張明偉

中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司 北京 101300

引言

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，地鐵施工臨近或下穿既有運(yùn)營(yíng)線路的情況日益增多。在這篇文章中，我們將探討如何利用暗挖法來(lái)完成復(fù)雜的軌道交通建造。我們將重點(diǎn)關(guān)注這種建造方式的特點(diǎn)，并通過(guò)實(shí)際的測(cè)量來(lái)確定它的可靠性。

1 暗挖施工方案概述

針對(duì)地鐵施工測(cè)量與反饋而言，其對(duì)后續(xù)的施工沉降控制和塌方環(huán)節(jié)而言有著十分積極的影響。特別是在地鐵建設(shè)工程當(dāng)中，為了確保合理控制施工設(shè)計(jì)，因此施工設(shè)計(jì)人員往往會(huì)選用周期性的測(cè)量信息。同時(shí)在這一過(guò)程中根據(jù)底層改良、注漿加固等舉措，進(jìn)一步達(dá)成隧道施工。針對(duì)工程測(cè)量而言，其在地鐵淺埋暗挖法施工當(dāng)中具備十分積極的作用和特征，特別是地鐵修建工程本身具備相對(duì)較大的建設(shè)規(guī)模，因此圍繞其開(kāi)展的測(cè)量工程不僅要顧全大局，還要重視局部，同時(shí)要保障地面—地上的各個(gè)測(cè)量環(huán)節(jié)之間具備較強(qiáng)的聯(lián)系。在地鐵截面較大在一些項(xiàng)目中，部分地鐵隧道區(qū)間上方覆蓋的土層厚度達(dá)到了6～8m，地質(zhì)土層類(lèi)型也多達(dá)3～4種，地鐵隧道在上述情況下暗挖截面的尺寸更大，所以施工難度得到了一定程度的提高，因此可以考慮采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑工藝技術(shù)，將相關(guān)安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低并控制在最小范圍內(nèi)。地下管線情況復(fù)雜，在許多地鐵線路中不少路線區(qū)間同城市底下管網(wǎng)管道相互交錯(cuò)，如下水管道、燃?xì)夤艿?、光纖電纜等。特別是在地鐵隧道處平行穿越其他管道時(shí)應(yīng)當(dāng)在施工前做好響應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估工作，同時(shí)做好風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)預(yù)案控制與安全生產(chǎn)指導(dǎo)意見(jiàn)管理，如暗挖隧道穿越高壓燃?xì)夤?、高壓電線、污水處理管道等重點(diǎn)區(qū)域范圍時(shí)必須加強(qiáng)安全管理工作，防止危險(xiǎn)出現(xiàn)。

部分地鐵線路區(qū)間必然會(huì)穿越多種地質(zhì)類(lèi)型，如粉質(zhì)黏土層、粉質(zhì)沙礫層等，從而也給暗挖隧道的施工工作帶來(lái)了不小的難度。由于以上兩類(lèi)土層中存在較多的地下水，所以通過(guò)人工抽取和引流的方式，也很難對(duì)地下水進(jìn)行處理。不僅如此，地下水較豐富的區(qū)域也會(huì)出現(xiàn)黏土較硬的飽和狀態(tài)，如果支撐防護(hù)工作不到位則很可能會(huì)導(dǎo)致隧道塌方、引發(fā)事故。在地鐵隧道施工過(guò)程中，要對(duì)地面下沉量進(jìn)行控制和減小，提高隧道施工開(kāi)挖效率和施工安全性，開(kāi)挖、支護(hù)、注漿等相關(guān)施工工藝技術(shù)的選用和使用都需要合理進(jìn)行。就現(xiàn)階段而言，隧道掘進(jìn)技術(shù)一般以新奧法為主，在隧道施工中采用的暗挖技術(shù)也是以新奧法的產(chǎn)生為基礎(chǔ)的[1]。從某種程度上說(shuō)，暗挖技術(shù)可以在一定程度上滿足地鐵隧道施工的大部分施工需求，具有提高圍巖承載力、加固土體等顯著優(yōu)勢(shì)，能夠有效地構(gòu)成較為完整的地鐵隧道支撐防護(hù)體系，從而提高黏土層和沙層的開(kāi)挖和施工效率。更重要的是，它還可以有效地改善隧道施工不穩(wěn)定、不安全的問(wèn)題?？梢员苊廨^大的安全事故。據(jù)調(diào)查，暗挖技術(shù)基于摩爾理論、巖石三項(xiàng)剛性壓縮特性等進(jìn)階原理，在實(shí)際操作中也著重考慮了能為地鐵隧道施工工作提供有效支撐和防護(hù)效果的時(shí)間和隧道空間等因素。為此，對(duì)于施工企業(yè)來(lái)說(shuō)，如何全面掌握暗挖技術(shù)的根本原理，如何在工程實(shí)踐中高效運(yùn)用暗挖技術(shù)是施工人員需要重點(diǎn)研究的問(wèn)題，這對(duì)于提高施工質(zhì)量和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要?；诎低诩夹g(shù)可以有效提高地鐵施工開(kāi)挖效率，目前暗挖技術(shù)已經(jīng)成為地鐵施工的主要技術(shù)手段。

