试分析浅埋暗挖法的隧道施工技术

2015-04-16雷明林黄华丽

建材与装饰 2015年36期

关键词：断面围岩注浆

雷明林黄华丽

（1.国家林业局昆明勘察设计院云南昆明 6502162.中铁大桥局集团第五工程有限公司江西九江 332001）

试分析浅埋暗挖法的隧道施工技术

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（1.国家林业局昆明勘察设计院云南昆明 6502162.中铁大桥局集团第五工程有限公司江西九江 332001）

21世纪以来，我国城市基础设施建设的工程项目越来越多，而其中很多是地下工程，例如城市地铁、过江隧道等，这让浅埋暗挖法的隧道施工技术有更多的实践机会。而浅埋暗挖法的隧道施工技术的应用实现了边开挖、边浇筑的目标，且无需开槽，在对砂层和粘性土层的施工过程中的作用是显而易见，本文对浅埋暗挖隧道施工技术进行简单的介绍和分析。

浅埋暗挖法；隧道施工；工程技术

我国的浅埋暗挖法最早出现在20世纪80年代，而且还在一些复杂地质的隧道施工中取得了不小的施工技术突破，而在这些实例中的典型代表就是军都山铁路双线隧道进口段在黄土地层的施工建设。随后这一技术得到了有效的推广，相继应用到北京地铁西单、东单、天安门以及王府井四座地下暗挖车站的建设中去。1986年，浅埋暗挖法的应用使得北京地铁复兴门折返线工程获得了巨大的成功，不但给北京地铁建设开辟出来新途径，更推动了浅埋暗挖法在工程实践中的发展。

1　浅埋暗挖法的概述

明挖和暗挖都是常见的隧道施工方式，然而其中暗挖法又划分成浅埋暗挖和盾构法，但是由于后者需要付出的机械成本较为较高，会给工程的经济效益带来巨大的负担，所以大多数工程项目都会将浅埋暗挖法作为数隧道工程施工的首要选择。

浅埋暗挖法的特征是管超前、短开挖、严注浆、强支护和快封闭。从理性的角度分析实际的施工过程，不难发现浅埋暗挖法需要运用措施对围岩进行加固，这样就可以调动围岩自身的承载能力。在开挖后，及时支护，并封闭成环，通过融合初期支护与围岩结构形成联合支护体，这样就能限制围岩巨幅变形的发生。其次是在稳定了初期支护后还需要进行二次支护的工作，最终完成整个隧道断面的施工。浅埋暗挖法还有一个优势就是兼容性，不但能够作为单独的施工方法使用，也可以和其他施工方法配合施用。例如，北京的地铁1号线就是融合浅埋暗挖与盖挖法两种施工方法来完成工程的建设。

2　隧道浅埋暗挖法的施工基本技术要求

2.1严格控制隧道施工阶段围岩的变形

浅埋暗挖法隧道施工阶段需要注意对沉陷变形量的控制，尤其是围岩的沉降变形、支护体系的柔性变形、施工中基础变位等结构整体位移，降低因为施工而引发的外在环境变化，保障施工的安全性、高质量性和稳定性。

2.2完善浅埋暗挖隧道施工时刚性支护以及地层的改良

当决定采用浅埋暗挖的方法进行隧道施工时，就必须尽量提前对支护时间、强化支护刚度、控制变形沉陷等问题进行分析和解决。与此同时，还需要充分结合地质条件和施工作业能力，科学分析，理性判断合适的隧道开挖施工方法、支护方式以及施工工艺。施工开挖时，还需要定期对前方围岩条件的进行勘测、分析，并制定合理的超前支护措施[1]。

2.3做好试验段的施工参数分析

施工过程中，若施工区域的地质情况比较复杂，应该提前进行试验段的施工，针对结构设计、施工方案条件下施工中的地面沉陷变形、支护结构、围岩应力状态、受外部环境影响程度等方面进行详细的分析。与此同时还需要在试验施工的数据指导下，进行必要的施工参数改进，包隧道施工方案的科学、合理。

