浅埋暗挖地铁隧道设计方法对比研究

王瑞峰

【摘 要】当前，国内的地铁建设已进入了迅猛发展的时期，地铁工程规模日益增大，作为百姓工程的地铁建设也越来越受到社会的关注，盾构作为当今地铁施工中较先进且相对安全的工法而被广泛应用，但是，在实际的地铁施工中，由于整条线路上的相关施工单位会比较多，具体施工工艺也比较复杂，这就对地铁工程施工设计提出了更高的要求，基于此，本文就将对浅埋暗挖地铁隧道设计及施工要点进行分析探讨。

【关键词】地铁隧道；浅埋暗挖；设计；措施

1、暗挖法施工原理及特点

1.1、暗挖法施工原理

暗挖法是针对松散且埋深较浅土层及软弱破碎岩层的自立性，在保证地表完好的前提下利用竖井掘进的施工方法。基于新奥法的基本原理，浅埋暗挖法的施工控制要点是“勤量测、早封闭、强支护、短进尺、管超前、严注浆”。浅埋暗挖法的核心是将围岩本身形成支承环，然后再施行超前支护，将部分围岩的自承能力调动起来，避免地基沉降。浅埋暗挖法的开挖方式有双侧壁导洞法、中隔墙法、单侧壁导洞法、正台阶法等。应该基于周围环境条件、隧道断面构成、地质条件等来选择适宜的施工方法。

1.2、暗挖法施工特点

一个城市的地铁一般都建在地质条件相对复杂的地段，并在城市的地铁附近的建筑设施及交通状况也是错综复杂。因此根据常规，相关人员在实际工作中可以选择特殊地段、有代表性的结构物作为实际工程的试验段。经过调研分析进一步优化调整城市地铁隧道的设计以及施工的具体参数。城市地铁的暗挖隧道施工会扰动地表结构，需要采用超前加固对地层进行改良，科学的选择相应的开挖工艺、以及实际布设刚性支护体系，切实避免在工作中，由于过度扰动地表结构，有效防止城市地表的沉降或者坍塌等问题的出现，同时尽量的不妨碍城市路面通车，避免大范围拆迁。

2、浅埋暗挖设计及施工技术应用

2.1、大管棚超前支护施工

大管棚超前支护是一种在不对地表进行破坏的前提下来铺设地下管线的技术，它以一定的外插角在拟开挖地铁隧道的外轮廓周边上钻孔，将惯性矩大的钢管以一定的间距进行安装，然后再注浆固结。它的工作原理是：为了让拱顶形成加固的保护环，应该施行管棚注浆；若超前管棚在沿隧道开挖轮廓周边位置较密，那么必然会大幅度降低隧道支护结构所承受的上部荷载。施工工序：开挖支护的掌子面→搭建钻孔的平台→安装钻机→施行安装管棚钢管→钻注浆孔→验孔→注浆操作→结束。大管棚超前支护往往具有较为明显的作用，能够对开挖区域的岩土体起到加固作用，也能够对开挖过程中出现的地表位移、地表应力进行有效控制。

2.2、全断面帷幕注浆施工

注浆孔成孔。各注浆孔的长度、角度、精确位置可由设计来进行计算，施作注浆孔的顺序应为：先外后内、先上后下，一个注浆孔完成后，那么就要在第一时间内退出钻机，然后再安装注浆管，紧接着二次封闭工作面后再注浆；注浆。后退式分段注浆是最为常见的注浆方式，每完成一次退式分段注浆之前，都要填充加固所有注浆管。为了防止在注浆时出现隆起、裂纹，还应该封闭处理工作面（施行网喷混凝土）。

2.3、隧道开挖支护施工方

在地铁车站施工前，务必要对施工区域内的地下管线和地质情况进行详细探测，确定地下管线是否存在着障碍物，以及其精确位置，这样一来，能够避免对地下管线造成破坏。同时，隧道开挖支护施工时，务必要基于中导坑法组织施工，施工次序是：将双向隧道的中导洞开挖及支护→隧道中隔墙→将中导坑横撑予以恢复→对两侧导洞进行开挖及支护→两侧导洞二衬施工。

