浅埋暗挖技术在市政隧道施工中的应用

时永涛

（山东华邦建设集团有限公司，山东 潍坊 262500）

浅埋暗挖技术以新奥法为基础融合应用信息技术，通过实时测量控制进行施工。在市政隧道施工中，浅埋暗挖技术主要由初期支护和符合衬砌结构承担基本荷载作用，二次衬砌结构负责施工安全，同时由二次衬砌和初期支护承担特殊荷载。在应用该技术时，还要使用其他辅助技术加固围岩结构，将围岩的承载能力最大化地发挥出来，同时结合现场情况选择开挖工艺，保证安全顺利地完成施工活动。当前市政隧道、地铁开挖和地下管线施工等多项工程中都已经应用该技术。

1 浅埋暗挖技术概述

相比于传统的明挖技术，浅埋暗挖技术具有施工快、成本低等多个特点，其具体差异见表1[1]。

表1 隧道施工技术比较

技术人员在应用浅埋暗挖技术过程中重点把握好如下几方面的原则。

第一，管超前原则。具体施工中浆液灌注工作需要借助小导管和超前管棚完成，这种施工方式可以避免损伤隧道。同时施工中应提高掌子面平稳性，避免在施工阶段出现围岩稳定性不足、隧道变形或垮塌的现象。

第二，稳定性原则。市政隧道工程施工中借助超前管棚提高支护结构的稳定性，用水泥浆或其他物质处理存在缝隙的围岩部分，从而提高围岩整体稳定性、抗渗性，保证施工安全。此外，在隧道施工中应严格控制掘进长度，避免掘进过程中威胁围岩总体稳定性，避免产生垮塌等不良事故。

第三，强支护准则。市政隧道建设初始阶段合理选择支护方式，提高支护强度，合理应用建材，确保建材刚度足以支撑外部荷载，避免施工阶段发生支护结构变形的问题。通过提高支护强度有助于保证施工安全，确保按照既定计划顺利地、保质保量地完成隧道施工[2]。

2 市政隧道施工特殊性

2.1 环境条件复杂

地下施工环境本身较为复杂，市政隧道施工中存在既有管线、交通状况和既有构筑物等多方面的影响因素，这些因素进一步增加了施工环境条件的复杂程度，如果没有合理地规划设计，科学地安排施工方案，很容易在市政隧道施工中影响周围构筑物，还可能导致隧道施工作业无法顺利推进，影响施工质量安全和进度[3]。

2.2 地下管线渗漏

现如今城市存在诸多地下管线，给排水管线就是非常重要且繁多的一类，只有充分了解供水情况、考虑用水需求和上层稳定性，才能合理地设置支护结构，合理布置和控制地下管线，保证隧道挖掘过程中土体的稳定性，避免增加施工风险。

2.3 土质条件不稳定

市政隧道工程施工跨度大、地质条件存在差异，导致施工中不稳定因素较多。如果施工中遇到软弱土壤，那么会严重增加开挖的难度，增加土方开挖软化、塌陷出现的概率，并且影响到施工区域和周围区域。有的区域为沙质黏土，会危害隧道工程施工过程，引发变形、坍塌等严重问题，威胁工程施工质量安全[4]。

3 浅埋暗挖法隧道施工技术要点

在实际建设市政隧道工程中难免遇到复杂地质条件，导致施工难度增加，施工企业应根据实际情况采取针对性的优化措施，提高施工效率效果。本文以某地区市政隧道项目为研究对象，该隧道工程设计车速为50 km/h，左右隧洞长度分别为424.862 m和422.230 m，洞高是6.883 m。在该工程中采用浅埋暗挖技术进行施工。

3.1 上台阶施工

地下部分的隧道施工中会遇到大量复杂的管线，为避免隧道工程施工威胁到地表结构以及地下管线，施工技术人员综合分析了现场的实际情况，提前编制施工方案和应急预案，采取摆喷的方式处理周边土体，合理针对地进行处理可以提高其稳固性。施工单位在上台阶处理时提前设计施工计划，开挖阶段对围岩结构进行加固处理保证施工安全。施工人员先在拱部设置中心，然后向其他方向逐渐开挖，并且及时将开挖中的土方运输到指定位置[5]。

