梁義龍

【摘 要】 由于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，地鐵已經(jīng)成為我國(guó)大城市緩解城市交通的重要措施。地鐵對(duì)與施工技術(shù)的要求較高、對(duì)地面的沉降控制也比較多。地鐵淺埋暗挖施工技術(shù)主要應(yīng)用在松散土環(huán)境中，對(duì)于城市正常交通的運(yùn)行沒(méi)有影響，并且還具有無(wú)污染、無(wú)噪聲、優(yōu)勢(shì)。所以，本文就對(duì)城市地鐵淺埋暗挖隧道施工進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】 城市地鐵；淺埋暗挖隧道；施工

引言：

在地鐵隧道施工過(guò)程中的應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)，能讓施工根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)條件合理進(jìn)行，不僅不擾民，并且也能起到生態(tài)環(huán)境保護(hù)的作用。對(duì)隧道的支護(hù)和防塌兩大問(wèn)題的解決是應(yīng)用這一技術(shù)的關(guān)鍵。采用淺埋暗挖技術(shù)可以通過(guò)對(duì)超前加固、開(kāi)挖的時(shí)空順序和臺(tái)階的具體長(zhǎng)度等情況的分析，來(lái)確保施工安全，從而使地層沉降及施工質(zhì)量有可靠保證。

一、淺埋暗挖技術(shù)簡(jiǎn)介

所謂淺埋暗挖技術(shù)也就是礦山法。在新奧法的基礎(chǔ)上進(jìn)行理論和原理的借鑒，再結(jié)合中國(guó)具體的工程條件，整合出一套較為完善的修建地鐵隧道的理論以及操作方法。該方法和新奧法之間的區(qū)別主要在于，該方法更適用于開(kāi)發(fā)城市的松散土介質(zhì)圍巖條件，隧道的直徑要小于或者等于隧道埋深，在修建隧道的時(shí)候要采用較小的地表沉降。其有著突出的優(yōu)勢(shì)，就體現(xiàn)在不對(duì)城市交通產(chǎn)生影響，也不產(chǎn)生噪聲和污染，且與各種尺寸與斷面形式的隧道洞室相適合?？梢赃呁谶厺沧⑹菧\埋暗挖技術(shù)的特點(diǎn)。工作原理如下：能夠充分利用土層在挖掘過(guò)程的較短時(shí)間內(nèi)的自穩(wěn)能力，對(duì)其加以適當(dāng)?shù)拇胧┲ёo(hù)，形成一種密貼型薄壁的不開(kāi)植施工方法保護(hù)在圍巖或者土層表面，這種方法更適用于粘性土層、砂層、砂卵層等地質(zhì)。淺埋暗挖技術(shù)可以省略很多像報(bào)批、拆遷、掘路等程序，是施工單位采用較普遍的施工方式。一技術(shù)可廣泛應(yīng)用于有水條件的地層中，不僅能在許多各具特點(diǎn)的地鐵區(qū)間隧道成功運(yùn)用。

二、淺埋隧道設(shè)計(jì)方法

對(duì)于不同埋深的隧道，通常按不同的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算：深埋隧道按塌落拱荷載計(jì)算，淺埋隧道按松散荷載計(jì)算，超淺埋隧道則按全土柱加地面動(dòng)、靜換算荷載計(jì)算。超淺埋隧道由于埋深淺，不能有效形成承載拱，施工不當(dāng)會(huì)引起很大的附加荷載，容易坍塌或產(chǎn)生很大的地面下沉。因此，超淺埋隧道的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則，著重從超前預(yù)支護(hù)加固方法和襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面入手。

1、超前預(yù)支護(hù)設(shè)計(jì)

應(yīng)結(jié)合隧洞上覆土層厚度和圍巖條件，采取長(zhǎng)管棚、小導(dǎo)管注漿加固，當(dāng)具備條件時(shí)也可采取隧道拱頂?shù)乇眍A(yù)加固處理措施。超淺埋隧道一般應(yīng)采用大剛度管棚，管棚內(nèi)壓注水泥漿或化學(xué)漿液，改良地層，形成一定厚度的加固帶，構(gòu)成有效的傘狀保護(hù)殼，然后在其保護(hù)下開(kāi)挖隧道。超前預(yù)支護(hù)通常采取工程類比法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2、隧道襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

一般先根據(jù)規(guī)范方法確定隧洞所受圍壓壓力，將襯砌結(jié)構(gòu)離散為連桿單元，用在節(jié)點(diǎn)設(shè)置雙向彈簧的方法模擬地層反力，借助有限元方法試算后，將產(chǎn)生拉力的土彈簧刪除，再次試算，直至所有彈簧全部受壓。隧道初襯和二襯之間用連桿單元模擬二者之間的荷載傳遞與分擔(dān)關(guān)系，分擔(dān)比取值依據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。通過(guò)模擬計(jì)算各個(gè)施工階段，確定出最不利工況，并以此為依據(jù)確定支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)。