2.4、浅埋暗挖地铁隧道设计实例分析

2.4.1、工程概述

某市6号线双井站，紧邻市CBD核心区。车站位于广渠门外大街、广渠路与东三环中路交叉口东侧，与既有9号线双井站T型换乘，9号线线路为南北走向、6号线线路沿广渠路东西走向，9号线为2007年通车运营。为满足全线总体工期要求，附属结构除两换乘厅、1与3号出入口以及其他出入口、风井等敞口部分采用明挖法施工外，均采用暗挖法施工。结构横断面如图1所示。

图1双井站双层标准段横断面图

2.4.2、设计标准及原则

根据结构所受的不同荷载组合，在计算中分别选用不同的安全系数，见表1。主体结构计算按照平面应变假设，采用荷载-结构模型，通过Midas结构分析通用程序进行内力分析。在结构纵向截取基本计算单元，将三维空间结构简化成二维平面框架结构，按结构内力分析模型，进行各阶段不同荷载组合内力分析。

表1钢筋混凝土结构的强度安全系数

2.4.3、结构荷载法设计

由于双层暗挖段在施工时，考虑到施工误差，并结合中柱下底纵梁和边条基按分层总和法计算的沉降量差异，我们认为施工工况一边桩与中柱发生了5mm的差异沉降，施工工况二边桩与中柱发生了10mm的差异沉降。

3、强化地铁施工设计的安全质量措施

3.1、加强地铁施工安全质量管理

首先要做好前期的准备工作。施工前，工程设计人员选择路线时要在条件允许情况下，尽可能避开有风险的地方，比如要避开不良的水文、地质条件等。勘察阶段，要准确把握好周围的地质条件，收集整理好各种资料。设计阶段要准确判断周围地质的稳定情况，探测出不良地质；要根据地铁的相对位置跟管线，认真分析管线跟情况及变化规律，监测好工程进展，对周围建筑的结构类型、年代、设计和距离等都要进行深入调查，为以后的施工提供全面的信息。

3.2、加强监管

在施工建设阶段，管理人员要加强监管，监管不力是引发安全事故的重要原因，必须要足够重视。要建立健全安全施工质量责任制度，落实各个环节的职责，为安全管理的落实提供保障，使安全管理的思想深入到各个施工环节中。要严格处理违规现象，不断加强施工管理的执行。要根据施工设计和具体方案制定施工任务方案，做好安全技术的交底工作，把安全管理真正落实到各环节、各分部。安全交底的内容包括对各种施工设备的安全操作、安全防護和安全事项等。

3.3、加强施工管理人员的培训

要想提高地铁施工安全质量管理，必须要有符合管理要求的专业人员来完成。施工单位要把安全放在首要位置，加强对管理人员的要求。要树立安全第一、以人为本的理念，管理人员要进行严格的监督和检查；建立健全奖惩激励机制；加强信息化的应用，提高管理人员的信息化管理水平；对管理人员进行培训，不断提高他们的管理水平和总体素质。施工前就要对管理人员进行安全教育和技能培训，施工中加强管理人员的监管工作力度，明确安全施工的管理机构和职能部门；施工过程中要加强各部门的协调配合，保证监管工作的顺利进行。

总言之，随着城市的繁荣发展，地铁已经成为世界上很多城市的主要交通工具，其具有安全性高、运行稳定性好、速度快等方面的特点，特别是在近些年来，我国较多非一线城市都已经开始逐步修建城市地铁，以此切实带动了整体城市的建设发展步伐。而城市地铁的具体施工设计的有效性因此成为备受关注的目标。这就要求我们在以后的实际工作中，要特别重视城市地铁的施工以及设计的有效性，不断优化其设计及施工技术，通过加强其管理，来确保地铁施工项目的安全。

参考文献：

[1]王立宏.浅埋暗挖地铁隧道衬砌受力变形机理研究[D].武汉工程大学，2010.

[2]蒋博林.浅埋暗挖地铁隧道施工安全性和风险分析研究[D].重庆交通大学，2011.

[3]孙飞.复杂地质条件浅埋暗挖地铁隧道施工地表沉降及控制技术研究[D].大连大学，2012.

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