摘要 以探討礦山法隧道施工關鍵技術為研究目的，采用理論與實例結合的方法，選取鄧生溝隧道工程實例，著重探討了案例隧道的開挖及支護施工技術。結果顯示：案例工程通過礦山法開挖，并配合砂漿錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)等復合型支護施工，取得了理想的施工效果，隧道工程各驗收節(jié)點均達到了驗收標準，且施工期間未出現(xiàn)安全事故。由此可見，礦山法開挖并配合合理的支護結構對于確保隧道施工安全、提高施工質量具有顯著作用，可供同類工程提供一定參考。

關鍵詞 隧道施工；礦山法；施工效率；工程質量

中圖分類號 U455.4 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）14-0170-03

0 引言

礦山法隧道施工以其適應性強、技術復雜、安全可靠性高等特點，在復雜多變的地質環(huán)境下展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢，在隧道建設中得到了廣泛應用。但同時也面臨開挖面不穩(wěn)定、支護難度大、工期長等問題，此類問題處理不當可能導致施工安全事故和質量問題。基于此，該文結合四川汶川縣鄧生溝隧道工程實例，著重探討了復雜地質下的礦山法隧道施工技術。

1 項目概況

鄧生溝隧道位于汶川縣臥龍鎮(zhèn)境內，位于鄧生溝～巴朗山區(qū)間，為雙洞分修隧道，設計上坡時速30 km，下坡時速20 km；左線隧道進口里程D1K101+415，全長7 937.986 m（長鏈12.986 m），隧道最大埋深約575 m，右線隧道進口里程D1YK101+360，全長7 864.669 m（長鏈2.669 m），隧道最大埋深約545 m，隧道采用礦山法配合TBM進行施工。

隧址區(qū)處于川西高原東部，邛崍山脈北段，為四川盆地向川西高原過渡地帶﹐屬深切高中山峽谷冰川地貌，地勢高低懸殊，山巒陡峻、挺拔，地面高程2 750～4 300 m，冬季積雪時間較長，冰蝕地形發(fā)育，出口端槽谷寬緩呈“U”形，自然坡度25°～60°，局部形成陡崖。晝夜溫差變化大，植被分布受氣溫控制，垂直分帶明顯。

2 礦山法隧道施工概述

2.1 礦山法隧道施工的定義

礦山法隧道施工，亦被稱為礦山巷道法或礦山開挖法，是一種廣泛應用于地下工程建設的施工方法。其核心定義在于：利用礦山開采中的相關技術原理與工藝手段，進行地下隧道的掘進、支護和加固等一系列作業(yè)。這種方法特別適用于地質條件復雜、巖石堅硬且不易爆破的地下工程環(huán)境[1]。

2.2 礦山法隧道施工的特點

礦山法隧道施工的特點主要體現(xiàn)在其適應性、技術復雜性和安全可靠性等方面。

（1）礦山法隧道施工具有極強的適應性。無論是堅硬的巖石地層、軟弱的土層，還是存在斷層、節(jié)理等地質構造的地區(qū)，礦山法隧道施工都能通過靈活調整掘進方法和支護加固措施來適應，從而確保施工的順利進行[2]。

（2）礦山法隧道施工涉及的技術復雜性較高。不僅需要掌握地質勘探、掘進技術、支護加固、排水通風等多方面的專業(yè)知識，還需要具備豐富的實踐經(jīng)驗和精湛的操作技能。

（3）礦山法隧道施工注重安全可靠性。在掘進過程中，必須嚴格遵守安全操作規(guī)程，采取有效的防護措施和應急預案，確保施工人員的生命安全。

2.3 礦山法隧道施工的適用范圍

礦山法隧道施工適用于以下幾個方面：

（1）在地質條件復雜多變的地區(qū)，礦山法能夠通過靈活選擇掘進方法和支護加固措施，適應復雜的地質條件，確保隧道的掘進精度和安全性。

（2）對于巖石堅硬且不易爆破的地區(qū)，礦山法能夠在不破壞周圍巖石結構的前提下，實現(xiàn)隧道的快速掘進，提高施工效率。

（3）在隧道埋深較大、圍巖穩(wěn)定性較差的情況下，礦山法可以有效防止隧道圍巖的變形和失穩(wěn)，保障隧道的長期使用安全。

3 礦山法隧道施工關鍵技術分析

3.1 隧道總體施工工藝流程

結合該項目特點，制定隧道總體施工工藝流程如圖1所示[3]：

3.2 機械開挖施工技術

3.2.1 開挖總體情況

鄧生溝隧道非TBM段按照礦山法組織施工，洞口段采用機械開挖、錨網(wǎng)噴支護、拱墻一次襯砌，噴射混凝土采用濕噴工藝。由于該項目隧道斷面較小，且在進洞施工前，均有超前管棚進行加固，故針對各洞口段50 m暗洞的機械開挖段，按照兩臺階法組織施工，機械開挖段落如表1所示。

