一、地铁隧道矿山法施工的平安与质量限制原理
地铁隧道矿山法施工即新奥法施工。新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称，原文是New Austrian Tunnelling Method，简称为NATM。新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹教授于二十世纪50年头提出的。我国近40年来，铁路、交通、水利与市政等部门通过科研、设计、施工实践，在很多隧道修建中，依据自己的特点胜利地应用了新奥法，取得了较多的阅历，积累了大量的数据。新奥法在市政地铁建设中起步较晚，但是近年来在很多省市地铁建设的应用正日益广泛，目前新奥法几乎成为在懦弱裂开围岩地段修建隧道的一种基本方法，其技术经济效益是明显的。下面结合新奥法施工的原理和要点，介绍地铁隧道矿山法施工的平安与质量限制原理及要点。 新奥法是以隧道工程阅历和岩体力学理论为基础，将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的施工方法，已成为现代隧道工程新技术的标记之一。新奥法技术摒弃了以整体式混凝土衬砌被动地支撑洞室围岩的传统做法，改由柔性、薄壁、能与围岩紧密帖合的锚喷网支护爱护、加固围岩，从而发挥围岩的自承与自稳实力形成自然承载结构，从而达到省工、省料和降低造价的目的。
澳门八国联军表演新奥法的基本要点可归纳如下：
1．岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必需充分爱护岩体，尽量削减对它的扰动，避开过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采纳光面爆破、预裂爆破或机械掘进。
2．为了充分发挥岩体的承载实力，应允许并限制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩中能形成承载环；另一方面又必需限制它，使岩体不致过度松弛而丢失或大大降低承载实力。在施工中应采纳能与围岩密帖、刚好筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷支护等。这样，就能通过调整支护结构的强度、刚度和它参与工作的时间（包括闭合时间）来限制岩体的变形。
3．为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形态应尽可能圆顺，以避开拐角处的应力集中。
4．通过施工中对围岩和支护的动态视察、量测，合理支配施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。
5．为了敷设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采纳复合式衬砌。
6．二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑的，围岩和支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的平安度。
上述新奥法的基本要点可扼要的概括为：“少扰动、早锚喷，勤量测、快封闭”。复合柔性支护和基于现场施工监测及信息反馈分析的信息化施工是新奥法的核心和关键。
新奥法施工中尤其要重视初期支护以发挥围岩的自承实力，《马路隧道设计规范》（JTG D70－2004）（以下简称《设计规范》）中明确规定：“复合式衬砌中的二次衬砌，Ⅰ～Ⅲ级围岩中为平安储备，并按构造要求设计；Ⅳ、Ⅴ级围岩中为承载结构，可采纳地层结构法计算内力和变形。”。可见，Ⅰ～Ⅲ级围岩中完全依靠初期支护限制围岩变形，而在Ⅳ、Ⅴ级围岩中更应重视初期支护，必要时实行协助措施，充分爱护和发挥不良地质围岩的自承实力。重视初期支护包括两方面的内容：（1）初期支护要刚好，即使Ⅰ、Ⅱ级围岩也要留意，这两级围岩采纳光面爆破后也会出现个别地方的岩石松动，假如不刚好打上锚杆，也会因后面的爆破扰动，将已松动的岩石震下来。对Ⅳ、Ⅴ级围岩由于本身的自稳实力差，变形时
