浅谈地铁施工中的浅埋暗挖施工法

刘博

【摘 要】随着当今社会的发展，以地铁为主导的城市轨道交通发挥了其准时、高效的优点，受到人们的青睐。在中国，各大一线城市均在进行地铁建设，浅埋暗挖法施工以结构形式灵活多变、对地面道路、建筑物和地下管线影响小等优势已成为目前城市地铁较为普遍的施工方式。浅埋暗挖技术的不断完善，也大大降低了施工中的风险。

【关键词】地铁施工；浅埋暗挖技术

引言

在地铁施工中，区间隧道、车站出入口往往因为开挖长度长、地下构筑物繁杂、地下管线多样、多数处于主干道下方等因素，采用明挖法施工会对地面建筑、交通造成严重干扰，在建筑物繁杂的市区施工就显得不科学、不经济。而浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法。充分利用围岩的自承载力，采用初次支护和二次衬砌相结合，共同承载特殊荷载。本文首先阐述了浅埋暗挖法的工作原理。同时，深入探讨了浅埋暗挖施工技术的安全控制要点，具有一定的参考价值。

一、浅埋暗挖技术简介

浅埋暗挖法又叫矿山法，是在新奥法的基础上进行理论的借鉴，再结合中国具体的工程条件，整合出的一套较为完善的地铁隧道施工方法。该方法和新奥法的区别主要在于基本不考虑利用围岩的自承载力，利用初期支护承受全部基本荷载，二衬予以加固，共同承担特殊荷载，适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质。浅埋暗挖技术遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测” 18字方针，在软弱地层采用超前地质探、超前小导管、大管棚支護等科学方法进行加固，同时严格控制开挖顺序和进尺，充分利用土层在挖掘过程中短时间的自稳能力，快速封闭初支并进行注浆加固，配合地表沉降、拱顶沉降、水平收敛位移等监测手段，确保施工过程安全可控。

二、浅埋暗挖施工技术在地铁施工中的应用

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进行地层加固的技术，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，从而达到整体支护的效果。施工工序是：操作面支护加固→搭建钻孔平台→安装钻机→钻孔→验孔→安装管棚钢管→注浆操作→结束。利用钢管强度和钢管注浆使拱顶形成加固的保护环，承担上部竖向力，减少初支所承受的荷载，从而大幅度降低隧道开挖过程中的坍塌风险。实践证明，大管棚超前支护往往具有较为明显的作用，能够对开挖区域的土体起到有效的加固作用，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、隧道开挖与初期支护

开挖前，根据水文地质情况和工程具体情况，确定具体的降水方案和施工工法，如双侧壁导坑法、CD法等。开挖时，做好地质超前探工作，确保前方无水、无砂的情况下，从上到下分层挖掘，根据要求留置核心土。开挖时，严格控制单次开挖进尺，要做到随挖随封闭，同时施工超前小导管和锁脚锚管，进行注浆作业。注浆材料根据地质情况可选用水泥浆和水泥玻璃作为注浆材料，使围岩和初支结构得到加固。初支材料可选用钢筋制作的钢格栅或型钢钢架，钢格栅多用于拱顶直墙结构，因重量轻，形状多变而得到广泛使用。型钢钢架在少数平顶直墙暗挖隧道中使用，因重量大，在安装过程中难度大。钢架施工完毕后进行挂网喷射混凝凝土，喷射混凝土往往很难和土层间形成密贴，因此形成初支完成后应及时进行初支背后注浆，才能保证隧道整体稳定安全。开挖面长时间暴露时，为保证掌子面的稳定性，要及时挂网喷射确保安全。隧道开挖中往往因为地质情况复杂出现流砂、涌水能情况，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，合理进行治理。

3、施工过程台阶步距的控制

在单洞掘进过程中，一般将上下导洞的掘进间距控制在4～6m之间，确保有效封闭成环。如果台阶的长度过短，不能保证核心土留设，对掌子面的稳定性起不到很好的支撑作用，可能引起掌子面向已经开挖隧洞的移动变形，导致上导洞失稳，引起洞顶土体下滑，加剧地表沉降，存在严重的安全隐患。如果台阶过长，在开挖时就会产生较大的纵向变位，不利于上导洞断面的受力。同时也不利于材料搬运，导致钢格栅封闭成环时间增长，上台阶钢格栅拱脚处地层较弱，拱部容易下陷。会造成周围地层的松动，同时增加了塑性区，导致拱脚附近的受力过于集中，容易失稳。

4、隧道二衬施工技术

二衬施工时，初支和二衬之间往往要设置一道防水层，防水施工工法较多，西安地铁施工多采用4mm厚改性沥青防水卷材，在拱顶防水施工中，因防水材料自重大，拱顶基面不平整等因素导致施工困难，防水材料在搭接处要设置暗钉，还需根据情况在中部位置加设暗钉并做有效防水处理，否则很难保证焊接质量和防水效果。钢筋和模板施工在同一断面也要分层分部实施，区间隧道基本分为两步，先施工仰拱部分，再用台车完成仰拱以外的其他部门。出入口因距离短，形状多样往往采用小钢模或木模板，分二到三部完成整环二衬施工，单环施工长度控制在4m以内。混凝土振捣采用平板振动器，拱顶埋设注浆管进行二衬背后注浆。最为常见的注浆方式是退式分段注浆，每完成一次分段注浆之前，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。

三、浅埋暗挖施工技术的安全控制要点

1、避免出现坍塌事故

第一，充分了解施工区段水文地质情况，识别不良地质、地下水、地下空洞等地质安全风险，分析地质因素对施工的影响及可能带来的风险因素，采取必要的加固措施。第二，对施工区段周边建筑物、地下管线情况进行排查，布设监测点，加强监测，与产权单位建立联动。尤其是自来水、雨污水、天然气等带压管线，一旦破损，极易造成隧道塌方。第三，严格按照施工方案进行施工，遵守18字方针，减少土体扰动，缩短成环时间，控制连接质量，合理安排工序，及时封闭掌子面并进行注浆等。第四，加强监控量测，密切关注监测数据变化，及时分析变化趋势，采取有效的预防措施。第五，要做好应急准备工作，建立应急机制，储备充足的应急抢险物资，发现事故苗头提前处理，防止事故扩大。

2、避免出现触电事故

浅埋暗挖施工环境阴暗潮湿，现场动态变化快，施工环境恶略，较难做好文明施工。而暗挖施工使用机具、照明线路种类多、数量大，易造成触电事故。第一，要统一规划施工现场的用电，制定完善的临时用电施工方案和触电事故应急预案。第二，现场临电布设由专业电工进行操作，电气工程师验收合格后投入使用，电工每日对现场进行巡查，安全员全过程监督施工。第三，加强施工人员安全用电教育培训，提高安全用电意识，指导其正确用电。第四，现场照明及小型机具采用安全电压，机电工程师定期对现场机械设备进行检查、维修、保养。

结束语

采用浅埋暗挖法进行地铁施工，不但可以保障地面交通，还能够减少对环境造成破坏。随着浅埋暗挖法施工工艺的不断完善，只要严格把控施工中重点技术环节，即可大大降低施工中的风险，充分发挥其优点。同时，要结合实际情况，选择最为合理的施工工法，确保地铁施工安全、平稳进行。

参考文献：

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[3]阚志平.简述浅埋暗挖法在地铁隧道施工中起的重要作用[J].科技传播.2010.12