3.2.2 洞口段機械開挖方案

機械開挖（兩臺階）施工工序如圖2所示：

兩臺階施工工序如下：

（1）進行①部挖掘時，首先進行初期支護工作，包括噴射混凝土、鋪設鋼筋網(wǎng)和鋼支架（可以使用鎖腳錨桿或錨管），然后鉆孔安裝徑向錨桿，最后再次進行混凝土噴射至達到設計厚度。接著進行下一個循環(huán)的超前支護步驟（若適用于具備超前支護條件的情況）。

（2）對于②部挖掘，同樣需要進行初期支護工作，包括噴射混凝土、鋪設鋼筋網(wǎng)、安裝延長的鋼支架（可以使用鎖腳錨桿或錨管），然后鉆孔安裝徑向錨桿，最后再次進行混凝土噴涂至達到設計厚度。

（3）施作③部隧底初期支護。

（4）在滯后于③部一段距離后，灌筑Ⅱ部仰拱及周邊基礎。

（5）待仰拱混凝土初凝后，即可開始灌注仰拱填充至規(guī)定高度。

（6）對初期支護基面進行清理后，鋪設塑料防水板、土工布和環(huán)縱向透水盲管。進行一次性的灌注工作（拱墻一次性施工），同時在拱頂預埋PVC注漿管。

3.3 初期支護施工技術

3.3.1 噴射混凝土

（1）噴射混凝土施工工藝流程

清除拱頂及兩邊危石→處理待噴巖面→噴射混凝土攪拌及運輸→初噴→復噴。

（2）噴射混凝土方式

使用兩次噴射工藝，分為初噴和復噴。初噴工序緊隨開挖施工進行，噴射3～5 cm混凝土。復噴是在錨網(wǎng)或鋼架施作完成后，噴射混凝土至設計厚度。

（3）噴射混凝土作業(yè)

①混凝土的攪拌：包括使用全自動計量強制式攪拌機進行濕噴混凝土攪拌，操作時需嚴格按照配合比進行施工配料，速凝劑應在噴射機喂料時投入使用。

②混凝土的運輸：采用混凝土運輸罐車，實行隨運隨拌原則。在運輸過程中，必須防止混凝土發(fā)生離析、水泥漿流失、坍落度變化以及初凝等現(xiàn)象。

③混凝土的噴射按照以下步驟進行：首先打開速凝劑輔助風，然后緩慢打開主風閥，啟動速凝劑計量泵、主電機和振動器，最后加入混凝土至料斗中。噴射混凝土時，應分段、分片、分層依次進行，噴射順序為自下而上，每段長度不應超過6 m。噴射過程中，應先將低洼處噴平，然后按自下而上的順序逐層噴射。為了保證混凝土的壓實效果，噴射速度需適當控制。過大的風壓會導致噴射速度過快，增加回彈現(xiàn)象；反之，過小的風壓會使噴射速度過慢，影響混凝土的壓實效果。因此，在啟動設備后，需及時監(jiān)測風壓，當起始風壓達到0.5 MPa后才能進行操作，并根據(jù)噴嘴出料情況調整風壓。一般工作風壓為：邊墻0.3～0.5 MPa，拱部0.4～0.65 MPa。

（4）噴射混凝土養(yǎng)護

噴射混凝土終凝2 h后，采用噴霧灑水的方法養(yǎng)護，養(yǎng)護7 d，每天灑水2次。氣溫低于+5℃時，不得噴水養(yǎng)護。

3.3.2 砂漿錨桿施工

隧道主體支護側墻范圍錨桿型式：采用Φ22砂漿錨桿，間距（環(huán)向x縱向）分為@1.5 m×1.5 m、@1.2 m×1.2 m、@1.2 m×1.5 m、@1.2 m×1.0 m、@1.0 m×1.0 m。

錨桿施工安排在掌子面初次噴射混凝土后進行，使用拱錨一體化臺車進行鉆孔，并利用高壓風槍進行孔洞清理?？讖綉c錨桿直徑相匹配，且錨桿孔徑應略大于設計要求，孔深略超過錨桿長度，鉆孔方向應按設計指引進行，垂直于巖石表面；鉆孔完成后，利用高壓風和水清理孔洞，然后逐步灌入砂漿至錨桿孔中，當砂漿填充達到孔深的70%至80%時，再插入錨桿本體，待砂漿凝固后，安裝孔口鋼墊板[4]。