2 暗挖法地鐵施工測(cè)量技術(shù)研究

2.1 暗挖通道支護(hù)設(shè)計(jì)

就暗挖技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際情況而言，主要是為了保證地鐵隧道施工過(guò)程中的支撐效果、安全性和穩(wěn)定性，采用剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)的方式對(duì)隧道開(kāi)挖進(jìn)行有效的支護(hù)和保護(hù)。也就是說(shuō)，只有采用剛性支護(hù)的手段，才能有效保證隧道的穩(wěn)定性達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，反之，如果在施工開(kāi)挖過(guò)程中，地鐵隧道出現(xiàn)了不穩(wěn)定的問(wèn)題，比如支護(hù)不到位，就會(huì)導(dǎo)致隧道在開(kāi)挖過(guò)程中質(zhì)量安全問(wèn)題更加嚴(yán)重。因此，必須結(jié)合地鐵隧道建筑具體需求和挖掘特點(diǎn)，根據(jù)不同區(qū)域掘進(jìn)隧道的實(shí)際情況，切實(shí)做好掘進(jìn)工作暗挖通道支護(hù)結(jié)構(gòu)采用鋼筋網(wǎng)，噴涂混凝土，格柵鋼架，超前支護(hù)聯(lián)合作為初期支護(hù)，具體如下：斷面采用鋼筋網(wǎng)，噴涂混凝土，格柵鋼架，雙層小導(dǎo)管的超前支護(hù)聯(lián)合作為初期支護(hù)，施工時(shí)輔以封閉格柵鋼架作為臨時(shí)支護(hù)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用鋼筋網(wǎng)C40P8鋼筋混凝土進(jìn)行二次襯砌澆筑，采用鋼筋網(wǎng)C40P8鋼筋混凝土暗挖作業(yè)需在無(wú)水環(huán)境下進(jìn)行，降水采用洞外敞降的降水方案。為防止開(kāi)挖過(guò)程中掌子面坍塌，在洞內(nèi)進(jìn)行超前預(yù)注漿，漿液采用磷酸-水玻璃化學(xué)漿液。使用注漿工藝需做好機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的儲(chǔ)備與運(yùn)輸工作，提前布設(shè)施工所需的燃?xì)夤艿?、水管道等管線，確保建筑材料與能源供應(yīng)的穩(wěn)定。在管道鋪設(shè)完成后要及時(shí)壓注水泥漿并進(jìn)行定位和加固，一般注漿所使用的原材料應(yīng)嚴(yán)格按照砂石與水泥1:1的比例制作，特別是對(duì)于一些存在地下水滲漏問(wèn)題的重點(diǎn)部位。還應(yīng)當(dāng)采用注漿工藝來(lái)鞏固和加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)。

2.2 地面地表測(cè)量

工程控制測(cè)量采用導(dǎo)線長(zhǎng)度2～4km、沿路線布設(shè)的一級(jí)GPS測(cè)量網(wǎng)。項(xiàng)目以GPS控制網(wǎng)為基礎(chǔ)，建設(shè)長(zhǎng)度約300～500m的二級(jí)地面精密導(dǎo)線，在鋪設(shè)地面精密導(dǎo)線時(shí)應(yīng)重點(diǎn)避開(kāi)易引起變形的區(qū)段。為使GPS控制網(wǎng)與地面精密導(dǎo)線的距離合理控制在1200m以內(nèi)，在地鐵施工的豎井、風(fēng)道井和出入口位置，可采用適當(dāng)?shù)姆笤O(shè)方式設(shè)置精密導(dǎo)線。地面高程控制布設(shè)距離設(shè)計(jì)為1200m，以國(guó)Ⅰ、二等水準(zhǔn)點(diǎn)為主要構(gòu)設(shè)距離。采用高精度水準(zhǔn)儀作為測(cè)試儀器，確保限制距離控制在±9Lmm（L為路線長(zhǎng)度）以內(nèi)。

為統(tǒng)一標(biāo)高，項(xiàng)目采用往返測(cè)量標(biāo)高的測(cè)量方法，應(yīng)保證每個(gè)洞口對(duì)應(yīng)標(biāo)高基點(diǎn)個(gè)數(shù)達(dá)到5個(gè)或以上才符合技術(shù)要求，具體以地鐵宣武門(mén)站各洞口的標(biāo)高點(diǎn)位為準(zhǔn)。工程近井點(diǎn)的測(cè)量是以精確導(dǎo)線的方式，在井口周?chē)贾媒c(diǎn)，然后通過(guò)精確導(dǎo)線精確到近井點(diǎn)與精確導(dǎo)線一致，再在井口附近引導(dǎo)近井點(diǎn)。

