淺埋暗挖法施工技術(shù)的應(yīng)用

邱健

（中鐵十九局集團(tuán)第五工程有限公司　遼寧省　大連市　116000）

淺埋暗挖法施工技術(shù)的應(yīng)用

邱健

（中鐵十九局集團(tuán)第五工程有限公司遼寧省大連市116000）

近年來，隨著社會的不斷進(jìn)步，隧道的修建工程越來越多，種類趨于復(fù)雜，因此隧道工程的施工技術(shù)水平也不斷提高。我國城市隧道、地鐵等修建方法已由最初單一的明挖法發(fā)展到現(xiàn)在的明挖、蓋挖、淺埋暗挖及盾構(gòu)法等多種方法并存，極大地推動了地下工程的快速發(fā)展。本文將對淺埋暗挖法施工技術(shù)進(jìn)行簡單分析，同時(shí)針對暗挖施工過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行討論。

淺埋暗挖；施工技術(shù)；隧道

引言

目前在我國的隧道工程施工中，最常采用的施工技術(shù)有明挖和暗挖兩種，且在這兩種主要技術(shù)之外還存在著一定的輔助方式。由于我國目前隧道公路施工的過程中，受到現(xiàn)實(shí)環(huán)境如結(jié)構(gòu)斷面、建筑場地以及線路規(guī)劃等方面的影響，如今更多采用淺埋暗挖的方式進(jìn)行施工?？梢哉f，其有著短開挖、嚴(yán)注漿、強(qiáng)支護(hù)的特點(diǎn)，能夠有效的調(diào)動隧道圍巖的承載能力，進(jìn)而提升隧道施工的效率與質(zhì)量。

1　淺埋暗挖法基本內(nèi)涵探析

1.1淺埋暗挖法基本內(nèi)涵

在距離地面表面較近的地下，對各種地下洞室進(jìn)行暗挖施工的技術(shù)方法就是淺埋暗挖法。在城鎮(zhèn)軟弱圍巖地層中，在淺埋條件下修建地下工程，以改造地質(zhì)條件為前提，以控制地表沉降為重點(diǎn)，以格柵或其他鋼結(jié)構(gòu)及噴錨作為初期支護(hù)手段，按照十八字原則進(jìn)行施工，稱之為淺埋暗挖法。

1.2淺埋暗挖施工技術(shù)原則

淺埋暗挖法的核心技術(shù)被概括為十八字原則：“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”。在暗挖施工作業(yè)時(shí)，根據(jù)地質(zhì)情況制定相應(yīng)的開挖步驟和支護(hù)措施，嚴(yán)格根據(jù)量測數(shù)據(jù)確定支護(hù)參數(shù)，保證暗挖作業(yè)和周邊環(huán)境的安全。

1.3淺埋暗挖法原理和特點(diǎn)

淺埋暗挖法是一種基于新奧法施工原理延伸而來的合配套施工工法。它通過多種加固技術(shù)措施來提高圍巖穩(wěn)固性。利用圍巖自身的承載力來支護(hù)開挖后的隧道，并封閉成環(huán)，使圍巖結(jié)構(gòu)與支護(hù)結(jié)構(gòu)形成一套能夠控制圍巖變形的聯(lián)合支護(hù)體系（主要施工流程如圖1）。這套工法在新奧法原理基礎(chǔ)上提出了新的信息化量測設(shè)計(jì)與施工理念，應(yīng)用先柔后剛復(fù)合式襯砌新型支護(hù)結(jié)構(gòu)，以全部承擔(dān)基本荷載為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)初期支護(hù)，將二次模筑襯砌作為安全儲備，前后兩次支護(hù)共同承擔(dān)特殊荷載。在實(shí)際施工過程中，必須按照十八字原則進(jìn)行施工。

淺埋暗挖法常用在第四紀(jì)軟弱地層的地下施工項(xiàng)目上，圍巖本身欠缺穩(wěn)固性，地表沉降極易導(dǎo)致圍巖松散、變形。為避免此類現(xiàn)象出現(xiàn)，必須及時(shí)、適當(dāng)?shù)卦黾映跗谥ёo(hù)的剛度（具體如圖2所示）。

在圖2所示的特征曲線中，C點(diǎn)距離A點(diǎn)越近越好，距離越近，支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力越強(qiáng)，可有效減少圍巖的自承載。

圖2　圍巖特征曲線及支護(hù)剛度曲線示意圖

2　淺埋暗挖隧道施工技術(shù)的主要應(yīng)用

2.1測洞挖掘的中洞法暗挖技術(shù)