3.2 下台阶施工

该工程借助人工力量完成下台阶施工。技术人员提前优化操作方案并且进行技术交底，选用一些现代挖掘设备，先由机械开挖提高施工效率，然后由人工进行修整，保证顺利地开挖核心土体，施工人员对两边的轮廓进行严格控制，在距离设计标准30~50 cm时由人工开挖，不但可以避免机械设备扰动周围土体，还可以提高开挖的精确度。在完成开挖后，施工人员根据测量结果进一步调整优化，之后及时支护，确保安全地完成施工活动，降低出现质量安全问题的概率。

3.3 管棚支护技术

施工人员在建筑结构、风道等部分小面进行小导管注浆作业，将地层结构的完整性提高，避免出现变形问题。为保证施工质量安全，还要由专业的人员监管现场，严格监管并且指导施工人员行为，避免出现违规操作。

市政隧道工程施工核心为支护工艺，施工人员在具体应用浅埋暗挖技术过程中应明确该施工工艺流程。当前大多施工企业在进行超前支护时采取管棚支护方式，该技术有着较为简单的施工过程，可以节约成本，受到行业人士的关注。该工程中使用的小管棚结构，管径为129~299 mm，有的工程会使用超过300 mm的大管棚。在管棚直径不断增加的背景下，结构刚度从很大程度上受到钢管材料、两端支撑梁刚度的影响，如果支护稳定性较高，那么不会由于开挖引发过多的变形。管棚两边支撑梁是简支梁发挥其支撑作用的关键所在。市政隧道工程中导致上覆地层出现变形的主要因素包括两方面，一方面为管棚挠曲变形，另一方面是端头支撑梁问题，换言之，想要提高支护结构的整体安全性，就要加强这方面问题的控制，避免上覆层变形。在该工程中，技术人员根据标准规范和施工要求进行端头支撑梁结构刚度的优化，在提高挠曲变形结构性能的同时，在软弱区间设置了一定的微拱结构，还设置了杆件结构，利用杆件扩散或者传递围岩压力，避免管棚支护发生变形问题。图1为该工程管棚台阶法施工示意图[6]。

图1 管棚台阶法施工示意图

3.4 降水技术

水文地质条件会影响市政隧道施工质量安全，尤其是地下部分施工中，为保证顺利地完成施工作业任务，应加强调查当地的水文情况，如果无法满足标准要求那么需要采取降水措施进行处理，避免严重威胁施工活动，引发安全事故。当前真空降水技术和辐射井降水技术是市政隧道工程常用的降水方法，能够在保证施工用水的同时提高施工安全。

第一，真空降水技术。市政隧道施工中应用浅埋暗挖技术时，为保证顺利安全地完成开挖作业，首先工作人员要对地下水位情况加强了解，由专业的勘察单位进行勘察，结合勘察结果完成地下水的控制，保证顺利安全地完成开挖作业活动。同时，市政隧道工程往往跨度较大，各个地区地质条件存在一定差异，只有充分做好前期勘察才能保证进一步优化改进施工方案，提高设计方案合理性，避免地下水影响导致地面发生不均匀沉降问题。真空降水是市政隧道浅埋暗挖施工汇总常用的方法，该技术主要是封闭处理需要降水的区域后，用一定型号和数量的抽水泵通过抽取一定量的水分达到降水的效果。抽水方式可以吸收土壤覆层的水分，从而将土体的密实性提高。此外，真空降水技术具体应用中可能存在回水的情况，现场管理人员应提高重视，及时反馈处理施工现场情况，结合抽水情况调节水泵输送功率，最终提高降水效果[7]。

第二，辐射井降水。市政浅埋暗挖施工降水中也常常应用到辐射井降水方式，该降水方式和真空降水有着相似的原理，主要目的是合理地控制地下水位，避免市政隧道施工中受到地下水位变化的影响而出现不均匀沉降的问题。辐射井降水比真空降水技术有着更加明显的处理效果，通常可以在多个位置设置井壁同时进行抽水，实现作业效率提升的效果。同时，辐射井降水广泛地应用于黏土层、淤泥层等地质结构中，辐射井降水施工参数可以根据地质条件差异进行合理地确定。

