淺談地鐵施工中的淺埋暗挖施工法

劉博

【摘 要】隨著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展，以地鐵為主導(dǎo)的城市軌道交通發(fā)揮了其準(zhǔn)時(shí)、高效的優(yōu)點(diǎn)，受到人們的青睞。在中國(guó)，各大一線城市均在進(jìn)行地鐵建設(shè)，淺埋暗挖法施工以結(jié)構(gòu)形式靈活多變、對(duì)地面道路、建筑物和地下管線影響小等優(yōu)勢(shì)已成為目前城市地鐵較為普遍的施工方式。淺埋暗挖技術(shù)的不斷完善，也大大降低了施工中的風(fēng)險(xiǎn)。

【關(guān)鍵詞】地鐵施工；淺埋暗挖技術(shù)

引言

在地鐵施工中，區(qū)間隧道、車站出入口往往因?yàn)殚_挖長(zhǎng)度長(zhǎng)、地下構(gòu)筑物繁雜、地下管線多樣、多數(shù)處于主干道下方等因素，采用明挖法施工會(huì)對(duì)地面建筑、交通造成嚴(yán)重干擾，在建筑物繁雜的市區(qū)施工就顯得不科學(xué)、不經(jīng)濟(jì)。而淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進(jìn)行各種類型地下洞室暗挖施工的一種方法。充分利用圍巖的自承載力，采用初次支護(hù)和二次襯砌相結(jié)合，共同承載特殊荷載。本文首先闡述了淺埋暗挖法的工作原理。同時(shí)，深入探討了淺埋暗挖施工技術(shù)的安全控制要點(diǎn)，具有一定的參考價(jià)值。

一、淺埋暗挖技術(shù)簡(jiǎn)介

淺埋暗挖法又叫礦山法，是在新奧法的基礎(chǔ)上進(jìn)行理論的借鑒，再結(jié)合中國(guó)具體的工程條件，整合出的一套較為完善的地鐵隧道施工方法。該方法和新奧法的區(qū)別主要在于基本不考慮利用圍巖的自承載力，利用初期支護(hù)承受全部基本荷載，二襯予以加固，共同承擔(dān)特殊荷載，適用于粘性土層、砂層、砂卵層等地質(zhì)。淺埋暗挖技術(shù)遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)” 18字方針，在軟弱地層采用超前地質(zhì)探、超前小導(dǎo)管、大管棚支護(hù)等科學(xué)方法進(jìn)行加固，同時(shí)嚴(yán)格控制開挖順序和進(jìn)尺，充分利用土層在挖掘過程中短時(shí)間的自穩(wěn)能力，快速封閉初支并進(jìn)行注漿加固，配合地表沉降、拱頂沉降、水平收斂位移等監(jiān)測(cè)手段，確保施工過程安全可控。

二、淺埋暗挖施工技術(shù)在地鐵施工中的應(yīng)用

1、大管棚超前支護(hù)施工

大管棚超前支護(hù)是一種在不對(duì)地表進(jìn)行破壞的前提下來進(jìn)行地層加固的技術(shù)，它以一定的外插角在擬開挖地鐵隧道的外輪廓周邊上鉆孔，將慣性矩大的鋼管以一定的間距進(jìn)行安裝，然后再注漿固結(jié)，從而達(dá)到整體支護(hù)的效果。施工工序是：操作面支護(hù)加固→搭建鉆孔平臺(tái)→安裝鉆機(jī)→鉆孔→驗(yàn)孔→安裝管棚鋼管→注漿操作→結(jié)束。利用鋼管強(qiáng)度和鋼管注漿使拱頂形成加固的保護(hù)環(huán)，承擔(dān)上部豎向力，減少初支所承受的荷載，從而大幅度降低隧道開挖過程中的坍塌風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)踐證明，大管棚超前支護(hù)往往具有較為明顯的作用，能夠?qū)﹂_挖區(qū)域的土體起到有效的加固作用，也能夠?qū)﹂_挖過程中出現(xiàn)的地表位移、地表應(yīng)力進(jìn)行有效控制。

2、隧道開挖與初期支護(hù)

開挖前，根據(jù)水文地質(zhì)情況和工程具體情況，確定具體的降水方案和施工工法，如雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CD法等。開挖時(shí)，做好地質(zhì)超前探工作，確保前方無水、無砂的情況下，從上到下分層挖掘，根據(jù)要求留置核心土。開挖時(shí)，嚴(yán)格控制單次開挖進(jìn)尺，要做到隨挖隨封閉，同時(shí)施工超前小導(dǎo)管和鎖腳錨管，進(jìn)行注漿作業(yè)。注漿材料根據(jù)地質(zhì)情況可選用水泥漿和水泥玻璃作為注漿材料，使圍巖和初支結(jié)構(gòu)得到加固。初支材料可選用鋼筋制作的鋼格柵或型鋼鋼架，鋼格柵多用于拱頂直墻結(jié)構(gòu)，因重量輕，形狀多變而得到廣泛使用。型鋼鋼架在少數(shù)平頂直墻暗挖隧道中使用，因重量大，在安裝過程中難度大。鋼架施工完畢后進(jìn)行掛網(wǎng)噴射混凝凝土，噴射混凝土往往很難和土層間形成密貼，因此形成初支完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行初支背后注漿，才能保證隧道整體穩(wěn)定安全。開挖面長(zhǎng)時(shí)間暴露時(shí)，為保證掌子面的穩(wěn)定性，要及時(shí)掛網(wǎng)噴射確保安全。隧道開挖中往往因?yàn)榈刭|(zhì)情況復(fù)雜出現(xiàn)流砂、涌水能情況，施工過程需要做到“防、排、截、堵”與工程地質(zhì)情況有機(jī)結(jié)合，再進(jìn)行綜合分析，合理進(jìn)行治理。

