基于礦山法施工技術的區間隧道設計
——以福州地鐵6 號線林浦站—樟嵐站區間為例

劉 棟

（廣州地鐵設計研究院股份有限公司,廣東 廣州 510030）

0 引言

在現代城市交通系統中，地鐵作為一種快速、便捷、環保的公共交通方式，為人們的出行帶來了極大的便利[1]。隧道作為地鐵線路的重要組成部分，對于地鐵線路的安全性和運營效益起著至關重要的作用。因此，隧道設計的科學性和合理性對于地鐵建設至關重要。隨著地鐵建設規模的不斷擴大和復雜地質條件的增加，傳統的隧道設計方法已經不能完全滿足實際需求[2]。礦山法施工技術作為一種新興的隧道設計和施工方法，逐漸受到了廣泛關注和應用[3]。與傳統技術相比，礦山法施工技術具有更高的靈活性和效率，能夠解決復雜地質條件下的難題，提高工程施工的質量和效率。該文以福州地鐵6 號線林浦站—樟嵐站區間的隧道設計為例，探討和研究基于礦山法施工技術的區間隧道設計。通過對設計過程的總結和展望，提出基于礦山法施工技術進一步完善隧道設計的建議，希望該文的研究成果能夠為地鐵隧道設計領域的發展提供啟示和支持，進一步推動城市交通系統的現代化建設。

1 工程概況

該項目施工范圍臨近地鐵6 號線林浦站—樟嵐站區間、6 號線樟嵐站B 號出入口、6 號線樟嵐站－梁厝站區間及6 號線樟嵐出入場線區間隧道結構；燕浦河河道平面上與6 號線樟嵐站－梁厝站區間及6 號線樟嵐出入場線區間垂直相交布置，燕浦支河河道平面上與6 號線林浦站—樟嵐站區間、6 號線樟嵐站B 號出入口垂直相交布置，工程概況詳情見表1。

表1 工程概況表

樟嵐站（原蘆岐站，以下均稱“樟嵐站”）為6 號線第三個車站。6 號線林浦站—樟嵐站區間起點位于林浦站，沿福泉高速公路南側往東南方向行進，中部下穿福泉高速公路，進入樟嵐站，上行線里程為SK1+329.571~SK3+799.407，全長2 469.836 m，寬度為5.0 m，結構底板埋深16.00~83.00 m，埋深標高-1.29~-19.70 m，擬采用盾構法+礦山法施工。

2 基于礦山法施工技術的區間隧道設計施工要點

2.1 前期準備與方案設計

在實施礦山法隧道施工前，需要進行詳細的方案設計，包括確定開挖順序、盾構井的位置、隧道斷面形狀、支護方式等[4-5]。同時，還需制定詳細的施工計劃，包括開挖速度、支護周期等，礦山法隧道與盾構井的接口結構立面圖如圖1 所示。

圖1 6 號線林浦站—樟嵐站區間礦山法隧道與盾構井接口立面圖

6 號線林浦站—樟嵐站區間線路出林浦站向東走行到達樟嵐站，分別在里程SK2+484.557 設置一處中間風井兼聯絡通道，在里程SK3+530.000 設置一處明挖盾構井兼聯絡通道。區間隧道覆土最大厚度74 m，最小厚度13.4 m。礦山法穿越主要地層為（8-1）中風化花崗巖，圍巖等級為Ⅲ~Ⅳ。暗挖隧道初期支護采用C25 噴射混凝土（早強），P6；二襯結構采用C40 模筑混凝土，P12。

2.2 盾構井開挖

基于礦山法施工技術進行施工的過程中，盾構井是一個關鍵的步驟。它通常涉及區間隧道的進出口以及盾構機的安裝和運行。

盾構井的位置是根據工程設計、隧道線路和地質情況來確定的。井口的位置應該考慮盾構機的進出口，同時要保證施工的安全性和效率。在該工程中，盾構井位于隧道的起點或終點。在確定盾構井位置前，需要進行詳細的地質調查和勘探，以了解地下地質情況、地層性質、地下水位等。這些數據將有助于確定盾構井的位置并確保位置設置的安全性。透水量對盾構井位置的確定至關重要。透水量（Q）可以使用達西公式進行估算，如式（1）所示：

式中，k——滲透系數；A——過濾面積；i——水頭損失；n——滲透率系數；S——水頭落差。如果盾構井位置的地下水位變化較大，則需要計算并預測地下水位在施工過程中的變化。如果地下水位的變化幅度超過了1 m，即發生較大的變化時可能會對隧道施工產生顯著影響；如果地下水位的變化在0.5 m 以下，被視為變化不大，對施工影響較小。采用常規的土方開挖方法完成盾構井的開挖，具體的開挖流程如圖2 所示。

