暗挖法地鐵施工技術(shù)的探析

邱建

摘要：隨著我國(guó)人口的不斷增加和城市化進(jìn)程的斷加快，交通問(wèn)題逐漸浮出水面，困擾著人們，影響人們的日常生活。如何在有限的空間創(chuàng)造更好更便利的交通條件？地鐵逐漸成為各級(jí)政府的首選。地下工程不比地上工程，面臨著塌方、滲水等各種問(wèn)題。地鐵施工技術(shù)經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，已經(jīng)從初期只有一種明挖法發(fā)展為明挖、暗挖、淺埋暗挖、盾構(gòu)法等多種方法并存的時(shí)期。各種方法適應(yīng)不同的條件，本文主要探討暗挖法地鐵施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：暗挖法；地鐵施工；技術(shù)探析

引言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的程度越來(lái)越高，未來(lái)還將繼續(xù)發(fā)展，地鐵的建設(shè)越來(lái)越受到各級(jí)政府的關(guān)注，減少地上交通增加地下客流，地鐵使人們的生活越來(lái)越方便。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，地鐵的規(guī)模也越來(lái)越大。我國(guó)傳統(tǒng)的地鐵建設(shè)方法一般為明挖法、蓋挖法等，但其往往阻礙交通，對(duì)環(huán)境的影響較大。暗挖法則對(duì)周圍環(huán)境影響極小，在車站與隧道的建設(shè)中都有很好的應(yīng)用，所以暗挖法現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用到地鐵建設(shè)中，但由于其施工技術(shù)較為復(fù)雜所以施工風(fēng)險(xiǎn)很大，于是這就對(duì)施工技術(shù)提出了更高的要求。

一、暗挖法技術(shù)介紹

暗挖法即是不挖開地面，采用在地下挖洞的方式施工。主要包括鉆爆法、掘進(jìn)機(jī)法、頂管法、沉管法、礦山法和盾構(gòu)法等均屬暗挖法。下面主要介紹礦山法和盾構(gòu)法兩種。

1.1礦山法

礦山法又稱為淺埋暗挖法，是新奧法經(jīng)過(guò)多年的完善與發(fā)展，又開發(fā)的一種新方法，與明挖法、盾構(gòu)法相比較，由于它可以避免明挖法對(duì)地表的干擾性，而又比盾構(gòu)法具有對(duì)地層較強(qiáng)的適應(yīng)性和高度靈活性。是適合于城市地區(qū)松散土介質(zhì)圍巖條件下，隧道埋深于或等于隧道直徑，以很小的地表沉降修筑隧道的技術(shù)方法。它的突出優(yōu)勢(shì)是不影響城市交通，無(wú)污染、無(wú)噪聲，并且適合于各種尺寸與斷面形式的隧道洞室。它的核心技術(shù)可以用18個(gè)字來(lái)概括：管超前，嚴(yán)注漿，短開挖，強(qiáng)支護(hù)，快封閉，勤測(cè)量。

1.2盾構(gòu)法

盾構(gòu)法是在盾構(gòu)保護(hù)下修筑隧道的一類施工方法。它的特點(diǎn)是地層掘進(jìn)，出土運(yùn)輸，襯砌拼裝，接縫防水和注漿填充盾尾的間隙，并隨時(shí)排除地下水和控制地面沉降，因此盾構(gòu)法是一類工藝技術(shù)要求較高，綜合性非常強(qiáng)的施工方法。它通常被用在各類軟土地層或者軟巖地層中掘進(jìn)隧道，穿越面建筑群和地下管線地較集中的區(qū)域時(shí)，對(duì)周圍的密集環(huán)境影響較小，所以它非常適用于市區(qū)的地鐵的掘進(jìn)或者是水底隧道的掘進(jìn)。