在我國目前的暗挖隧道工程中，中洞法的應(yīng)用相對成熟，其首先對隧道的中間區(qū)域進(jìn)行挖掘，由于隧道中洞所具有的跨度通常較大，這就使我們在施工中通常使用CRD，CD等方法進(jìn)行施工，并嚴(yán)格遵守“小分塊、短臺階、早成環(huán)、環(huán)套環(huán)”的施工原則。當(dāng)我們完成中洞的初支工作之后，則應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行該位置的二次襯砌工作，以此來使地層得到良好的剛性支撐。同時(shí)，這種施工二次襯砌的方式使我們也可以通過洞內(nèi)逆做的方式開展，也能夠較好的幫助我們對初支環(huán)節(jié)中沉降變形的情況進(jìn)行控制，且對于鄰近的構(gòu)筑物來說也具有一定的保護(hù)作用。而當(dāng)中洞環(huán)節(jié)施工完畢之后，我們則可以對其余方式以測洞法進(jìn)行施工，并在施工時(shí)要保證施工的對稱性，以此更好的幫助我們解決中洞初期支護(hù)轉(zhuǎn)移到梁柱時(shí)可能存在的不平衡問題，并以此避免出現(xiàn)地層沉降的情況。

中洞法的主要施工流程具體如下：①要先通過預(yù)加固的方式加固土體，并根據(jù)CRD方式挖掘中洞，且在挖掘的過程中做好初期支護(hù)工作；②對底部防水層進(jìn)行鋪設(shè)；③施工鋼管柱；④對頂部防水層進(jìn)行鋪設(shè)，施作頂梁，并對部分的豎向初期支護(hù)進(jìn)行拆除以施作頂拱和仰供；⑤需要對土體進(jìn)行注漿預(yù)加固，并以對稱的方式對測洞進(jìn)行挖掘、做好初期支護(hù)的封閉工作；⑥施作兩側(cè)洞二襯；⑦以分布的方式對臨時(shí)支撐進(jìn)行拆除，并最終完成全部的主體結(jié)構(gòu)。

此外，由于中東施工已經(jīng)形成了封閉空間、實(shí)現(xiàn)了剛性支撐效果，這就導(dǎo)致，施工單位在對測洞挖掘時(shí)能夠有效的使中洞可能出現(xiàn)的沉降效果進(jìn)行減小，更好地幫助我們對地層進(jìn)行控制。

2.2高速公路中的PBA工法

根據(jù)我國過往的暗挖隧道施工經(jīng)驗(yàn)，此種功法主要是以多分離導(dǎo)洞先支護(hù)、再加拱的方式進(jìn)行暗挖的一種技術(shù)。其通過這種小導(dǎo)洞的挖掘技術(shù)應(yīng)用，在實(shí)際挖掘時(shí)不會對施工地層產(chǎn)生較大的擾動，并且在小導(dǎo)洞中進(jìn)行地下維護(hù)狀結(jié)構(gòu)、豎向承載柱結(jié)構(gòu)以及樁頂冠梁結(jié)構(gòu)，能夠在弧拱扣拱完成之后立即形成一種豎向的受力方向，并在此體系的保護(hù)下幫助我們更好的開展隧道的后續(xù)施工。目前，這種方式在我國各大的高速公路建設(shè)中都得到了較好的應(yīng)用。

可以采用6或者8的導(dǎo)洞方式對高速公路項(xiàng)目進(jìn)行施工：在使用6導(dǎo)洞時(shí)，其邊樁可以先以機(jī)械成孔，而中樁則以人工的方式挖孔；而在8導(dǎo)洞時(shí)我們則可以一直以人工的方式挖掘，其能夠在樁維護(hù)以及頂部冠梁的應(yīng)用下形成一個(gè)較好的維護(hù)體系。同時(shí)，由于在每個(gè)導(dǎo)洞中，其所具有的斷面大小都是非常小的，且不同的導(dǎo)洞之間也會以相互獨(dú)立的方式存在一定的距離，這就會使兩者之間所存在的影響非常的小，并以此使施工對于地層所能夠產(chǎn)生的擾動范圍得到了縮小?？梢哉f，這種方式的應(yīng)用能夠產(chǎn)生最小的地層沉降，同時(shí)也會因?yàn)檫厴兜拇嬖诟玫膶χ車h(huán)境起到一個(gè)保護(hù)的作用。

PBA功法的具體施工流程如下：以8導(dǎo)洞法為例：①需要使用小導(dǎo)管并以注漿的方式對導(dǎo)洞土體進(jìn)行加固，并在小導(dǎo)洞挖掘之后立即對其開展初期支護(hù)，在1、4號導(dǎo)洞中施工鉆孔灌注樁、樁頂冠梁；②要將2、3、6、7號導(dǎo)洞作底、頂梁以及中柱；③在對頂部土體挖掘時(shí)需要做好初期支護(hù)工作；④根據(jù)施工需求對1、2、3、4號導(dǎo)洞的初支結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑿除，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)二襯以及頂拱防水層的施工；⑤需要對中樓板以及車站側(cè)墻進(jìn)行挖掘、鑿除5、6、7、8導(dǎo)洞中的初支結(jié)構(gòu)，并最終完成其工序施工。

