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摘要：伴随着城市化的发展,城市轨道交通的建设也越来越重要，超深埋地铁暗挖隧道施工技术在城市地铁建设中得到了广泛的应用。本文主要介绍了超深埋地铁暗挖隧道施工的技术措施；对施工过程预防地下水的各种预报体系作了详细说明；对超深埋地铁暗挖隧道施工技术中的解决强岩爆、施工通风的关键问题提供了一些辅助措施。
关键字：超深埋地铁；无轨运输；地下水
引言
与浅埋暗挖相对应，深埋暗挖隧道施工技术是针对埋置深度较深的岩层施工而采用的施工方式。伴随着我国城市化的发展，我国城市轨道交通的建设得到了快速的发展，超深埋暗挖隧道技术也得到了广泛的应用。我国一系列的工程，如锦屏二级水电超深埋引水隧洞、南水北调细线工程、大伙房调水工程等，都使用了超深埋地铁暗挖隧道施工技术，超深埋地铁暗挖隧道施工技术的优越性越来越明显。
超深埋地铁暗挖隧道施工技术
在规定的时间内完成施工是隧道施工过程中面临的一个严峻的问题，施工方法、运输方式的选择往往对提高施工速度起关键作用。采用无轨运输方式就是提高施工进度的有效方式。
施工工艺流程
超深埋地铁暗挖隧道施工流程图如图1所示。
图1超深埋地铁暗挖隧道施工流程图
施工原理就是在减少施工中的爆破可能对围岩造成扰动的基础上，充分利用围岩的承载能力，使用新奥法指导施工组织，完成开挖过程。装药爆破采用周边非电导爆管起爆或欲裂爆破等方式，同时采用小导管超前注浆方式。施工过程中要对围岩的周边眼距离进行严格的控制，要综合考虑围岩和断面的实际情况进行钻爆设计，实现爆破操作。同时在施工过程中要时刻对围岩破碎段进行及时的测量，从而避免围岩挤压情况的发生，并且根据测试的数据指导施工。
施工工序的合理性直接关系到施工时
地下水超前预报方法
现阶段隧道施工中主要使用的超前预报地下水方法有两大类：物探法和地质分析法。
物探法
电磁波法属于物探法的一种，电磁波就是利用电磁波可以在不均匀的介质中传播并能产生投射和反射的现象从而可以进行地下水预报，根据使用电磁波发射设备不同可以分为地质雷达发射、瞬变电磁发射法、钻孔电磁发射法。地质雷达发射电磁波的优点是探测结果图像直观，效果良好，结果便于整理分析，并且对施工过程干扰小；缺点是可预报地下水的距离相对较短。瞬变电磁发射法主要是利用了天线向所要测试部分发送脉冲电磁场，这种方法的优点是效率高、适应能力强、设备装置轻便、扫描时的速度更快、可分辨能力强等。钻孔电磁发射法是一种使用电法完成预报地下水的方法。这种方法采用聚焦电流激发，利用岩体空隙中电力存储能力和电阻率的变化情况通过计算来预报岩体的含水性和完整性。该方法的优点是结果容易分析、图像直观等。
地质分析法
目前地质分析法主要应用水平超前探孔法，水平超前探孔法主要是通过在施工隧道中使用水平钻孔机打孔，通过分析所钻孔眼的资料从而计算推断所要测试隧道的地下水情况，做出合理的预报。这种方法主要是通过分析钻孔速度变化，钻孔冲洗液的气味和颜色，岩石粉末等情况来做出的判断。该方法可以很好的反映所钻孔岩石的基本情况，结果比较直观，然而这种方法也存在不足，主要是在复杂地质情况下，这种方法的预报效果比较差。
地下水处理
地下水处理方案
超深埋地铁暗挖隧道施工中主要考虑的是集中高压大流量出水点的处理，这种情况主要发生在岩溶非常发育区，该区域的垂直厚度比较大，而且补给水源与出水点的高度相对较大。一旦隧道施工破坏其渗流平衡，地下水就会大量喷发，形成高压水流。这种情况是十分复杂的，不同的出水点有不同的特点，所以只能采用综合处理的手段进行处理，处理的方式“先排后堵、深排浅堵、远排近堵。择机收口”，处理的原则是“先固后堵、先分流后收口”。对于超深埋地铁暗挖隧道施工中的集中高压大流量出水点可以按照以下处理流程进行：物探测试—锚杆加固—分流—封堵—分流孔灌浆—封闭。
