淺埋暗挖地鐵車站施工技術(shù)

屈軍平

摘 要：在地鐵修建中，淺埋暗挖法發(fā)揮了不可替代的作用，也取得了顯著的成績。通過研究淺埋暗挖法原理，探討淺埋暗挖法中大管棚和小導(dǎo)管超前注漿支護的施工技術(shù)，并對淺埋暗挖施工技術(shù)中應(yīng)注意的問題加以分析，提出相應(yīng)的措施。

關(guān)鍵詞：淺埋暗挖法；地鐵車站；注漿支護；管棚施工

中圖分類號：U231.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0107-02

在城市地鐵建設(shè)中，地鐵車站的開挖面積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果采用明挖的方法施工，不僅會影響交通，而且對環(huán)境也會造成一定的破壞。因此，淺埋暗挖的施工技術(shù)是目前城市地鐵車站較為普遍的施工方式。在地鐵車站進行淺埋暗挖施工時，施工的重要技術(shù)環(huán)節(jié)必須做好。

1 淺埋暗挖法施工原理及特點

1.1 淺埋暗挖法施工原理

淺埋暗挖法是根據(jù)巖土的自立性能，在不破壞地表的情況下，利用豎井采用機械或人工掘進的施工方法。

淺埋暗挖法是針對埋置深度較淺、松散不穩(wěn)定的土層和軟弱破碎巖層施工提出來的。其基本適用條件有：①不允許帶水作業(yè)；②要求開挖面具有一定的自立性和穩(wěn)定性。淺埋暗挖法是以超前加固、處理軟弱地層為前提，采用足夠剛性的復(fù)合襯砌為基本支護結(jié)構(gòu)的一種用于軟地層近地表隧道的暗挖施工方法。它以施工監(jiān)測為手段，并以此來指導(dǎo)設(shè)計和施工，保證施工安全，控制地表沉降。

1.2 淺埋暗挖法施工特點

淺埋暗挖法施工特點有以下幾點：①城市地鐵所處地段周邊的建筑、交通和地質(zhì)條件相當復(fù)雜，通常需要選取有代表性的結(jié)構(gòu)物和地質(zhì)地段進行工程試驗段。通過對試驗段的研究和分析，取得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，來指導(dǎo)地鐵隧道的設(shè)計與施工。②淺埋暗挖隧道施工開挖會對地表產(chǎn)生一定的影響，必須采用超前加固改良地層和適當?shù)拈_挖方法。設(shè)置剛性支撐防護措施，可以有效地控制坍塌和地表沉降，減少對地面的影響、對城市地面交通的干擾，避免大量拆遷。③淺埋暗挖法適合于各種斷面形式（單線、雙線、多線、車站等）和變化斷面（過渡段、多層斷面等），具有高度的靈活性。

2 大管棚與小導(dǎo)管超前注漿支護的施工技術(shù)

為了避免受地層的土質(zhì)結(jié)構(gòu)和條件等因素的影響，地鐵車站在采用淺埋暗挖方法施工之前，要采取相應(yīng)的支護方法，保證施工正常進行和地表結(jié)構(gòu)物的安全、平穩(wěn)。因此，管棚支護起到了防塌和限沉的重要作用。

2.1 管棚加小導(dǎo)管注漿支護技術(shù)原理

大管棚超前支護是在擬開挖的地鐵車站外輪廓周邊上，沿軸以一定的外插角進行鉆孔，并保持一定間距進行慣性矩大鋼管的安裝，然后再注漿，結(jié)固以后形成一種超前支護的施工技術(shù)，這種方法可以在不破壞地面環(huán)境和建筑物的情況下，進行各種地下工程的施工。目前，在地鐵車站中，普遍采用管棚加小導(dǎo)管注漿的支護方式，提高車站拱頂?shù)姆€(wěn)定性。管棚支護工作是淺埋暗挖地鐵車站施工前一項的十分重要的施工環(huán)節(jié)，它能夠有效增加結(jié)構(gòu)自身的剛度和周圍巖壁的抗剪強度，且能與隧道的初支鋼架聯(lián)合受力，從而形成固結(jié)的棚架體系，加強開挖前圍巖的強度，以防止塌沉問題的發(fā)生。同時由于地鐵車站通常處于城市道路、建筑物或廣場等地面結(jié)構(gòu)的下方，且地下管線的分布較多，管棚支護能夠有效地防止暗挖施工時上部土體或管線的下沉。

2.1.1 管棚超前支護技術(shù)的工作原理

管棚超前支護技術(shù)的工作原理如下：①管內(nèi)壓注水泥漿可以提高土體的物理強度，并能夠增強管棚和周圍土體的黏結(jié)力，使之更加密實，既起到了加固的作用，也提高了土層的穩(wěn)定性。②土層的預(yù)加固結(jié)構(gòu)能起到承載的作用，管棚通過工作面推進方向布置的一端與初支結(jié)構(gòu)體聯(lián)結(jié)，而另一端則深入到前方的土體中，從而形成兩端固定的梁，這種預(yù)加固和支護結(jié)構(gòu)能夠提供較強的豎向抗力，是較為典型的超前預(yù)支護體梁效應(yīng)。超前支護體的各個單元體間很容易產(chǎn)生成拱的現(xiàn)象，所以小跨度的拱群能夠減少超前支護時土體調(diào)整和成拱所達到平衡的時間，隧道很快又會建立起新的平衡，從而使連續(xù)的小拱群嚴密地控制邊界。小拱下的土體需要及時進行混凝土噴注來固結(jié)，這就是預(yù)加固的成拱效應(yīng)。③在軟土層中，土體開挖形成的地層荷載由管棚從循環(huán)支護結(jié)構(gòu)中釋放。因此，隨著支護結(jié)構(gòu)的不斷延續(xù)，土體開挖所釋放的荷載會被傳遞到支護的結(jié)構(gòu)上。

