浅谈地铁工程中暗挖施工技术的应用

刘学钢

摘要：地铁工程中对于暗挖施工技术的应用十分广泛，一般来说，暗挖施工技术的施工质量、施工环境以及工程成本等都关系着项目的使用情况。本文针对重庆地铁十号线一期工程当中暗挖施工技术的应用情况，总结了暗挖施工技术的使用情况，旨在为以后类似的工程项目提供一些指导与借鉴。

关键词：暗挖施工技术； 地铁工程； 应用； 重庆地铁十号线

1引言

随着我国经济的快速发展，国内的交通事业也达到了发展的顶峰，路面的交通已经不能满足人们高度的使用要求，近年来，路面交通拥堵的现象十分普遍。因此，地铁工程的发展迫在眉睫，地铁的建设可以从根本上缓解我们的交通环境。地铁的施工涉及到很多技术要点，而暗挖施工技术是地铁施工中运用较多的施工方法，因此，对于暗挖施工技术控制的重点以及施工过程本文结合工程实际进行了详细论述。

暗挖法目前已经得到了越来越广泛的关注和运用。暗挖法，顾名思义就是不用从地面开挖，而是从土体内部进行开挖的一种技术方法。隧道工程的施工首先是要挖掘出一定的地下空间，为机车的运行提供广阔的空间。挖掘完成以后还要进行衬砌的施工，因此暗挖施工方法的选择，受到很多因素的影响，比如施工所在地的地址条件、施工环境以及挖掘的深度等。在这些因素里，起到最主要的影响作用的就是隧道的挖掘深度。一般对于埋置比较浅的工程，通常使用明挖法进行施工，也就是直接从地面进行开挖，开挖完成之后进行衬砌施工，最后再进行回填的施工方法。但是当隧道埋置深度过深的时候，采用明挖法就不再适用，而应该使用暗挖法进行隧道施工。隧道工程中常用的暗挖法通常情况下有盾构法以及矿山法等很多类型。

2重庆地铁十号线一期工程概况

重庆地铁十号线一期工程包括两个站点、一个区间以及—个鲤鱼池车站、鲤鱼池～红土地的区间隧道、红土地车站，整个工程均通过一条施工通道进行组织施工，挖掘方式均采用暗挖钻爆法进行施工。

鲤鱼池车站长度为216米，二衬结构的宽度为26.2m，二衬结构的高度为20.81m。车站的埋深约在41～47m之间，车站的洞顶属于中等风化的基岩，基岩的厚度为26～44m之间。本站设2座风道和3个出入口（其中1号出入口预留）、2个安全出入口，使用的均为复合衬砌结构，整个施工过程采用的是暗挖法施工。

鲤鱼池至红土地的区间隧道，右线起点里程为右右K11+319.580，终点里程为右右K12+192.745，区间的长度为873.165m。本区间隧道的拱顶埋深在60～84m之间，整个隧道工程全部为深埋隧道。建新的东路站后设单渡线，该处区间与车站相接为一个大断面和一个标准的单洞单线，其余段均为标准单洞单线隧道。

红土地车站的终点里程为 K12+414.745，线路的总长度为222米。二衬结构宽度为 25.2m，高度为 20.81m。车站采用的是复合式的衬砌结构。车站的埋深较大，顶部覆盖层的厚度约在 68～73m之间。本站设又2座风道、4个安全出入口及4个出入口（其中4号出入口预留），采用的均为复合衬砌结构，整个工程采用暗挖法施工。风道净宽约为 13.4m，出入口的净宽为 6.0m和 8m。1、2、3号出入口均与既有 6 号线红土地站出入口相接。

整个隧道的工程十分好大，技术壁垒较多，因此隧道施工的安全风险加大。想要保质保量的按时完成整个施工计划，那就需要对主要的施工技术进行严格把控，也就是对于暗挖施工技术进行严格控制。

3暗挖钻爆法的施工控制要点

3.1选准钻爆位置

钻爆法施工之前首先要将隧道断面的水平以及隧道的中线测量准确，在即将开挖的隧道工作面上找到开挖罗阔，根据设计给出的钻爆参数图进行炮眼的定位。

3.2确定炮眼的间距

重庆地铁十号线一期工程主炮眼的间距误差通常要控制在一定范围内，一般要控制在5cm之内。辅助炮眼的间距误差也要求控制在5cm之内。钻爆的周边眼主要是为了开挖后的形状符合隧道轮廓的要求，一般它的间距误差也要控制在5cm之内，另外周边眼的斜率也应该进行严格把控，控制在5cm/m之内，否则会出现在爆破之后形状与轮廓线偏差很大的现象。周边眼和内圈眼的间距误差要控制在5cm之内。在炮眼的深度大于2.5m的情况下，所有炮眼应该选择一样的斜率。

