郭 攀 曾德森

（中交四航局第五工程有限公司，福建 福州 350008）

關(guān)鍵字:城市地下隧道；淺埋暗挖施工

1 概述

目前常用隧道施工方法主要有盾構(gòu)法、明挖法、淺埋暗挖法和礦山法。其中盾構(gòu)法施工較安全，但從經(jīng)濟(jì)成本角度來(lái)講不適合線路長(zhǎng)度較短的隧道，同時(shí)對(duì)圍巖強(qiáng)度、均一性要求較高；明挖法對(duì)施工環(huán)境要求較高，需要占用大量開(kāi)闊場(chǎng)地；礦山法隧道不利于地表沉降控制，施工風(fēng)險(xiǎn)較高。在城市工程建設(shè)中不可避免的要在各種復(fù)雜環(huán)境下修建大量的隧道，一般其周?chē)ㄖ容^密集，地下環(huán)境比較復(fù)雜，各種管道錯(cuò)綜復(fù)雜。因此出于施工成本角度、周邊環(huán)境限制以及對(duì)地表沉降控制角度來(lái)講，選擇淺埋暗挖法是一種較為合適的隧道施工方法。

淺埋暗挖法隧道施工，以改造地質(zhì)條件為前提，以控制地表沉降為重點(diǎn)。其適用性強(qiáng)，適用于絕大多數(shù)地層。但淺埋暗挖法也有其缺點(diǎn)和不適宜的條件和范圍，主要體現(xiàn)在施工過(guò)程工序較多，施工進(jìn)度較慢，施工成本較高；此外，淺埋暗挖法不適用于富水砂層、淤泥質(zhì)隧道施工。

2 城市淺埋暗挖隧道開(kāi)挖施工技術(shù)

2.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

城市淺埋暗挖隧道須高度重視超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，對(duì)掌子面前方及其周邊圍巖與地層情況做出超前預(yù)報(bào)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，預(yù)報(bào)開(kāi)挖面前方不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模和性質(zhì)，以避免隧道開(kāi)挖掘進(jìn)中發(fā)生突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害；另外也可為優(yōu)化、完善設(shè)計(jì)和施工，制定科學(xué)合理的施工方法提供信息依據(jù)。常用的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)手段包括超前水平探孔（鉆探）及地震波法（物探）。軟弱圍巖地段可采用兩者相結(jié)合的手段，確保預(yù)報(bào)準(zhǔn)確。

2.2 土體改良

城市地鐵淺埋暗挖隧道基本處于鬧市區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，為確保軟弱圍巖隧道開(kāi)挖施工安全及周邊地表建筑物的安全，在施工中常需要采取土體改良，以確保開(kāi)挖后隧道洞室的巖體穩(wěn)定性。常用的土體改良技術(shù)主要有地表降水、洞內(nèi)帷幕注漿止水等。

地表降水，即沿隧道軸線兩側(cè)范圍內(nèi)布設(shè)一排降水井，通過(guò)降水井集中抽排水。利用降水漏斗效應(yīng)的水位高差，使得隧道內(nèi)地下水位處于隧道底板以下一定范圍，確保開(kāi)挖過(guò)程中掌子面處于干燥狀態(tài)。常用于富水地段軟弱圍巖區(qū)域，尤其是全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖圍巖中，效果較佳。

帷幕注漿止水，即在隧道內(nèi)通過(guò)全斷面/半斷面注漿，對(duì)洞身及四周土體進(jìn)行加固注漿，注漿體相互搭接以形成一道類(lèi)似帷幕的防滲墻，以此截?cái)嗨?，從而達(dá)到防滲堵漏的目的；同時(shí)注漿體又能提高巖土的體穩(wěn)定性。一般注漿漿液采用水泥漿或者水泥-水玻璃雙液漿，在富水砂層地段及砂質(zhì)粘性土地層效果較好。

此外，淺埋暗挖隧道施工也可采用地表深孔注漿、凍融法等土體改良技術(shù)。但地表深孔注漿容易造成周邊地面隆起，凍融法施工成本較高，且對(duì)專業(yè)施工隊(duì)伍的業(yè)務(wù)能力要求較高。

2.3 隧道開(kāi)挖

淺埋暗挖隧道施工必須遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的十八字方針。在隧道開(kāi)挖前做好超前預(yù)支護(hù)及超前預(yù)注漿，對(duì)隧道拱頂進(jìn)行有效預(yù)支護(hù)，以減少隧道開(kāi)挖中圍巖掉塊現(xiàn)象。

由于淺埋暗挖隧道周?chē)貙拥膹?fù)雜性和不穩(wěn)定性，在施工中應(yīng)根據(jù)工作條件、隧道圍巖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、周?chē)ㄖ锃h(huán)境要求，確定合適的開(kāi)挖方法、支護(hù)方式、地層加固等形式。一般來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定巖層可采用全斷面或半斷面；土層及不穩(wěn)定巖層一般采用短臺(tái)階法分上、下臺(tái)階施工；不穩(wěn)定土層采用環(huán)形預(yù)留核心土法施工。對(duì)于施工難度大、變形控制要求高、斷面跨度較大的隧道施工，可根據(jù)情況選擇采用CD 法或CRD 法施工。CD 開(kāi)挖法施工安全，施工難度小，技術(shù)難度高，地表沉降普遍，施工速度適中，造價(jià)適中，適用于地質(zhì)條件較差、安全要求較高的隧道施工；CRD 開(kāi)挖法施工安全，施工難度小，技術(shù)難度大，地表沉降小，施工速度快，適用于地質(zhì)條件差、跨度大、安全要求高的隧道施工。