物探测试：通过物探测试对涌水点进行探查，根据测试结果，主要寻找透水带的规模和位置，为后续灌浆做准备。
锚杆加固：对隧道内结构松散的围岩要使用锚杆进行加固，锚杆要进行灌浆处理，这样可以加强施工过程的安全，可以防止松散围岩的脱落。
分流：根据测试情况，判断岩溶发育情况，对于涌水集中的区域要采用多孔分流排水的方式进行减压。
封堵：分流排水后对于涌水量减小的区域，可以采用灌浆技术对主通道进行封堵处理。
分流孔灌浆：主通道处理结束后要对分流孔进行灌浆施工。可以采用高压、大流量灌浆泵对分流孔进行灌浆，灌浆采用由近孔到深孔依次灌浆的顺序，浆液选择防扩散、可控时间的特种浆液。
封闭：封闭操作主要对最后灌浆的分流孔的操作，可以采用高压、大流量的浆液灌注，不必使用特种浆液，可以大量灌浆，扩大灌浆范围，使主水流充分与岩壁隔离。
地下水封堵措施
超深埋地铁暗挖隧道施工中为了防止地下水，可以在潜在涌水点处2米深的位置设置锚杆加固，锚杆孔深5~10m，用螺纹钢作为锚杆，进行锚杆灌浆。同时打设减压分流孔，分流孔的直径可以设置在65mm。利用三臂钻和液压非中空止浆塞的方法完成封堵，封堵完成后可以对掌子面进行止水墙的施工，止水墙与隧道壁之间可以使用水泥和化学浆液进行注浆，待注浆达到规定强度时就可以使用三臂钻和一体机进行超前注浆封堵。
对掌子面进行止水墙的施工处理，可以先对预埋口周围的涌水点进行处理，然后对主流涌水点的进行6~9MPa的灌浆压力处理，与此同时，用6.0m的射浆管对主流涌水点进行灌浆。对止水墙进行3.0m的回填灌浆，然后再进行6.0m的固结灌浆，从而增强止水墙与掌子面之间的整体性。对主流涌水点的操作首先应该对掌子面附近大面积灌入速凝浆液从而实现临时止水，然后进行封堵灌浆，可以采用化学浆液配合水泥进行灌浆，从而完成地下水封堵操作。
隧道岩爆
隧道发生岩爆情况，会造成严重的后果，轻则影响施工进度，重则对施工人员的安全构成威胁，所以加强隧道岩爆的预防尤为重要。
隧道施工中岩爆的防治主要是充分利用自然条件，合理调整认为因素的策略，建立隧道岩爆防治管理的对策，避免岩爆的发生。岩爆的防治主要从隧道设计、施工各阶段防治、强化质量管理三方面出发。
隧道设计方面主要考虑隧道的选址，隧道选址应该尽量避开有岩爆发生的地域，如果不能避免时应该从隧道断面和隧道轴线设计出发达到防爆目的；另外隧道设计时对隧道轴的设计应该与隧道的最大主应力方向平行，使隧道的结构受力条件最佳。
隧道施工的不同阶段岩爆防治对策不同。隧道施工采用分步开挖的方式可以使围岩释放的弹性在一定区域内减少，达到有效抑制岩爆的目的；对于爆破阶段，可以优化爆破方式，减少引发岩爆的因素，对此需要加强技术员的自身素质，所以要对技术员特别培训；为减少围岩在施工过程中的振动应以TBM方式代替钻爆开挖，这样可以避免局部应力集中；如果遇到岩爆强烈发生地带要采取适当应力释放措施；一旦岩爆发生，必须彻底关闭机器、停止施工，记录岩爆情况、做出全面的检查，合理的加固支护；施工时应加设临时防护网，从而保证作业区的安全。
强化质量管理主要是从人为因素考虑，施工时应该成立由专家组成的科研组，适时调整施工工艺，对施工质量和施工程度有所掌控；施工时要做好超前预报工序，详细预报是防治灾害的最好措施；为了施工的质量要坚持“早封闭，强支护”的原则；对施工人员要有严肃的施工纪律，明确规定施工人员的行为准则；对施工人员的技术培训可以使施工人员对质量标准更熟练。