3　目前淺埋暗挖法修建隧道常見問題及應(yīng)對措施

3.1常見問題

（1）帶水作業(yè)。實(shí)施降水工作不合理或者不實(shí)施降水工作，這就會影響初期支護(hù)的防水性能，嚴(yán)重者誘發(fā)塌方，危及工程安全。不重視監(jiān)測成果未把監(jiān)測信息反饋于指導(dǎo)施工，必然導(dǎo)致施工的盲目性。城市地下工程施工，對區(qū)域的影響還波及鄰近高層建筑，有監(jiān)控分析，有控制和對應(yīng)措施才能防患于未然。

（2）采用“堆噴混凝土”取代“噴射混凝土”，不能及時(shí)進(jìn)行注漿填充同圍巖之間的孔隙，人為增大結(jié)構(gòu)荷載，造成塌方漏水，或人為加大速凝劑用量，以降低混凝土的后期強(qiáng)度為代價(jià)，嚴(yán)重影響工程使用壽命。

（3）安裝初支格柵鋼拱架工作流程不規(guī)范，對于各構(gòu)件之間的連接不牢固、縱向筋和鋼筋網(wǎng)焊接與安設(shè)不符合設(shè)計(jì)要求。單線二襯頂部的“月牙”孔隙，二拱兩柱結(jié)構(gòu)的拱部交叉點(diǎn)形成的凹陷，正是結(jié)構(gòu)頂部的天然積水坑。對結(jié)構(gòu)增加荷載并通過此積水坑將出水段的水流至非出水段的防水板破損處形成漏水點(diǎn)。違背“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤測量”的十八字原則，洞體較長時(shí)間處于“開放”狀態(tài)，未及時(shí)“閉合”，加速收斂變形，甚至導(dǎo)致隧道塌方冒頂。

（4）盲目使用大管棚，不結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析，將結(jié)構(gòu)的高度人為的抬高，加大施工的難度，延誤工期，提高造價(jià)。對工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和地下管線、鄰近建筑和橋基礎(chǔ)等情況調(diào)查研究不夠，未能采取有效的對策，造成地而沉降過大，誘發(fā)次生災(zāi)害。CRD或CD法中隔壁或中板縱向筋間距過大及不噴混凝土，受力差。

3.2應(yīng)對措施

要結(jié)合工程所處的環(huán)境以及隧道本身的條件進(jìn)行地表下沉控制基準(zhǔn)值的制定。綜合環(huán)保要求、施工安全、工期、造價(jià)等因素選擇施工工法。強(qiáng)調(diào)采用預(yù)加固措施（超前管棚、錨桿、注漿、冷凍等）。隧道支護(hù)應(yīng)考慮時(shí)間和空間效應(yīng)。隧道開挖后應(yīng)盡早提供具有足夠剛度和早強(qiáng)的初期支護(hù)，以控制圍巖變形。盡早施作仰拱、封閉成環(huán)，仰拱距工作而的距離越近越好，最大不宜大于一倍洞徑。一般情況下二次襯砌在圍巖和初期支護(hù)變形基木穩(wěn)定后施工作業(yè)，但在采取輔助措施后，尚未滿足穩(wěn)定性要求的，則可提前施作二次襯砌（由于淺埋隧道荷載較明確，提前施作二襯是可能的）。加強(qiáng)監(jiān)控量測及時(shí)信息反饋，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)襯砌形式應(yīng)采用復(fù)合式襯砌形式。

4　結(jié)束語

綜上所述，淺埋暗挖技術(shù)在我國隧道工程中得到了廣泛的應(yīng)用。由于暗挖工程的地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，影響其施工效果的因素很多，因此在進(jìn)行淺埋暗挖法施工技術(shù)時(shí)，要結(jié)合工程當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，選擇合適的施工工藝，把握好施工過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而保證淺埋暗挖的質(zhì)量。

[1]邢康寧，張欣艷.隧道施工中淺埋暗挖法施工技術(shù)的發(fā)展探究[J].中外建筑，2014（5）：128～129.

[2]宋小靜.淺埋暗挖法施工技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2013（27）.

[3]朱述鵬，馬麗萍.地鐵大斷面區(qū)間淺埋暗挖法施工技術(shù)研究[J].中華建設(shè)，2011（9）：200～201.

[4]呂波.淺談城市地下結(jié)構(gòu)淺埋暗挖法施工技術(shù)[J].天津市政工程，2009（2）：35～37.

TU94

A

1673-0038（2015）23-0300-02

2015-5-23