3、施工過程臺(tái)階步距的控制

在單洞掘進(jìn)過程中，一般將上下導(dǎo)洞的掘進(jìn)間距控制在4～6m之間，確保有效封閉成環(huán)。如果臺(tái)階的長(zhǎng)度過短，不能保證核心土留設(shè)，對(duì)掌子面的穩(wěn)定性起不到很好的支撐作用，可能引起掌子面向已經(jīng)開挖隧洞的移動(dòng)變形，導(dǎo)致上導(dǎo)洞失穩(wěn)，引起洞頂土體下滑，加劇地表沉降，存在嚴(yán)重的安全隱患。如果臺(tái)階過長(zhǎng)，在開挖時(shí)就會(huì)產(chǎn)生較大的縱向變位，不利于上導(dǎo)洞斷面的受力。同時(shí)也不利于材料搬運(yùn)，導(dǎo)致鋼格柵封閉成環(huán)時(shí)間增長(zhǎng)，上臺(tái)階鋼格柵拱腳處地層較弱，拱部容易下陷。會(huì)造成周圍地層的松動(dòng)，同時(shí)增加了塑性區(qū)，導(dǎo)致拱腳附近的受力過于集中，容易失穩(wěn)。

4、隧道二襯施工技術(shù)

二襯施工時(shí)，初支和二襯之間往往要設(shè)置一道防水層，防水施工工法較多，西安地鐵施工多采用4mm厚改性瀝青防水卷材，在拱頂防水施工中，因防水材料自重大，拱頂基面不平整等因素導(dǎo)致施工困難，防水材料在搭接處要設(shè)置暗釘，還需根據(jù)情況在中部位置加設(shè)暗釘并做有效防水處理，否則很難保證焊接質(zhì)量和防水效果。鋼筋和模板施工在同一斷面也要分層分部實(shí)施，區(qū)間隧道基本分為兩步，先施工仰拱部分，再用臺(tái)車完成仰拱以外的其他部門。出入口因距離短，形狀多樣往往采用小鋼?；蚰灸０澹侄饺客瓿烧h(huán)二襯施工，單環(huán)施工長(zhǎng)度控制在4m以內(nèi)?；炷琳駬v采用平板振動(dòng)器，拱頂埋設(shè)注漿管進(jìn)行二襯背后注漿。最為常見的注漿方式是退式分段注漿，每完成一次分段注漿之前，都要填充加固所有注漿管。為了防止在注漿時(shí)出現(xiàn)隆起、裂紋，還應(yīng)該封閉處理工作面。

三、淺埋暗挖施工技術(shù)的安全控制要點(diǎn)

1、避免出現(xiàn)坍塌事故

第一，充分了解施工區(qū)段水文地質(zhì)情況，識(shí)別不良地質(zhì)、地下水、地下空洞等地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)，分析地質(zhì)因素對(duì)施工的影響及可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)因素，采取必要的加固措施。第二，對(duì)施工區(qū)段周邊建筑物、地下管線情況進(jìn)行排查，布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，與產(chǎn)權(quán)單位建立聯(lián)動(dòng)。尤其是自來水、雨污水、天然氣等帶壓管線，一旦破損，極易造成隧道塌方。第三，嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行施工，遵守18字方針，減少土體擾動(dòng)，縮短成環(huán)時(shí)間，控制連接質(zhì)量，合理安排工序，及時(shí)封閉掌子面并進(jìn)行注漿等。第四，加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，密切關(guān)注監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化，及時(shí)分析變化趨勢(shì)，采取有效的預(yù)防措施。第五，要做好應(yīng)急準(zhǔn)備工作，建立應(yīng)急機(jī)制，儲(chǔ)備充足的應(yīng)急搶險(xiǎn)物資，發(fā)現(xiàn)事故苗頭提前處理，防止事故擴(kuò)大。

2、避免出現(xiàn)觸電事故

淺埋暗挖施工環(huán)境陰暗潮濕，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化快，施工環(huán)境惡略，較難做好文明施工。而暗挖施工使用機(jī)具、照明線路種類多、數(shù)量大，易造成觸電事故。第一，要統(tǒng)一規(guī)劃施工現(xiàn)場(chǎng)的用電，制定完善的臨時(shí)用電施工方案和觸電事故應(yīng)急預(yù)案。第二，現(xiàn)場(chǎng)臨電布設(shè)由專業(yè)電工進(jìn)行操作，電氣工程師驗(yàn)收合格后投入使用，電工每日對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡查，安全員全過程監(jiān)督施工。第三，加強(qiáng)施工人員安全用電教育培訓(xùn)，提高安全用電意識(shí)，指導(dǎo)其正確用電。第四，現(xiàn)場(chǎng)照明及小型機(jī)具采用安全電壓，機(jī)電工程師定期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查、維修、保養(yǎng)。

結(jié)束語

采用淺埋暗挖法進(jìn)行地鐵施工，不但可以保障地面交通，還能夠減少對(duì)環(huán)境造成破壞。隨著淺埋暗挖法施工工藝的不斷完善，只要嚴(yán)格把控施工中重點(diǎn)技術(shù)環(huán)節(jié)，即可大大降低施工中的風(fēng)險(xiǎn)，充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，要結(jié)合實(shí)際情況，選擇最為合理的施工工法，確保地鐵施工安全、平穩(wěn)進(jìn)行。

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