施工通风
对于无轨运输的隧道施工条件，机械设备产生的废气稀释难度大，施工通风技术的难度要远远大于有轨运输的隧道施工作业。对此可以选择巷道通风的方案，因为这种方案的优点是可以不用设置控制风门，有利于机械车连的运行，使用的通风设备少，可以通过增减风机数来控制风量的大小。如图2是巷道通风方案的系统布置图，该方案采用隧道射流风机和通风机的结合，空气可以从B线进入，经过射流风机F1和管道到达B线，B线通过射流风机F0引风进A隧道；风机F2和管道将风流压向A线区。除F2和F0所有风门都封闭状态、
图2巷道通风方案的系统布置图
总结
目前超深埋地铁暗挖隧道施工技术在城市地铁建设中的作用越来越突出，实践表明该技术为施工的顺利进行提供的可靠的保障。无轨运输在施工中是优越性得到充分的体现，超深埋地铁暗挖隧道施工技术在解决施工过程中可能遇到的问题方面，提供了可靠的方案，对施工过程中的地下水防治和处理都给出了合理的解决方案，然而该方法也存在一些问题，解决这些问题需要我们在实践中总结经验。不同的隧道工程都有自身的特点，施工过程中会遇到不同的问题，解决问题的方法要灵活选择。
参考文献
王朝辉.金龙特长隧道施工通风技术[J].探矿工程,2007(7).
钟宏伟,赵凌.我国隧道工程超前预报技术现状分析[J].人民长江,2004(9).
谭天元,张伟,叶勇. 隧道工程超前地质预报中的综合物探技术[J].贵州水力发电,2004(9).
张志龙.越岭长大公路隧道地质预报中的关键技术问题研究[D].成都理工大学博士论文,2006.
汪波,何川,吴德兴.深埋特长隧道岩爆预测研究[J].铁道工程学报,2009(11).
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键字：超深埋地铁；无轨运输；地下水
引言
与浅埋暗挖相对应，深埋暗挖隧道施工技术是针对埋置深度较深的岩层施工而采用的施工方式。伴随着我国城市化的发展，我国城市轨道交通的建设得到了快速的发展，超深埋暗挖隧道技术也得到了广泛的应用。我国一系列的工程，如锦屏二级水电超深埋引水隧洞、南水北调细线工程、大伙房调水工程等，都使用了超深埋地铁暗挖隧道施工技术，超深埋地铁暗挖隧道施工技术的优越性越来越明显。
超深埋地铁暗挖隧道施工技术
在规定的时间内完成施工是隧道施工过程中面临的一个严峻的问题，施工方法、运输方式的选择往往对提高施工速度起关键作用。采用无轨运输方式就是提高施工进度的有效方式。
施工工艺流程
超深埋地铁暗挖隧道施工流程图如图1所示。
图1超深埋地铁暗挖隧道施工流程图
施工原理就是在减少施工中的爆破可能对围岩造成扰动的基础上，充分利用围岩的承载能力，使用新奥法指导施工组织，完成开挖过程。装药爆破采用周边非电导爆管起爆或欲裂爆破等方式，同时采用小导管超前注浆方式。施工过程中要对围岩的周边眼距离进行严格的控制，要综合考虑围岩和断面的实际情况进行钻爆设计，实现爆破操作。同时在施工过程中要时刻对围岩破碎段进行及时的测量，从而避免围岩挤压情况的发生，并且根据测试的数据指导施工。
施工工序的合理性直接关系到施工时
研究生论文www.udooo.com
间，施工的效率，合理的施工工序可以节省时间，提高施工效率。施工过程中开挖、测量和出渣是影响施工工序的关键所在，这几个过程是循环执行的，在施工过程中占较高时间比例。地下水超前预报方法
现阶段隧道施工中主要使用的超前预报地下水方法有两大类：物探法和地质分析法。
