地铁隧道矿山法施工风险管控分析张培

地铁隧道矿山法施工风险管控分析张培

张培

中铁十八局集团第四工程有限公司天津300000

摘要：由于地铁一般都是位于城市的地下，因此，在隧道开挖时，难免会对城市中的建筑物、管道等造成影响，甚至影响周围的环境。一些隧道在进行施工时采用的是矿山法，对周围的影响较大，因此，进行风险管控时难度也比较高。

关键词：地铁隧道；矿山法；施工；风险管控

引言：随着我国城市化进程的加快，城市交通得到了迅速的发展，城市轨道交通建设规模不断扩大。在一些城市轨道交通区间隧道施工过程中，由于地质环境较为复杂，故采用矿山法施工技术。它具有施工方式灵活、适应性强等优点。为此，在接下来的文章中，将围绕地铁隧道矿山法施工风险管控方面展开分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。

一、矿山法相关内容分析

（一）概念

矿山法最早应用于矿山开采中。矿山法支护时采用的是型钢和圆木等，其依据的是松弛理论，认为扰动会使围岩发生坍塌现象，而支护就是用来支撑这些可能会发生坍塌的围岩的岩体重量。奥地利学者米勒对矿山法进行了改进，提出了新奥法。这种方法是以衬砌作为支护，衬砌由喷射混凝土和锚杆组成，围岩和衬砌形成一个整体，两者相互作用，不仅让围岩有了自承能力，还通过衬砌来对围岩进行加固，从而使围岩的自承能力得到提高。我国在修建地铁时，地铁隧道的埋深一般控制在地下30m的范围之内，因此，也叫浅埋矿山法。在修建地铁隧道时，由于其施工很容易对周围的环境造成影响，因此，在施工时，必须要求精细化施工，严格控制好沉降变形，并对施工质量做好监督管理。只有高质量的施工才能保证地铁在进行施工时不会对周围的环境产生太大的影响，减少对于地质的破坏，从而最大程度地避免安全事故的发生。

（二）矿山法施工风险管控的意义

目前，很多地区在进行地铁修建时，都会对施工过程进行监测。在使用矿山法进行施工时，涉及的监测内容较多，一般监测项目包括围岩应力变形的监测、地表沉降的监测、洞内收敛的监测、拱顶沉降的监测。但是这些形变都是在事情发生之后才能监测到，同时是在隧道建成之后才布置测点，这样监测到的内容就有一定的滞后性，也就无法控制施工的质量。通常，使用矿山法进行施工的地区包括黄土地区、土岩组合地区、硬岩地区等，这些地区在进行数据监测时，很难监测到比较小的变形，但是一旦发生破坏，经常是突发性的脆性破坏，这样就使相关人员很难及时做出反应。因此，在地铁隧道进行施工时，为了保证能够很好地控制施工质量，保证施工的精细化、规范化，可以采用时空效应理论，使得对地铁施工的质量控制更加容易操作。在使用矿山法进行施工时，隧道的开挖会破坏地层的物理平衡，施工质量控制的目的是重新建立起岩土体的平衡。在进行地铁隧道开挖时，围岩、衬砌等会发生一些裂缝，有时候还会发生冒顶、掌子面坍塌等变形比较大的安全事故。因此，在进行地铁隧道施工的质量控制时，需要进行风险控制，从而避免在施工的时候发生安全事故。

二、矿山法施工的风险管控内容

使用矿山法进行地铁施工时，要想对施工质量进行控制，就得从施工的各个环节开始施工控制，其主要的控制环节有以下几方面。

（一）做好超前支护

地铁开挖的过程中，一些地段的支护所需要的时间大于围岩的自稳时间，因此，在进行支护时，要根据施工进度的要求、隧道开挖的方式、围岩的情况以及配套的机械设备等实际情况，对围岩做好提前支护，一般在进行支护时，有多种支护方式可以选择，包括超前注浆小导管、帷幕注浆、管棚、超前锚杆等支护措施。