圖2 盾構井開挖流程

在盾構井開挖前需要進行準備工作，包括確定開挖位置、清理現場、設置施工圍擋等。施工圍擋用于防止土方坍塌，保護施工人員和設備安全。盾構井的開挖通常從頂部開始，使用挖掘機、鉆機等設備逐層進行土方開挖。開挖的過程中要確保土方的穩定，避免坍塌。開挖后需要進行土方的運輸和處理，使用裝載機、運輸車等設備將土方運出盾構井，并根據需要進行臨時堆放或處理。頂部開挖后，進行盾構井側壁的開挖，最后進行底部的開挖。底部開挖需要更小型的設備，以確保在狹窄的空間內完成開挖。盾構井開挖過程中，需要根據地質情況和土方穩定性，設置錨桿進行支護和加固。在開挖過程中，為解決遇到地下水滲入的情況，需要設置排水設施，將地下水排出盾構井，以確保施工現場的安全。在開挖過程中，需要進行地下水位監測、土方變形監測，以確保土方的穩定性和支護效果。在盾構井開挖完成后，對施工現場進行清理和整理，確保沒有殘留的材料和設備，為后續的盾構機安裝和施工做好準備。

2.3 支護與加固

2.3.1 錨固支護

該工程通過錨桿等材料將巖體固定在隧道周圍，增強巖體的穩定性。在進行錨固支護前，清理支護面和施工現場，確保支護面的光滑和清潔，以便錨桿的黏結和固定。之后將錨固桿預先安裝到支護面上，根據設計要求和施工方案確定錨桿的數量和位置，在中間風井位置（SK2+484.557）以及明挖盾構井位置（SK3+530.000）區域定下錨桿，錨桿的直徑為32 mm，使用鉆機在支護面上鉆孔，將錨桿埋入孔中，錨桿之間的距離為50 mm，深度相同，錨桿材質為鋼筋，破斷強度不低于490 MPa。在鉆孔中注入灌漿材料，即混凝土或聚合物灌漿，灌漿的作用是填充鉆孔，增加錨桿與巖體之間的黏結力。將錨桿插入灌漿的鉆孔中，確保錨桿與巖體緊密接觸。待灌漿固化后，錨桿就會與巖體固定在一起。有些錨固系統允許錨桿的伸縮，以適應地質變化和隧道的變形。在錨桿安裝過程中，需要根據實際情況調整錨桿的伸縮量l，伸縮量的計算公式如式（2）所示：

式中，ΔL——地質變形或隧道變形引起的錨桿位移量；Δd——錨桿的初始伸縮量。灌漿固化需要一定的時間，在開始下一步工作前，需確保灌漿已經充分固化，以確保錨固的穩定性。在錨固支護過程中，進行實時的監測和質量控制，確保錨固的效果符合設計要求。

2.3.2 二次襯砌

在基于礦山法施工技術的區間隧道設計中，二次襯砌是保障隧道結構穩定和安全的重要環節。二次襯砌階段仍需關注結構混凝土與鋼管片接觸部位的支護，通過在對應部位焊接錨筋，并在縱向筋與鋼管片的搭接處采用L 字形焊接的方式增強連接強度。采用混凝土管片需在二次襯砌時繼續注意支護措施，在制作混凝土管片時，保證鋼筋錨固在管片頭部，然后連接其他鋼筋，確保整體結構的穩定性。模板立模采用16#槽鋼制作的碹骨作為模板支撐，碹骨間距仍應保持在1 000~1 500 mm 之間。碹骨底腳處加型鋼橫撐，以避免澆混凝土時側墻內移。在進行二次襯砌時，對碹骨和模板進行加固，防止模板傾倒和坍塌。在二次襯砌的混凝土澆筑過程中，均勻布置振搗點，控制振搗程度，確?；炷恋馁|量，遵循四個標準“不出現氣泡、混凝土不下沉、表面不泛漿、表面形成水面”，以此保持混凝土澆筑的連續性，以保障隧道結構的穩定。

3 結語

綜上所述，該文通過對福州地鐵6 號線林浦站—樟嵐站區間的隧道設計進行研究，探討了礦山法施工技術在區間隧道設計中的應用優勢和適用性。該文從確定盾構井的位置，分析如何進行盾構機的安裝調試等方面總結了基于礦山法施工技術的區間隧道設計施工要點，以便施工順利推進。希望該文的研究成果能夠為類似項目的設計和施工提供有益的經驗和指導，為地鐵隧道設計領域的發展作出一定貢獻，推動未來地鐵線路的建設和運營，推動城市交通系統的發展。