9.3 】 矿山法勘察 【 9.！3.：1  矿山法施【工的工艺较多工法】名称尚没有统—一的规定目前常见的！。矿山法？施工的？开挖方法一般—包括全断面法、上半！断面临时封闭正【台阶法、正台阶环】形开挖法、单侧【壁导：坑正台？阶，法、双侧壁导坑【法（眼？。镜工法）《、中隔墙法（CD法！、，CRD法）、—中洞法、侧洞法、】柱洞：法、：洞，桩法（PB》A法）等方法开挖 ！ 9.3】.2  《矿山法隧道轴线位置！选定隧道断面形式和！。尺寸洞口、》施工竖井位置和明、！暗挖施工《的分：界点的选定》开挖：方案：及辅助施工方法【围岩加固、初期【支护等与工程地质条！件和水文地质—条件密切相关岩【土工程条件对矿山】法施工工法工—艺的影响主要体【现在以下几个—方面 ？  —   1  矿【山法隧？。。道，的埋置深度应根据运！营使用和《环境保护要求结【合地层情况通过技术！经济比较确定无水】地层中在《不影响地铁运营【和车站使《用的前提下宜使【区间隧道处于深埋状！态以节约工程—费用但在第四纪【土层中？往往难以做到这【种情况在选》择隧道穿越的土层】时最好使其拱部【及以：上，有一定厚《度的可塑一硬—塑，状的黏性土》层以减？少施工中的》辅助措施费用有【条件：时宜把隧《道底板置于地下水】位，以上在综合》。以上考虑《的基础上隧道的埋】深宜选择《较大的覆跨比（覆】盖层厚度与隧道开】挖宽度？之比）？ ？     2 ！ 矿山法《地铁隧道的结构断】面形式应根据围【岩条：件、使用要求施工】工艺及开《挖断面的尺度等从结！构受力、围岩稳定】及环境保护等方【面综合考虑合理确定！宜，采用连接圆顺的马蹄！形断面围岩》条件较好《时采用拱形与直【墙或曲墙相组合的形！状软岩？及土、砂《地，层中：应设：仰拱或受力》平底板浅埋区—间隧道？一般采用两》单线：平行隧道岩》石地：层中则采用双—线单洞断面较为经济！也有利于《大型施工机具的使】用 【    土》层中：的车：站隧道一般采用【三，跨或双跨的拱—形结构？；岩：石地层中的车—。站，隧道从减《少，施工对围岩的扰动】和提高？车站的使用效果【等方面考虑宜采用单！跨结构矿《山法车站隧道视需】要也：可，做成多层 —     】视地：层及地下《水条件、环境—条件、施工方—法及隧道开挖断面】尺寸的不同矿山【法，隧道可选用单层衬】砌或双层衬》砌轨：道，。交通：行车隧道《不宜：单独：采用喷锚衬砌当【岩层的整体性好、】基本无地下水从开挖！到衬砌这段时—间围岩能够》自稳或通过》锚喷临时支护围岩】能够自稳《时可采用《单层：整体现浇《混凝土衬砌或装【配式衬砌双》层衬砌一般》用于Ⅴ、Ⅵ级—围岩或车站、—折返线等大跨度隧】道中其？。外层：衬砌为初《。期支护由《注浆加固的》地层、锚《喷支：护及格栅等组—合而：。成内层衬砌为二【次，支护大？多采用模筑混—凝，土，或钢筋混《凝，土   ！  4？  开挖方法—对支护结构》的受：力，、围岩稳定、—周围：环境、？工期：和造价等有重大影响！对一般的单双—线区间隧《道，和开挖宽度在15】m内的？其他隧道可根据地层！条件、埋深、机【具设备及环境条【件等从？图1中？选择：合适：的开挖方法车站隧道！的开挖方法则—要根据结《构型式、跨度—。及，。围岩条？件等来选《择例：如埋置于第》四纪地层中的北京西！。单地铁车《站采用双层三跨【拱形：结构覆盖层厚度6】m隧道开挖尺寸为】26.？。14m（宽）×13！.5m（高）采【用侧洞法施》工首先开挖》两侧的行车隧—道完：成边洞的二衬及立柱！后再开挖中洞并【施作中？洞拱部？。及仰拱的二衬；侧】洞采用双侧壁导【。洞法开挖埋置于【岩石地层中的大跨】度单拱车站隧道【当地层较差》或为浅埋时》。多采用？品字形开挖先墙后拱！法施工；《在Ⅴ、Ⅵ《类围岩中的深埋单拱！车站：也可采用先拱后墙】法施工 ！ ， 》图1  中小跨度单！跨地铁隧道》。