浅埋暗挖法施工控制关键技术研究

王曙国

摘要：浅埋暗挖法通过分部开挖和辅助加固措施，有效控制地表下沉和隧道变形坍塌，适用性强，在城市轨道交通建设领域广泛应用。根据近年轨道交通施工情况，结合新技术工艺，就浅埋暗挖施工关键控制技术进行探索研究。

关键词： 浅埋暗挖法，城市轨道，控制技术

0引言

浅埋暗挖法在新奥法的基础上，采用多种辅助工法，通过超前支护、超前预加固措施，调动部分围岩的自承能力；并采用分部开挖及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，有效地抑制围岩变形的一种综合配套施工技术。浅埋暗挖法在施工应用中的关键就是分部开挖及辅助工法的控制以施工过程中对隧道的监控量测，并对数据进行综合分析。由于城市轨道所处的周边环境较为复杂，地质条件经过生产活动已经有所改变，施工中如对开挖方法选取不合理，对关键的辅助加固措施控制不到位，极易造成隧道围岩变形过大，失稳引起围岩坍塌，造成重大的安全事故。

1浅埋暗挖开挖方法对比选择

浅埋暗挖通常分部开挖，根据地铁隧道区间或暗挖车站断面大小、地质围岩情况、周边环境等要求，選择合理的开挖方法尤为重要。

1.1浅埋暗挖常用方法

采用浅埋暗挖法施工时， 依据工程地质、水文情况、工程规模、覆土埋深及工期等因素，常用施工方法有全断面法、台阶法、中隔墙法（CD法）、交叉中隔墙法（CRD法）、双侧壁导坑法、洞桩法（PBA法）、中洞法及侧洞法等。

1.2浅埋暗挖各工法的对比

2浅埋暗挖法辅助措施的控制

2.1浅埋暗挖常用的辅助措施

2.1.1 大管棚支护

一般开挖洞门或结构受力转换、大断面或通过重要管线等地方 ，设计普遍采用管棚方案。常用管棚为 108mm～159mm ，也有采用更大的管棚。管棚直径不是越大越好 ，施工过程中注意沉降控制。管棚施工带水作业时要间隔进行，同时完成一个管就要立即进行注浆，防止地层中地下水的串流。

2.1.2小导管超前支护

在软弱地层中沿着开挖轮廓线和加固轮廓线，按照一定的入射角度，打设一定数量的小导管，用注浆设备把配置好的注浆材料，通过小导管注入到地层里，使注浆材料在软弱地层里向四周迅速扩散和固结，并使小导管和土体固结在一起，起到棚护和加固地层的作用。常用的小导管为25mm—42mm。对较好的粘性土层，采用开挖镐刨，小导管打入较困难，只要能够使开挖面稳定，可不必强求打小导管；小导管仰角不宜过大 ，一般控制在 15°以内。

2.1.3水平旋喷法

开挖前进行水平旋喷加固土体，一般土柱直径为30mm，相互咬合搭接，形成整体壳体，开挖时起到棚护作用。目前一般旋喷长度为20 m左右，开挖18m，留2 m 搭接。旋喷压力为不小于20MPa，覆土较薄时要减压，且适当缩小间距。目前采用旋喷加固土体主要问题是浆液流失较大，另外长距离水平旋喷方向性偏差。水平旋喷施工期间会有较大沉降，有时可超过10mm，但开挖时沉降较小，初支背后压浆亦少，对于个别点棚护不好时，可补打小导管注浆处理。

2.2辅助措施的施工质量控制

隧道超前预支护是指在隧道开挖之前，在掌子面前方的地层里，沿隧道横断面设置一个类似拱壳的连续体或加固体，用以加固掌子面前方的地层，保证掌子面及围岩的稳定，控制围岩的变形，形成一个超前的支护体系。在隧道施工中， 主要的预支护方法有：插板法、地表锚杆注浆法、小导管法、水平旋喷法、冷冻法、管幕工法、管棚工法等。超前小导管的存在能够将隧道开挖释放的荷载向前传递给掌子面前方的围岩，向后传递给刚度较大的初支，从而减少掌子面承担的荷载， 有利于隧道掌子面的稳定，使得隧道的开挖过程更加安全。

2.3.浅埋暗挖法中监控量测控制

2.3.1监控量测项目的选择

隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。量测项目可分为必测项目和选测项目两大类（见下列表），必测项目在采用喷锚构筑法施工时必须进行；选测项目应根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他特殊要求，有选择地进行。

2.3.2监控量测方法选择

在浅埋段隧道施工过程中，严格按照围岩加固措施及设计图纸进行施工，常规监控量测工作结合施工进度安排，主要进行地表沉降观测、拱顶下沉、周边收敛、隧道围岩位移及内部变形的量测。通过监控量测及时了解和掌握浅埋暗挖隧道施工过程中地表沉降、拱顶沉降、净空收敛情况及其规律性；根据观测结果，预测下一步地表沉降、拱顶沉降、净空收敛值，获得了有用的量测数据，为指导设计、施工提供了有效依据。

2.3.3监控量测数据的分析及处理

施工现场监控量测数据的反馈一般通过量测数据与这些准则的比较从而反馈于设计施工。常用的三个判断标准如下：

（1） 根据位移（或净空变化）量值或预计最终位移值来判断

（2） 根据位移速率来判断

（3） 时间——位移曲线

（4） 回归分析法

在隧道开挖过程中，若发现量测到的位移总量超过某一临界值或者根据已测位移预计最终位移将超过某一临界值时，则意味着围岩不稳定，支护系统须采取补强措施，并改变施工程序或设计参数，必要时应立即停止开挖，进行施工处理。

3浅埋暗挖法中的新技术

3.1单臂掘进开挖

在浅埋隧道中，为减少对围岩的扰动，避免爆破震动对围岩的破坏，可以采用单臂掘进机掘进。常用的单臂掘进机是铣盘式采矿机。挖斗式挖掘机及铲斗式装渣机亦可以用于隧道掘进。

在不能采用爆破掘进的软弱破碎围岩和土质隧道中，若隧道工程量不大，工期要求不太紧，可以采用单臂掘进开挖。

3.2隧道掘进水压爆破

水压爆破是利用冲击波对水的不可压缩，爆破能量几乎无损地传递到炮眼围岩中的特点，就是将药包置于注入了一定量水的炮眼中，再用专用设备加工成的炮泥对炮眼进行回填堵塞，以水作为传爆介质传播爆轰压力至开挖围岩上，使围岩破碎。

通过水袋注入炮眼的水和炮泥堵塞，抑制膨胀气体冲出炮眼口，冲击波反射加强应力波强度和作用时间，有利于围岩破碎和防止岩爆。且爆破形成的“水楔”效应和水雾效应有利降尘、吸附有害有毒气体和防止瓦斯爆炸，大大改善作业环境，保护了作业人员的身体健康。

4结语

浅埋暗挖法作为一种成熟的施工工法，已经广泛应用于隧道建设各个领域。由于城市轨道建设所面临的地质环境各异，且断面形式多样，本文根据工程实践，对工法选择、辅助措施关键技术控制、监控量测、新技术工艺进行阐述，为类似工程提供经验。

5参考文献

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3.杨立 刘卫功.浅埋暗挖法技术及其在地铁建设中的应用.市政技术，2006，04

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