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中洞法施工技术
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内容提示：中洞法作为矿山法的一种，具有如下特点安全性高，灵活性好，可操作性强，机械化程度低，出土效率高，工序间干扰较少等。北京地铁四号线石榴庄隧道工程中采用了中洞法施工技术，工程将中洞法施工划分成 13 个步骤，遵照“小分块、短台阶、早成环、环套环”的原则，先进行中洞施工，然后两侧洞同步采用正台阶法自上而下分部掘进成环施工，有效地控制了地面沉降，保证了施工安全。
摘 要：中洞法作为矿山法的一种，具有如下特点：安全性高，灵活性好，可操作性强，机械化程度低，出土效率高，工序间干扰较少等。北京地铁四号线石榴庄隧道工程中采用了中洞法施工技术，工程将中洞法施工划分成 13 个步骤，遵照“小分块、短台阶、早成环、环套环”的原则，先进行中洞施工，然后两侧洞同步采用正台阶法自上而下分部掘进成环施工，有效地控制了地面沉降，保证了施工安全。（参考《建筑中文网》）
关键词：中洞法；地铁隧道；施工技术
0 引 言
矿山法是暗挖法中目前最为常用的一种开挖方法，特点如下：施工工艺简单，应用灵活，减少拆迁和交通疏解及造价合理等。中洞法作为矿山法的一种，具有：①安全性好，在先完成中墙和第一期底板，后再进行开挖时可将临时支撑和拱架都支撑于坑道中墙及第一期底板上；②灵活性好，可因地制宜地选择断面形状和尺寸；③可操作性强、机械化程度低，挖土可用人工采用简便挖掘机具；④出土效率高，开挖上部断面时的大量石渣可通过上下导坑间一系列漏渣孔装车后从下导坑运出；⑤工序间干扰较少，完成中洞后，可左右侧同时施工；⑥造价低、经济性强。中洞法适用于土类—软岩类的地质条件较好且施工受地下水影响较少的工程项目。
1 施工工艺流程
拱部超前支护→中墙上导洞开挖及临时支撑→中墙下导洞开挖及临时支撑→施作中墙钢筋混凝土及临时支撑→左右侧断面上台阶开挖及临时支撑→左右侧断面下台阶开挖及临时支撑→施作钢筋混凝土二次衬砌。
2 操作要点
(1) 中洞临时支护参数：①喷混凝土 C25，厚 250mm；②小导洞部位设 22 格栅钢架，间隔 50 mm；③钢筋网采用φ6 钢筋，间距 150 mm×150 mm；④上下导坑距离保持为 60～80 m 为宜。
(2) 要待中洞二衬结构混凝土强度达到设计强度的 70%后，才进行两侧洞的施工。
(3) 隧道初期支护及二次衬砌背后均回填注浆，注浆管预埋，注浆压力要适当控制。
(4) 隧道底板的回填层混凝土与仰拱混凝土一起施工。
3 工程实例
3.1 工程概况
北京地铁四号线马家楼站–石榴庄路站（暗挖法）及石榴庄路站工程，车站总长 188.04 m，车站主体两端采用明挖顺作法施工，为保证石榴庄路的交通不受影响，在过石榴庄路下的结构采用矿山中洞法施工。结构形式为单层双柱三连拱结构，暗挖段隧道宽 20.8m，高 13.2 m，顶板埋深 7.75 m。
3.2 地质特点
站位地层自地表以下依次为：人工填土、第四纪全新世冲洪积地层（厚度约为 10 m）、以下为晚更新世冲洪积地层，基岩埋深即为第四系覆盖层厚度。车站主要修建在粉质粘土、粉细砂、圆砾卵石和粘土层中，底板进入圆砾卵石层中。在车站范围内，自地面下 20 m 范围内的饱和粉土及砂类土不液化。地下车站的水位为地下 22 m，在车站结构的底板以下。
3.3 施工步骤
施工步骤详见表 1 所示。
3.4 关键施工技术
(1) 超前支护
超前支护采用大管棚、超前小导管及部分地面注浆加固，管棚选用φ108 mm，壁厚 8 mm 的热轧钢管，长度过 8 m，搭接 6 m，钢管沿车站开挖轮廓倾角 20～30 设置，环向间距 500 mm，钢管内灌注水泥砂浆。管棚间插φ42 mm 的小导管超前预注浆加固地层，小导管选用壁厚 3.5 mm 的热轧钢管，长度过 3.0 m，纵向每两榀一道。小导管φ42mm 约 730.89 m，管棚φ108 mm 约3656.5 m。
(2) 土方运输
隧道内土方的水平运输采用人工推车和自制的经过改良的小型拖拉式土方运输车，以小型拖拉式土方运输车为主，以提高出土的速度，并充分发挥其轻便、灵活的特点，特别适合于单孔单线的小空间隧道土方运输。
土方在竖井处的垂直运输采用龙门吊机。由于隧道开挖时，靠竖井处的明挖段结构已施工完成，有足够的位置安排两台 15 t 的龙门吊机。
(3) 钢筋施工
钢筋格栅在洞外或场外钢筋加工场下料加工成型（如图 3 所示），按施工顺序，先施工仰拱（底板），后施工拱墙。仰拱采用 I20a 工字钢，两头焊接 10 mm厚钢板并用 M20 螺栓与中洞钢架相互连接，仰拱（底板）预留伸出边墙连接筋。底板钢筋施工时先顶后底(4) 中洞施工铺设双面筋，顶底面筋间设架立筋支撑；拱墙钢筋先外层后内层钢筋安装。
