浅埋暗挖法隧道施工技术发展研究

2019-02-13许林虎

散装水泥 2019年2期

许林虎

（安徽巢湖231500）

一、浅埋暗挖法的原理和优势

1、原理

浅埋暗挖法是相对于明挖法存在的，因其具有稳定性好、质量高等优势，得以广泛应用。在挖掘之前，先加固主体结构，并在挖掘过程中测量隧道强度，从而制定出合适的施工方案。使用注浆工艺使土壤板结，或借助其他方式推动挖掘进程。由于地下水会导致地层下沉，影响断面稳定性，所以，浅埋暗挖法要求无水作业，同时使用降水技术预防水的影响。

2、优势

相较于传统的明挖法，浅埋暗挖法优势明显，主要表现为：（1）适应性强。浅埋暗挖法能在不同环境下使用，施工价值显著。而且，也适用于软弱地质，应用效果比明挖法突出。（2）操作简便。浅埋暗挖法操作简便，有效降低隧道施工难度，加快施工进程，提高施工效率，这一优势在当前的应用中比较突显。（3）环保效果理想。在实际应用中，浅埋暗挖法的优势还体现在环保方面。实践证实，浅埋暗挖法不是明挖进行的，所以，不仅能减少污染物的出现，也具有良好的消音效能，进而降低对周围环境的影响，提升环保效果。

二、浅埋暗挖法隧道施工技术的发展

1、运用范围

分析得知，浅埋暗挖隧道施工技术的运用范围为第四纪软弱地层。浅埋暗挖隧道施工技术并不适用于所有地质，由于地面环境、地质条件易变和繁杂，因此，在使用该施工技术之前，需要进入现场勘察隧道地面的情况，同时，结合支护材质、地层及周围建筑物，进行详细地调查。将调查报告作为隧道工程的施工依据，确保施工规划有效、科学，进一步提高隧道工程的施工质量。

2、实现有效荷载

在隧道施工中，使用该技术手段可调整岩石的负荷水平，且多使用短进尺挖掘。在工程的初始阶段，要先进行封闭成环，用岩石和前期的支护结构，联合组成支护体系，待试洞变形稳定后，再进行二次衬砌。对于工程特殊的荷载，仅使用前期支护是很难满足荷载要求的，必须进行一次、二次衬砌后，才能实现荷载的承担目的。如此一来，可有效规避无法预测施工问题的出现。

3、运用现状

浅埋暗挖隧道施工技术已在隧道施工中使用了20年，在施工技术上已积累了丰富经验。例如，浅埋暗挖相关技术的开挖方法较多，并广泛用于不同工程的施工中。而且，该技术也不会影响交通运输。现阶段，该技术也顺应着现代社会的发展趋势，能安全、高效地开挖大跨度隧道。在浅埋暗挖法的诸多工艺中，正台阶法利用率较高，同时，还包括CRD法、超前台阶法等。

三、浅埋暗挖法隧道施工技术的应用

1、中洞法暗挖技术

通过对施工经验的总结，及对国外隧道施工经验的学习，将中洞法暗挖技术运用到了地铁5号线的车站修建中。所谓中洞法，是指率先挖掘隧道中部，由于中洞跨度大，实际使用中可利用CRD法、CD法，并依据短台阶、小分块的原则开展施工。一旦中洞隧道的前期支护施工结束，必须在第一时间进行二次衬砌，凭此完成地层结构的支撑工作。实际施工中，可借助洞内逆作法，便于控制变形的岩体，保护周围建筑物。

从线路平面布置对隧道工程的影响来看，两线并行是应用最广、效益最高的方案。这是因为当隧道跨度≥12m时，使用的短台阶、长台阶施工技术会影响隧道施工进程，降低隧道稳定性。另外，当水平拱脚力度大时，隧道拱顶会出现沉降现象，不仅会影响隧道安全性，还会导致隧道坍塌，威胁施工人员的生命安全。因此，对于跨度比较大的隧道工程来讲，跨度越大挖掘难度也就越大，当跨度＞7m时，可使用CD法施工，也就是建立中隔墙。如果隧道跨度大，CD法将无法发挥应用效应，这时可使用CRD法，在中间墙增设临时的仰拱，该方法称为交叉中隔墙法。?

