礦山法隧道施工簡介：

　　礦山法隧道施工指的是用開挖地下坑道的作業(yè)方式修建隧道的施工方法。 礦山法是一種傳統(tǒng)的施工方法。它的基本原理是，隧道開挖后受爆破影響，造成巖體破裂形成松弛狀態(tài)，隨時都有可能坍落?；谶@種松弛荷載理論依據(jù)，其施工方法是按分部順序采取分割式一塊一塊的開挖，并要求邊挖邊撐以求安全，所以支撐復(fù)雜，木料耗用多。隨著噴錨支護(hù)的出現(xiàn)，使分部數(shù)目得以減少，并進(jìn)而發(fā)展成新奧法。

　　暗挖法的一種，主要用鉆眼爆破方法開挖斷面而修筑隧道及地下工程的施工方法。因借鑒礦山開拓巷道的方法，故名。用礦山法施工時，將整個斷面分部開挖至設(shè)計輪廓，并隨之修筑襯砌。當(dāng)?shù)貙铀绍洉r，則可采用簡便挖掘機(jī)具進(jìn)行，并根據(jù)圍巖穩(wěn)定程度，在需要時應(yīng)邊開挖邊支護(hù)。分部開挖時，斷面上最先開挖導(dǎo)坑，再由導(dǎo)坑向斷面設(shè)計輪廓進(jìn)行擴(kuò)大開挖。分部開挖主要是為了減少對圍巖的擾動，分部的大小和多少視地質(zhì)條件、隧道斷面尺寸、支護(hù)類型而定。在堅實、整體的巖層中，對中、小斷面的隧道，可不分部而將全斷面一次開挖。如遇松軟、破碎地層，須分部開挖，并配合開挖及時設(shè)置臨時支撐，以防止土石坍塌。噴錨支護(hù)的出現(xiàn)，使分部數(shù)目得以減少，并進(jìn)而發(fā)展成新奧法。

　　礦山法隧道施工的分類：

　　按襯砌施工順序，可分為先拱后墻法及先墻后拱法兩大類。后者又可按分部情況細(xì)分為漏斗棚架法、臺階法、全斷面法和上下導(dǎo)坑先墻后拱法。在松軟地層中，或在大跨度洞室的情況下，又有一種特殊的先墻后拱施工法──側(cè)壁導(dǎo)坑先墻后拱法。此外，結(jié)合先拱后墻法和漏斗棚架法的特點，還有一種居于兩者之間的蘑菇形法。

　　先拱后墻法

　　也稱支承頂拱法。在穩(wěn)定性較差的松軟巖層中，為了施工安全，先開挖拱部斷面并即砌筑頂拱，以支護(hù)頂部圍巖，然后在頂拱保護(hù)下開挖下部斷面和砌筑邊墻。在開挖邊墻部分的巖層之前，必須將頂拱支承好,故有上述別稱。開挖兩側(cè)邊墻部分的巖層時(俗稱挖馬口),須左右交錯分段進(jìn)行，以

　　免頂拱懸空而下沉。該法施工順序見圖1 (圖中阿拉伯?dāng)?shù)字為開挖順序，羅馬數(shù)字為襯砌順序，下同)。施工時,須開挖上下兩個導(dǎo)坑，開挖上部斷面時的大量石碴，可通過上下導(dǎo)坑之間的一系列漏碴孔裝車后從下導(dǎo)坑運出，既提高出碴效率，又減少施工干擾。當(dāng)隧道長度較短、巖層又干燥時，可只設(shè)上導(dǎo)坑。在此種場合，為避免運輸和施工的干擾，可先將上半斷面完全修筑完畢，然后再進(jìn)行下半斷面的施工。本法適用于松軟巖層，但其抗壓強度應(yīng)能承受拱座處較高的支承應(yīng)力;也適用于堅硬巖層中跨度或高度較大的洞室施工，以簡化修筑頂拱時的拱架和灌筑混凝土作業(yè)。該法在外文文獻(xiàn)中也稱為比國法。 礦山法