的，开挖方？法 ：。    】。 关于辅助施工方】法在：土、砂？等软弱围岩中遇下列！情，况，在隧道开挖前—应，考虑使用辅助施工方！法 —         ！1）采用《缩短进？尺、：分部开？挖和及时支护等【时空效应的综合利用！手段：仍，不能保证从》开挖到？支护起作《用这段时间内围岩自！稳时 —       】  2）《在隧道上方》或一侧有重要建（】构）筑物或地—下管线需要保护【采用以上《时空效应综合利【用手段或设置临时】仰拱等常《规方法仍不能把【隧道开挖引发的【地面沉降控制在允许！。范围：以内时？ ：。     】  ：  ：。 3）开挖》及出：渣等需要采用—机械化？作业或？因工期要求不允许通！过以上缩短进尺等措！施作为？主要手段来稳—定围岩？和控：制地表沉降时—。 —     》   4）需处理】地下水时 》 ： ， ，     作—为稳定围岩和控制】地面沉降《的辅助施工》方法大致可分为【预支护和围岩预加固！。两类常用的预支护】方法有？超前：杆或超前插板—、小导管注浆—、管棚、《超前长桩、预切槽】、管拱和超前盖板】等；围？岩，预加：固有垂直《砂浆锚杆加》固和地层注浆等作】为地下水处》理的辅助施工方法】有降排？水法、气《压法、？地层注浆法和冻结法！ 》     辅助施】工方法？的选择与地》层条件、隧》道，。断面大小《及采用目的等—因素有关并对工【程，造价和施工》机具的？配置等产生直接影响！ ，     ！5  ？预支护与围岩预【加固工程实践—和理：论分：析证明隧道开挖【过程：中围岩应力状态【的改变？和松弛将波及开挖】面前方一定范—围内的？。。地，。层所以提《高开挖面前方土体强！度和改善《。其受力条件是保证开！挖面稳定和控制【。开挖产生过》大沉降的《重要手？段，因此预支护》和围岩预加固就成为！土质浅埋隧道—。中经常使用的—施工措施 —  》   所《谓预支护就是—在隧道开挖前预先】设，在隧道轮廓线以【外一定范围内的【支护有的还与—开挖面后方的—支架：等共同组成支护【体系超前《杆和小导管注—浆是一？般土质隧道采—用较多的预支—护，方，法前者适《用于拱顶以》。。上黏性土地层—较薄或为粉土—。地层后者多用于【砂层或砂卵石地层】它们能有效》地防止顶部围—岩坍塌在一定程【度也有利于提—高开挖面的稳定【度但由于预支护长度！短（一般3m～【5m）在《特别松软的》地层中难《以，有效地？支承：开挖面前方破—坏棱体上《方的土？体；此外对》限制土？。体变形的作用也不】。够明显所以》国外在对地层扰动】大或开挖成型困难】的超浅埋隧》道、多连拱隧—道，和平顶直墙隧—道都无例外》地采用了管棚等大】。型预支护手段 】 ？     管棚和】超，前长桩是对传统预支！护手段的重大改进】不仅把预支》护长度增加到10m！～20m《以上有的还在开挖面！前方形成空间刚度很！大，、纵：横两个方向均能传力！的伞状预支护体系】因，而对控制开挖产生】的地面沉降特—别有效一种常见【。的超：。前长桩是意大利人开！发的旋喷水平桩利】。用专用设备根据【土层分别选用不同的！注，浆，方法及注浆材料可】。以在隧道外周构筑直！径0.6m～2【.0m的《砂浆桩？（在砂性土中采用单！管法使？用水泥浆《加固砂浆《桩的直径《为0.6m～0.8！m；在？淤泥和黏性》土中采用双重管法用！。压缩空气《＋水泥浆加固—砂浆桩的直径为1】.2m若采用—三重管法《用压：缩空气＋水＋水泥浆！加固砂浆桩的直径】可达2.0m）【  【   管拱实际上】是一种？。直，径，达2m的巨型钢筋】混凝土超《前长桩它同时又作】为隧道主要承—载结构的一部分米】。兰地铁？verriezi】a车站采用了—这一技术车站主体】为净跨22.8m】、净高1《6，m的：单，拱隧道开挖宽度达】28m覆《。盖层厚度为4m【～5m埋置于—。砂，砾和粉细《砂组成的地层—中先在墙脚处—开，。