间效应比Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩要小得多，不把握初期支护时间，等到岩石松动时才去支护，就失去利用围岩自身承载实力的机会。（2）初期支护要紧帖围岩，用初期支护紧帖围岩并形成整体才能调动围岩自身承载实力共同限制围岩变形，假如初期支护同围岩帖合不紧，形成空隙，使支护与围岩分别，供应了围岩变形的空间条件并不断向围岩深处发展，造成松动破坏区扩大，最终由初期支护单独担当荷载，易使支护失稳、围岩坍塌。
二、地铁隧道矿山法施工的平安与质量限制要点
1、洞口段施工质量限制
隧道施工中，洞口段围岩一般比较裂开、地质条件较差，应遵循尽量削减对岩体扰动的原则，以提高洞口段岩体和边、仰坡的稳定性。《设计规范》及《施工规范》均作了规范性要求，强调“早进洞、晚出洞”，尽量避开大挖大刷，在保持边、仰坡稳定的前提下，刚好施作洞口，并在进洞之前，结合洞口的实际状况，先作好洞口地表的防排水措施。在大断面、浅埋和地质条件差的状况下通常采纳地表预注浆、超前长管棚注浆等预加固措施。 隧道洞口段施工质量限制重点是进洞施工质量和地表预加固质量。
（1）进洞施工要严格遵循“短进尺，小循环，早锚喷，强支护，快封闭”的原则，刚好施作洞门及其排水系统。通常可采纳短台阶或超短台阶法施工，先施工上台阶，凡能用十字镐、风镐进行人工施工的状况，不允许爆破；需爆破时，可采纳由隧道中心掏槽分段起爆，严格限制药量，人工风镐修边，限制超欠挖，削减对围岩的扰动。开挖断面尺寸修整至设计要求后，刚好进行初期支护，一般可初喷混凝土一层，然后打系统锚杆并架设钢格栅、挂钢筋网，最终喷射砼至设计厚度。施工中要监测围岩变形速率和变形量，量测项目包括水平位移收敛、拱顶下沉及拱顶地表下沉，发觉异样刚好调整施工工艺并实行协助措施。
杆菌（2）洞口预加固措施一般有两种：①地表预加固，主要措施有锚网喷支护、地表注浆、地表锚杆、
抗滑桩、锚索等；②洞口正面围岩预加固，主要措施有超前长管棚注浆、超前小导管注浆（协作格栅钢架）、掌子面封闭等。以下强调几种常用的预加固措施的施工质量限制重点。
①锚网喷支护，可加固地表，防止因降水造成滑坡。一般在刷好边、仰坡后，采纳锚网喷对地表赐予加固。锚杆锚杆可采纳全长砂浆锚杆或中空注浆锚杆，锚杆直径、长度、布置方式及挂网规格和喷射砼标号可依据地质条件确定，。施工质量限制重点：钢筋网必需与锚杆焊接，且钢筋网须用点焊焊成整体；喷砼时必需保证钢筋网爱护层厚度满意设计要求。
②地表注浆预加固，一般应用于围岩较差的浅埋隧道，通常采纳热轧无缝钢管作为套管，呈梅花形布置；一般围岩段(涌水量不大)采纳稳定性、粘度、可注性、结石强度及抗渗性均较好的超细水泥单注浆，特别地段(富含地下水)采纳超细水泥与水玻璃双注浆。在施工中要保证浆液原材料的质量和浆液协作比，依据地层地质条件确定浆液配比、注浆压力及注浆孔间距。以往采纳地表注浆预加固洞口段的工程中，有在隧道开挖中发觉注浆局部区域内浆液不呈树状渗透至岩层中，而是呈团状包袱在钢管四周的现象。该状况主要是浆液配比与地层不匹配及注浆压力不足造成的。在地表注浆预加固施工中要强调必需依据地层地质条件确定浆液配比，并保证注浆压力满意设计要求。同时要强调合理确定注浆范围，范围过大，会增加工作量和材料成本，范围过小，不能达到预期目的，甚至会给施工留下隐患危及施工平安，必需依据地质条件合理确定注浆范围，并依此确定注浆孔间距。
施工中应留意先灌注边孔，使松散围岩形成一个相对封闭的注浆环境，达到不漏浆、不跑浆；然后依次向内推动。每排注浆孔中，宜间隔交替注浆。施工质量限制重点：依据设计孔位开孔，严格限制孔口位置偏差在设计允许范围内；注浆工程中监控注浆压力改变，若突然增大或减小，应停机检查，查明缘由实行措施后方可接着注浆；注浆结束前，应采纳最大注浆压力闭浆一段时间，一般可取10分钟左右，并刚好封堵注浆口。
