隧道明挖法施工技术综述

杨乐乐

摘要：隧道挖掘涉及多种地质，特殊地质下的隧道开挖易发生不可控事件，需采用合适的施工方式确保施工稳定性。基于此，本文对隧道明挖技术深入分析，以具体的案例详细分析了明挖技术的应用，并提出了几点施工注意事项，不仅保证了施工的质量与安全，而且控制了施工成本。

关键词：隧道;明挖法;施工技术

引言

在箱式隧道埋深较浅且周围环境较空阔简单的条件下，或隧道埋置范围内管线众多的场区（如电信、移动公司、强电、燃气、自来水分布区等），地下木桩、块石杂乱分布，其性质和分布范围又难以查明，若采用顶进法、盾构法等方法施工，难度甚大。多选用明挖法施工方法。明挖法的优点是施工机械设备简单，对一些地下障碍物容易处理，其工程进度和投资也容易控制，一般说来，明挖法的成本较低，隧道质量也易保证。

一、明挖法施工方式

施工方法有三种基本类型：先墙后拱法、先拱后墙法和墙拱交替法。

（一）先墙后拱法。是最常用的一种方法，适用于地形有利、地质条件较好的各种浅埋隧道和地下工程。其施工步骤是：先开挖基坑或堑壕，再以先边墙后拱圈（或顶板）的顺序施做衬砌和敷设防水层，最后进行洞顶回填。当地形和施工场地条件许可，边坡开挖后又能暂时稳定时，可采用带边坡的基坑或堑壕。如施工场地受限制，或边坡不稳定时，可采用直壁的基坑或堑壕，此时坑壁必须进行支护。

（二）先拱后墙法。适用于破碎岩层和土层。其施工步骤是：从地面先开挖起拱线以上部分。按地质条件可开挖成敞开式基坑，或支撑的直壁式基坑，接着修筑顶拱，然后在顶拱掩护下挖中槽，分段交错开挖马口，修筑边墙。

（三）墙拱交替法。是上述两种方法的混合使用，边墙和顶拱的修筑相互交替进行，它适用于不能单独采用先墙后拱法或先拱后墙法的特殊情况。其施工步骤是：先开挖外侧边墙部位土石方，修筑外侧边墙;开挖部分堑壕至起拱线，修筑顶拱;分段交错开挖余下的堑壕，筑内侧边墙。

二、明挖法防水注意事项

明挖隧道采用何种防水方法要根据开挖基坑两侧的围护结构系统的类型而定。采用明挖隧道最为简单，采用工法桩和钢板桩支护时，防水更为困难。而围护结构系统包含许多节点，防水最为复杂。除了挡土系统外，隧道防水也是必须的。防水不仅降低了隧道腐蚀风险和维护费用，而且延长了隧道寿命，更提高了安全性。在气候较为寒冷时，隧道渗漏可能造成頂板结冰或者路面淌水。此外，隧道一旦投入使用，再将其关闭则极为不便这给防水维修带来诸多限制。特别是城市隧道，要进人渗漏区段并进行维修，可供选择的方案极为有限。阐明如何做好明挖隧道设计，并将防水设计放在重要的位置，明挖隧道防水设计需要对整个防水系统周密规划以及项目设计者和主要承包商施工方密切合作与沟通，设计者通常低估了防水的重要性，导致防水施工往往无法行进，指出通过加强连接处的密封，穿孔处的防水，优化配筋顶板排水设置等，可以达到良好的防水效果。

三、隧道施工

（一）基坑开挖。基坑围护和基坑加固达到设计强度，降水已经达到预期效果，验收合格，经过安全、技术、质量交底后基坑才开挖。在开挖过程中掌握好“分段、分层、分块、对称、平衡、限时”六要点，遵循“竖向分层、纵向分段、开槽支撑、先撑后挖、严禁超挖”的施工原则。

（1）分层开挖。当基坑开挖深度大于目前常用挖土机最大挖土深度，一般小于5m时，可采用分层开挖。分层的主要依据是：基坑开挖深度、现有挖土机的合理挖土深度、土质、水位情况以及综合考虑基坑的其他要求和做法等。

（2）坡道的开设。坡道的开设要根据机械设备、开行路线以及篪工现场的情况而定，坡道开设是否合理是深基坑土方施工成败的关键之一。坡道的宽度一般为6-8m，坡度1：6-10。坡道可开设在坑外或坑内，也可果用坑内外相结合的办法，其中坡道若设在坑内可节省场地，但将给坡道处理带来一定困难。

（3）排水方法。确定排水方法要综合分析土质情况，特别是渗透系数，基坑开挖深度和宽度以及场地情况等技术资料，对各种排水方法的技术经济效果进行优化对比。软土地基中的基坑开挖一般采用明排水方法。

（二）模板工程

采用复合模板，板厚1.5cm;隧道墙和顶板的模板最好一次支设，以增强刚度;支模时，墙、顶的洞口均须留成阶梯形的喇叭口（内小外大）;模板支架必须具有足够的刚度、强度和稳定性，要能承受新浇砼的重量、侧压力以及施工荷载，因此对支模材料及其牢固程度等问题要通过支架设计验算;隧道内的顶板支架在隧道的两端和分段处应设横向剪刀撑.隧道外墙的支架要加斜撑，以保证隧道模板的稳定为满足抗渗和美观要求，隧道墙的穿墙螺栓拉杆外露部分用气焊割去，用防水砂浆抹平。

（三）大体积混凝土浇筑

大体积混凝土施工易产生裂缝，产生裂缝有各方面的原因。如分段是否妥当、结构形式及约束情况，混凝土的均匀性、原材料质量、模板刚度，环境温度等，都可能引起大体积混凝土的裂缝，其中温度裂缝是主要现象。因此，施工时要严格控制温度及混凝土配合比，保证混凝土质量均匀，振捣密实，养护保温及时。故施工时应严格做好以下几点：（1）材料：石子中的含泥量不超过1%;粗砂中的含泥量不超过3%（平均粒径不大于0.5mm）;水泥应采用低水化热水泥，并可掺一定量的粉煤灰。原材料均应做抽样试验。（2）原材料及外加剂配合比要准确。（3）混凝土必须保证搅拌均匀。自拌砼的坍落度要严格控制在扣4cm，泵送砼的坍落度控制在14cm以内。（4）砼浇筑时不得产生离析，混凝土自高处倾落时，其自由倾落高度不宜超过2m，当超过2m时，应用串筒或斜槽下料。若采用泵送砼应将导管放低，减小硅对模板的冲击力。（5）墙体混凝土采用分层水平浇筑时，每层厚度宜30-50cm。上下层间隔时间不得超过1.5h，并使浇筑后的砼温度分布比较均匀。但应注意表面水分蒸发或受冻。浇筑砼时应分别从两头同步循环往上浇筑。当浇到顶板底时，稍待沉实后，从一端向另一端浇筑砼顶板。

四、结束语

明挖法具有施工机械简便、通用，工程造价较低，遇到障碍物容易处理等优点，当隧道埋深较浅，周边环境要求不太苛求的情况下，当属首选的方法。在软土地基中采用明挖法时，必须着重对基坑支护、基底涌水以及对周围建筑物及市政管线保护等问题予以高度重视。

参考文献：

[1]孙钰程.城市厢式隧道明挖法施工技术探析[J].中华建设，2018（11Z）：58-59.

[2]朱伟.隧道明挖施工技术的应用[J].四川建材，2019，45（05）：131-132+134.

（作者单位：中铁十五局集团城市建设工程有限公司）