三、淺埋暗挖法施工技術(shù)要點(diǎn)

1、開(kāi)挖方法

施工時(shí)應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、圍巖情況、環(huán)境要求以及本單位的技術(shù)水平等，選擇適宜的開(kāi)挖方法及掘進(jìn)方式，必要時(shí)應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)段進(jìn)行驗(yàn)證。施工中常用臺(tái)階法以及分部開(kāi)挖法。

山嶺隧道常采用正臺(tái)階法；城市及附近地區(qū)的一般隧道采用上臺(tái)階分部開(kāi)挖法或短臺(tái)階法；大斷面的城市或山嶺隧道采用中隔墻臺(tái)階法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法或雙側(cè)壁導(dǎo)坑法；城市地鐵車站、地下停車場(chǎng)等多跨隧道多采用柱洞法、側(cè)洞法或中洞法。淺埋隧道斷面較大時(shí)不宜采用全斷面開(kāi)挖朧先采用掘進(jìn)機(jī)或人工開(kāi)挖。采用爆破開(kāi)挖時(shí)應(yīng)采用短進(jìn)尺、弱爆破，必要時(shí)要對(duì)爆破振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控爆破進(jìn)尺一般不宜超過(guò)1.Om。

2、支護(hù)方式

施工時(shí)支護(hù)時(shí)間要盡可能提前皮護(hù)剛度也應(yīng)適當(dāng)加大，除必須選用適當(dāng)?shù)拈_(kāi)挖方法、支護(hù)方式及施工工藝外還要對(duì)前方圍巖條件進(jìn)行改良及超前支護(hù)等，以控制地層沉降變形。

支護(hù)設(shè)計(jì)分為三種：初期支護(hù)承受全部荷載二次支護(hù)（內(nèi)層襯砌）僅作為安全儲(chǔ)備。初期支護(hù)與二次支護(hù)共同承擔(dān)荷載初期支護(hù)僅作為施工期間的臨時(shí)支護(hù)，二次支護(hù)作為主要承載結(jié)構(gòu)。施工時(shí)應(yīng)將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方法及支護(hù)方式、輔助施工方法等進(jìn)行綜合研究并經(jīng)試驗(yàn)段進(jìn)行驗(yàn)證。在施工過(guò)程中根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)不斷進(jìn)行改善。一般地質(zhì)條件下，初期支護(hù)類型由噴、錨、鋼架或格構(gòu)架四種方式而組成不同的結(jié)構(gòu)型式。

四、淺埋暗挖新技術(shù)在地鐵隧道施工中的應(yīng)用

現(xiàn)以某地鐵隧道工程實(shí)例來(lái)介紹這一技術(shù)。

1、工程概況

這一地鐵隧道工程的上方就是該城市交通量比較大交通主干道，有1230.45m雙線米的區(qū)間長(zhǎng)線，且為14～18m的線間距。隧道需要穿越含礫粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、安山巖等構(gòu)成的土層。處于施工安全和環(huán)境保護(hù)等考慮，應(yīng)加固洞口的土體。

2、淺埋暗挖技術(shù)的應(yīng)用

（1）隧道淺埋施工與支護(hù)方法

第一步，先依據(jù)工程具體情況與圍巖現(xiàn)狀，將單、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法與留核心土開(kāi)挖法加以采用。

第二步，當(dāng)與松散的圍巖相遇，進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)，就應(yīng)從上到下分部挖掘，并先護(hù)后挖使密閉支撐有保證，要做到挖與封閉結(jié)合開(kāi)展挖掘過(guò)程。并且，還要進(jìn)行超前注漿，應(yīng)選用水泥漿或者水泥玻璃作為注漿材料，使圍巖的結(jié)構(gòu)得到鞏固；也可以化學(xué)注漿使地層得到進(jìn)一步加固再進(jìn)行開(kāi)挖。

第三步，及時(shí)襯砌能封閉成環(huán)。當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)襯灌注期間，必須最大限度減少時(shí)間，并且能使封閉環(huán)形成有保證，才可使隧道的安全保持好。第四步，流砂預(yù)防工作。對(duì)隧道里流砂流泥問(wèn)題的解決，地下水能合理處理。施工過(guò)程需要做到“防、排、截、堵”與工程地質(zhì)情況有機(jī)結(jié)合，再進(jìn)行綜合分析，以便能運(yùn)用合理。按照隧道標(biāo)準(zhǔn)面開(kāi)展施工時(shí)，要針對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行上下臺(tái)階法的運(yùn)用，核心土應(yīng)于上臺(tái)階時(shí)預(yù)留好，并于下臺(tái)階時(shí)及時(shí)放坡處理，要保持3∶1以內(nèi)的適當(dāng)坡度。