3　浅埋暗挖法的隧道施工技术分析

3.1浅埋暗挖法土体加固施工技术

浅埋暗挖法在隧道施工过程中会在隧道初期支护作用产生前形成地表沉降量、地下土层沉降的情况。因此，有必要在施工前对土体的预加固工作进行完善，形成对施工沉降的有效控制。当前常用的土体加固技术主要是以下四种：

隧道超前锚杆支护，根据结构形式区别可以划分为悬吊式、格栅拱支撑式等方式。悬吊式是指在进行道开挖施工前，通过在将稳岩层插入超前锚杆，末端以悬吊锚杆作为支撑，从而发挥约束围岩的功能，并为其他施工工序提供基础。格栅拱支撑式的原理则是通过将末端支撑在格栅拱架上完成对土体加固[2]。

超前小导管注浆支护施工的流程是钻孔施工、注浆加固、完成支护、进行施工。注浆材料大多采用泥砂、水泥&水玻璃双液浆等，注浆压力通常控制在0.5～1.0MPa的范围内，保障浆液的扩散和填充；扩散半径通常为0.5m、充填率20%，工序结束后，需抽样检查效果。

超前管棚支护施工是一种常用的支护施工技术，其通过在洞外轮廓周边按照一定的间隔钻孔，并安装惯性矩大的钢管，以注浆固结形成土方控制。超前管棚支护的施工工艺流程为首先设置管棚基地，然后采用钻机水平钻孔，并通过钢管向周围土体注浆。施工中重点做好地表水疏排、大管棚导向墙施作、导向钢管钻孔精度等[3]。

3.2隧道开挖施工作业

在隧道施工中，常用的开挖技术方法主要有：全断面开挖施工、台阶法开挖施工、交叉中隔墙法（CRD工法）、双侧壁导坑法等几种施工方法，其具体施工工艺如下：

全断面开挖施工。全断面开挖施工多用于Ⅰ～Ⅱ级围岩，其施工工序为采用移动钻孔台车，全断面一次钻孔，之后爆破成型，出碴后继续后续钻爆作业循环，并进行初期支护、铺防水隔离层、二次模筑衬砌施工。其优点在于提高了大型配套机械化施工作业的效率，便于施工组织管理工作、施工工序少、施工作业速度快等。但是相对较大的开挖面会造成围岩稳定性的降低，加上爆破产生的震动会造成安全隐患，需要加强安全施工的保障。

台阶法开挖施工。台阶法施工的开挖段面分解为至少需要两个工作面，然后分别施工。台阶开挖法的优势是在遭遇地层变化时能够及时更改、转变方法，而且施工作业空间大、施工速度快，利于开挖面稳定，多应用于软弱围岩地层。

中隔墙法（CD工法）和交叉中隔墙法（CRD工法）。CD法施工的技术基础便是台阶法，然后将断面分成左、右部分，把上、下台阶左右分成多部分，最后每一部分在完成开挖和支护两道工序之后，就会形成独立的闭合单元。进行隧道开挖时，一般控制台阶长度在1～1.5倍洞径之间。CD法在地层较差、不稳定岩体中的应用比较多，在施工条件无法满足施工要求时，可以通过在CD工法上加设临时仰拱，即CRD法。

双侧壁导坑法。双侧壁导坑法主要应用于地层较差、断面较大的隧道工程。双侧壁导坑法的施工原理是通过将隧道开挖断面分为左、右侧壁导坑、上部核心土、下台阶，然后分别作业。因为每个分块在开挖后立即各自闭合的，所以施工中间变形几乎不发展，但是因为分块多、扰动大的缘故，所以需要在初期进行长时间的支护全断面闭合。

3.3隧道监测

在采用浅埋暗挖法进行隧道施工的过程中，需要强化监督和检测，主要针对拱架应力、拱顶下沉、净空水平收敛测试、围岩与支护结构间压力、倾斜以及裂缝、地下管线沉降变形孔隙水压力的变化、地下水位变化等指标的检测数据，认真分析，综合判断，确定变形管理等级，及时采用调整处理措施。