暗挖法地铁施工技术的探析

邱建

摘要：随着我国人口的不断增加和城市化进程的断加快，交通问题逐渐浮出水面，困扰着人们，影响人们的日常生活。如何在有限的空间创造更好更便利的交通条件？地铁逐渐成为各级政府的首选。地下工程不比地上工程，面临着塌方、渗水等各种问题。地铁施工技术经过40多年的发展，已经从初期只有一种明挖法发展为明挖、暗挖、浅埋暗挖、盾构法等多种方法并存的时期。各种方法适应不同的条件，本文主要探讨暗挖法地铁施工技术。

关键词：暗挖法；地铁施工；技术探析

引言

随着我国城镇化的程度越来越高，未来还将继续发展，地铁的建设越来越受到各级政府的关注，减少地上交通增加地下客流，地铁使人们的生活越来越方便。随着城市化进程的不断加快，地铁的规模也越来越大。我国传统的地铁建设方法一般为明挖法、盖挖法等，但其往往阻碍交通，对环境的影响较大。暗挖法则对周围环境影响极小，在车站与隧道的建设中都有很好的应用，所以暗挖法现在已经广泛应用到地铁建设中，但由于其施工技术较为复杂所以施工风险很大，于是这就对施工技术提出了更高的要求。

一、暗挖法技术介绍

暗挖法即是不挖开地面，采用在地下挖洞的方式施工。主要包括钻爆法、掘进机法、顶管法、沉管法、矿山法和盾构法等均属暗挖法。下面主要介绍矿山法和盾构法两种。

1.1矿山法

矿山法又称为浅埋暗挖法，是新奥法经过多年的完善与发展，又开发的一种新方法，与明挖法、盾构法相比较，由于它可以避免明挖法对地表的干扰性，而又比盾构法具有对地层较强的适应性和高度灵活性。是适合于城市地区松散土介质围岩条件下，隧道埋深于或等于隧道直径，以很小的地表沉降修筑隧道的技术方法。它的突出优势是不影响城市交通，无污染、无噪声，并且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。它的核心技术可以用18个字来概括：管超前，嚴注浆，短开挖，强支护，快封闭，勤测量。

1.2盾构法

盾构法是在盾构保护下修筑隧道的一类施工方法。它的特点是地层掘进，出土运输，衬砌拼装，接缝防水和注浆填充盾尾的间隙，并随时排除地下水和控制地面沉降，因此盾构法是一类工艺技术要求较高，综合性非常强的施工方法。它通常被用在各类软土地层或者软岩地层中掘进隧道，穿越面建筑群和地下管线地较集中的区域时，对周围的密集环境影响较小，所以它非常适用于市区的地铁的掘进或者是水底隧道的掘进。

1.3其他方法

暗挖法除了上述详细介绍的两种还有全断面开挖法、台阶开挖法、环形开挖预留核心土法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中隔壁法（CD法）和交叉中隔壁法以及中洞法、侧洞法、柱洞法、洞桩法。这些方法是当进行暗挖法施工时除了矿山法和盾构法之外应对具体的特殊的外部环境条件与要求时进行实施的方法，有各自的优点和施工时具体避免和解决的问题。

二、暗挖法在地铁建设中的应用

隧道及地下工程施工时有下列特点：①受工程地质和水文地质条件的影响较大；②工作条件差、工作面少而狭窄、工作环境差；③暗挖法施工对地面影响较小，但埋置较浅时可能导致地面沉陷；④有大量废土、碎石须妥善处理。

图1 隧道施工对建筑物影响示意图

2.1暗挖法在地铁车站施工中的应用

2.1.1管超前技术

我们知道一般城市地下都分布着各种各样的管道，有的还有密集的管线网，而为了能保证地铁车站建设的安全和保护地下管线设置以及避免坍塌等情况的发生，通常采用大、小管棚进行超前支护。管棚采用直径108mm、壁厚5mm 的无缝钢管，管身上钻有6mm-8mm 的孔，并且以梅花形状进行布置，孔距分布均匀一般为30cm左右。

2.1.2严注浆技术

注浆时，一般选用改性水玻璃浆作为材料，受注浆压力0.2Mpa-0.3Mpa 的限制，而工程在注浆时一般需要选用水泥砂浆，浆液配比1：1：1 注浆过程中，由于受注浆压力的作用，浆液冲开封片，冲液顺势进入粉细砂层中。

