浅埋暗挖技术在地铁隧道工程中的应用

王 冰

(中铁十九局集团轨道交通工程有限公，北京 101300)

在地铁隧道工程施工期间，地质水文条件以及地理环境因素会影响隧道建设质量。因此，在实际施工期间需要联合施工现场实况合理选择施工技术，避免对周边环境和居民生活造成影响，降低隧道坍塌事故发生率。在隧道工程施工期间应用浅埋暗挖施工技术具有显著效果，有利于提升工程建设质量，所以深入分析浅埋暗挖施工技术在隧道工程中的应用具有现实意义。

1 工程案例

某地区地铁3号线位于繁华交通路段，向南北方向延伸。隧道上方为城市交通主干道，日常交通过往量比较大。区间全线长1 026.54双线米，线间距为15 m。由于受到两侧车站结构形式影响，增加了隧道结构坡度变化幅度。X站属于双层暗挖结构，为3号线与4号线的换乘站，3号线位于下方。Y站属于明挖结构，埋深比较浅。线路走势为东高西低，单向坡，两端高度差为11.5 m。从X站到Y站方向隧道属于上坡结构，最大坡度为25‰，施工难度比较大。区间隧道起始里程为ZM15+404.65，终止里程为ZM15+538，施工竖井和横通道中心里程为ZM15+865，利用横通道开挖左右线。在区间ZM15+495处设置强电电缆通道，在ZM16+195处设置联络通道，并分别与左右线相连。由于该区间围岩类别为Ⅰ-Ⅱ类，为砂砾层和中粗砂。地形变化比较平坦，地面标高在45.56～48.52 m之间，最大地面高差为4.85 m，区间隧道顶板埋设位于16.8～9.3 m，在开挖期间砂层稳定性比较差，因此在施工期间主要围绕台阶施工法、环形导坑预留核心土法、CRD施工法进行分析。但是由于以上施工工艺均不满足工程要求，因此经过建设单位、监理单位、设计单位和施工单位的共同讨论，决定采用浅埋暗挖技术，并且在部分施工环节联合台阶施工法、环形导坑预留核心土法、CRD施工法。

2 地铁隧道施工方案对比

2.1 台阶施工法

台阶法在隧道工程建设中应用比较广泛，该项施工方法主要是将断面划分为上半断面和下半断面，并对以上断面分别实行开挖施工。在施工期间台阶长度会不断调整，有效应用到各类地层当中。

2.2 环形导坑预留核心土法

该种施工方法主要是将隧道断面划分为上部核心土、环形拱部和下部台阶，并实行分别开挖施工。按照断面面积大小可以将环形拱部划分为若干块进行交替开挖施工。在隧道工程建设当中，采用该项技术具有较多优势：由于上部分留有核心土，可以有效支挡开挖面，还可以快速对拱部进行初期支护，所以开挖工作面具有较高的稳定性；核心土开挖和下部开挖都基于拱部初期支护保护下进行，所以具有较高的安全性，提升施工效率。

2.3 CRD施工法

该种施工方法主要是对隧道大断面开展分块开挖和分部开挖施工，首先将隧道一侧进行开挖，之后做好封闭初期支护和临时支撑，再开挖隧道另一侧，并且做好封闭临时支撑和初期支护，这样可以和隧道初期支护和临时支撑形成网状封闭稳定支护技术。相比于CRD施工方法，在隧道工程施工建设期间采用CD施工方法，不需要在隧道断面上部和隧道下部分间建立临时封闭仰拱支撑。

在对该隧道工程施工技术条件以及施工要求进行综合考虑后，在该工程开挖施工过程中需要使用CRD施工法、台阶预留核心土法、中导洞联合CRD施工法和台阶施工法。在隧道开挖施工期间需要使用注浆小导管超前支护技术、径向锚管支护技术和大管棚支护技术等多种辅助锚同支护施工措施。

3 浅埋暗挖施工技术的应用分析

3.1 隧道开挖

(1)地质超前预报。在隧道开挖期间使用人工铲掏孔进行地质超前预报，将孔深控制在6 m以上。随着开挖进度不断加深，需要做好地质探孔工作。

(2)循环开挖进尺。在循环开挖进尺期间需要全面分析和考虑初期支护格栅钢架间距。在分析工程建设要求和外部环境条件之后，若施工开挖需要在特殊路段或者雨水天气下进行，则可以按照一榀格栅钢架间距实行开挖施工，对于地面荷载较小或人行道下路段施工来说，则需要应用两榀格栅钢架间距进行开挖施工。