2.3 土方挖掘工作開(kāi)展

為了確保土方開(kāi)挖的順利進(jìn)行，我們必須密切關(guān)注水文條件，并定期觀測(cè)降水井的水位變化，以便及時(shí)采取措施，以確保施工環(huán)境的安全。同時(shí)，我們還需要合理協(xié)調(diào)施工工序，以便盡快將導(dǎo)洞封閉成環(huán)。這包括兩個(gè)方面：第一，嚴(yán)格控制上下臺(tái)階的長(zhǎng)度，加強(qiáng)各道工序的銜接，以便使初支盡快與中下、中承板合攏成環(huán)形；第二，對(duì)于較大的截面，應(yīng)采取封閉成環(huán)的措施，以保證各斷面的建設(shè)銜接有序，以確保施工的順利進(jìn)行。為了確保地鐵工程的順利進(jìn)行，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行斷面初支，以便盡快實(shí)現(xiàn)封閉成環(huán)。同時(shí)，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)每一次開(kāi)挖的尺寸控制，并在完成一段地鐵挖掘后立即采取支護(hù)措施，以增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性，減少地層暴露在外部的時(shí)間，避免失穩(wěn)。當(dāng)進(jìn)行拱部開(kāi)挖破除封面時(shí)，風(fēng)鎬的擾動(dòng)作用較大，無(wú)法有效地確保砂層的穩(wěn)定性，因此，電鎬更加合適，可以更有效地完成這項(xiàng)工作該裝置在使用過(guò)程中無(wú)明顯的振動(dòng)，現(xiàn)有砂層可維持原狀。在開(kāi)挖時(shí)，為有效支撐掌面土體，預(yù)留長(zhǎng)度不小于1m的核心土，并沿作業(yè)面自然延伸，使其穩(wěn)定性得到保障[2]。

2.4 加大監(jiān)測(cè)力度，注意數(shù)據(jù)分析

在建設(shè)過(guò)程中，對(duì)現(xiàn)有線路的變形情況要加大監(jiān)控力度。在既有線監(jiān)控過(guò)程中，分為人工監(jiān)控和自動(dòng)化監(jiān)控兩部分，人工監(jiān)控主要監(jiān)控既有線結(jié)構(gòu)和道床的變形情況，自動(dòng)化監(jiān)控主要監(jiān)控既有線道床的變形情況，在整個(gè)穿越過(guò)程中，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)沒(méi)有預(yù)警，工程現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有出現(xiàn)險(xiǎn)情。既要實(shí)現(xiàn)有限自動(dòng)化檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)量要同具體的挖掘長(zhǎng)度相匹配，保證了全路段的無(wú)死角監(jiān)控。

2.5 暗挖區(qū)間測(cè)點(diǎn)布設(shè)

測(cè)量點(diǎn)多為地表沉降、拱頂沉降、凈空收斂、底板抬升等特征的地質(zhì)變化較大的位置點(diǎn)。加密地質(zhì)變化測(cè)點(diǎn)、縱斷面邊坡測(cè)點(diǎn)和平面邊角測(cè)點(diǎn)。暗挖區(qū)間的測(cè)量安排，要求其中的傾斜沉降點(diǎn)和地面建筑物沉降點(diǎn)，確保這樣的布點(diǎn)不少于5個(gè)（不少于5個(gè)）。

2.6 測(cè)量數(shù)據(jù)分析與信息反饋

利用實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，可以快速及時(shí)地整理測(cè)量數(shù)據(jù)，得到位移-時(shí)間曲線，也可以得到用于施工面應(yīng)力應(yīng)變和推進(jìn)時(shí)間的函數(shù)曲線（function-timecurve）。為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，施工過(guò)程中應(yīng)及時(shí)采集、整理測(cè)量資料。在數(shù)據(jù)測(cè)量初期，將其變化規(guī)律曲線進(jìn)行回歸分析，再結(jié)合監(jiān)控量測(cè)管理等級(jí)，向監(jiān)理、施工等參建單位反饋這些結(jié)論，就可以對(duì)出應(yīng)力的最大值及變化特征進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而有效實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵建設(shè)項(xiàng)目、測(cè)量點(diǎn)位置的合理控制，并針對(duì)測(cè)試儀器的數(shù)量、種類(lèi)等進(jìn)行進(jìn)一步的精確布設(shè)。在此施工過(guò)程中，根據(jù)工程勘察工作的最終成果，選定組織施工人員開(kāi)始進(jìn)行工程實(shí)踐，直至地鐵項(xiàng)目正式動(dòng)工。特別是在儀器的埋設(shè)過(guò)程中，需檢查儀器穩(wěn)定性以及位置，通過(guò)這樣的方式保障儀器始終維持有序工作，且不會(huì)對(duì)施工過(guò)程帶來(lái)影響。在正式測(cè)量工作中，施工人員需要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和傳輸之外，還需要圍繞儀器本身展開(kāi)維護(hù)和校準(zhǔn)。除此之外，每一項(xiàng)測(cè)量工作的開(kāi)展都需要充分結(jié)合施工建設(shè)的實(shí)際狀況，同時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)的采集實(shí)踐也應(yīng)盡可能在白天紅綠燈時(shí)段進(jìn)行[3]。