小导管的注浆方式一般采用段段推进式，也就是注一小段浆就开挖一小段，采用这种方式时特别要注意的是导管间的距离应严格控制在33.3cm，水玻璃浆在注浆时ph要控制在2-4之间。为了满足地铁车站的建设要求，大、小管棚的超前支护必须严格按照上述条件进行。

2.1.3台阶开挖式地铁施工技术

台阶开挖法适用于土质较好的隧道施工，软弱围岩、第四纪沉积地层隧道。台阶开挖法将结构断面分成两个以上部分，即分成上下两个工作面或几个工作面，分步开挖。根据地层条件和机械配套情况，台阶法又可分为正台阶法和中隔壁台阶法等。正台阶法能较早使支护闭合，有利于控制其结构变形及由此引起的地面沉降。

地铁建设中的粉细砂土层一般比较密实，但是自稳能力较差，因此无法形成自然的应力拱，这样就很容易造成大面积坍塌，所以为了避免这种情况的产生，地铁车站的建设可以台阶开挖法进行施工，具体为采用上下两步台阶开挖的方式，上台阶一般事先预留好核心土，坡度大概控制在1/3，而下台阶的土体坡度则需要控制在1/6。在轮廓拱腰处开挖时采用倒坡形式，首先在下台阶掏槽开挖，为这个部位的侧墙提供支护，而后再开挖剩余的土体，这样能够最大限度地避免塌方的出现，保证了地铁建设中的安全。

最后不要忘记对土体进行检测，因为在施工过程中肯定会造成土体或多或少的位移，这就要求工程人员在施工过程中对土体位移进行检测。一般是在施工过程中设置土体的分层沉降测点和水平位移测点。在施工过程中随时对土体位移进行检测，以便工程人员及时了解情况，对结果进行分析，以便在出现情况时可以及时应对以及改善施工技术。

2.2暗挖法在地铁隧道建设中的应用

地铁隧道开挖过程中会遇到各种各样的情况，如贯穿地下河流，遭遇较松软土层等各种情况。在开挖时比较容易发生的情况是地表沉降，如深圳地铁I期土建工程中的1号线延长线施工的大面积地表沉降；还有地表沉陷和井体严重变形导致施工停滞现象，如广东地铁四号线某暗挖竖井在开挖过程中遇到极差的地质情况，软弱富水的砂质粘性土层遇水严重崩解.导致地表沉陷和井体严重变形，无法安全正常地进行隧道开挖，成为广州地铁工程中的首例。本文主要讲遇到贯穿地下河流时的情况。

图2 地表沉降纵向变化规律

暗挖法具体应用中的围堰导流、双排小导管超前注浆加固技术就是应用到施工中遇到贯穿河流的情况。

围堰导流具体施工：首先疏干上下游围堰之间的存水，减少隧道拱层土层的含水量，并且围堰导流施工最好是在河流枯水期和进行暗挖法地铁隧道开挖前一个月进行，这样才能确保其发挥出最大的效果，为地铁施工打下良好的基础。在工程进行到河段加固阶段时，在拱顶要采用双排小导管超前注浆加固技术来确保施工的质量。具体是超前上、下层小导管均采用φ32的小导管。下层小导管注浆采用改性水玻璃浆液，超前上层小导管注浆采用超细水泥-水玻璃浆液，注浆加固固结范围外轮廓需要控制在2m左右以确保地铁隧道的安全。

三、结语

随着地铁规模的越来越大，和人们使用其作为交通方式的越来越频繁，保证地铁建设的质量是建设过程中必须并首要注重的。如何在现有条件和施工技术下提高地铁的施工质量，是地铁建设工作者们在建设过程中严格按照施工要求进行施工和提高施工技术。将来地铁将会并肯定会出现在我国各个城市各个地区之中。美好的未来也会对地铁建设方面懂得工程师门提出更高的要求。

参考文献：

[1]王建，周新.对暗挖法地铁施工技术的探析[J].科技创新与应用，2014--02-36

[2]刘海涛.暗挖法地铁施工技术分析[J].河南科技，2014-04-02