3.2 隧道支护

(1)超前支护技术。隧道工程超前支护主要包括大管棚和小导管，所以在开挖施工之前需要做好超前支护工作，并且严格控制钻孔外插角度。

(2)临时支护技术。临时支护主要为型钢支护技术，主要是对台阶法的临时仰拱进行支护。在临时支护期间需要有效控制格栅钢架连接点，确保不同开挖作业面可以建立临时闭合受力体系。

(3)初期支护技术。该项支护部位主要包括喷射早强混凝土、格栅钢架、注浆锚管、钢筋网片和锁脚锚管，主要通过连接筋、锁脚锚和注浆锚实现格栅钢架定位。

3.3 衬砌防水施工

(1)基面处理。在处理基面期间，需要对锚管尾部和外漏钢筋问题进行处理，确保基面平整程度。

(2)敷设和固定防水卷材。在铺设防水卷材期间必须确保平整性，使用射钉做好紧固处理。需要将防水垫圈设置在射钉位置，防止射钉位置出现漏水情况，导致防水卷材脱落。在仰拱防水施工期间要求施工人员直接铺设防水卷材。对于边顶拱防水来说，需要采用台车人工铺设方式。完成防水卷材铺设之后，钢筋绑扎施工之前，需要将细石混凝土保护层铺设在仰拱轨面线以下位置，与此同时，还需要将临时性移动保护板设置在边墙位置，避免损坏防水卷材。

3.4 二次衬砌混凝土浇筑

(1)分块长度。按照工程实际情况需要将分块长度控制在9 m左右。采用钢模台车浇筑方式浇筑单线A型断面和B型断面边顶拱混凝土，对于单线C型断面、D型断面、双连拱大断面以及堵头墙断面隧道，则需要采用定型小钢模浇筑施工方式。区间右线隧道主要包括100块浇筑，左线隧道主要包括90块浇筑。

(2)边顶拱和仰拱分界线位置。对于上述区域的分界线位置来说，应当优先考虑低位设置，缩短仰拱边墙混凝土浇筑施工时间。在仰拱弧形段施工期间可能会出现气泡，为解决此问题，需要在仰拱轨面线30 cm以下采用定型翻转模板施工。在模板拆除之后需要立即进行抹面处理。

(3)振捣器、下料口位置设置。顶拱需要使用钢模台车开展浇筑施工，确保所有混凝土浇筑长度均为12 m，面板厚度为8 mm。为了加强浇筑施工质量，还需要使用振捣器联合施工。在设计边顶拱模板时，需要全面分析排气孔下料孔以及观察孔的位置设置问题，为了便于施工，可以使用一孔多用方式。在对附着式振捣器进行设置时，需要分析该设备的开启顺序和时间以及关闭顺序和时间。在此次工程建设过程中，考虑到工程实际情况，选用下山法浇筑混凝土。在使用下山法浇筑混凝土时，需要将钢模台车靠近堵头端位置，并且设置PVC排气管，用铁丝进行固定，确保仓面顶拱位置混凝土浇筑施工的密实效果。两边墙混凝土浇筑应当从钢模台车窗口入仓，有效控制两侧对称下料高度差。在进行拱顶位置混凝土浇筑施工期间，可以采用冲天管入仓，沿着洞线方向依次由低到高换管，确保拱部混凝土充填密实效果。

3.5 安全控制要点

第一，在隧道工程开工之前需要做好深基坑调查工作，明确基坑开挖与周边建筑物之间的距离，制定出适宜的基坑开挖方案。在开挖之后需要及时进行基础结构施工，在施工期间，相关管理人员需要监督工程质量，及时制止不安全行为。第二，在安装和拆除模板时，相关人员必须按照模板施工规范要求进行。在模板和支撑系统安装期间，需要做好临时防护固定措施，防止模板在受力之后出现变形或者沉降问题。

4 结语

综上所述，在地铁隧道施工过程中，施工人员需要详细勘察施工场地地质条件和地下管网埋设情况，分析工程建设技术条件，确保施工技术选择的合理性，施工设计方案能够适用于具体工程建设中。按照施工技术工艺流程开展各项施工，确保分项工程建设质量，从而全面提升地铁隧道工程建设质量。