朱雯蕾 / 中交鐵道設(shè)計(jì)研究總院有限公司

探討淺埋暗挖技術(shù)在地鐵隧道施工中的應(yīng)用

朱雯蕾 / 中交鐵道設(shè)計(jì)研究總院有限公司

本文首先說(shuō)明了淺埋暗挖法的基本原理，然后結(jié)合具體工程案例詳細(xì)闡述了淺埋暗挖技術(shù)在地鐵隧道施工中的應(yīng)用。

淺埋暗挖；地鐵隧道；小導(dǎo)管；開(kāi)挖；支護(hù)

一、淺埋暗挖法的基本原理

在隧道施工中運(yùn)用淺埋暗挖法，能夠很好地加固圍巖，提高圍巖的承載能力。同時(shí)，在隧道開(kāi)挖工程完成之后，必須做好圍巖的支護(hù)工作，使圍巖封閉成固定的圓環(huán)狀態(tài)，從而形成完整的聯(lián)合支護(hù)體系，這樣能夠防止圍巖荷載過(guò)大出現(xiàn)變形的情況。在隧道施工中運(yùn)用淺埋暗挖法，需要進(jìn)行復(fù)合式襯砌。隧道施工復(fù)合式襯砌主要是在圍巖的內(nèi)外兩層進(jìn)行襯砌施工，當(dāng)隧道開(kāi)挖施工完成之后，需要運(yùn)用錨噴以及混凝噴射鋼筋籠的方式，加固鋼筋籠。當(dāng)初期支護(hù)穩(wěn)定之后，可以在隧道內(nèi)層進(jìn)行二次襯砌，在內(nèi)層二次襯砌中一般采用模筑混凝土施工的方式，并且在兩層的襯砌的中間設(shè)置一層防水層，起到有效防水的作用。同時(shí)，無(wú)水地層中，也可以在初次支護(hù)完成之后，利用聚合物水泥砂漿來(lái)填筑防水層，提高隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

二、工程概況

某城市地鐵4號(hào)線全長(zhǎng)41km（雙線），其中地下線長(zhǎng)16.7km，高架線長(zhǎng)21.7km，地面線（含過(guò)渡段）長(zhǎng)2.6km。其中某出入線原設(shè)計(jì)采用明挖順筑法施工，基坑開(kāi)挖深度約16.3～20.5m，支護(hù)工程安全等級(jí)為一級(jí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ1000@900的套管咬合樁，樁頂對(duì)應(yīng)設(shè)置1m×1m或1.4m×1m冠梁，基坑內(nèi)支撐采用Q235鋼的φ609mm、壁厚t＝12mm或16mm的鋼管支撐，豎向設(shè)置3或4道鋼管支撐和一道倒換撐。但該路段地下管線密集，為確保基坑上方管線的正常使用及工程施工的順利進(jìn)行，經(jīng)組織相關(guān)單位的技術(shù)專家反復(fù)研究論證，決定將管線密集部位和下穿高壓電纜隧道部位由原設(shè)計(jì)的明挖法改為暗挖法施工。

