地铁隧道暗挖施工技术改进的方法研讨

2020-06-23王岚

中华建设 2020年2期

王岚

随着社会经济的飞速发展，我国城市化的发展进程也得到了有效提升。在高效的城市化建设中，城市交通是其中的重组成要部分。我国大多城市的交通压力较大，地铁的应用在一定程度上有效地缓解了城市交通压力，也使地铁逐渐成为城市中最便利的出行方式。高效的地铁施工技术是确保地铁工程质量的关键，在当前的地铁施工技术中，较为常见的施工技术是隧道暗挖技术，暗挖施工技术也是进行地铁施工时必须熟练掌握的技术。地铁隧道暗挖施工技术虽然较为常用，但也存在相应的不足和缺陷，为保证地铁施工的质量，改进地铁隧道暗挖的施工技术势在必行。

一、地铁施工工程范例和施工技术改进要求

1.工程概述

范例地铁全长 20km，地铁沿线有 17 座车站，施工地层以粉细砂、中粗砂、粉质粘土等土质为主。根据地铁工程的实际情况、地质条件、周边环境等条件，此次施工中应用盾构浅埋暗挖法的施工区间隧道大约20 个。施工时每个区间隧道的断面开挖跨度约在6.2m～15.2m之间，施工时的沉降值约在10mm～200mm 之间。部分施工地段的洞顶为砂层，开挖时会出现地表沉降扩大的情况，当地表沉降情况出现在横向和纵向的施工范围并超出开挖的两侧时，会出现沉降裂缝。为确保地铁工程的隧道暗挖施工进度和施工质量，需对隧道暗挖施工技术进行相应的改进和完善，以此保证地铁施工的施工质量。

2.技术改进要求

开挖工序：开挖时应用机械对全断面进行开挖作业，同时应用计算机进行自动控制，将分部开挖以及人工开挖进行有效结合，能使施工中的开挖工序达到工厂化管理。

支护工序：在混凝土管片设置后进行壁厚注浆，能提升地铁隧道暗挖施工的安全管理程度，壁厚注浆的主要工序包括喷混凝土、锚杆设置、钢拱架布设、钢筋网布设、模筑混凝土。

防水工序：在注浆基础上应用土压、水压平衡控制法，对混凝土管片和膨胀橡胶止水带进行有效设置，能使浇筑的混凝土具备相应的防水性能，以此确保地铁施工完工后的隧道质量。

地表沉降控制：在地铁施工的初期支护中，为防止隧道变形下沉的情况加剧，在土压平衡控制的基础上，可应用地表沉降控制技术来减缓地表的下沉量和控制工作面的变形，用以保证工程的沉降控制数据为 30mm 以下。

二、地铁施工中隧道暗挖施工技术的改进方法

1.开挖技术

隧道开挖时，在施工隧道中的相应位置埋设小导管可形成注浆护顶。开挖时应用人工分台阶开挖方式，上下台阶之间的距离约为洞径的1.5 倍，在进行上导台阶开挖时，可采用管棚进行护顶，当施工隧道上方的情况正常时，能有效降低施工隧道的塌方事故发生率。地铁隧道暗挖施工开挖时，应使用有效的开挖技术加强掌子面的稳定性，以此确保施工时整个隧道的稳定性。另外，当下半断面处于面积较大且地质条件不好的区域时，可在暗挖施工技术中融入 CRD 施工技术，用以保护施工隧道顶部，同时利用土压平衡确保掌子面和围岩的稳定性，以此确保整个施工隧道的稳定性，有利于进行全断面开挖施工。

2.支护技术

隧道开挖时，支护技术非常重要，目前较为常用的支护技术为复合衬砌支护法。在地铁暗挖施工过程中，初期的支护方式是将人工操作、喷射混凝土、钢拱架支护等技术进行结合，从而形成隧道暗挖承载结构体，以确保能承受暗挖施工过程中产生的载荷。初期的支护结构属于柔性支护体，虽然存在一定的安全隐患，但它能将施工中的位移距离控制在相应范围内，在一定程度上能保障隧道暗挖施工工程的稳定性。二次衬砌支护是将模板台车、现场模筑混凝土、初期支护相结合，达到共同承载地铁隧道永久荷载的目的。另外，在地铁隧道暗挖施工过程中，开挖和顶管片衬砌拼装等工作需在盾壳的保护下进行，以此保证混凝土的抗渗性能，同时提升隧道支护的稳定性和可操作性。

