城市地铁浅埋暗挖隧道施工

梁义龙

【摘 要】 由于我国的经济快速发展，地铁已经成为我国大城市缓解城市交通的重要措施。地铁对与施工技术的要求较高、对地面的沉降控制也比较多。地铁浅埋暗挖施工技术主要应用在松散土环境中，对于城市正常交通的运行没有影响，并且还具有无污染、无噪声、优势。所以，本文就对城市地铁浅埋暗挖隧道施工进行了分析。

【关键词】 城市地铁；浅埋暗挖隧道；施工

引言：

在地铁隧道施工过程中的应用浅埋暗挖技术，能让施工根据施工现场条件合理进行，不仅不扰民，并且也能起到生态环境保护的作用。对隧道的支护和防塌两大问题的解决是应用这一技术的关键。采用浅埋暗挖技术可以通过对超前加固、开挖的时空顺序和台阶的具体长度等情况的分析，来确保施工安全，从而使地层沉降及施工质量有可靠保证。

一、浅埋暗挖技术简介

所谓浅埋暗挖技术也就是矿山法。在新奥法的基础上进行理论和原理的借鉴，再结合中国具体的工程条件，整合出一套较为完善的修建地铁隧道的理论以及操作方法。该方法和新奥法之间的区别主要在于，该方法更适用于开发城市的松散土介质围岩条件，隧道的直径要小于或者等于隧道埋深，在修建隧道的时候要采用较小的地表沉降。其有着突出的优势，就体现在不对城市交通產生影响，也不产生噪声和污染，且与各种尺寸与断面形式的隧道洞室相适合。可以边挖边浇注是浅埋暗挖技术的特点。工作原理如下：能够充分利用土层在挖掘过程的较短时间内的自稳能力，对其加以适当的措施支护，形成一种密贴型薄壁的不开植施工方法保护在围岩或者土层表面，这种方法更适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质。浅埋暗挖技术可以省略很多像报批、拆迁、掘路等程序，是施工单位采用较普遍的施工方式。一技术可广泛应用于有水条件的地层中，不仅能在许多各具特点的地铁区间隧道成功运用。

二、浅埋隧道设计方法

对于不同埋深的隧道，通常按不同的方法进行设计计算：深埋隧道按塌落拱荷载计算，浅埋隧道按松散荷载计算，超浅埋隧道则按全土柱加地面动、静换算荷载计算。超浅埋隧道由于埋深浅，不能有效形成承载拱，施工不当会引起很大的附加荷载，容易坍塌或产生很大的地面下沉。因此，超浅埋隧道的设计应遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，着重从超前预支护加固方法和衬砌结构设计两个方面入手。

1、超前预支护设计

应结合隧洞上覆土层厚度和围岩条件，采取长管棚、小导管注浆加固，当具备条件时也可采取隧道拱顶地表预加固处理措施。超浅埋隧道一般应采用大刚度管棚，管棚内压注水泥浆或化学浆液，改良地层，形成一定厚度的加固带，构成有效的伞状保护壳，然后在其保护下开挖隧道。超前预支护通常采取工程类比法进行设计。

2、隧道衬砌结构的设计

一般先根据规范方法确定隧洞所受围压压力，将衬砌结构离散为连杆单元，用在节点设置双向弹簧的方法模拟地层反力，借助有限元方法试算后，将产生拉力的土弹簧删除，再次试算，直至所有弹簧全部受压。隧道初衬和二衬之间用连杆单元模拟二者之间的荷载传递与分担关系，分担比取值依据经验确定。通过模拟计算各个施工阶段，确定出最不利工况，并以此为依据确定支护结构参数。

三、浅埋暗挖法施工技术要点

1、开挖方法

施工时应根据工程特点、围岩情况、环境要求以及本单位的技术水平等，选择适宜的开挖方法及掘进方式，必要时应通过试验段进行验证。施工中常用台阶法以及分部开挖法。

山岭隧道常采用正台阶法；城市及附近地区的一般隧道采用上台阶分部开挖法或短台阶法；大断面的城市或山岭隧道采用中隔墙台阶法、单侧壁导坑法或双侧壁导坑法；城市地铁车站、地下停车场等多跨隧道多采用柱洞法、侧洞法或中洞法。浅埋隧道断面较大时不宜采用全断面开挖胧先采用掘进机或人工开挖。采用爆破开挖时应采用短进尺、弱爆破，必要时要对爆破振动进行监控爆破进尺一般不宜超过1.Om。

2、支护方式

施工时支护时间要尽可能提前皮护刚度也应适当加大，除必须选用适当的开挖方法、支护方式及施工工艺外还要对前方围岩条件进行改良及超前支护等，以控制地层沉降变形。

支护设计分为三种：初期支护承受全部荷载二次支护（内层衬砌）仅作为安全储备。初期支护与二次支护共同承担荷载初期支护仅作为施工期间的临时支护，二次支护作为主要承载结构。施工时应将结构设计、施工方法及支护方式、辅助施工方法等进行综合研究并经试验段进行验证。在施工过程中根据量测数据不断进行改善。一般地质条件下，初期支护类型由喷、锚、钢架或格构架四种方式而组成不同的结构型式。