1.3其他方法

暗挖法除了上述詳細(xì)介紹的兩種還有全斷面開挖法、臺(tái)階開挖法、環(huán)形開挖預(yù)留核心土法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中隔壁法（CD法）和交叉中隔壁法以及中洞法、側(cè)洞法、柱洞法、洞樁法。這些方法是當(dāng)進(jìn)行暗挖法施工時(shí)除了礦山法和盾構(gòu)法之外應(yīng)對(duì)具體的特殊的外部環(huán)境條件與要求時(shí)進(jìn)行實(shí)施的方法，有各自的優(yōu)點(diǎn)和施工時(shí)具體避免和解決的問(wèn)題。

二、暗挖法在地鐵建設(shè)中的應(yīng)用

隧道及地下工程施工時(shí)有下列特點(diǎn)：①受工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的影響較大；②工作條件差、工作面少而狹窄、工作環(huán)境差；③暗挖法施工對(duì)地面影響較小，但埋置較淺時(shí)可能導(dǎo)致地面沉陷；④有大量廢土、碎石須妥善處理。

圖1 隧道施工對(duì)建筑物影響示意圖

2.1暗挖法在地鐵車站施工中的應(yīng)用

2.1.1管超前技術(shù)

我們知道一般城市地下都分布著各種各樣的管道，有的還有密集的管線網(wǎng)，而為了能保證地鐵車站建設(shè)的安全和保護(hù)地下管線設(shè)置以及避免坍塌等情況的發(fā)生，通常采用大、小管棚進(jìn)行超前支護(hù)。管棚采用直徑108mm、壁厚5mm 的無(wú)縫鋼管，管身上鉆有6mm-8mm 的孔，并且以梅花形狀進(jìn)行布置，孔距分布均勻一般為30cm左右。

2.1.2嚴(yán)注漿技術(shù)

注漿時(shí)，一般選用改性水玻璃漿作為材料，受注漿壓力0.2Mpa-0.3Mpa 的限制，而工程在注漿時(shí)一般需要選用水泥砂漿，漿液配比1：1：1 注漿過(guò)程中，由于受注漿壓力的作用，漿液沖開封片，沖液順勢(shì)進(jìn)入粉細(xì)砂層中。

小導(dǎo)管的注漿方式一般采用段段推進(jìn)式，也就是注一小段漿就開挖一小段，采用這種方式時(shí)特別要注意的是導(dǎo)管間的距離應(yīng)嚴(yán)格控制在33.3cm，水玻璃漿在注漿時(shí)ph要控制在2-4之間。為了滿足地鐵車站的建設(shè)要求，大、小管棚的超前支護(hù)必須嚴(yán)格按照上述條件進(jìn)行。

2.1.3臺(tái)階開挖式地鐵施工技術(shù)

臺(tái)階開挖法適用于土質(zhì)較好的隧道施工，軟弱圍巖、第四紀(jì)沉積地層隧道。臺(tái)階開挖法將結(jié)構(gòu)斷面分成兩個(gè)以上部分，即分成上下兩個(gè)工作面或幾個(gè)工作面，分步開挖。根據(jù)地層條件和機(jī)械配套情況，臺(tái)階法又可分為正臺(tái)階法和中隔壁臺(tái)階法等。正臺(tái)階法能較早使支護(hù)閉合，有利于控制其結(jié)構(gòu)變形及由此引起的地面沉降。

地鐵建設(shè)中的粉細(xì)砂土層一般比較密實(shí)，但是自穩(wěn)能力較差，因此無(wú)法形成自然的應(yīng)力拱，這樣就很容易造成大面積坍塌，所以為了避免這種情況的產(chǎn)生，地鐵車站的建設(shè)可以臺(tái)階開挖法進(jìn)行施工，具體為采用上下兩步臺(tái)階開挖的方式，上臺(tái)階一般事先預(yù)留好核心土，坡度大概控制在1/3，而下臺(tái)階的土體坡度則需要控制在1/6。在輪廓拱腰處開挖時(shí)采用倒坡形式，首先在下臺(tái)階掏槽開挖，為這個(gè)部位的側(cè)墻提供支護(hù)，而后再開挖剩余的土體，這樣能夠最大限度地避免塌方的出現(xiàn)，保證了地鐵建設(shè)中的安全。