土方开挖时，中洞按照“小分块、短台阶、早成环、环套环”的原则，采用竖向留坡、纵向错台的施工方法（如图 1 所示）；完成中洞施工后，两侧洞同步采用正台阶法自上而下分部掘进成环，不必纵向错台。中洞上半断面宜采用环形开挖，尽可能保留核心土；下半断面开挖时，边墙宜采用单侧或双侧交叉开挖，仰拱应尽快开挖，缩短全断面封闭时间。
(4) 中洞施工
土方开挖时，中洞按照“小分块、短台阶、早成环、环套环”的原则，采用竖向留坡、纵向错台的施工方法（如图 1 所示）；完成中洞施工后，两侧洞同步采用正台阶法自上而下分部掘进成环，不必纵向错台。中洞上半断面宜采用环形开挖，尽可能保留核心土；下半断面开挖时，边墙宜采用单侧或双侧交叉开挖，仰拱应尽快开挖，缩短全断面封闭时间。
(5) 隧道开挖与初衬施工
隧道开挖平面顺序（如图 2 所示），采用短台阶法施工，初衬支护随土方开挖边开挖边支护，根据隧道新奥法设计原理，遵循“超前护顶、短开挖、强支护、二次衬砌紧跟”的支护原则，每次开挖核心土和的进尺严格遵守“小于 1 m”的挖土原则，在纵向保持核心土和下台阶及仰拱土体的距离，确保隧道开挖的稳定、安全。初衬支护采用 C25 喷射混凝土，φ8 钢筋网（200 mm×200 mm）和加强格栅钢架。
(6) 隧道二衬施工
隧道二衬施工中洞先行，边洞随后；中洞二衬分底板、钢管柱和拱顶纵梁、拱顶二衬三部分施工，施工钢管柱及拱顶纵梁、拱顶二衬以每一柱间跨度为一最小长度单位；先施工底板后钢管柱及纵梁，最后是柱间的拱顶二衬施工。边洞二衬施工随土方开挖顺序进行。二衬厚度均为 300 mm，采用 C30 防水混凝土。
4 安全监测
为减少隧道暗挖施工时对现况路面的影响，在路面和洞内布置了沉降观测点（如图 4 所示），并在开工前测得了初始值，在施工过程中对路面沉降每天进行监测，监测数据显示，在中洞第 1～5 步骤开挖时由于断面较小，路面沉降值较小，在进行第 6 步骤（开挖中洞右侧下部）时，路面沉降明显加大，达到 17.1 mm（出现在路中位置，两端相对要小），通过采取注浆加固和增加锁脚锚杆，之后的沉降变化曲线开始缓和，总沉降量得到控制。
通过对洞内格栅钢架轴力测点数据分析，钢筋内力在每一步开挖时其结构受力形式均要进行转换，在结构中洞左侧拱部位置，测得格栅钢架最大轴压力P=67.3 kN，从监测数据可以看出，结构钢筋基本处于受压状态，但都能满足设计要求。
5 结 论
(1) 中洞法施工在土类—软岩类的地质条件较好且施工受地下水影响较少的工程项目中，能取得良好的社会和经济效益。
(2) 本站场地围岩均属于Ⅵ级，围岩的自稳性差，如果未加处理措施，即使采取短进尺开挖，开挖面也会向下坍塌。而且暗挖段穿越石榴庄路，地下管线很多，所以必须使用超前支护辅助稳定措施，拱顶范围内采用大管棚间插小导管对地层注浆预加固。
(3) 对于局部含水较丰富的砂质粉土层，采用双液注浆和大管棚施工，有效地防止了地下水的渗入，通过控制分层开挖高度，对维护基坑稳定和确保安全施工起到了很好的作用。
(4) 中洞各工序完成后形成了一个庞大的刚体顶住上部土体，可以有效的控制地面沉降，保证施工安全。
(5) 采用隧道新奥法量测技术是中洞法施工的关键环节，通过信息化反馈指导动态设计和监测安全施工，最终到达安全施工的预期目的。
参考文献：
[1] GB50299 — 1999 地 下 铁 道 工 程 施 工 及 验 收 规 范[S].(GB50299—1999 Code for construction and acceptance of metro engineering[S].)
[2] JGJ120 — 99 建筑基坑支护技术规程 [S].(JGJ120 — 99 Technical specification for retaining and protection of buinding foundation excavation[S].)
[3] 周爱国,等.隧道工程现场施工技术[M].北京:人民交通出版社,2004.(ZHOU Ai-guo. In-situ construction technologies for tunneling works[M]. Beijing: China Communications Press,2004.)
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200806/9125.htm
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