3.3掏槽眼的布置

重庆地铁十号线一期工程掏槽眼的布置应该位于隧道开挖面的中下方，这样做的作用是在爆破的时候可以减少岩石的破碎而导致的飞石。众所周知，周边眼是沿着隧道轮廓进行布置的，而辅助眼是在掏槽眼与周边眼之间进行布置的。在开挖断面的底部要适当的进行辅助眼的布置，保证爆破的范围无死角。对于装药量也要进行严格把控，尽量避免出现超挖的现象。

3.4清孔工作

重庆地铁十号线一期工程的炮眼钻好之后，要尽快的对孔内的石屑以及泥浆清除干净。将炮眼装好炸药之后要立刻进行封堵，封堵的材料使用的是炮泥。炮眼的封堵长度一般要控制在20cm以内。

3.5对于钻爆工程超欠挖的控制

在岩层结构十分完整，并且岩石的抗压强度比较大的情况下，钻爆基本不会影响隧道开挖的稳定性以及围岩的强度，因此，在这种情况下，对于岩石的某些突出的部分允许欠挖，但是要求隆起量控制在5cm之内。对于墙脚以及拱的外围1m之内绝对不允许出现欠挖的现象。

4暗挖钻爆法施工的爆破原理

地铁工程使用暗挖钻爆法进行使用的过程，也就是炸药的能量进行释放的过程。炸药爆炸的瞬间隧道的围岩会产生一定的非弹性形变，因此就会出现围岩的破碎圈。炸药爆炸产生的能量当中，一部分的能量变成了对空气的冲击能，剩下的部分变成了地震波进行传递。因此，就产生了钻爆法的三大危害，即噪音、冲击破的超压以及爆破带来的地震效应。

重庆的地下工程是比较多的，可是重庆地铁十号线一期工程的施工条件和其他地下工程相比有很多差别。在施工的时候要尽量减小爆破为工程带来的负效应。因此，在本工程实践中使用的是光面爆破技术，这种技术的定性分析已经比较成熟，但是在理论上还处在发展的阶段。光面爆破也就是所有的周边眼的爆破是同时进行的，每一个周边眼在进行爆破的时候都产生一定的冲击波，并且沿着径向进行传递，当两个炮眼的冲击波相遇时就会发生叠加的效应，这种情况下就会产生切向的拉力，这个力在两个相邻炮眼连线的中点位置达到最大值。如果这个拉力大于围岩的极限抗拉强度，围岩就会发生破裂现象，裂缝主要发生在相邻炮眼的连线上。再加上冲击波压力的作用，最终形成的破裂面十分光滑整齊。

5以往的地鐵工程中暗挖爆破法施工产生的问题

爆破技术首先是在瑞典进行使用的，后来经过美国对其进行了进一步的改善与发展，爆破技术用于隧道开挖的效果越来越好。我国是从上世纪六十年代开始使用爆破技术的，但是时至今日爆破技术的应用情况并不是非常理想。这种现象的出现有很多影响因素，最主要的因素就是隧道施工单位对爆破带来的各种效益没有广泛的认识，从而对暗挖爆破法施工有一定的排斥心理。

总结以往的隧道施工当中暗挖爆破法的施工情况，技术人员苦口婆心的为施工队人员讲解光面爆破带来的各种好处，对于这种技术带来的效益大家都认可，但是在施工的过程当中，所有的失误都暴露出来了。施工人员对于光面爆破的认识浮于表面，认为就是简单的将炮孔间距打密，最终使爆破后的轮廓线尽量光滑。但是他们不知道，炮眼过于密集，不但非常的费工费时，并且十分浪费炸药。而且还会有哑炮的现象发生，这种情况下就要进行补炮，就会造成更大的资源浪费，这就造成了一个违规现象，那就是有的工程当中施工人员在超挖之后自己做点手脚混过检查。因此，光面爆破技术在施工人员范围里的推广是比较困难的，即使暗挖爆破技术做的非常完美，也不会给我们带来什么利益。出现这种问题的主要原因就是承包方式和管理方式的不合理。以为，现在多数的隧道开挖工程施工的承包方式都是包工包料，出现欠挖的现象要进行补炮，但是发生超挖现象就与他们没有关系了，就是简单的后期混凝土回填就可以，可是殊不知这样会大大的增加施工的工本费用，而这些后续工作所产生的费用一般情况下要比工人节省的经费多的多。

做好光面爆破可以给施工队带来较大的效益，但是爆破工班就不这么认为了，他们的利益从哪里来呢？爆破的炸药不能缺斤短两，炸药过于少会有哑炮，重新补炮就会造价更大。因此，少打几个炮眼就能省下很多的人工费用，还可以大大减少雷管的使用量。少做光面爆破或者是不做光面爆破就可省下很多红线，这样就给爆破工班带来较大的利益。可以与此同时也危害了整个工程项目的利益，这就要求我们改变包工包料的承包凡是，最好使用包工不包料的承包方式，并且要建立严格的考核制度。