（二）隧道开挖的质量控制

隧道开挖时，根据隧道周围的实际情况选择不同的开挖方式。如果隧道周围的地质环境较好，可以采用全断面开挖法进行隧道的开挖。如果隧道周围的围岩不太完整，破碎较多的话，很难进行稳定，因此，就得使用分布开挖法进行隧道的开挖。并且分布开挖法中包括的具体内容有柱洞法、中洞法、双侧壁导坑法、CRD法、CD法、台阶法等不同的施工内容。随着隧道的开挖，要进行隧道的掘进施工，除了人工进行掘进之外，还可以采用施工机械进行掘进，或者通过钻眼爆破的方式进行掘进。

（三）初期支护

当隧道开挖完毕之后，就要开始做初期的支护工作。一般在进行支护时，主要采用喷锚进行支护，然后使用一些辅助材料来进行辅助支护，包括钢筋网和格栅钢架等。

（四）设置防水层

地铁隧道中，为了防止水的渗漏而影响施工的质量，一般需要设置防水层。在进行防水层设置时，不仅要考虑到混凝土的防渗效果，还要在二次衬砌和初期支护之间设置1层专门的防水层。

（五）做好二次衬砌

当防水层设置完毕之后，为了保证隧道的质量，需要对周围的围岩做二次衬砌，主要进行混凝土的浇筑等工作。现在大多数地铁隧道在使用矿山法进行施工时，都会对周围的围岩产生比较大的影响，一般包括超前支护是否及时、隧道开挖的长度、隧道的掘进进度、渣土的外运、初期支护是否及时、二次衬砌是否及时，这些施工内容都可能对围岩造成很大的影响。现在多数地铁隧道在进行施工时，很少将二次衬砌作为施工质量控制的重点，通常是在监测完毕没有质量问题后，才开始二次衬砌。而二次衬砌之前的各道工序，对于围岩应力变形的影响较大，因此，在进行风险管控时也需重点关注二次衬砌。

（六）施工监测。

首先，洞内外观察：对土层的地质情况进行核对，以掌握好支护衬砌的变形、开裂、地下水渗漏、建筑物变形、开裂等情况；其次，地表、地层内部沉陷：要考虑到隧道开挖对地表产生的影响，以防止地表沉陷，对隧道上的荷载范围进行监测，以便对地下管线的安全情况作出判断；再者，围岩变形监测：掌握好隧道周边土体松动情况，对支护设施工的合理性作出判断；最后，土层变形压力及两层支护衬砌间的压力：了解围岩压力和两层衬砌间压力大小、分布规律，并对支护衬砌受力情况进行检验[1]。

（七）做好风险管控的控制指标

为了保证地铁的施工不会发生质量问题，能够精细化、规范化地顺利施工，在进行风险管控时，应该有一套比较量化的质量控制指标。只有严格控制好这些参数，才能更好地保证施工的质量：第一，是做好开挖进尺的控制工作，严格按照施工方案来控制开挖的进尺，不能出现超挖的情况。（第二，做好6T控制，也就是施工过程中所涉及的6个时间。这6个时间一般包括超前支护所用的时间、隧道开挖所用的时间、出渣的时候所用的时间、进行初期支护的时候所用的时间、初期支护到二次衬砌所用的时间。其中，初期支护分为2个时间，即喷射混凝土所用的时间和进行钢筋网的焊接、锚管的锁脚、架设格栅等所用的时间。初期支护之后到二次衬砌之前这段时间内的施工内容包括：防水的施工、台车的定位、主体钢筋的施工及拱墙的浇筑拆模等。进行风险管控时，严格控制好上述指标，就可以实现精细化的施工方式，保证矿山法的施工质量，从而避免安全事故的发生。

结论

简而言之，随着社会经济水平的提高以及城市化进程的加快，各地开始大量修建地铁工程。地铁施工过程中经常使用的方法是矿山法，但是其在施工过程中存在很多风险。论文对矿山法施工进行概述，并探讨了使用矿山法进行隧道施工的风险管控，希望能够给相关人士提供参考[2]。

参考文献：

[1]颜龙.盾构法和矿山法组合施工在地铁施工中的应用[J].工程技术（全文版），2016，（32）.

[2]孟凡文.特殊地质城市地铁隧道竖井施工技术[J].工程技术研究，2017，（5）：57+97.