淺埋暗挖隧道施工必須嚴(yán)格控制好開(kāi)挖掘進(jìn)進(jìn)尺，開(kāi)挖成型后對(duì)圍巖進(jìn)行速噴混凝土封閉，減少圍巖暴露時(shí)間，避免圍巖風(fēng)化穩(wěn)定性降低；并盡快完成初期支護(hù)仰拱封閉成環(huán)，承受荷載。

隧道施工中的所有工序都應(yīng)盡量不干擾圍巖結(jié)構(gòu)。如需采用爆破開(kāi)挖，應(yīng)堅(jiān)持弱爆破施工控制原則，爆破尺寸一般控制在1 米以內(nèi)。對(duì)于上軟下硬地層，必須控制好炸藥用量，以避免爆破震動(dòng)對(duì)上部圍巖的擾動(dòng)，發(fā)生失穩(wěn)垮塌事故；施工中若遇到小范圍巖石需要處理，可采用機(jī)械破除或靜態(tài)爆破處理。

2.4 初期支護(hù)

根據(jù)淺埋暗挖隧道施工原理，初期支護(hù)是承受隧道荷載的重要支護(hù)結(jié)構(gòu)。因此城市淺埋暗挖隧道必須做好初期支護(hù)的及時(shí)性和有效性。

鋼架作為承受初支“封閉殼”荷載的途徑，必須確保鋼架處于穩(wěn)定基層上，同時(shí)必須采用鎖腳錨桿（錨管）進(jìn)行固定；初支噴射混凝土必須確?；炷梁穸?、密實(shí)度，初支結(jié)構(gòu)與圍巖之間不留空洞。

當(dāng)噴射混凝土凝固強(qiáng)度達(dá)到70%以上時(shí)，可對(duì)初支背后進(jìn)行回填注漿施工，確保初支結(jié)構(gòu)與圍巖緊密連接，以有效控制地面沉降問(wèn)題，常用回填注漿材料采用水泥砂漿，在回填施工中，注漿口與隧道開(kāi)挖方向相反。對(duì)于開(kāi)挖掘進(jìn)中掉塊嚴(yán)重以及初支滲水明顯的區(qū)域，待掌子面掘進(jìn)一定長(zhǎng)度后，應(yīng)重新進(jìn)行二次初支背后注漿填充。

2.5 監(jiān)控量測(cè)

監(jiān)控量測(cè)工作是淺埋暗挖隧道施工的重要組成部分，是保障隧道施工安全的重要環(huán)節(jié)，它不僅能提供指導(dǎo)、預(yù)報(bào)險(xiǎn)情，確保安全，還能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)獲得圍巖、地層的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，便于動(dòng)態(tài)調(diào)整支護(hù)參數(shù)。

淺埋暗挖隧道常用的監(jiān)控量測(cè)手段包括：拱頂下沉監(jiān)測(cè)、周邊位移監(jiān)測(cè)、地表沉降監(jiān)測(cè)、地質(zhì)及支護(hù)狀態(tài)觀察，施工中根據(jù)需要可對(duì)地下水位、圍巖壓力等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

隧道開(kāi)挖支護(hù)完成后必須及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)和初始值采集，按照設(shè)計(jì)頻率和要求進(jìn)行監(jiān)測(cè)，超淺埋區(qū)域及下穿構(gòu)筑物等對(duì)地表沉降敏感區(qū)域，需要加密監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)及沉降觀測(cè)。監(jiān)測(cè)過(guò)程中及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)值報(bào)警時(shí)，及時(shí)分析數(shù)據(jù)是否異常，必要時(shí)采取支護(hù)加強(qiáng)措施。

2.6 二襯施工

城市淺埋隧道施工為控制隧道變形或地表沉、確保施工安全，二襯仰拱要緊跟初期支護(hù)，盡早提前施作二襯承受荷載。而在二襯施工時(shí)大多數(shù)隧道圍巖變形尚未趨于穩(wěn)定，這樣就可能使得后續(xù)圍巖繼續(xù)收斂變形導(dǎo)致二襯結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。對(duì)此，施工中可采用跳打法澆筑，即在保證安全步距的前提下，施工一段二襯拱墻結(jié)構(gòu)后（一般1～2 段臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度），中間間隔一段拱墻暫不施工，在前方施工一段拱墻，使得圍巖在保證安全前提下繼續(xù)變形趨于穩(wěn)定。

二襯施工前必須對(duì)初支斷面進(jìn)行檢查，并預(yù)留充足的變形值，確保隧道凈空滿足要求。同時(shí)二襯施工前必須確保防水層施工質(zhì)量效果，以免后期隧道漏水而大面積進(jìn)行堵漏施工。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于城市淺埋暗挖隧道施工，施工工藝及設(shè)備選型很重要，選擇正確的工藝及設(shè)備，能起到事半功倍的效果，使整個(gè)施工工序的質(zhì)量和進(jìn)度，對(duì)于整個(gè)工程的影響深遠(yuǎn)、重大。