浅埋暗挖法在隧道施工中的应用研究

贾坚华

(山西省晋中路桥建设集团有限公司)



浅埋暗挖法在隧道施工中的应用研究

贾坚华

(山西省晋中路桥建设集团有限公司)

摘要：在我国内陆及沿海地区广泛存在软土地质，特别是在城里内部进行隧道施工中常遇到土体的结构稳定性差，对地表沉降控制较为严格的情况，这就需要采用浅埋暗挖法进行隧道施工，针对隧道工程中浅埋暗挖法中的CRD法开挖隧道展开研究。

关键词：浅埋暗挖；隧道工程；CRD法

1引言

在城市隧道或管道施工中大多需要采用浅埋暗挖法进行施工。在浅埋暗挖法隧道施工中需要重点解决两个方面的问题，一个是隧道在成洞过程中围岩的稳定性，另外一个是控制好地表的沉降量大小。所以在浅埋暗挖法施工过程中一般是要在进行初期支护的基础之上再进行一次二次衬砌，通过初期支护能够为隧道结构提供一定的安全保证，二次支护跟初期支护形成共同体来承受隧道所受到的地震荷载等相关特殊荷载。浅埋暗挖法隧道施工中的支护方式主要有锚喷支护、大管棚支护、小导管注浆等方式。目前在隧道浅埋暗挖法施工中较常采用的施工技术为CRD法，也就是十字隔墙法，该施工技术能够较好的解决大跨度的浅埋结构施工难度大的问题，其主要技术特点是将隧道的大断面简化为小断面开挖，使得每一个施工阶段都能够形成一个完整的受力体系，减小了地表的沉降量，保证了隧道断面结构的稳定性。

2隧道施工中浅埋暗挖法施工研究

2.1　CRD法施工方案研究

隧道施工中提供承载能力的主要为岩体结构，所以在施工过程汇总要尽量减少对围岩结构稳定性的破坏，通过相关支护结构跟围岩共同发挥作用来控制围岩的变形，在浅埋暗挖施工过程中需要对施工中的各个阶段的变形和位移做好检测。控制好地下水对隧道施工的影响，做好相关临时支撑，通过围堰支护来保证隧道整体受力的稳定性，避免施工过程中或隧道运营支护出现塌方、不均匀沉降等安全事故。

CRD法施工一般分为四步进行开挖和支护，相邻步骤之间的间距控制在5 m左右，在开挖断面之前需要进行超前小导管施工，通过导管进行注浆作业，以提高周围地层的结构稳定性。早隧道的初期支护和二次衬砌过程中都需要做好回填注浆工作。浅埋暗挖法施工中不可避免需要设置相关临时支撑，临时支撑的设置会引起较大的地表沉降，所以施工过程中要采用相关措施来减轻对地层的扰动，分散支撑底板所受到的压力。

2.2　洞口端围护研究

在隧道浅埋暗挖施工中常遇到隧道断面内的存在处于不稳定状态的粉砂层，为了保证隧道两端土体的稳定性，需要在进行开挖之前在隧道的两端设置间距为1.5 m的钻孔桩，并且在两端的桩头外侧设置三排直径为100 cm的旋喷桩，以起到止水的目的，旋喷桩一般是深入到隧道底以下2 m左右。

2.3　大管棚超前支护

隧道管棚支护要在地层内部形成一个稳定的拱壳结构，主要是通过钢管和钢拱架组成。在管棚的后端通过导向管将其固定在混凝土套拱内，光管按照一定的间隔和适当的外插角向前顶进，从而在隧道开挖的轮廓线外围形成拱壳结构。待钢管进入地层内部支护通过预留的开孔进行注浆作业，注浆能沿地层内部裂隙前进，从而在隧道开挖断面周围形成预支护体系。有效的提高了围岩的稳定性，减小了地层的位移，一般钢管开孔直径在10~16 mm作业，开孔间距控制在15~20 cm作业，开孔以梅花形方式进行布置。

梁的效应，管棚前端的钢管要嵌入到围岩内部，在隧道推进方向布置的一端跟初次支护结构连接在一起，这就形成了纵向的支撑梁结构，纵向支撑能够大幅提高竖向的承载能力。拱的效应，在隧道的横断面方向，如果不进行超前管棚支护，拱形围岩必须要依靠两侧的侧墙体来保证受力的稳定性，进行超前管棚支护之后，可以在各个支护单元之间形成拱的效应，从而建立其新的受力平衡，有效的较小拱形围岩的侧墙受力。强化岩体效应，利用注浆泵通过预留在钢管内开挖进行注浆作业，浆液进入地层缝隙内部提高了围岩的强度和抗变形能力。

