隧道工程浅埋暗挖法施工要点及发展方向

张铭海

（北京热力市政工程建设有限公司，北京 100078）

浅埋暗挖法在工程项目施工实践中的应用能够很好地满足软弱地层环境条件下的施工要求，基于浅埋条件改造软弱地层底下环境条件，通过对一系列施工技术与手段的综合应用，科学控制地表沉降，并配合对格栅、喷锚等钢结构构件的综合应用，形成与工程项目实际需求相适宜的初期防护结构体系。与其他施工技术方法相比，浅埋暗挖法具有突出的技术优势与应用价值，尤其在地铁、公路、铁路隧道工程建设中有着非常广阔的发展前景。文章围绕隧道工程浅埋暗挖法的施工要点以及未来发展方向进行分析与探讨。

1 浅埋暗挖法技术概述

1.1 基本原理

隧道工程项目开挖初期通过复合衬砌支护结构形式的方式承担基本荷载作用力，二次支护作为安全储备支护体系，特殊荷载作用力由初期复合衬砌支护结构与二次内层衬砌支护结构共同承担。在此基础之上通过辅助工法超前支护，起到加固围岩结构的目的，发挥其自身承载作用力，并借助于多种开挖方法的综合应用，与周边围岩结构形成联合支护作用体系，整个操作过程中基于信息化技术完成设计施工作业。目前技术条件支持下，对于软弱地层底下工程建设项目而言，对浅埋暗挖法施工工艺的应用比较普遍，但需要特别注意的一点是，受到此类地层围岩结构自身承受荷载作用力有限的因素影响，为了能够实现对地表沉降量的科学控制，复合衬砌结构需要具备充足的刚度水平，并且支护应当及时、有效，最大限度增加支护承载作用力，以达到降低围岩自身承受荷载作用力水平的目的。

1.2 基本原则

在应用浅埋暗挖法展开隧道工程施工建设的过程中，必须遵循一定的原则：（1）需要结合工程项目所处场地的地层情况、现场机械设备与器具的配置情况，以及建筑项目建设特点，选择科学有效的开挖工艺方案。针对地层条件差或底层断面较大的工况，应当将分部正台阶开挖法与辅助工法相结合，其他情况下则建议优先选择全断面开挖法，以达到满意的开挖效果。（2）需要重视结合地层实际情况以及断面分布特点，选择与工艺技术相匹配的机械设备，投入量应当达到工程造价10%以上比例。（3）在浅埋暗挖法施工期间，必须安排专人对隧道工程施工作业面进行监控测量，及时反馈关键数据信息。（4）浅埋暗挖法施工过程中应当基于网络技术对工序时间以及施工进度安排作出合理调整与优化，实现对工程建设进度、质量安全以及环境条件的科学化管理。

2 浅埋暗挖法施工要点及地表沉降控制

以某立交桥改造工程匝道隧道项目施工实例为例，隧道工程施工现场地层内部围岩结构稳定性强，因此在浅埋暗挖法施工中采用短台阶式施工方法，其横纵断面分别如图1～2所示。选择短台阶式施工方法能够为后续作业提供充分作业空间，维护隧道以及开挖断面稳定性，与周边围岩结构形成整体支护体系，减少机械作业次数以及地层受开挖作业的扰动影响，最大限度保证了现场作业的安全性与可靠性。

图1 开挖横断面示意图

图2 开挖纵断面示意图

在浅埋暗挖法短台阶开挖施工的过程当中，受到隧道埋设深度、围岩结构质量、施工现场土体性质、地下水降水，以及地层应力释放等一系列因素的影响，可能导致地面沉降问题的产生。为了对地面沉降问题进行科学控制，保障浅埋暗挖法作业的顺利开展，需要在施工过程中将此问题作为重点，采取如下措施合理控制地面沉降：（1）根据施工现场地质调查数据，制定超前预注浆施工方案，严格控制布管以及注浆等各个环节的操作流程与参数指标，科学控制注浆压力与注浆量。尤其对于不良地质条件区域，应当适当控制开挖进尺，通过人工开挖以及控制爆破相结合的方式，遵循短进尺、弱爆破的基本原则进行施工。同时施工现场应及时通过施作仰拱的方式形成闭环结构，尤其不良地质区段内开挖工作面与仰拱距离应不超过6.0m。（2）对施工现场地下水予以合理排放。该工程中掌子面开挖结束后，应通过开挖周边区域或掌子面注浆加固的方式达到稳定工作面工况的目的，及时停止排水，并调整支护注浆参数，确保注浆达到有效状态。（3）该工程中选用短台阶法施作，上台阶开挖方式以人工风镐为主，人工装车并翻至下台阶，循环进尺控制标准为1.0m。需要注意的一点是，上半断面施工时应当自拱部环形土开始，最大限度保留中央土体结构，以确保掌子面支撑效应的有效性与稳定性，待拱部支护结构结束后再进行核心土的开挖作业。下台阶开挖采用方式以挖掘装载机与人工风镐相结合的方式进行，循环进尺按照1.0m标准进行控制，以挖掘装载机完成中央土体开挖作业，侧墙预留0.5～1.0m以人工方式进行开挖与修正，在确保开挖轮廓线圆顺的同时减少对周边围岩结构的扰动影响。

3 浅埋暗挖法技术发展方向

浅埋暗挖法施工技术应用初期，施工方案及技术应用尚处于探索起步阶段，施工作业环境条件相对较差，且存在涌水、坍塌等风险隐患，安全性尚有待考证。随着安全管理理念以及职业健康管理体系的逐步完善，有关浅埋暗挖法施工技术应用的作业环境条件不断改善，大大降低了事故发生率。目前，浅埋暗挖法被广泛应用于公路、地铁、铁路隧道工程项目施工中，相较于盾构法发挥着自身独特的优势，如可以支持在短距离范围内对工作断面的灵活调整，对小半径、大坡度隧道施工作业有良好的适应性，对施工区域范围无明显要求，可适用于浅层覆土（厚度1.0～2.0m）地下施工作业。依托于这些独特优势，未来浅埋暗挖法在地下项目施工作业中的应用价值将得到更进一步的凸显。

4 结束语

既往工程实践中针对隧道工程项目建设所采取工艺技术以明挖法为主，但在实际应用中该方法不断暴露出各种问题，行业人员通过对施工技术的深入优化，提出了基于浅埋暗挖法的工艺方案，并在隧道支护、开挖工程中得到了广泛的应用，在工程实践中表现出了良好的适应性、操作简便性，以及工艺质量可靠性等特点，备受业内人士的肯定。在施工期间做好对地表沉降的合理控制以及对施工技术实施要点的全面把控，能够使浅埋暗挖法的整体效益得到最大程度的发挥。