（2）初次支襯回填注漿

因?yàn)榛炷磷陨碣|(zhì)量與噴射混凝土密度所產(chǎn)生的影響，空洞可能于初次支襯與土體之間出現(xiàn)，地面沉降容易產(chǎn)生，從有效控制沉降的目的出發(fā)，就要進(jìn)行灌漿鋼管的預(yù)埋，梅花型要按照每道3～5m設(shè)置在拱頂和拱腳的兩側(cè)。當(dāng)仰拱成環(huán)之后，再開(kāi)始背后回填灌漿，最好是選擇水泥和水玻璃雙液漿進(jìn)行注漿液，可采用間歇式注漿來(lái)保證回填的密實(shí)度，同時(shí)，應(yīng)交替進(jìn)行注漿和靜壓。

（3）地鐵隧道施工淺埋暗挖法的真空降水技術(shù)

在地鐵隧道施工的過(guò)程中，第一個(gè)步驟是隧道開(kāi)挖。而通常在隧道開(kāi)挖施工中遇到的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是在地下水位較高的情況下，需要首先對(duì)隧道進(jìn)行降水。

在降水過(guò)程中既要保證降水的速度也要保證降水的質(zhì)量，要保證降水之后隧道內(nèi)不出現(xiàn)反水現(xiàn)象。在地鐵隧道施工的淺埋暗挖法中，應(yīng)用了真空降水這一新技術(shù)，其技術(shù)特點(diǎn)是：在地鐵隧道抽水的過(guò)程中，將抽水管井和真空泵配合在一起使用，使管井前段產(chǎn)生一段真空，將水直接壓入到管井內(nèi)，提高了抽水的效率。淺埋暗挖法的真空降水技術(shù)主要是針對(duì)黏土層和粉土層以及砂土層而言，所以在應(yīng)用的時(shí)候一定要結(jié)合土層環(huán)境，做到有針對(duì)性的選用，保證真空降水技術(shù)發(fā)揮出最佳效果。

（4）隧道二襯施工技術(shù)

隧道的標(biāo)準(zhǔn)面的確定應(yīng)采用定型的模板。要以直線段的施工進(jìn)度和曲線段的半徑影響為依據(jù)，按9m+3m的形式進(jìn)行模板的設(shè)計(jì)，當(dāng)于直線段開(kāi)展襯砌施工之時(shí)，其長(zhǎng)度控制在12m，要進(jìn)行曲線段施工時(shí)，施工應(yīng)去掉3m，而采用9m的長(zhǎng)度。其施工步驟具體是：基面處理——仰拱防水層施工——仰拱鋼筋的綁扎——仰拱混凝土的澆筑——拱墻防水在地鐵隧道施工層的設(shè)計(jì)——拱墻防水層的綁扎——臺(tái)車模板——拱部混凝土的澆筑；應(yīng)用定型鋼模板來(lái)進(jìn)行混凝土澆筑仰拱，采用絲杠來(lái)連接中間，盡量達(dá)到凈空。要以施工工序的相關(guān)要求為依據(jù)，可從兩端一次向橫通道方向開(kāi)展二襯的施工，主要目的就是要保證正常開(kāi)展運(yùn)輸和各個(gè)工序的施工。到最后，需要對(duì)防水層施工加以注意。應(yīng)有一道防水層設(shè)置在初次支襯和二襯之間，一般應(yīng)用的防水板應(yīng)控制的厚度、長(zhǎng)度和寬度分別為1.5mm、3m，和2m。同時(shí)要把緩沖層留在防水板和初次支襯之間，無(wú)紡布要多使用。應(yīng)于緩沖層做好一定數(shù)量暗釘圈的預(yù)設(shè)，以便能夠焊接防水板。

（5）地鐵隧道施工淺埋暗挖法的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)

在實(shí)際的地鐵隧道施工中，由于地鐵隧道并不是單一方向的，而是一個(gè)環(huán)形或多種方向的隧道網(wǎng)絡(luò)，因此在施工及將來(lái)的運(yùn)行過(guò)程中，都要采用遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)隧道的強(qiáng)度和沉降量進(jìn)行有效測(cè)量，如果發(fā)現(xiàn)異常，必須馬上采取措施進(jìn)行修正。同樣，在淺埋暗挖法應(yīng)用的過(guò)程中，也需要對(duì)隧道進(jìn)行有效監(jiān)控測(cè)量，通過(guò)測(cè)量隧道的強(qiáng)度和沉降量偏差，來(lái)為后續(xù)隧道施工提供可靠的參數(shù)，起到很好的技術(shù)指導(dǎo)作用。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，在地下空間建設(shè)過(guò)程中，淺埋暗挖技術(shù)優(yōu)勢(shì)獨(dú)特，并且與技術(shù)集合標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和超前支護(hù)技術(shù)及新型防水技術(shù)有機(jī)結(jié)合，能夠有利于施工質(zhì)量的提高，也使地鐵隧道施工安全有保障。

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