地铁工程造价冃前我国仍处于发展中国家，工业水平还比较低，材料、工艺、机电一体化水平距发达国家还有一定距离，盾构机械大多是靠进口，施工企业还是劳动密集型的，人工费用较低，机械费用较高，因此从总体水平看，目前我国盾构法造价比浅埋暗挖法要高。表1和表2分别为矿山法和盾构法施工造价表。施工进度盾构法日平均进

5、尺5m〜7m,月平均进尺180m左右。但是在工期紧张的情况下没有办法加快掘进速度。对于石家庄少水甚至无水的地下水条件，浅埋暗挖法预计口平均进尺两个循环，月平均进尺50m〜80m。对于工期紧张的情况下，可以利用竖井开设多个工作面齐头并进。施工场地比较石家庄地铁应用土压平衡盾构机，始发场地2500m2,接收场地1000m2o始发井接收井多结合车站结构，一般设于主干道上，对交通影响巨大。石家庄轨道交通1号线下穿的中山路为石家庄东西向主路，日常交通繁重。巨大路中施工场地必然会对日益拥堵的交通雪上加霜。浅埋暗挖法施工竖井一般需要1500m2

6、,且可设于路边，后通过斜井连接止洞进行开挖，对城市交通的影响相对较小。结论1）在石家庄地区采用矿山法和盾构法均各有优势。2）矿山法虽然施工进度比盾构法慢，但是可以通过增加临时施工竖井开设多个工作面，灵活应对工期变化。3）石家圧地区没有地下水的影响，采用矿山法较盾构法更廉价，尤其是对于相对较短的区间优势更大。4）城市地铁区间大多穿梭于市政道路下方，然而市政道路下正是各种管线密集的地方，由于地铁施工引起的地表沉降往往导致管线的破裂，造成严重后果，采用矿山法施工可以在洞内采取各种辅助施工措施来保证隧道上方建筑物的安全，而不影响交通，釆用

7、盾构法施工时，辅助施工措施只能通过地表进行，受场地限制较大。5）只要严控施工质量，可以使隧道变形和施工安全处于可控状态。综上所述，在石家庄这种无地下水的砂层夹卵石地层条件下，矿山法的优势也是比较多的，对工法的选择不能以点代面，应针对具体工程进行工法比较，找出最适合的施工方案。矿山法设计方案开挖方法一般情况下，当开挖断面宽度大于10m时，应优先采用cRD工法或cD工法；当开挖断面宽度小于10m时，应优先采用正台阶法;在特殊条件下可考虑采用双侧壁导洞法。石家庄地铁区间隧道的开挖断而宽度为7m左右，因此釆用上下台阶法施工比较适合。第一台

8、阶长度取2.5m[5]。上下台阶的分界线在格栅连接点位置，先开挖上台阶土方并喷射混凝土支护，再开挖下台阶土方并支护，支护封闭成环。支护方式矿山法设计的地下工程一般采用复合式衬砌，复合式衬砌由初期支护、隔离层和二次衬砌组成。初期支护在二次衬砌施作前应