③超前长管棚注浆，长管棚超前支护距离长，整体刚度大对围岩变形限制实力强，能承
受早期围岩压力；注浆能改善围岩状况，提高围岩自承实力，对防止围岩初期松弛、土体坍塌有显著效果。超前长管棚注浆主要适用于围岩压力来得大且快，对围岩变形及地表下沉有严格限制要求的懦弱裂开围岩隧道。
长管棚一般采纳热轧无缝钢管，环向间距可取30～50cm，沿隧道周边的外插角可取2～4°，有孔、无孔钢管交叉布设。在洞口前端设置长套拱作为管棚导向墙，套拱内预埋U型钢并与孔口套管焊接坚固，施工中要保证孔口套管与沿拱圈环向布设间距、位置及方向应精确。钻孔完成后刚好安设管棚钢管，避开出现塌孔。待有孔钢管已全部注浆完毕后，再进行无孔钢管的钻孔、安设。
施工中质量限制重点：（a）钻孔前掌子面必需按要求先喷一层素混凝土作为止浆墙，以确保掌子面在进行压力注浆时不出现漏浆、坍塌。钻孔时依据地质状况选择加泥浆护壁或可加套筒或将钻头干脆
焊接在钢管前端钻进，并保证成孔角度；（b）钢管逐节顶入，采纳丝扣连接，隧道同一断面处的接头数不大于50％，相邻钢管接头至少应错开1m，并刚好将钢管与钻孔壁间缝隙填塞密实。纵向两组管棚间应有不小于3.0m的水平搭接长度。要保证钢管外露端法兰盘、止浆阀的焊接质量；（c）注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象，如发生串浆，应马上停止注浆，并实行措施（如快硬水泥砂浆或锚固剂封堵）或采纳间歇式注浆封堵串浆口，直至不再串浆时再接着注浆。注浆过程中压力如突然上升，可能发生堵管，应停机检查。注浆结束前，应采纳最大注浆压力闭浆一段时间，一般可取5分钟左右，并刚好封堵注浆口；（d）施工中应刚好检验注浆效果：对注浆加固区进行钻孔取芯，视察注浆充填状况；另外在进行无孔钢管钻孔时视察孔内涌水颜及涌水量，水颜如较澄清或夹带水泥渣块，涌水量较小，则注浆效果较好，如涌水为泥浆颜或涌水量较大时，应补注或重注。
④超前小导管注浆（协作格栅钢架），注浆小导管既能加固洞周肯定范围内围岩，又能支撑围岩，其支护刚度和预支护效果均好于超前锚杆。超前小导管协作格栅钢架具有类似管棚的作用，支护实力较大。虽然支护实力弱于管棚，但简洁易行、敏捷经济。
小导管一般采纳热轧无缝钢管，环向间距可取20～40cm，沿隧道周边的外插角可取10～20°。施工中质量限制重点：（a）纵向两组小导管间应有不小于1.0m的水平搭接长度；（b）浆液可采纳纯水泥浆或加入水玻璃，依据地质状况确定浆液配比及注浆压力（参见地表注浆要求）；（c）注浆过程中应留
意：小导管注浆前，应对开挖面及5m范围内的隧道喷射厚为5~10cm的混凝土封闭；保证注浆压力满意要求，必要时可在孔口设置止浆塞，止浆塞应能承受规定的最大注浆压力；注浆结束标准：注浆压力逐步上升，当达到设计终压并接着注浆10min以上、与设计注入量大致接近；注浆后至开挖前的时间间隔，视浆液种类而定，一般宜为4～8h，开挖时应保留1.5～2.0m的止浆墙，防止下次注浆时孔口跑浆；（d）格栅钢架拱脚处设置锁脚锚杆，防止开挖下台阶时，钢架移动和下沉。
2、洞身开挖质量限制
马路隧道多采纳双洞四车道，加上路缘、余宽、检修道，内空建筑宽度一般在9.25～10.25m。与水工、铁路隧道相比，马路隧道断面大，对围岩扰动大，对围岩块体切割多，且为满意马路建筑界线的要求，多采纳扁平断面型式，使拱顶围岩处于特别不利的应力状态。因此马路隧道洞身开挖的不利因素多，难度大，必需加强质量限制。开挖施工的质量干脆影响隧道的稳定性以及工程造价，若开挖表面不平整将导致局部围岩应力集中，并且影响防水层和二次衬砌施工，形成存水空洞；若发生超挖过多，不仅会增加出渣和回填工程量，并且简洁出现由于回填质量差而不能确保支护与围岩紧密帖合形成一体的现象，从而造成影响隧道稳定性的隐患；若发生欠挖，则会影响隧道净空或减小二次衬砌厚度影响工程质量和平安。