四、浅埋暗挖新技术在地铁隧道施工中的应用

现以某地铁隧道工程实例来介绍这一技术。

1、工程概况

这一地铁隧道工程的上方就是该城市交通量比较大交通主干道，有1230.45m双线米的区间长线，且为14～18m的线间距。隧道需要穿越含砾粉质粘土、淤泥质粉质粘土、安山岩等构成的土层。处于施工安全和环境保护等考虑，应加固洞口的土体。

2、浅埋暗挖技术的应用

（1）隧道浅埋施工与支护方法

第一步，先依据工程具体情况与围岩现状，将单、双侧壁导坑法与留核心土开挖法加以采用。

第二步，当与松散的围岩相遇，进行开挖时，就应从上到下分部挖掘，并先护后挖使密闭支撑有保证，要做到挖与封闭结合开展挖掘过程。并且，还要进行超前注浆，应选用水泥浆或者水泥玻璃作为注浆材料，使围岩的结构得到巩固；也可以化学注浆使地层得到进一步加固再进行开挖。

第三步，及时衬砌能封闭成环。当进行补衬灌注期间，必须最大限度减少时间，并且能使封闭环形成有保证，才可使隧道的安全保持好。第四步，流砂预防工作。对隧道里流砂流泥问题的解决，地下水能合理处理。施工过程需要做到“防、排、截、堵”与工程地质情况有机结合，再进行综合分析，以便能运用合理。按照隧道标准面开展施工时，要针对施工环境进行上下台阶法的运用，核心土应于上台阶时预留好，并于下台阶时及时放坡处理，要保持3∶1以内的适当坡度。

（2）初次支衬回填注浆

因为混凝土自身质量与喷射混凝土密度所产生的影响，空洞可能于初次支衬与土体之间出现，地面沉降容易产生，从有效控制沉降的目的出发，就要进行灌浆钢管的预埋，梅花型要按照每道3～5m设置在拱顶和拱脚的两侧。当仰拱成环之后，再开始背后回填灌浆，最好是选择水泥和水玻璃双液浆进行注浆液，可采用间歇式注浆来保证回填的密实度，同时，应交替进行注浆和静压。

（3）地铁隧道施工浅埋暗挖法的真空降水技术

在地铁隧道施工的过程中，第一个步骤是隧道开挖。而通常在隧道开挖施工中遇到的现实问题是在地下水位较高的情况下，需要首先对隧道进行降水。

在降水過程中既要保证降水的速度也要保证降水的质量，要保证降水之后隧道内不出现反水现象。在地铁隧道施工的浅埋暗挖法中，应用了真空降水这一新技术，其技术特点是：在地铁隧道抽水的过程中，将抽水管井和真空泵配合在一起使用，使管井前段产生一段真空，将水直接压入到管井内，提高了抽水的效率。浅埋暗挖法的真空降水技术主要是针对黏土层和粉土层以及砂土层而言，所以在应用的时候一定要结合土层环境，做到有针对性的选用，保证真空降水技术发挥出最佳效果。

（4）隧道二衬施工技术

隧道的标准面的确定应采用定型的模板。要以直线段的施工进度和曲线段的半径影响为依据，按9m+3m的形式进行模板的设计，当于直线段开展衬砌施工之时，其长度控制在12m，要进行曲线段施工时，施工应去掉3m，而采用9m的长度。其施工步骤具体是：基面处理——仰拱防水层施工——仰拱钢筋的绑扎——仰拱混凝土的浇筑——拱墙防水在地铁隧道施工层的设计——拱墙防水层的绑扎——台车模板——拱部混凝土的浇筑；应用定型钢模板来进行混凝土浇筑仰拱，采用丝杠来连接中间，尽量达到净空。要以施工工序的相关要求为依据，可从两端一次向横通道方向开展二衬的施工，主要目的就是要保证正常开展运输和各个工序的施工。到最后，需要对防水层施工加以注意。应有一道防水层设置在初次支衬和二衬之间，一般应用的防水板应控制的厚度、长度和宽度分别为1.5mm、3m，和2m。同时要把缓冲层留在防水板和初次支衬之间，无纺布要多使用。应于缓冲层做好一定数量暗钉圈的预设，以便能够焊接防水板。

（5）地铁隧道施工浅埋暗挖法的远程监测技术

在实际的地铁隧道施工中，由于地铁隧道并不是单一方向的，而是一个环形或多种方向的隧道网络，因此在施工及将来的运行过程中，都要采用远程监测技术对隧道的强度和沉降量进行有效测量，如果发现异常，必须马上采取措施进行修正。同样，在浅埋暗挖法应用的过程中，也需要对隧道进行有效监控测量，通过测量隧道的强度和沉降量偏差，来为后续隧道施工提供可靠的参数，起到很好的技术指导作用。

结束语：

综上所述，在地下空间建设过程中，浅埋暗挖技术优势独特，并且与技术集合标准化设计和超前支护技术及新型防水技术有机结合，能够有利于施工质量的提高，也使地铁隧道施工安全有保障。

参考文献：

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