　　漏斗棚架法

　　也稱下導(dǎo)坑先墻后拱法。適用于較堅硬穩(wěn)定的巖層。施工時先開挖下導(dǎo)坑，在導(dǎo)坑上方開始由下向上作反臺階式的擴(kuò)大開挖，直至拱頂;隨后在兩側(cè)由上向下作正臺階式的擴(kuò)大開挖，直至邊墻底;全斷面完全開挖后，再由邊墻到頂拱修筑襯砌。施工順序見圖2。此法在下導(dǎo)坑中設(shè)立的漏斗棚架,是用木料架設(shè)的臨時結(jié)構(gòu)。橫梁上鋪設(shè)輕便鋼軌，在下導(dǎo)坑運輸線路上方留出縱向缺口,其上鋪橫木,相隔一定間距,留出漏斗口供漏碴用。在向上擴(kuò)大開挖時,棚架作工作平臺用。圖中2至5 部爆出的石碴全落在棚架上，經(jīng)漏斗口卸入下面的斗車運出洞外。這種裝碴方式可減輕勞動強度。下導(dǎo)坑的寬度，一般按雙線斗車運輸決定。由于寬度較大，在棚架橫梁下可增設(shè)中間立柱作臨時加固用。設(shè)立棚架區(qū)段的長度，按裝碴的各擴(kuò)大開挖部分的延長加上一定余量來決定。用漏斗棚架裝碴優(yōu)點顯著，故在中國以漏斗棚架命名。此法曾廣泛應(yīng)用于修建鐵路隧道。

　　臺階法

　　又有正臺階法和反臺階法之分。①正臺階法系在穩(wěn)定性較差的巖層中施工時，

　　將整個坑道斷面分為幾層，由上向下分部進(jìn)行開挖，每層開挖面的前后距離較小而形成幾個正臺階(圖3a)。上部臺階的鉆眼作業(yè)和下部臺階的出碴，可以平行進(jìn)行而使工效提高。全斷面完全開挖后，再由邊墻到頂拱筑襯砌。在坑道頂部最先開挖的第一層為一弧形導(dǎo)坑，需要鉆較多的炮眼，導(dǎo)坑超前距離很短，可使爆破時石碴直接拋落到導(dǎo)坑之外,以減輕扒碴工作量,從而提高掘進(jìn)速度。如坑道頂部巖層松動，應(yīng)即在導(dǎo)坑內(nèi)用錨桿或鋼拱架作臨時支護(hù)，以防坍塌。②反臺階法則用于穩(wěn)定性較好的巖層中施工，也將整個坑道斷面分為幾層，在坑道底層先開挖寬大的下導(dǎo)坑，再由下向上分部擴(kuò)大開挖(圖3b)。進(jìn)行上層的鉆眼時,須設(shè)立工作平臺或采用漏斗棚架，后者可供裝碴之用。

　　全斷面法

　　將整個斷面一次挖出的施工方法。適用于較好巖層中的中、小型斷面的隧道。此法能使用大型機(jī)械，如鑿巖臺車、大型裝碴機(jī)、槽式臺車或梭式礦車、模板臺車和混凝土灌筑設(shè)備等進(jìn)行綜合機(jī)械化施工。新奧法的出現(xiàn)，擴(kuò)大了全斷面法和臺階法的適用范圍。

　　上下導(dǎo)坑先墻后拱法

　　也稱全斷面分部開挖法(圖4)。以前,在穩(wěn)定性較差的松軟巖層中，為提高襯砌的質(zhì)量，曾采用過此種先分部挖出全斷面，再按先墻后拱順序修筑襯砌的施工方法。采用此法開挖時，要用大量木料支撐，還需多次頂替，施工既困難又不安全，故在中國未見采用。該法在外文文獻(xiàn)中還稱之為奧國法或稱老奧法。

　　蘑菇形法

　　綜合先拱后墻法和漏斗棚架法的特點而形成的一種混合方案(圖5)。開挖1至4部后呈現(xiàn)形似蘑菇狀的斷面，故名。在下導(dǎo)坑中設(shè)立漏斗棚架，供向上擴(kuò)大開挖時裝碴之用，同時當(dāng)拱部地質(zhì)條件較差時，為使施工安全可先筑頂拱。該法具有容易改變?yōu)槠渌椒ǖ膬?yōu)點，遇巖層差時改為單純的先拱后墻法，巖層好時改為漏斗棚架法。在中國首先應(yīng)用于巖層基本穩(wěn)定的鐵路隧道施工，以后又用來修筑大斷面洞室，為減少設(shè)立模架作業(yè)及其所需材料，并加快施工進(jìn)度創(chuàng)造有利條件。