隧道洞身开挖质量限制有两个方面：
（1）开挖断面规整程度的限制
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首先必需依据围岩类型选择合适的断面开挖方法，Ⅰ～Ⅲ级围岩可采纳全断面法开挖；对于Ⅳ、Ⅴ级围岩可采纳台阶法、单侧壁导洞法、双侧壁导洞法等进行全断面开挖或采纳半断面开挖的方法。对于Ⅳ、Ⅴ级围岩采纳全断面开挖时，各种方法均存在开挖与支护相互干扰的状况，要留意完善施工组织和管理，严格遵循“短进尺，弱爆破”的原则，削减对围岩及已施工的支护的扰动。当采纳半断面开挖方法时，下半断面开挖厚度及用药量要严格限制，减小扰动，防止拱部围岩失稳。同时按设计及施工规范要求对水平收敛值、拱顶下沉值进行严格监控量测，并将量测结果刚好反馈、指导施工。尤其对于不良地质地段，在开挖前必需用地质雷达、超前小导坑等方法做好超前地质预报工作，同时做好预加固、预支护等协助施工措施。
其次，隧道开挖一般采纳钻爆法施工，应依据围岩类型选择合适的施工工艺。对于硬岩应采纳光面爆破，留意以下几点：①放样精确，②打眼精确，③周边眼采纳小直径或间隔装药，④全断面施工的微差限制爆破技术，⑤定期和刚好检查断面，以便刚好反馈、调整；对于软岩应采纳预裂爆破，留意以下两个方面：（1）依据现场爆破成缝试验确定预裂孔间距﹑孔径和线装药密度 (即单位长度钻孔的装药量)，及药卷直径小于孔径的不偶合装药方式的装药不耦合系数；（2）确定预裂爆破各参数后，要严格限制预裂孔的成孔质量①预裂孔的角度不能超过允许范围，否则需废孔移位重新开孔；②预裂孔的孔间距要满意爆破设计要求，若孔间距过大，则进行插孔处理；③预裂孔的孔深要满意爆破设计要
求，末达规定深度须进行补钻。
开挖轮廓面的规程程度要满意：岩面上不应存在明显的爆裂开缝，周边炮眼痕迹分布匀称、保存率应满意：硬岩≥80％、中硬岩≥70％、软岩≥50％；两茬炮的连接台阶形误差不大于15cm；爆破石渣的裂开程度与装渣机械相适应。
（2）断面尺寸及超欠挖的限制
隧道开挖断面的尺寸要符合设计的要求，在围岩较软且围岩压力较大的状况下，围岩变形较大，应依据计算及实测施工数据预留变形量及支撑沉落量，防止出现净空不够的现象。《评定标准》依据围岩状况和部位确定了不同的超、欠挖规定值及允许偏差。须要强调的是，隧道的开挖质量检测不是仅对某一断面进行检验评价，而是在一个长度段内连续测量若干等距的断面，对全部实测数据综合计算分析，最终得出该段的开挖质量检测结果。在实际施工中，对超、欠挖的检测除了用水准仪、断面仪测量或尺量以外，还可通过比较实际出渣量与设计出渣量、实际衬砌混凝土量与设计衬砌混凝土量的方法来测定，如发觉问题，刚好查缘由并予以解决。
3、支护质量限制
依据新奥法理论，隧道开挖后要刚好支护，限制围岩的变形，以减小支护承受的荷载并发挥围岩自承
实力。目前马路隧道施工多采纳锚喷支护，在围岩较差的地段可采纳钢支撑，包括钢格栅及型钢支撑。
钢支撑的施工质量限制重点为加工质量和安装质量。其中加工质量主要包括加工尺寸、钢支撑的强度和刚度以及焊接质量，钢筋格栅质量要求可依据钢筋骨架加工标准；安装质量主要包括安装尺寸，包括标高和间距；安装倾斜度，包括平面和纵面；钢架的连接与固定质量，钢架应有坚固的基础并与围岩密帖，同时与锚杆焊接坚固，形成一个承载整体。
锚喷施工支护必需紧跟开挖面实施，锚喷前要清除松动岩块和墙脚岩碴，用风或水清洗待喷面。锚喷支护施工质量限制重点是锚杆的加工质量、安装质量及喷射混凝土的原材料质量和喷射施工质量。
（1）锚杆的加工质量包括锚杆材料质量，如抗拉强度和延展性与弹性；以及锚杆规格对长度、直径及锚杆车丝、热锻、焊接质量的要求；
（2）锚杆安装质量主要包括锚杆间距、排距及钻孔的深度、角度、直径、孔形等项目，