2.7 超前小導(dǎo)管的打設(shè)

為了確保超前小導(dǎo)管的打設(shè)，必須在安裝過(guò)程中注意控制好每個(gè)部件的安裝方向和數(shù)量。每個(gè)部件都必須與其他部件并排排列，并且在安裝過(guò)程中始終處于水平狀態(tài)。由于每個(gè)部件的具體尺寸可能會(huì)存在一定的偏差，我們需要隨著具體的環(huán)境變化而進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。當(dāng)?shù)乇淼纳皫r結(jié)構(gòu)不夠堅(jiān)固，容易損害地表的平整度和基礎(chǔ)的穩(wěn)固。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們建議在地表的邊緣和墻角安裝一些小型的支撐。另外，我們還建議在地表的兩邊和頂部安裝一些排水溝，以防止地表的沉陷和損害。為了提高施工效率，我們?cè)谠械膲w兩端安裝了兩排超前小導(dǎo)管，并將它們延伸到仰拱部分。為確保施工質(zhì)量，我們還要確保導(dǎo)管的縱向和橫截面之間的距離相同。為確保施工質(zhì)量，我們還要在導(dǎo)管進(jìn)入施工區(qū)域前，給施工區(qū)域施加適當(dāng)?shù)墓躺硠?，確保施工區(qū)域的穩(wěn)定。當(dāng)遇到地表比較松軟的情況時(shí)，由于掌子表的不穩(wěn)定性，在進(jìn)行導(dǎo)管安裝之前，應(yīng)該采取措施來(lái)確保安裝的成功。首先，應(yīng)該進(jìn)行加固，并且將其覆蓋到3～5cm的范圍內(nèi)，然后再進(jìn)行正式的安裝，并且要從底部向頂部進(jìn)行安裝。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)測(cè)量結(jié)果的深入研究，我們發(fā)現(xiàn)，沉降變形的特征與其發(fā)展趨勢(shì)存在一定的相關(guān)性。因此，我們利用實(shí)際觀察結(jié)果以及相關(guān)的回歸模型，可以更準(zhǔn)確的估算出施工期間的最高壓力水平。根據(jù)收集的數(shù)據(jù)，采用科學(xué)的方法和技術(shù)，對(duì)地鐵施工過(guò)程實(shí)行精確的監(jiān)控，從而進(jìn)一步提高質(zhì)量。此外，為了更好地滿足人們對(duì)于高精度、高安全性的要求，還將開(kāi)發(fā)出更加先進(jìn)的監(jiān)控和預(yù)警系統(tǒng)。應(yīng)研究開(kāi)發(fā)全過(guò)程機(jī)械化操作，包括超前支護(hù)、開(kāi)挖、渣土外運(yùn)、格柵拱架初支支護(hù)施工、涂表圍巖混凝土等一系列循環(huán)工序的實(shí)現(xiàn)機(jī)械化或半機(jī)械化的操作，與此同時(shí)輔助以計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)圍巖狀態(tài)、支護(hù)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，有利保證施工過(guò)程順利安全、提高施工速度，進(jìn)而能夠使工程質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。暗挖法作為常見(jiàn)地鐵施工的主要技術(shù)，其所發(fā)揮的作用不言而喻，隨著該項(xiàng)技術(shù)的快速法發(fā)展，必將促進(jìn)地鐵建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展。為了確保地下隧道的安全可靠，施工人員必須加強(qiáng)對(duì)混凝土、鋼筋等材料的檢測(cè)，并且深刻理解防水措施的必要性。為此，應(yīng)當(dāng)采取有效措施，改善傳統(tǒng)的防水技術(shù)，以最大限度地減少地下隧道的滲漏現(xiàn)象，為地鐵列車(chē)提供更安全高效的運(yùn)行環(huán)境。為了確保地鐵的安全運(yùn)營(yíng)，保護(hù)乘客免受外來(lái)的洪澇災(zāi)害，改善他們的出行體驗(yàn)，必須加強(qiáng)地鐵隧道的防水措施。然而，若是施工人員忽略了這一點(diǎn)，將導(dǎo)致地下隧道的防水性能大幅度減弱，嚴(yán)重危害到乘客的日常生活及工作。