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地铁隧道矿山法施工与地面沉降控制方法

作者：郑凝芳

来源：《建筑建材装饰》2015年第16期

摘要：随着我国国民经济的发展，特别是汽车工业的快速增长，交通基础设施建设实现了跨越式的发展。自1988年沪嘉高速公路建成通车以来，高等级公路以前所未有的速度发展，我国的公路事业进入了以建设高等级公路为主的新时期。随着经济的发展，某些高速公路已经不能满足交通要求，需要扩大通行能力，增加车道数，旧路改扩建成为了目前比较常见的项目。然而，开扩建项目一般要求边通车边施工，对施工安全要求很高，尤其地铁隧道矿山法施工，是施工中的难点，稍有不慎即可能造成安全事故。本文以某项目地面沉降控制为例，介绍地铁隧道矿山法施工与地面沉降控制方法的应用。 关键词：城市隧道：矿山法：地表沉降：控制

中图分类号：U455.49 文献标识码：A 文章编号：1674-3024（2015）08-60-02 引言

地铁隧道矿山法施工与地面沉降控制是20世纪80年代初研制成功的一种新型的破碎岩石、混凝土等介质的破碎剂，它的主要成份是生石灰（即氧化钙）.还含有一些按一定比例掺人的化合物催化剂.其破碎介质的原理就是利用装在介质钻孔中的静态破碎剂加水后发生水化反应，使破碎剂晶体变形，产生体积膨胀，从而缓慢的、静静地将膨胀压力（可达30Mpa-50Mpa）施加给孔壁，经过一段时间后达到最大值，将介质破碎。它可广泛应用于混凝土构筑物的无声破碎与拆除及岩石开采.解决了爆破工程施工中遇到不允许使用炸药爆破而又务必将混凝土或岩石破碎的难题，是国际上流行的环保、新型、非爆炸施工方法。

1 地铁隧道矿山法施工与地面沉降控制技术作为是一种新型爆破施工技术有以下优点 （1）安全，易管理。静态爆破剂为非爆炸危险品，施工时不用雷管炸药，不必办理常规炸药爆破所需要的各种许可证。操作时不需要爆破等特殊工种。破碎剂与其它普通货物一样可以采购、使用、运输。（2）环保材料。使用中无振动、无毒气、无声、无飞石、无粉尘，是没有公害环保产品。（3）施工简单，易操作。用水搅拌后灌入钻孔中即可。 2 工程概况

拟建某城际铁路湘江隧道滨江新城一市府区间（WDK8+960-WDK10+312.981）属丘陵地貌，沿杜鹃路走向，地势较平缓，大致呈西高东低形势，较为开阔。道路两侧房屋密布，人口众多，交通繁忙，地下管线密集分布。设计为双洞单线隧道，本区间共设置2座横通道，采用矿山法施工。

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3 施工方案 3.1 孔眼布置

布眼前首先要确定至少一个以上临空面，钻孔方向应尽可能做到与临空面平行：横向分布孔距为20-30cm；纵向孔距为20-30cm布置成平排炮孔：排距以20-30cm为宜，必须采取逐排作业，不可多排作业，钻眼的深度根据现场石方状态而定，现场定为1.2-2m。 3.2 钻孔

钻孔的直径与破碎的效果有直接的关系.钻孔过小.不利于药剂的充分发挥；孔太大，易冲孔，耗费药剂，根据以往经验本工程宜采用42mm钻孔。钻孔内的余水和余渣使用高压风吹洗干净.孔口旁应无土石渣。 3.3 钻孔的深度和装药深度

钻孔的深度可根据施工要求选择.一般在1.2-2m较好：装药深度为孔深的100%。 3.4 装药

（1）向下和横向的眼孔，在药剂中加入22%（重量比）左右的水搅拌成流质状态。颗粒药剂水灰比调节到0.22-0.25时静态爆破剂的流动性较好，细粉末药剂水灰比调节到0.32时静态爆破剂的流动性较好，也可不通过捅实过程。向下灌装较为方便，应采取“由上至下，分台阶分层爆破”的施工方式。（2）水平方向和向下方向的钻孔.采用略小余孔径的高强长纤维纸袋装入药剂.按一个操作要用的药卷数量，放在盆中导入水完全浸泡，待不冒气泡时，取出药卷开始装入并捅紧。即“集中浸泡，充分浸透，逐条装入，分条捣实”。（3）岩石刚裂开，向裂缝加水，以便药剂持续完全反应，可以获得更好的效果。（4）在施工中控制药剂反应快慢有两种，一种是加入抑制剂，另一种是控制拌和水、干粉剂和岩石的温度。药剂反应过快易发生冲孔伤人事件，一般反应时间控制在30-60分钟较好。 2.5 现场渣样清理

静态爆破完成后.对爆破产生的一些相对较大的试块.采用液压炮机辅以人工破碎至合适粒径，由挖掘机和自卸汽车配合，运送至制定地点。 4 施工安全措施

虽然静态爆破无震动、无飞石、无噪音和无毒气污染，但现场安全生产管理工作仍是重点.为保证安全施工，制定以下安全措施：

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（1）没有相关的人员不能够进入施工现场，运用破碎剂之前必须要求操作人员对说明书已认真阅读且要深刻理解；（2）灌浆人员必须戴防护手套和防护眼镜在使用具有腐蚀性的静态破碎剂时：孔内注入破碎剂后，严禁在注孔区域行走，作业人员应保持安全距离：（3）在两孔相邻之间，杜绝钻孔与注入破碎剂同时进行：出现异常状况时务必暂停作业，等到验明情况并采取相应措施保证安全后，才能够继续施工。 5 工程应用效果

该段石方边坡开挖共计开挖石方3200m3，开挖过程顺利.未对毗邻石油管道及高速公路行车造成影响，未发生任何安全事故，在保证安全施工的同时，也保证了工程施工进度，取得了较好的效果。 6 结语

地铁隧道矿山法施工与地面沉降控制方法是一种新型的爆破方法，它是常规的炸药爆破的一种发展、延伸，由于其钻孔数量大、破碎时间长、效率低等原因为受到工程界普遍的冷落，一般情况下很少采用。但它又具有普通炸药爆破所不具备的使用范围广、安全性能高、扬尘少等优点，特别是安全性能上，更具有优势。静态爆破，解决了在某些特殊情况及特殊环境下不允许使用常规炸药爆破来拆除构筑物及对岩石、矿石的开采这个长期困扰我们的难题。在新时期，工程建设更加关注安全和环保的情况下，地铁隧道矿山法施工与地面沉降控制方法必将会有很广阔的发展前景。