2.1.2 管棚加交叉小導(dǎo)管注漿的技術(shù)原理

當原有的管棚加管棚小導(dǎo)管因位置或圍護樁結(jié)構(gòu)的限制而難以施做時，應(yīng)該及時調(diào)整施工方法，將管棚間小導(dǎo)管超前注漿改為管棚底交叉小導(dǎo)管注漿，從而有效降低作業(yè)難度，減少安全隱患。

2.2 管棚加交叉小導(dǎo)管超前注漿支護施工技術(shù)重點

2.2.1 管棚施工技術(shù)

制作管棚時，應(yīng)該采用無縫鋼管，壁厚和管長要根據(jù)實際要求選定，在第一根鋼管的前端鑲嵌3～4對合金，并內(nèi)外開刃，留出3個水口作鉆頭，管壁的溢漿孔應(yīng)按梅花形布置。施工時，應(yīng)該選用合適的管棚鉆機、攪拌機、水泵和注漿機，并保持場地平整，以架設(shè)鉆機臺架。管棚的導(dǎo)向管要按設(shè)計要求布置，鉆孔時要將鋼管和鉆頭一超鉆入土層或巖層內(nèi)部，當達到一定深度以后停止鉆頭，將鉆頭與鋼管、鋼管與鋼管之間要用絲扣連接，進行管棚內(nèi)注漿作業(yè)。

2.2.2 交叉小導(dǎo)管的施工

小導(dǎo)管應(yīng)該采用熱軋的無縫鋼管，直徑和壁厚按設(shè)計要求選定。將導(dǎo)管的前端加工成錐形，以便于插接。小導(dǎo)管的溢漿孔應(yīng)按設(shè)計要求直徑鉆成，并呈梅花形分布。在相應(yīng)位置的管棚施工，當注漿完成后，采用風鉆引孔，成孔后插入導(dǎo)管；當插入困難時，可采用沖擊錘頂入，將管內(nèi)的泥砂清理干凈，并封堵導(dǎo)管和孔壁間的縫隙，進行管內(nèi)注漿，水泥、水玻璃漿液的配比要符合設(shè)計要求。

3 地鐵工程淺埋暗挖施工技術(shù)的注意事項

3.1 施工過程臺階步距的控制

在單洞隧道施工中，一般將上下導(dǎo)洞的掘進間距控制在3～5 m之間，確保有效的封閉成環(huán)；如果臺階的長度不足、洞內(nèi)縱向的破裂面超過了工作面，則可能引起洞頂土體下滑，無法保障上洞的穩(wěn)定性，掌子面的支撐力度也會不足，可能引起掌握面朝向已經(jīng)開挖隧洞的移動變形，發(fā)生地層變位，加劇地表沉降，存在嚴重的施工安全隱患。如果臺階過長，在開挖時就會產(chǎn)生較大的縱向變位，不利于上導(dǎo)洞斷面的受力，會造成周圍地層的松動；同時增加了塑性區(qū)，而此時拱腳附近的受力過于集中，可能失穩(wěn)。另外，這種情況也不利于材料的搬運，增加了上下臺階中鋼格柵成環(huán)的時間，在拱腳位置的上臺階鋼格柵容易發(fā)生下沉，加劇沉降問題。具體施工順序如圖1所示。

因此，應(yīng)結(jié)合實際情況，合理確定臺階的長度，要做到以下兩點：①滿足初期支護形成閉合斷面的要求。如果圍巖的穩(wěn)定性不強，則閉合時間應(yīng)盡量縮短。②考慮上半部斷面開挖時所需的空間大小，避免開挖時造成相互影響，拖延施工進度。

3.2 施工過程隧道二襯的模板控制

如果不能將模板牢固固定，則極易發(fā)生漏漿、脹模等問題，會對墻面平整度、完好度產(chǎn)生影響。在雙聯(lián)拱隧道的隔墻模板中，采取內(nèi)部縱向、橫向分別布置內(nèi)拉螺栓的方法，根據(jù)模板的大小確定縱橫向的間距，在模板以外設(shè)置外支撐力，將著力點落于平面中，避免某一位置的應(yīng)力過于集中，造成模板移動，影響整體質(zhì)量。

4 結(jié)束語

采用淺埋暗挖法進行地鐵車站施工，不但可以保證地表交通的正常運營，也能夠避免對環(huán)境造成破壞。對施工時的重點技術(shù)環(huán)節(jié)要嚴格按照設(shè)計要求進行，使淺埋暗挖法能夠充分發(fā)揮其優(yōu)點。在施工時，要結(jié)合實際情況，選擇最為合理的施工方法，以保證地鐵車站工程的平穩(wěn)、安全進行。

參考文獻

[1]宋漢甫.淺埋暗挖洞樁法施工發(fā)展綜述及探討[J].中國水運（下半月），2008（08）.

〔編輯：李玨〕endprint