物探法
电磁波法属于物探法的一种，电磁波就是利用电磁波可以在不均匀的介质中传播并能产生投射和反射的现象从而可以进行地下水预报，根据使用电磁波发射设备不同可以分为地质雷达发射、瞬变电磁发射法、钻孔电磁发射法。地质雷达发射电磁波的优点是探测结果图像直观，效果良好，结果便于整理分析，并且对施工过程干扰小；缺点是可预报地下水的距离相对较短。瞬变电磁发射法主要是利用了天线向所要测试部分发送脉冲电磁场，这种方法的优点是效率高、适应能力强、设备装置轻便、扫描时的速度更快、可分辨能力强等。钻孔电磁发射法是一种使用电法完成预报地下水的方法。这种方法采用聚焦电流激发，利用岩体空隙中电力存储能力和电阻率的变化情况通过计算来预报岩体的含水性和完整性。该方法的优点是结果容易分析、图像直观等。
地质分析法
目前地质分析法主要应用水平超前探孔法，水平超前探孔法主要是通过在施工隧道中使用水平钻孔机打孔，通过分析所钻孔眼的资料从而计算推断所要测试隧道的地下水情况，做出合理的预报。这种方法主要是通过分析钻孔速度变化，钻孔冲洗液的气味和颜色，岩石粉末等情况来做出的判断。该方法可以很好的反映所钻孔岩石的基本情况，结果比较直观，然而这种方法也存在不足，主要是在复杂地质情况下，这种方法的预报效果比较差。
地下水处理
地下水处理方案
超深埋地铁暗挖隧道施工中主要考虑的是集中高压大流量出水点的处理，这种情况主要发生在岩溶非常发育区，该区域的垂直厚度比较大，而且补给水源与出水点的高度相对较大。一旦隧道施工破坏其渗流平衡，地下水就会大量喷发，形成高压水流。这种情况是十分复杂的，不同的出水点有不同的特点，所以只能采用综合处理的手段进行处理，处理的方式“先排后堵、深排浅堵、远排近堵。择机收口”，处理的原则是“先固后堵、先分流后收口”。对于超深埋地铁暗挖隧道施工中的集中高压大流量出水点可以按照以下处理流程进行：物探测试—锚杆加固—分流—封堵—分流孔灌浆—封闭。
物探测试：通过物探测试对涌水点进行探查，根据测试结果，主要寻找透水带的规模和位置，为后续灌浆做准备。
锚杆加固：对隧道内结构松散的围岩要使用锚杆进行加固，锚杆要进行灌浆处理，这样可以加强施工过程的安全，可以防止松散围岩的脱落。
分流：根据测试情况，判断岩溶发育情况，对于涌水集中的区域要采用多孔分流排水的方式进行减压。
封堵：分流排水后对于涌水量减小的区域，可以采用灌浆技术对主通道进行封堵处理。
分流孔灌浆：主通道处理结束后要对分流孔进行灌浆施工。可以采用高压、大流量灌浆泵对分流孔进行灌浆，灌浆采用由近孔到深孔依次灌浆的顺序，浆液选择防扩散、可控时间的特种浆液。
封闭：封闭操作主要对最后灌浆的分流孔的操作，可以采用高压、大流量的浆液灌注，不必使用特种浆液，可以大量灌浆，扩大灌浆范围，使主水流充分与岩壁隔离。
地下水封堵措施
超深埋地铁暗挖隧道施工中为了防止地下水，可以在潜在涌水点处2米深的位置设置锚杆加固，锚杆孔深5~10m，用螺纹钢作为锚杆，进行锚杆灌浆。同时打设减压分流孔，分流孔的直径可以设置在65mm。利用三臂钻和液压非中空止浆塞的方法完成封堵，封堵完成后可以对掌子面进行止水墙的施工，止水墙与隧道壁之间可以使用水泥和化学浆液进行注浆，待注浆达到规定强度时就可以使用三臂钻和一体机进行超前注浆封堵。
对掌子面进行止水墙的施工处理，可以先对预埋口周围的涌水点进行处理，然后对主流涌水点的进行6~9MPa的灌浆压力处理，与此同时，用6.0m的射浆管对主流涌水点进行灌浆。对止水墙进行3.0m的回填灌浆，然后再进行6.0m的固结灌浆，从而增强止水墙与掌子面之间的整体性。对主流涌水点的操作首先应该对掌子面附近大面积灌入速凝浆液从而实现临时止水，然后进行封堵灌浆，可以采用化学浆液配合水泥进行灌浆，从而完成地下水封堵操作。