錨桿的原材料規(guī)格、長度、直徑需符合設計要求，錨桿本體不得存在油污或其他不符合標準的缺陷。錨桿孔的位置、深度和布置需符合設計規(guī)范，灌漿液的配合比必須通過試驗確定。

3.3.3 鋼筋網(wǎng)施工

鄧生溝隧道初支鋪設單層鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片規(guī)格φ6@250×250 mm、φ8@200×200 mm、φ8@250×250 mm。

（1）施工準備：在進行網(wǎng)片掛設之前，需要檢查斷面是否存在超欠挖情況，對欠挖部位進行處理并進行初次噴涂封閉。

（2）網(wǎng)片掛設：進行網(wǎng)片掛設時，應將鋼筋網(wǎng)片與外露的錨桿頭、鋼架進行焊接連接，以固定網(wǎng)片位置。

（3）網(wǎng)片綁扎：網(wǎng)片的搭接長度不應小于一個網(wǎng)格長度，并采用扎絲進行綁扎，確保連接牢固。

3.4 洞身襯砌施工技術

仰拱襯砌施工方法如下[5]：

（1）隧底開挖

隧底開挖完成后，將隧底虛碴、雜物、積水等清除干凈，并用高壓風將隧底吹洗干凈。測量放樣檢查斷面，若有欠挖則用同級混凝土進行回填處理，處理完成后重復上述清理步驟，若無欠挖則進行下一道工序。

（2）仰拱鋼筋綁扎

仰拱鋼筋在鋼筋加工廠集中加工，統(tǒng)一配送到隧道安裝。

（3）模板安裝

仰拱模板采用組合鋼模板，面板必須進行打磨，接縫寬度、錯臺等各項指標滿足要求。

模板打磨完成后必須涂脫模劑，要求涂抹均勻，并保證每循環(huán)澆筑混凝土開始之前，將模板清理干凈，并進行涂刷脫模劑。

（4）仰拱混凝土澆筑

仰拱及填充混凝土施工分兩次澆筑，時間間隔6 h以上，仰拱混凝土強度達到5 MPa以上再進行填充施工，Ⅳ、Ⅴ級圍巖不宜超過3 m?；炷镣ㄟ^罐車運至現(xiàn)場倒入底板內，插入式振動棒振搗。

（5）混凝土養(yǎng)護

混凝土達到2.5 MPa強度后脫模，脫模后立即進行填充混凝土施工，填充混凝土達到5 MPa后方可行人，達到設計強度的100%，車輛方可直接通行?；炷敛鹉：螅B(yǎng)護時間不得少于14 d，且混凝土的強度應達到設計強度的75%以上；當環(huán)境溫度低于5°C時，禁止對混凝土表面進行灑水養(yǎng)護，應采取保溫、保濕措施。

4 結語

綜上，合理的開挖技術是確保隧道施工安全、高效進行的關鍵，此外支護結構設計的合理性與否也直接關系到隧道的穩(wěn)定性和使用壽命，同時還應加強施工監(jiān)測與控制，確保隧道施工質量和安全。未來，隨著隧道建設技術的不斷發(fā)展，仍需繼續(xù)深入研究礦山法隧道施工中的關鍵技術，不斷提高隧道施工的技術水平和質量水平，為推動交通基礎設施建設的持續(xù)發(fā)展作出更大的貢獻。

參考文獻

[1]廖能武，王兵.山嶺隧道礦山法（鉆爆法）施工開挖作業(yè)面機械四次排危法關鍵技術及應用研究[J].大眾標準化，2023（8）：50-52.

[2]劉棟.基于礦山法施工技術的區(qū)間隧道設計—以福州地鐵6號線林浦站—樟嵐站區(qū)間為例[J].交通科技與管理，2023（19）：134-136.

[3]張凱，李高洪.淺談隧道初期支護施工[J].四川建筑，2022（1）：97-98+101.

[4]劉琨.復雜環(huán)境條件下的地鐵礦山法施工技術[J].技術與市場，2021（8）：89-90.

[5]陳志強.復雜地質條件下地鐵礦山法隧道施工技術分析[J].運輸經(jīng)理世界，2020（18）：98-99.

收稿日期：2024-03-07

作者簡介：趙紅斌（1990—），男，本科，工程師，主要從事項目管理工作。