挖两个侧导洞并浇筑！混凝土；在车—站两端的竖》井内沿隧道》顶部依？次顶入？12：根覆盖整个车—站的钢筋混》凝土管在管》内充填混凝土；从侧！导，。。洞沿拱圈每隔6m】开挖：一个弧形导洞施作】支承顶管的钢—筋混凝土拱肋；在】管拱的下面开挖【隧道施作仰》拱实测施工引—起的地面沉降为1】0mm？～14？mm： 《。     预【切槽法是在隧道开挖！前，沿隧道外轮廓用专用！设备切出一条—1.5m～5.0m！的深槽当《为，土，质隧：道时必须《用，喷混凝土立即充填形！成一个预拱它—可用于开挖断—面积为？30m2《～150m2、土质！比较均匀的隧道【 —  ：  围岩预加固多用！于浅埋隧道或—对地面沉降控制特别！严格的隧道其中垂】直砂浆锚《杆加固是在》地面按？一定间距垂直钻【孔，后设：置，一直伸到拱外缘的】砂，浆锚杆用以加固地】层注浆法则》常与封？闭地下水的目的配合！使用 《。   —  7  地—。下水对矿山》法，施工隧道的设—计、施工、使用以】及由它引发的环境问！题的影响主要表现在！以下两个方》面  】   一《是隧道施《工中地下水大量涌】入不仅影响正常作】业严重的还会导致】开挖：面，失，稳事：故统计资《。料表明？塌方总量的95％都！。与地下？水有：关 【    二是在【。。某些地层中》由于施工《降水措施不当—。或在隧道建》成后的运营过程中】由，于长期渗漏造成城】市，地下水位的》大幅度变化》引起周？围建：筑物：因沉陷过大而破坏】此外在粉状土—。中长期？渗漏会把土颗粒带进！隧道：最，终将削弱对隧道【的侧：向和底部支撑—严重时可导》致隧道？破，坏 《     【地下水？的，处，理必须因地制宜结】合隧道所《处地质？条件、环境条件及施！工方法等选择经济】、适宜的方法 】 ？。 ，9.3？。.3  本条—规定了矿山法的重】点勘察内容 —。  —  ： 1～3  第【四纪：覆盖地？区土层的密实度、】自稳性、地下水、】饱和粉细砂层等基】岩地区的基岩起【伏、：。结构面、《构造：破碎带、岩层—风化带、岩溶、【。地热、温泉、膨【胀岩等以《及隧道？分布范围《内的古河道、古【湖泊、地下人防、地！下管线、古墓穴、】废弃工程残留物【等，。均是影响矿山法隧道！施，工安全的重要因【素应重点查明其【分布和范围》  【   对人体带来】不良：影响的各种》有，毒气体以及能形成爆！炸，、火灾等可燃性【气体统？。称为有害气体—除洞内作业》生成的以外从—地层涌出的有害气】体主要？。包括缺氧《空气、硫《化氢：（H：2S：）、二氧《化碳：（CO？2）、二氧化氮【（NO？2）、有机溶液的蒸！。气及甲？烷等天然气 】     【。其中垃圾及沼池回填！地中的甲烷属可【燃性：气体由于它》。的，比重仅约为》。空气比重的一—半极易沿地层的【。裂隙上升《到，地表附？近是：隧道施工中遭遇频度！最高的一种有害【气体硫化氢气体主要！产生于火山》温泉地带它可—燃能引起《人员中毒还》会腐蚀？衬砌：结构 —     缺氧】气体多出现在以下】地层中 【。。   《    《  1？）在上部有》不透水层的砂—砾层或砂层中由于抽！取地下水或》用气压法施工等原】因使地下水完全枯竭！或含：水量大量减少如果地！层中：含有氧化亚》铁等还原《物质或有《机物等就会与空【气，产生氧？化，。作用：而消耗？氧气使？。之变为缺氧》气体 《 ？。        】 ，2）含？有甲烷或其他可【。燃气体时在通—风不：良的隧道或》。竖井中因施》工作业大量消耗【氧气：使空气中《氧气浓度降低也会导！致缺氧 ！  ：  人体吸入氧【气浓：度低于18％的缺氧！空气而产生的各种】病症称为缺氧症；】低于10％时能造】成神志不清或窒【息死亡 《  —   5  隧道突！水、涌砂、开挖【。面，坍塌、？。冒，顶、边墙失》稳、洞底隆》起、岩爆、滑坡、围！