　　側(cè)壁導(dǎo)坑先墻后拱法

　　簡稱側(cè)壁導(dǎo)坑法，也稱核心支持法。在很松軟、不穩(wěn)定地層中修筑大跨度隧道時，為了施工安全，先沿坑道周邊分部開挖，隨即逐步由邊墻到頂拱修筑襯砌，以防止地層坍塌。開挖時可將臨時支撐和拱架都支承于坑道中間未被開挖的大塊核心地層上，在襯砌保護(hù)之下最后將此核心挖除，必要時再砌筑仰拱(圖6)。側(cè)導(dǎo)坑的寬度較大，除包括邊墻以外，還須有通行出土斗車和工人以及砌筑邊墻的工作位置，才能使導(dǎo)坑開挖和邊墻襯砌作業(yè)同時進(jìn)行。為了核心部分地層的穩(wěn)定，也須保持足夠的寬度,且其寬度愈大，留在最后的開挖量愈大,開挖費用就愈小。此法通常適用于圍巖壓力很大、地層不穩(wěn)定的大跨度隧道(如雙線或多線鐵路隧道和道路隧道、運河隧道)。在堅硬巖層中修建大跨度洞室時也常采用，利用其核心部分作為支承頂拱和邊墻模板的基礎(chǔ);開挖時臨時支撐可大為減少，甚至完全免除。該法在外文文獻(xiàn)中至今還稱德國法。

　　此外，在大斷面洞室施工時，還采用先拱后墻法與核心支持法、先拱后墻法與正臺階法等的混合方案。

　　爆破開挖

　　隧道及地下工程施工的爆破與一般石方工程的爆破要求不同。為了便于裝碴和不損壞附近的臨時支撐或永久性襯砌，不使巖層爆得粉碎或碎落的巖塊過大，又不使爆破時的巖塊拋擲很遠(yuǎn)，故一般用松動爆破。由鉆眼、裝藥、封口、起爆、排煙、臨時支護(hù)和出碴等作業(yè)，組成一個爆破循環(huán)，其中鉆眼和出碴占用大部分時間，應(yīng)使之機(jī)械化，如采用鑿巖機(jī)、裝碴機(jī)、礦用牽引機(jī)車等。

　　為了提高爆破效果，避免超挖或欠挖，并使坑道的輪廓符合設(shè)計要求，除須根據(jù)巖層情況和坑道斷面大小，選擇炮眼的數(shù)目、直徑、深度和裝藥量等參數(shù)之外，炮眼布置也是重要影響因素。

　　為了在爆破時開辟新的自由面(即臨空面)，不論在導(dǎo)坑開挖還是在全斷面開挖時，通常在開挖面上布置位于中央的掏槽眼，及其周圍用以擴(kuò)大爆破范圍的輔助眼，和控制開挖面輪廓的周邊眼等三類炮眼，并按先掏槽后周邊的次序先后起爆。掏槽眼的布置形式一般有直眼掏槽和斜眼掏槽。前者的炮眼軸線與開挖面垂直，可將幾個掏槽眼布置成一字形、梅花形或螺旋形;斜眼的軸線則與開挖面斜交，并隨地質(zhì)構(gòu)造的不同，布置成楔形、錐形或扇形。

　　爆破材料大多采用威力較低、價格較廉的硝銨炸藥，有水時則用硝化甘油炸藥。起爆時以往大多用火雷管作火花起爆;后來改用電雷管、毫秒雷管，用電起爆;近期又出現(xiàn)用導(dǎo)爆管的非電起爆。

　　爆破開挖時，為保證開挖面輪廓準(zhǔn)確而平整，并控制對圍巖的震動，近年來，在爆破技術(shù)上發(fā)展和應(yīng)用了光面爆破、預(yù)裂爆破和毫秒爆破等新技術(shù)(見爆破技術(shù))，達(dá)到了預(yù)期的爆破效果。

　　礦山法常用設(shè)備 芬蘭Normet公司的噴漿臺車、混凝土臺車、高空作業(yè)車、炸藥臺車、撬毛臺車，SADVIK和ATLAS的鑿巖臺車。