3.防水技术

隧道开挖过程中，施工隧道的防水，是运用盾构机将压力施加到工作面上，使土压力和水压力保持平衡，最终达到土层内的水无法渗进隧道的过程。在进行地铁隧道暗挖施工时，若隧道开挖前出现涌水的情况，可采用预注浆的方式来控制隧道开挖面的涌水量。如果施工过程中遇到含水地层，可应用注浆技术进行堵水，而将 PVE 防水塑料板置于模筑衬砌后面，也能达到防水效果。

4.地表沉降控制技术

地铁是城市交通系统中的重要部分，因此地铁常常位于城市的交通主干道和建筑密集地区，一旦出现地表沉降问题，将会引发极大的工程事故，造成人员、经济等方面的伤亡和损失。在隧道暗挖施工时，使用地表沉降控制技术，能有效控制隧道周围出现位移现象，避免出现地层应力场变化的情况，影响到地铁周围围岩的岩层承载力。隧道暗挖施工过程中遇到地质条件较差的区域时，可在开挖工作面的位置，通过维持土压力和水压力的隧道暗挖平衡性，来抑制土层的位移和减少情况。而针对因为超挖引起的地表沉降问题，可对开挖部位进行填充，从而释放围岩应力。

三、地铁施工中隧道暗挖施工的技术要点

1.暗挖施工技术原理

在地铁施工建设中，暗挖施工技术最为常见，而盾构机则是地铁施工作业的主要机械设备，盾构机由挖掘系统、稳定支撑系统、注浆系统组成。在盾构机不断向前挖掘的过程中，支撑稳定系统对挖掘的孔洞进行保护，注浆系统在盾构机尾部对隧道围岩进行加强是盾构施工技术的作业原理，盾构机各项原理的有效运行，能使地铁隧道的挖掘和支撑得到加强，保证地铁隧道的施工质量。

2.盾构机掘进施工技术

在城市地铁的施工建设中，盾构机掘进是较为关键的施工环节，同时盾构掘进施工技术也是地铁施工中的技术要点。盾构掘进的过程是地铁施工中盾构机进出洞之前的重要工作，盾构掘进的施工原则是降低暗挖施工时对四周环境和周围土体的影响，而盾构掘进的技术关键是保证暗挖开挖面的稳定性。在盾构机的运行过程中，对盾构姿态的控制是盾构掘进阶段的重要环节，而对盾构姿态控制的主要内容包括注浆量、注浆方式、盾构坡度等。另外，为确保施工中盾构开挖面的稳定性，在参数优化和匹配的前提下，可进行相应的现场实测，以此达到保证隧道暗挖施工开挖面稳定的目的。

3.盾构机进出施工场地技术

在地铁隧道暗挖施工的过程中，盾构机进入地铁施工洞时需确定技术要点和参数，同时严格控制盾构机进洞技术，如此才能确保盾构机进洞和施工的安全性和稳定性。在地铁隧道暗挖施工的过程中，对盾构机轴线进行不断修正，能保证施工的隧洞方向和隧洞长度符合施工要求。而在盾构机出洞前，审查和控制盾构机技术并提前做好出洞准备，能加强对盾构机的防护。

4.不良地质隧道暗挖施工技术

地铁施工在地下进行，在施工过程中会出现遇到不良地质层面的情况，此类情况会对地铁施工进度造成一定影响。在地铁施工中不良地质层面的类型主要有淤泥质粘土、淤泥质粘土、粉质粘土等软土地层。在针对软土地层进行暗挖施工时，可采用适当向土舱内加泥和提高土舱压力的方法，应用这两种方法对软土地层进行施工，能有效防止施工时出现喷砂和正面土体液化的问题，确保地铁隧道暗挖施工的安全并提升暗挖施工的水平和效率。