以及冲孔质量（是否将孔内岩粉全部冲洗出来）和吹孔质量（是否将孔内积水全部吹干净，无明水）及锚杆入孔深度；对于中空注浆锚杆还包括注浆管要依据《施工规范》要求插至距孔底5～10cm处，停止注浆时，孔口应溢出砂浆，并留意在砂浆终凝前，不得使锚杆受到碰撞；最终进行锚杆拉拔力测试、砂浆饱满程度测试；
（3）关于锚杆要强调一点，锚杆是锚喷支护的核心，锚杆的施作质量干脆关系到施工和运营的平安。过去很多已建隧道和在建隧道均大量运用一般砂浆锚杆，主要是因为它施工工艺简洁，成本低廉。但是它存在致命弱点：大仰角插入锚杆时漏浆严峻，砂浆难以饱满，达不到全长粘结要求；注浆时无压力或压力很小，砂浆不能进入围岩裂隙，对围岩的加固作用小；插入锚杆时不能精确的将锚杆杆体居中于锚杆孔，难以保证锚杆必要的砂浆爱护层厚度。从长期效果看，锚杆易腐蚀、失效，从而在运营期间易出现衬砌开裂、漏水等病害。近年来，马路隧道中起先采纳了中空注浆锚杆、自进式锚杆和水力膨胀式锚杆等新型式。从实际效果看：中空注浆锚杆可以有效地克服一般砂浆锚杆的缺点，同时还克服了自进式锚杆价格较高、难以推广的缺点，运用效果好。施工中必需严格依据设计要求选用锚杆型式，坚决杜绝以一般砂浆锚杆代替中空注浆锚杆的状况出现；
科学时代杂志
（4）喷射混凝土的质量限制主要是保证混凝土的原材料质量满意设计要求，且协作比要满意规定的协作比要求；
（5）混凝土喷射施工质量限制重点：①宜采纳回弹率小、粉尘少、混凝土匀称性好的湿喷技术；②在喷射砼之前，检查喷射混凝土厚度的限制标记是否在系统锚杆上标出；受喷面是否冲洗干净并已通过验收；③严格限制喷头与受喷面的距离及喷头喷射方向与受喷面的夹角满意《施工规范》要求；④喷射作业要自下而上，分段分层进行，首次喷层厚度一般可限制为5cm；⑤初喷完成后，应刚好清除坡面上的回弹混凝土，然后才能进行复喷到设计厚度，每次喷射厚度宜限制在5～6cm；⑥留意保证混
凝土要刚好养护，且养护时间应满意规范要求。若采纳钢纤维喷射混凝土，则施工质量限制的重点除上述以外还有：①保证拌合料中钢纤维必需匀称，以确保喷射到受喷面上的砼中钢纤维匀称分布；②严格限制拌合料中钢纤维的比例满意设计要求。
4、防排水系统质量限制惠州蓝田瑶族风情园
马路隧道的防排水要求高，目前的马路隧道防排水系统多为采纳夹在二次衬砌与初期支护之间的高分子防水卷材防水层，和沿隧道壁环向、纵向、横向设置的排水盲管，将渗水引排至纵向排水管集中解除。铁道系统已颁布了《铁路隧道防排水技术规范》（TB 10119-2000/J 72-2001），马路系统尚未出台特地的隧道防排水技术规范，马路隧道防排水系统的质量限制依据《检评标准》和《施工规范》的有关规定进行。
（1）防水系统质量限制主要包括防水措施施工质量和防水层质量两个方面期后事项
防水措施是在开挖或初期支护喷射砼后，对仍有渗、滴水的地段采纳压浆措施，其施工质量限制重点是浆液的原材料质量和浆液协作比，压浆时要保证注浆压力和时间；局部出水严峻的地点应安设引水盲沟，渗水量较大的地段应加密引水盲沟，盲沟与两侧排水沟连接妥当，安设后应进行特地的检查。
防水层的质量限制包括材料质量与安装质量两部分。对于高分子防水卷材的质量要求主要是反抗施工
破坏的实力强、耐老化、耐酸碱、低温顺性好、寿命长等。施工中应对材料质量进行检测，包括长度、宽度和厚度检测，并须要依据规定的尺寸和形态裁出试件，进行拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度检测、耐老化检测和低温顺性试验等。防水层的安装质量包括防水层的接头质量与吊挂施工质量。接头质量限制重点：接头宽度应满意要求，采纳粘接或焊接。采纳热合机焊接时，搭接长度应不小于10cm，限制焊接温度和速度，避开漏焊和过焊。接头应坚固，强度不小于同质材料，不得有气泡、褶皱及空隙。焊缝宜采纳双焊缝，中间留空腔以便充气检查。铺设防水层以前要清除初期支护表面外露的钢筋头、锚杆头和砼
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