2、平顶直墙暗挖技术

通常情况下，在隧道出口、入口施工时，常遇到铺设于地下的构筑物，比如燃气管道、热力管道等。在传统设计中，多使用增大地铁线路纵坡的手段，间接增加隧道的下埋深度。这时，一旦地下水位高，就会加大降水难度。基于此，可使用平顶直墙暗挖技术。相关实践证实，下穿现有结构时，利用不留或少留间隔土的形式，可减少对工程结构的不良影响。

3、PBA 技术

在归纳隧道施工经验的前提下，我国设计人员也作出了以下思考：先创建分离导洞，在导洞开展支护桩施工，再采用加拱暗挖技术，该方法称为PBA工法。现如今，我国已荣获该项技术专利，而且也用于多项隧道工程中，其优势为不受地层扰动影响。

4、侧壁导坑法

侧壁导坑法又称眼镜工法，因为渡线设置于区间，部分渡线隧道宽于14m、高于10m。这种情况下，中隔壁法、交叉隔壁法都不适用，而侧壁导坑法最为合适。首先，先开挖两个侧洞，然后再开挖中拱，接着是落地位仰拱，形成封闭性的环型支护，由多个小洞组成大洞。此过程中，每个小隧道的断面都比较小，不但能提高施工安全性，还能保障施工沉降量。侧壁导坑法的缺点是施工方法复杂，需要投入大量的人力、物力和财力。尽管如此，侧壁导坑法也是大断面隧道工程最合理的施工方法。

5、远程监测技术

隧道施工中使用浅埋暗挖法时，需要对工程进行实时的监控量测，从而提高隧道工程的安全性。通过监控和量测隧道工程，及时了解隧道工程各项结果的准确性、支护强度，预防安全事故的发生。同时，有效监控量测隧道工程，还能合理选用施工技术，科学指导施工过程，并为工程竣工验收提供可靠、详细的数据资料。实时监测工程的施工过程，预防沉降量超过安全范围、支护强度不符合要求现象的出现。一旦施工过程中发生此类情况，需要即刻采用相关措施解决，减少给工程带来的负面影响。

6、辅助施工技术

⑴二衬背后灌浆和初支技术。自隧道工程施工后，就存在土体下沉、扰动等情况，若不及时采用有效措施处理，就会增加地表下沉问题的发生风险。例如：在首都8线工程施工时，在设计、施工期间增加了背后灌浆，也就是在初支施工过程中，将灌浆管铺设于指定位置，当封闭段、挖掘面稳定时，需要及时灌浆至背部，便于有效控制下沉问题。为提高隧道工程稳定性，要在管棚使用时，明确管棚间距和数量，以获得良好的经济效益。隧道工程属于地下工程，如果埋深较浅，就会影响荷载和地表。所以，在隧道工程施工期间，需要在超前管棚支护基础上，严格把控初次衬砌、二次衬砌的安全性。

⑵灌浆技术。灌浆技术常用于隧道施工中，尤其是近期，前进式、深孔后退式技术已获得一定成效。一般来讲，深孔灌浆能达到14m，最长能达到50m。从实践来看，灌浆材料包括水泥浆、无收缩浆液、改性水玻璃浆液等，将灌浆技术用于砂卵石地层，可使其强度和无砂混凝土相同。

⑶降水技术。从上述得知，浅埋暗挖法的要求是无水作业，在含有地下水的地层使用时，必须选用合适的降水技术。当前，常用的降水技术为管井降水，如若管井布设时遇到阻挡物，可使用辐射井降水技术。首先，打造深井，确保直径在3m左右，结合井内的积水情况，按照多层多排的方式布设辐射水平井管。其次，用泵抽干井内的水。对于渗水系数小的地层，可使用真空井点技术。