6 重庆地铁十号线一期工程改变了承包管理模式

由于认识到承包模式对于暗挖爆破法施工顺利开展的重要性，重庆地铁十号线一期工程决定改变承包管事方式，使用包工不包料的管理模式。重庆地铁十号线一期工程施工过程当中，在使用包工不包料的管理模式的同事还使用了爆破专家的系统，对于隧道不同的围岩情况作出不同的设计，与此同时严格进行对爆破工班的技术交底工作，严格按照设计进行施工，施工完成之后考核施工的效果，进而针对不同的围岩级别确定具体的承包费用。重庆地铁十号线一期工程的爆破工班，为了保质做好光面爆破，从两个方面一起入手，在爆破的炮眼中都使用了红线，与此同时，还使用了非电雷管。因此，重庆地铁十号线一期工程的实际爆破效果是有目共睹的，效果好那么施工人员的报酬也增多，相应的工人们的工作热情也高涨起来。

包工不包料的承包方式有很多的优点，也有一定的缺点，因为采用的是不包料的模式，所以如果在施工现场没有工程技术人员的指导和监督，那么爆破工班在领取材料时就会有过度的现象发生。重庆地铁十号线一期工程为了更好的实现暗挖爆破法施工的效果，使用了更加合理的承包方式，这种方式可以大大的提高施工人员的工作热情，但是对火工材料的把控容易出现失控的现象，因此，要求重庆地铁十号线一期工程的项目管理人员对其进行严格的监管，实行收发料签名的制度，保证火工材料不浪费，尽量实现重庆地铁十号线一期工程的暗挖爆破效益的最大化。

7重庆地铁十号线一期工程目前的工作进展情况

（1）鲤鱼池车站、红土地车站的临时施工通道已经全部施工完成。

（2）鲤鱼池车站的上层导洞开挖及支护目前已经完成了203米。

（3）红土地车站上层导洞的开挖及支护已经完成了184米。

8重庆地铁十号线一期工程的安全控制的重点

（1）鲤鱼池车站、红土地车站采用的开挖方式均为暗挖法进行施工，隧道的断面特别大，最大开挖断面可以达475.8平方米，因此，属超大断面的隧道开挖。

（2）鲤鱼池车站、红土地车站的埋深比较大，两个车站的区间的主体隧道的全段埋深也较大，都是属于深埋隧道，在暗挖爆破法的施工当中要注意对安全性的严格把控。

（3）红土地车站施工通道使用的基本为360°转弯，因此，隧道施工的通风条件不良，需要使用相应的通风设施。

（4）重庆地铁十号线一期工程有些地段的地质条件比较差，一般泥岩较多，这些泥岩有遇水软化泥化的特点。

（5）重庆地铁十号线一期工程的红土地车站与既有 6 号线红土地站换乘，与之呈“十”字相交，6 号线红土地站位于本站上方，净间距 5.4m。下穿 6 号线段采用两个分离的单洞双层拱形结构，施工安全的风险非常大。

（6）重庆地铁十号线一期工程鲤鱼池车站、红土地车站风井及安全出入口竖向开挖深度过大，其中最深达89.97米，施工难度非常大，安全风险也是较大的。

（7）鲤鱼池站、红土站出入口的提升高度可以达40～60m，坡度均为30度，施工难度较大。

9结语

光面爆破技术可以很好的避免暗挖爆破法施工的可控性差的缺点，可以降低施工的成本，当然使用包工不包料的承包方式更能保证光面爆破的顺利实现。光面爆破技术在我国的应用已经有了多年的经验，因此在施工工艺上已经趋于成熟。只有改变原有的承包方式才能更好的发挥光面爆破的良好效果，也就是让爆破工班可以得到一定的利益，发挥他们工作的积极性。针对重庆地铁十号线一期工程中的安全控制重点，可以指定一系列技术方法以及管理方法，对于土层薄弱的地段进行开挖，要使用大管棚技术，对于围岩不稳定的部位要及时使用超前小导管，对于初期的支护要及时进行封闭，并且还要严格控制地面的沉降量等。从多方面保证重庆地铁十号线一期工程暗挖施工的正常进行。

参考文献：

[1] 铁道专业设计院TBIO108-2002，铁路隧道喷锚构筑法技术规范.北京：中国铁道出版社，2002.

[2]丁维利，赵永明，初厚永等浅埋大断面黄土隧道下穿既有铁路施工技术【J】.现代隧道技术，2008，6.

[3]地铁工程设计与施工新技术实用全书，王珊主编，银声音像出版社，2004.

[4]岩土注浆理论与工程实例，邝健政主编，科学出版社，2001.

[5]市政工程施工组织设计实例应用手册，黄兴安主编，中国建筑工业出版社，2001.

[6] 向松，刘军.公路隧道光面爆破技术探讨[J].公路交通技术，2007 年12 月06 期：92-95.

[7] 涂文轩，高菊如，严杰.炮泥制作设备应用的技术经济性分析[J].现代隧道技术，2004 年06 月03 期：27-30.