最后不要忘記對(duì)土體進(jìn)行檢測(cè)，因?yàn)樵谑┕み^(guò)程中肯定會(huì)造成土體或多或少的位移，這就要求工程人員在施工過(guò)程中對(duì)土體位移進(jìn)行檢測(cè)。一般是在施工過(guò)程中設(shè)置土體的分層沉降測(cè)點(diǎn)和水平位移測(cè)點(diǎn)。在施工過(guò)程中隨時(shí)對(duì)土體位移進(jìn)行檢測(cè)，以便工程人員及時(shí)了解情況，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，以便在出現(xiàn)情況時(shí)可以及時(shí)應(yīng)對(duì)以及改善施工技術(shù)。

2.2暗挖法在地鐵隧道建設(shè)中的應(yīng)用

地鐵隧道開挖過(guò)程中會(huì)遇到各種各樣的情況，如貫穿地下河流，遭遇較松軟土層等各種情況。在開挖時(shí)比較容易發(fā)生的情況是地表沉降，如深圳地鐵I期土建工程中的1號(hào)線延長(zhǎng)線施工的大面積地表沉降；還有地表沉陷和井體嚴(yán)重變形導(dǎo)致施工停滯現(xiàn)象，如廣東地鐵四號(hào)線某暗挖豎井在開挖過(guò)程中遇到極差的地質(zhì)情況，軟弱富水的砂質(zhì)粘性土層遇水嚴(yán)重崩解.導(dǎo)致地表沉陷和井體嚴(yán)重變形，無(wú)法安全正常地進(jìn)行隧道開挖，成為廣州地鐵工程中的首例。本文主要講遇到貫穿地下河流時(shí)的情況。

圖2 地表沉降縱向變化規(guī)律

暗挖法具體應(yīng)用中的圍堰導(dǎo)流、雙排小導(dǎo)管超前注漿加固技術(shù)就是應(yīng)用到施工中遇到貫穿河流的情況。

圍堰導(dǎo)流具體施工：首先疏干上下游圍堰之間的存水，減少隧道拱層土層的含水量，并且圍堰導(dǎo)流施工最好是在河流枯水期和進(jìn)行暗挖法地鐵隧道開挖前一個(gè)月進(jìn)行，這樣才能確保其發(fā)揮出最大的效果，為地鐵施工打下良好的基礎(chǔ)。在工程進(jìn)行到河段加固階段時(shí)，在拱頂要采用雙排小導(dǎo)管超前注漿加固技術(shù)來(lái)確保施工的質(zhì)量。具體是超前上、下層小導(dǎo)管均采用φ32的小導(dǎo)管。下層小導(dǎo)管注漿采用改性水玻璃漿液，超前上層小導(dǎo)管注漿采用超細(xì)水泥-水玻璃漿液，注漿加固固結(jié)范圍外輪廓需要控制在2m左右以確保地鐵隧道的安全。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著地鐵規(guī)模的越來(lái)越大，和人們使用其作為交通方式的越來(lái)越頻繁，保證地鐵建設(shè)的質(zhì)量是建設(shè)過(guò)程中必須并首要注重的。如何在現(xiàn)有條件和施工技術(shù)下提高地鐵的施工質(zhì)量，是地鐵建設(shè)工作者們?cè)诮ㄔO(shè)過(guò)程中嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行施工和提高施工技術(shù)。將來(lái)地鐵將會(huì)并肯定會(huì)出現(xiàn)在我國(guó)各個(gè)城市各個(gè)地區(qū)之中。美好的未來(lái)也會(huì)對(duì)地鐵建設(shè)方面懂得工程師門提出更高的要求。

參考文獻(xiàn)：

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