隧道岩爆
隧道发生岩爆情况，会造成严重的后果，轻则影响施工进度，重则对施工人员的安全构成威胁，所以加强隧道岩爆的预防尤为重要。
隧道施工中岩爆的防治主要是充分利用自然条件，合理调整认为因素的策略，建立隧道岩爆防治管理的对策，避免岩爆的发生。岩爆的防治主要从隧道设计、施工各阶段防治、强化质量管理三方面出发。
隧道设计方面主要考虑隧道的选址，隧道选址应该尽量避开有岩爆发生的地域，如果不能避免时应该从隧道断面和隧道轴线设计出发达到防爆目的；另外隧道设计时对隧道轴的设计应该与隧道的最大主应力方向平行，使隧道的结构受力条件最佳。
隧道施工的不同阶段岩爆防治对策不同。隧道施工采用分步开挖的方式可以使围岩释放的弹性在一定区域内减少，达到有效抑制岩爆的目的；对于爆破阶段，可以优化爆破方式，减少引发岩爆的因素，对此需要加强技术员的自身素质，所以要对技术员特别培训；为减少围岩在施工过程中的振动应以TBM方式代替钻爆开挖，这样可以避免局部应力集中；如果遇到岩爆强烈发生地带要采取适当应力释放措施；一旦岩爆发生，必须彻底关闭机器、停止施工，记录岩爆情况、做出全面的检查，合理的加固支护；施工时应加设临时防护网，从而保证作业区的安全。
强化质量管理主要是从人为因素考虑，施工时应该成立由专家组成的科研组，适时调整施工工艺，对施工质量和施工程度有所掌控；施工时要做好超前预报工序，详细预报是防治灾害的最好措施；为了施工的质量要坚持“早封闭，强支护”的原则；对施工人员要有严肃的施工纪律，明确规定施工人员的行为准则；对施工人员的技术培训可以使施工人员对质量标准更熟练。
施工通风
对于无轨运输的隧道施工条件，机械设备产生的废气稀释难度大，施工通风技术的难度要远远大于有轨运输的隧道施工作业。对此可以选择巷道通风的方案，因为这种方案的优点是可以不用设置控制风门，有利于机械车连的运行，使用的通风设备少，可以通过增减风机数来控制风量的大小。如图2是巷道通风方案的系统布置图，该方案采用隧道射流风机和通风机的结合，空气可以从B线进入，经过射流风机F1和管道到达B线，B线通过射流风机F0引风进A隧道；风机F2和管道将风流压向A线区。除F2和F0所有风门都封闭状态、
图2巷道通风方案的系统布置图
总结
目前超深埋地铁暗挖隧道施工技术在城市地铁建设中的作用越来越突出，实践表明该技术为施工的顺利进行提供的可靠的保障。无轨运输在施工中是优越性得到充分的体现，超深埋地铁暗挖隧道施工技术在解决施工过程中可能遇到的问题方面，提供了可靠的方案，对施工过程中的地下水防治和处理都给出了合理的解决方案，然而该方法也存在一些问题，解决这些问题需要我们在实践中总结经验。不同的隧道工程都有自身的特点，施工过程中会遇到不同的问题，解决问题的方法要灵活选择。
参考文献
王朝辉.金龙特长隧道施工通风技术[J].探矿工程,2007(7).
钟宏伟,赵凌.我国隧道工程超前预报技术现状分析[J].人民长江,2004(9).
谭天元,张伟,叶勇. 隧道工程超前地质预报中的综合物探技术[J].贵州水力发电,2004(9).
张志龙.越岭长大公路隧道地质预报中的关键技术问题研究[D].成都理工大学博士论文,2006.
汪波,何川,吴德兴.深埋特长隧道岩爆预测研究[J].铁道工程学报,2009(11).
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。