三、淺埋暗挖技術(shù)在地鐵隧道施工中的應(yīng)用

（一）小導(dǎo)管超前加固

在隧道施工中應(yīng)用淺埋暗挖法，首先需要利用小導(dǎo)管進(jìn)行超前加固。選擇應(yīng)用的小導(dǎo)管直徑控制在 32 mm，長(zhǎng)度為 2.25 cm，并且需要把小導(dǎo)管的前端處理成錐形，這樣才能讓錐形小導(dǎo)管更好地進(jìn)入地層。在通常情況下，注漿管之間的距離控制在 30 cm，鉆孔的外傾向角為 5° ～8°。在小導(dǎo)管前端的 1.8 m 位置需要呈現(xiàn)梅花狀鉆孔，這些鉆孔之間的距離為15 cm 左右，鉆孔的直徑為8 mm。通過(guò)運(yùn)用風(fēng)鎬把小導(dǎo)管灌入土層中，小導(dǎo)管灌注使用的漿液成分主要為水玻璃漿液，在注漿時(shí)必須充分考慮土體條件，根據(jù)土體情況調(diào)配漿液凝膠速率以及膠液強(qiáng)度，這樣才能達(dá)到支護(hù)的作用。漿液的配制需要在施工現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)調(diào)配，調(diào)配完成之后及時(shí)應(yīng)用，不能在中途停放。在漿液注射時(shí)的壓力為 0.3 Pa 左右，一般使用牛角注漿器來(lái)注射漿液。注漿管每次只能注射100 mL ～150 mL。在實(shí)際施工過(guò)程中，在隧道開(kāi)挖的兩個(gè)循環(huán)過(guò)程中需要進(jìn)行注漿操作。當(dāng)土層中含有地下水時(shí)，必須每個(gè)循環(huán)注射一次漿液。

（二）開(kāi)挖方法的應(yīng)用

在大斷面的城市進(jìn)行淺埋隧道工程項(xiàng)目建設(shè)，可以應(yīng)用中隔墻施工方式。城市地鐵車站與地下停車場(chǎng)工程項(xiàng)目建設(shè)中，會(huì)應(yīng)用側(cè)洞施工或柱洞施工方式，從而滿足多跨隧道工程項(xiàng)目建設(shè)的要求。淺埋隧道的斷面尺寸如果超過(guò)了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，那么則不能應(yīng)用全斷面施工方式。施工過(guò)程中需要盡可能的降低對(duì)周圍巖層穩(wěn)定性的影響，應(yīng)用掘進(jìn)設(shè)備輔助施工。在利用爆破開(kāi)挖施工技術(shù)時(shí)，要應(yīng)用短進(jìn)尺、弱爆破，并加強(qiáng)爆破振動(dòng)的控制，將爆破進(jìn)尺控制在一米范圍內(nèi)。

（三）制作和安裝鋼筋格柵

在運(yùn)用淺埋暗挖法進(jìn)行隧道施工中，鋼筋網(wǎng)柵的質(zhì)量影響著隧道工程整體質(zhì)量。首先把鋼筋原料制作成相應(yīng)的設(shè)計(jì)形狀，然后按照設(shè)計(jì)圖紙的相關(guān)規(guī)范把鋼筋原料進(jìn)行焊接，使其形成鋼筋格柵骨架，在每一段鋼筋骨架之間需要運(yùn)用角鋼螺栓連接固定起來(lái)，當(dāng)鋼筋格柵拼裝合格之后，才能運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，使其組裝成工程所需的格柵結(jié)構(gòu)。在制作和安裝鋼筋格柵時(shí)，必須遵循這樣幾點(diǎn)質(zhì)量準(zhǔn)則：

1.必須確保下料尺寸精確無(wú)誤，鋼筋彎制之后使弧形保持圓順；

2.在焊接鋼筋格柵時(shí)，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)范進(jìn)行焊接施工，避免格柵焊接位置出現(xiàn)裂縫和夾渣的現(xiàn)象，焊接位置需要緊密無(wú)縫，在焊接完成之后需要把焊渣清除；

3.在連接鋼筋板孔眼時(shí)，需要確保連接位置準(zhǔn)確，使螺栓可以上緊板眼；

4.在實(shí)驗(yàn)拼裝鋼筋格柵時(shí)，必須確保鋼筋格柵平整，不能出現(xiàn)扭曲的情況；

5.在安裝鋼筋格柵時(shí)，需要沿著隧道軸線垂直的平面架設(shè)鋼筋格柵，軸線垂直的線路誤差不能超過(guò) 30 mm，垂直度也要控制在較小的范圍內(nèi)；