3.5 沉降控制技术

通过动态监测现场沉降情况有助于保证浅埋暗挖施工质量安全。市政隧道工程面临着十分复杂的施工环境，在施工中很容易出现地面沉降的问题，如果施工人员没有足够重视沉降问题，可能引发安全风险隐患，为此，在实际施工中应密切观测地面沉降情况，并且提前编制应急预案。由专业人员实时监测地面沉降情况，一旦超出规定范围及时向上级汇报，并且明确导致沉降的原因，按照应急预案采取处理方法，避免沉降问题扩散蔓延。施工人员可以通过加强地层硬度，避免出现地层运动的问题。在管棚支护施工过程中，沉降问题主要是由于应力释放、水土流失等因素引发的，施工人员根据现场情况定期测量，并且针对性地采取管控办法，加大成孔精度、误差的控制力度，采取动态监测方式，根据沉降参数适当调整注浆压力、注浆量等参数，保证良好地控制沉降问题。

3.6 远程监控技术

在信息科技不断发展的背景下，市政隧道浅埋暗挖施工中可以积极引入先进的施工技术方法，采用远程监控的方式动态监控市政隧道施工现场情况，及时发现施工中的不足之处，提高监管的全面性、时效性，保证管理者可以对支护强度、沉降变形量参数变化等有及时、直观地了解，提高管理效率，避免发生质量安全事故。通过总结以往的工作经验可知，监控量测可以优化施工工艺方法，为施工方案的改善提供支持，有助于提高施工现场安全管理水平。在施工现场还可以加强自动报警等技术的应用，一旦出现超出规定值的情况，系统及时发出警示，提醒工作人员及时采取补救处理方法，有效控制安全问题。

4 市政隧道工程浅埋暗挖施工质量控制

4.1 合理选择开挖方法

市政隧道工程建设涉及到诸多工艺，仅开挖环节就存在多种施工形式，比如上台阶开挖、下台阶开挖、段台阶开挖、CD法和CRD法等，如图2所示。在具体实践中，技术人员应当结合工程实际情况科学地选择开挖方式，规范开挖方法，同时对地下水、地质条件和交通环境等多方面因素加强考虑分析。在确定开挖方式后，为充分保证施工安全，还要合理选择支护方法，比如管棚支护方法。在节能环保理念下，现代市政隧道工程施工中应尽量降低工程施工对周围产生的干扰和影响，合理使用机械设备，避免扰动周边土体降低土质结构的承载能力。

图2 某单跨隧洞开挖方法

4.2 开挖质量控制

工作人员实际开挖阶段应重点关注如下几方面内容。

第一，深入解读勘察资料，明确工程所在区域水文地质条件、气候环境条件等影响因素，做好开挖计划和工艺流程的合理编制，保证有序高效地开展开挖作业。

第二，采用信息化监测技术实时监控开挖过程，通过动态监管及时发现施工中的异常现象，确保可以第一时间采取正确的处理方式，以免出现质量安全问题。

第三，加大安全风险识别力度，客观地识别和判断开挖过程中可能出现的风险隐患，提前编制紧急事故应对方案，并且充分做好技术交底和岗前培训，确保工作人员一旦遇到突发情况可以及时启动正确的处理方案。

4.3 控制混凝土裂缝

第一，合理选择原材料，选择低水化热的水泥材料，同时适当掺加添加剂，减少水泥材料使用量。比如可以在混凝土材料中适当添加粉煤灰，减少水泥材料的应用。

第二，通过配置试验确定混凝土原材料最佳配比，并且严格按照配比和顺序进行混凝土材料的配置、搅拌。

第三，控制施工温度，通过洒水降温或降低原材料温度的方式控制混凝土结构内部温度，还要加大养护力度，避免出现裂缝问题。

5 结束语

浅埋暗挖技术是市政隧道工程施工中常用的施工方法，该施工方法凭借自身诸多优势备受施工人员的青睐。施工人员在具体应用该技术时应严格落实相关标准规范，结合工程实际情况优化施工工艺流程，同时管理者严格控制施工技术要点，提高施工技术水平，加大质量管控力度，提高施工安全水平，最终充分发挥浅埋暗挖技术的应用价值，为城市发展、交通工程的建设提供有力支持。