淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)的探討

張亦山

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淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)的探討

張亦山

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淺埋暗挖法是第四紀(jì)軟弱地層內(nèi)隧道修建的主要方式，其能夠加固地層，對(duì)圍巖自承能力進(jìn)行合理調(diào)動(dòng)。該施工技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于靈活多變、不拆遷、無(wú)交通影響、無(wú)環(huán)境破壞及較低綜合造價(jià)等。為此，在隧道施工中得到了廣泛應(yīng)用。本文主要對(duì)隧道淺埋暗挖法的概況、施工工藝及注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析與探究。

淺埋暗挖；隧道施工

一、淺埋暗挖法的概況

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。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)）和噴錨作為初期支護(hù)手段，按照十八字原則進(jìn)行施工，稱之為淺埋暗挖法。

淺埋暗挖法施工的地下洞室具有埋深淺（最小覆跨比可達(dá)0.2）、地層巖性差（通常為第四紀(jì)軟弱地層）、存在地下水（需降低地下水位）、周圍環(huán)境復(fù)雜（鄰近既有建、構(gòu)筑物）等特點(diǎn)。同時(shí)，經(jīng)過(guò)許多工程的成功實(shí)施，其應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，由只適用于第四紀(jì)地層、無(wú)水、地面無(wú)建筑物等簡(jiǎn)單條件，拓廣到非第四紀(jì)地層、超淺埋（埋深已縮小到0.8m）、大跨度、上軟下硬、高水位等復(fù)雜地層及環(huán)境條件下的地下工程中去。

二、淺埋暗挖法隧道施工工藝

淺埋暗挖法在隧道施工中具有較大作用，既能夠確保地下管線正常使用、地面交通不中斷，同時(shí)不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)工法對(duì)的污染。在施工中應(yīng)基于周圍環(huán)境條件、隧道斷面構(gòu)成、地質(zhì)條件等來(lái)選擇適宜的施工工藝，確保隧道施工的安全性。

1、試驗(yàn)段。因?yàn)樗巺^(qū)域和隧道施工地段地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不確定性，一般均有必要把一段在地質(zhì)特性上有普遍性的區(qū)域當(dāng)做示范段，當(dāng)實(shí)施好結(jié)構(gòu)編制、建設(shè)方案、實(shí)驗(yàn)過(guò)程和測(cè)量的安排等工作之后，將試驗(yàn)地段提前一段時(shí)間開工。把施工進(jìn)程中發(fā)生的地下層和地表面下沉變形、支護(hù)構(gòu)架和圍巖承力分布等與地表面的連帶作用進(jìn)行勘測(cè)、考量和評(píng)估。通過(guò)把試驗(yàn)地段獲取的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行逆向分析還可取得更貼近現(xiàn)實(shí)的圍巖應(yīng)力數(shù)據(jù)，并能夠憑借這些應(yīng)力數(shù)據(jù)做精確的力學(xué)分析核算。依據(jù)對(duì)試驗(yàn)段建設(shè)的評(píng)估和總結(jié)，既可以把原有的施工方案設(shè)計(jì)做以改進(jìn)，還能夠把測(cè)量參數(shù)管理基準(zhǔn)給與檢驗(yàn)。

2、開挖施工。通常對(duì)于山區(qū)隧道的施工采用正臺(tái)階工藝進(jìn)行；城市里和其周邊地帶的普通隧道可選取上臺(tái)階分區(qū)開挖方法或是短臺(tái)階方法；城市地下鐵道列車站、地下大型停車廣場(chǎng)等多跨隧道一般常用柱洞工藝、側(cè)洞工藝或中洞工藝實(shí)施開挖工作。在大跨度暗挖車站的施工建設(shè)中，就是采用中洞法，先對(duì)隧道中間部分進(jìn)行開挖。施工地段勘測(cè)數(shù)據(jù)要快速編織成曲線圖，即畫成位移與時(shí)間曲線的平面坐標(biāo)圖，在代表時(shí)間的曲線橫坐標(biāo)底下標(biāo)明施工序號(hào)及開挖工作面與勘測(cè)斷面的距離。在曲線比較平穩(wěn)的階段，要做數(shù)據(jù)運(yùn)算及回歸評(píng)估，以便估算比較穩(wěn)定時(shí)間段、最大位移數(shù)值，把握位移的內(nèi)在轉(zhuǎn)化的邏輯性。依據(jù)勘測(cè)執(zhí)行基準(zhǔn)和隧道施工每個(gè)區(qū)域的下沉變形執(zhí)行基準(zhǔn)實(shí)施建設(shè)管理。在勘測(cè)數(shù)值超出執(zhí)行基準(zhǔn)時(shí)，必須查找超出標(biāo)準(zhǔn)的理由，特殊情況要將已作出的支護(hù)結(jié)構(gòu)加以強(qiáng)化或優(yōu)化建設(shè)方案。在曲線顯示反轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)，也就是位移參數(shù)發(fā)生反常的快速上漲情況時(shí)，說(shuō)明圍巖和支護(hù)已經(jīng)出現(xiàn)了波動(dòng)情況，此時(shí)，必須加大監(jiān)測(cè)力度并迅速?gòu)?qiáng)化支護(hù)結(jié)構(gòu)。