2.4　超前小导管及掌子面注浆加固

超前小导管注浆采用直径为42 mm的小导管进行注浆加固，相邻小导管之间的间距控制在40 cm左右。小导管的长度选择为3 m。导管的顶进角度与水平方向呈一定角度。超前小导管要在隧道断面内全布置。小导管一般采用无缝钢管，在管周围设置8 mm的注浆孔。小导管要重点对隧道的顶板和侧墙进行注浆作业。

为保证隧道开挖过程中的安全性和稳定性，有效的减小地表产生的沉降，需要采取预先开挖处掌子面，对掌子面范围以外的范围地层进行注浆加固。每3 m作为一个注浆循环。

2.5　锁脚锚管施工

在浅埋暗挖施工过程中为了控制隧道的位移及沉降，可以在隧道的侧墙脚位置处采用工字钢对称进行锚固支撑。支撑工字钢采用中空结构，以便于进行注浆作业。

2.5　小间距岩柱加固

对于浅埋暗挖中的小间距隧道，为了保证隧道开挖过程中相邻隧道的结构安全，减小相邻隧道的中间岩柱的承载力大小，在施工过程中对隧道的中间岩柱提出了较高的承载能力要求。常采用的加固措施主要有在中间岩柱部分采用小导管进行注浆，或者是采用对拉锚管进行加固。

当采用小导管注浆作业时要注意导管不能侵入到隧道的建筑界限之内。小导管注浆采用的注浆液一般为水泥-水玻璃也，要对注浆导管施加一定的注浆压力，通常选择为0.5~1.0 MPa，水泥和水玻璃的比例控制在1∶0.5左右，注浆结束时适当的提高注浆的压力，以便于起到稳固浆液的作用。

采用对拉锚杆加固中间岩柱方法时，通过锚杆可以对中间岩柱进行二次注浆作业，之后进行双向张拉，锚杆设置要

按照梅花形进行布置，为了保证中间岩柱结构的整体稳定性，在张拉锚管或进行小导管注浆作业的过程中可以采用工字钢进行纵向支护，以改善岩柱的整体受力平衡。

3浅埋暗挖法沉降控制措施

3.1　严格遵循施工质量控制原则

在隧道浅埋暗挖施工中要做好超前支护，严格控制注浆的质量，控制好CRD开挖法开挖过程中的单次掘进距离，加强支护措施，对隧道断面内和地表的变形、位移做好日常监测。通常利用超前小导管进行注浆能够起到较好的支护效果，但是在施工过程中要特别注意注浆的效果，对于注浆的时间、顺序、材料和配合比组成要进行严格控制。按照隧道掘进的速度尽量减少对地层的扰动，在进行初期支护过程中要进行保证围堰具有一定的强度和刚度，根据实际情况及时做好临时支护。

3.2　对土体特性进行改善

在浅埋暗挖施工过程中常遇到软土地质状况，所以需要对隧道开挖过程中周围的土体进行局部的加固处理，通过局部加固一方面可以改善土的特性，提高其适用性。另外一方面可以保证隧道断面开挖支护能够形成自然的拱形断面，便于后续的支护施工。结合施工现场的地质状况可以采用水泥注浆或化学注浆。

3.3　地下水排放

在浅埋暗挖隧道施工中地下水是影响隧道工程施工的一种关键因素，做好隧道开挖断面和影响范围内的隧道排水能够有效的提高土层的结构强度，保证施工过程中的安全。但是对于沙砾层等特殊土层在施工过程中也要注意避免地下水的过度排放，这会导致地层发生超固结现象，引起地表大范围内的沉降。针对特殊土层结构可以采用旋喷桩等止水措施，阻断地下水的渗透通道，要建立缩短抽排水的时间。在开挖完掌子面之后要对开挖面周边和掌子面范围内做好注浆作业，待相关防护措施设置到位后及时调整超前小导管等支护参数的设置，保证注浆的效果。

3.4　加强初期支护，及时做好二次衬砌

初期支护施工完成之后，自身还存在一个徐变的过程，所以初期之后要在超前支护的基础之上进行。初期支护完成之后隧道内部仍然存在一个应力调整的长期过程，特比是地下水较为丰富的地段，孔隙水仍然能够在大范围内对隧道产生影响，长期发展会引起地表大范围的沉降。所以在初期支护完成之后及时进行二次衬砌施工，以保证隧道整体结构的稳定性。

参考文献：

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[2]张晓丽,王梦恕.减小浅埋暗挖法施工对建构筑物影响的措施[J].中国安全科学学报,2005,15(11).

[3]易小明,张顶立.浅埋大跨隧道下穿建筑物时的变形控制标准[J].都市快轨交通，2008，21(6).

收稿日期：2014-12-21

中图分类号：U445

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2015)08-0109-01