6.在鋼架格柵安裝完成之后，需要把縱向連接筋和前一榀格柵之間焊接起來(lái)，并且布置網(wǎng)片，使鋼筋格柵形成網(wǎng)格狀。

（四）噴射混凝土施工

在鋼筋格柵安裝完成之后，進(jìn)行混凝土噴射施工，噴射混凝土之前，需要規(guī)范化配制原材料，原材料一般為水泥、砂土、外摻料、石子以及外添加劑，按照標(biāo)準(zhǔn)比例來(lái)配制施工材料，使其形成混合材料。在混凝土噴射施工之前，需要嚴(yán)格檢查噴射機(jī)噴頭的情況，及時(shí)清理噴面，在噴射過(guò)程中，噴頭需要和受噴面保持垂直狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整水量，防止混合材料出現(xiàn)滑移流淌的現(xiàn)象。在噴射時(shí)需要從下到上進(jìn)行，采用分層噴射的方式，每層噴射完成之后，需要等到完全凝固之后才能噴射下一層。

（五）淺埋暗挖技術(shù)的安全要素

1.防止土石方的坍塌。

施工進(jìn)行中，施工企業(yè)應(yīng)該對(duì)施工區(qū)域的地震發(fā)生情況進(jìn)行超前預(yù)報(bào)，同時(shí)應(yīng)該查看同時(shí)期內(nèi)地震發(fā)生情況，并且積極反饋給領(lǐng)導(dǎo)，同時(shí)，應(yīng)該認(rèn)真研究低端地質(zhì)的剖面圖以及地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告，如有必要應(yīng)該使用鉆孔探測(cè)的方法進(jìn)行詳細(xì)的勘察，為正常施工提供可以參考的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，避免施工過(guò)程中以及施工結(jié)束之后發(fā)生工程的坍塌事故。

2.防止模板出現(xiàn)倒塌的情況。

根據(jù)我國(guó)相關(guān)國(guó)家規(guī)定，并且需嚴(yán)格按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工。同時(shí)，拆卸也要符合相關(guān)的作業(yè)規(guī)范。模板以及支撐的材料應(yīng)該完全能達(dá)到工程剛性要求，滿足強(qiáng)度、荷載的需求，同時(shí)還應(yīng)該確保尺寸、形狀以及位置的準(zhǔn)確性。支撐模板的基礎(chǔ)要牢固且面積要夠大，防止模板受到外力的作用下，而出現(xiàn)下沉的情況。為了從根本上防止模板發(fā)生傾覆的危險(xiǎn)，安裝中必須要根據(jù)工程的實(shí)際需要設(shè)置臨時(shí)的固定結(jié)構(gòu)。

3.淺埋暗挖施工中出現(xiàn)的變形的原因以及如何才能合理的控制。

隧道開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)力集中的現(xiàn)象非常的常見(jiàn)，進(jìn)而使得整個(gè)地面受到較大的壓縮變形，這就會(huì)造成地面出現(xiàn)較大的沉降量，如果未能使用必要的結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)，隧道內(nèi)挖掘的土質(zhì)會(huì)出現(xiàn)偏移的情況。地表下沉量的大小與施工方法、支護(hù)結(jié)構(gòu)形式以及工藝水平都有關(guān)系，并且施工中極易出現(xiàn)底層失砂、失水等現(xiàn)象。為了避免底層存在較大的偏移量，可以提升支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，同時(shí)縮短暴露在空氣中的時(shí)間。施工過(guò)程中不僅僅要重視初次的支護(hù)，同時(shí)還應(yīng)該重視導(dǎo)管注漿的具體作用。綜合治理并且有效的控制地表發(fā)生嚴(yán)重下沉及變形，選擇注漿堵漏的方式可以有效固結(jié)沉降，加固地層從而盡量的不要出現(xiàn)變形的情況，底層的結(jié)構(gòu)也會(huì)通過(guò)提升初次支護(hù)的強(qiáng)度來(lái)封閉這部分的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而有效提高整體結(jié)構(gòu)的剛性。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上，在隧道工程中，對(duì)淺埋暗挖法施工要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)研究與分析，促進(jìn)其施工問(wèn)題的有效解決，不僅保證了施工方法的合理應(yīng)用，還促進(jìn)了工程的順利發(fā)展。

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