3、支護(hù)施工。埋暗挖法開挖的隧道通常都實(shí)行重疊式襯砌。在支護(hù)編制時(shí)應(yīng)歸類為三種情況：（1）初始期支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)整體負(fù)荷，第二次支護(hù)只作為安全備用考慮；（2）一次支護(hù)與二次支護(hù)合力承載；（3）初始期的支護(hù)只用作施工階段的暫時(shí)性支護(hù)，第二次支護(hù)當(dāng)做主體承載構(gòu)架。編制時(shí)要把結(jié)構(gòu)編制、施工工藝、支護(hù)模式、配合施工手段等做以整體評(píng)估分析，且依托試驗(yàn)給予證實(shí)，在隧道開挖的整個(gè)階段依據(jù)勘測(cè)數(shù)據(jù)給予持續(xù)優(yōu)化。除此之外，我們還采用巖土鋪固技術(shù)。

三、淺埋暗挖法隧道施工注意事項(xiàng)

1、施工地段監(jiān)控勘測(cè)。在采用淺埋暗挖工藝方法進(jìn)行施工時(shí)，需將施工地段現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)當(dāng)做一項(xiàng)關(guān)鍵性的任務(wù)，且要把開挖現(xiàn)場(chǎng)時(shí)時(shí)刻刻都納入可監(jiān)控的范圍之中。其目的是切實(shí)做好工程建設(shè)的安全保護(hù)和塌陷變形的抑制工作。隧道施工中一般選取位移勘測(cè)參數(shù)并將其當(dāng)做信息控制對(duì)象。執(zhí)行基準(zhǔn)數(shù)值要依據(jù)開挖地段的具體情況來(lái)確定。當(dāng)?shù)孛娼ㄖ艿貙酉鲁恋淖饔枚l(fā)生明顯的變化時(shí)，選取抑制下沉的各種方法都沒有效果或耗費(fèi)相當(dāng)大時(shí)，應(yīng)該再選用增加結(jié)構(gòu)牢固性的方法，且設(shè)定適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)值。

2、要嚴(yán)格基于國(guó)家規(guī)范要求，并結(jié)合操作流程、專項(xiàng)施工方案來(lái)完成模板工程的拆除、安裝作業(yè)施工，模板及其支撐材料的材質(zhì)務(wù)必要符合施工強(qiáng)度、剛度，確保其位置、形狀、尺寸的正確性。為了避免在受力后模板出現(xiàn)下沉或變形，支撐模板的基礎(chǔ)應(yīng)有較大的支撐面積、且堅(jiān)實(shí)。同時(shí)，應(yīng)該將臨時(shí)固定設(shè)施設(shè)置在支撐系統(tǒng)工程及安裝模板中，避免模板傾覆。值得注意的是，為了確保施工過(guò)程保質(zhì)保量，務(wù)必要在上一道工序驗(yàn)收合格之后再進(jìn)行下一道工序施工。務(wù)必要統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一規(guī)劃施工現(xiàn)場(chǎng)的用電， 制定完善的觸電事故應(yīng)急預(yù)案及臨時(shí)用電施工方案。同時(shí)，做好施工現(xiàn)場(chǎng)用電安全宣傳，提高安全用電意識(shí)，用電安全提示標(biāo)識(shí)也必須要做好。

3、圍巖變形引發(fā)地表形變。淺埋隧道由于所埋的深度比較淺，表面覆蓋層比較薄，通常條件下，暗挖法施工的影響會(huì)較大程度地傳遞到地表面。要防止地表面建筑物、地下敷設(shè)的各類線路管網(wǎng)和地面交通設(shè)施受到干擾和損害，一定要充分抑制住地面下部和地表面的下沉和變態(tài)。在變形情況方面，既要注意到因?yàn)樗淼篱_挖給圍巖造成的下沉變形，又要注意到因?yàn)閲鷰r的作用給支護(hù)結(jié)構(gòu)造成的柔軟性變形以及施工各個(gè)時(shí)期所有基礎(chǔ)的下沉所造成的構(gòu)架總體位移。

4、剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)或地層性質(zhì)優(yōu)化。在實(shí)施淺埋暗挖法進(jìn)行隧道施工時(shí)，要把它的支護(hù)過(guò)程最大限度提前安排，支護(hù)的剛度要盡可能地取最大值，這樣可以有效抑制地下層和地表面的下沉。在切實(shí)選取了恰當(dāng)?shù)拈_挖工藝方案和支護(hù)措施之后，還有必要采取間斷地圍巖優(yōu)化和提前支護(hù)等手段。如此可以更有效地抑制底層的下沉變形。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，淺埋暗挖法作為噴錨暗挖法隧道施工的一種，與新奧法相比，未考慮利用圍巖的自承能力，更強(qiáng)調(diào)地層的預(yù)支護(hù)和預(yù)加固，適合于隧道埋深小、松散土質(zhì)圍巖條件下、通過(guò)控制地表沉降來(lái)建造地鐵隧道。解決了隧道由于地下障礙物及周圍環(huán)境（如地表拆遷量大等）等影響無(wú)法使用盾構(gòu)施工、明挖施工時(shí)的諸多難題。通過(guò)相關(guān)隧道施工實(shí)踐，為淺埋暗挖法小斷面隧道施工積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，收集了大量的施工指導(dǎo)數(shù)據(jù)，為今后類似淺埋暗挖隧道施工具有一定的指導(dǎo)意義。

［1］彭澤瑞，郭建國(guó).北京地鐵復(fù)―八線土建工程施工技術(shù)［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2013.