岩松动等是矿山法】施工常见的工程地质！问，题，会给隧道施工带来灾！难性：的后果勘察过程中】应根据所揭露的【地质条件预测—其可能发生的—部位并提出防治措施！建议是矿山法—勘察的？重要内？容，之一： ： 《9.3.《5 ： 掘进机是一种先进！、高效的《开挖设备它根据以】剪，。裂为主的滚刀破岩原！理充：分利用了《岩石抗剪强度—较低的特点》尤其适用于》长隧道的施工—但它也存在以下问】。题， ？    —。。 1  掘进—机掘进速度取决于岩！石，硬，度、完整性和节理】情况节理越密、【掘进越？快；节？理方向与掘进方【向的夹角在45°左！右，掘进速度较快；【节理平行或垂—。直掘进？方向速度较慢；在软！岩中最快《。。但，在断层、溶岩发达区！则问题较多还出现过！难以用正《。常，。方法：掘进的实例因此【事前对？沿线：地质进行深入细【致的调查对掘—进机：的选型、《设计、估算工程进】度等：都至关重要 】 ？。   ？ 2  工作—中刀片消耗》极大需要经》常更换 《 》9.3.6  【爆破对地面建筑和居！民的主要影》响表现在《。爆破地震动效应【和爆：破噪声爆破》地震动在达到一定的！。量值之后不仅—引起建筑《。物的裂损和破坏而且！也会影响居民的正】常生活大《量的试验观察—。结果表明地》震，动对建筑物》的破坏和对》居民：的影：。响，与，爆破产生的地面震动！速度关系极大—爆破噪声《也与爆破《地面震动《速度关系密切所以各！国大都把《爆破产？生，的地面震动速—度作：为评：价爆破次《生效应的基》。础制：定出建？筑，物和人员所能承受】的地面安全震动【速度标？准 ：     ！。据现行国《。家标：。准爆：破安全规程GB【 67？22规定《不同类型建筑物地】面安全震动》速度：为   ！  土窑洞》、土坯房、毛—石房：屋1.0《cm/s； —  —   一般砖房【、非抗震的大型砌】块建筑？物2cm/s～【。3cm/s；— 《 ：    钢筋混凝】。土框：架房屋？5cm/s 】 9.3.【7  洞桩（柱【）法一？般用于城市轨道交通！工程的暗《挖车站工程通过【先施工上《。下导洞在《上导洞？中向下导洞中施作】立柱或？桩柱下要施作基础通！常桩：或，柱需要承担上—部荷载边桩还要【承担侧向岩土压力在！桩或柱？体，的支护下再进—行车站的开》。挖这种开挖方式【又称为PBA—。法或暗挖逆》筑法勘察时》根据该工法的特点提！供地基承载力、桩】基承：载，力及变形计》算的岩土参数以【及侧向土压》力，计算：参数是勘察工—作的重要内容 【 9.【3，.8  气》压法：是在软弱含》水地层中《向开挖？面，输送能抵《抗水压？力的压缩空气—。以，控制涌水、保证开】挖面：稳，定的：一种开挖隧道的【方法 》 ：    《 ，覆盖层厚度、土的】粒，径、颗粒组》。成、密度、土—的透气性、地下水】状，态和隧道开挖—断面的大小等对压气！作用的效《果，影响：很大一般在黏—性土地层中压气效果！。显著：在粉土地层》中由：于透：水性小压气效果较】好，但当：覆盖层？薄和气压高时有造】。成地表？隆起：的危险；而气—压过：低又容易《使隧道底部呈—现泥泞？状态：引起开挖面》松弛这？时应结合《实际情况及时调【整气压在《透水性和透气性大】的砂土地层》中当开挖面的顶部有！一层不透水的黏【性土层？时也：是一种使用气压法施！工的较好条件；如果！砂土：中黏：。。土，成分：。占30％～》。40％则有一—定的压气效果；在】黏土含量在1—5％～20％以下的！砂层中？当覆盖层薄》或上部无《不透水层《时过高的气》压有使地表喷发【的危险此时往往【需要与注浆法或降低！。地下水位法同—时使用；当隧—道开挖断《。面较大时《由于隧道底部的【气压无法平衡外部的！水压力？有可能出现涌水甚】。至是流砂而隧道顶部！由，。于“过剩压力”而导！致的地层过》度脱：水又：极易引？起地层？坍塌 《