小斷面水工隧洞淺埋暗挖法施工技術(shù)淺析

【摘要】隨著當(dāng)今我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展以及水利項(xiàng)目的日益增多，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，因此這就對區(qū)域供水、輸水、配水造成很大壓力，為緩解區(qū)域用水壓力，我國各省陸續(xù)上馬了很多水利工程項(xiàng)目，其中在水工隧洞施工過程中，淺埋暗挖隧洞施工技術(shù)是重要的施工技術(shù)之一。淺埋暗挖法隧洞工程施工技術(shù)的應(yīng)用，在很大程度上滿足了人們對隧洞使用安全性的最終需求。本文針對水工隧洞淺埋暗挖法施工技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了分析，旨讓更多的技術(shù)人員對水工隧洞施工技術(shù)有更進(jìn)一步的了解。

【關(guān)鍵詞】小斷面；水工；淺埋暗挖；隧洞

引言

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，具有埋深淺、地層巖性差、存在地下水、周圍環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)。隧道穿過地層主要為卵礫石層，圍巖結(jié)構(gòu)松散，不易成洞。但是由于造價低、拆遷少、靈活多變、無須太多專用設(shè)備及不干擾地面交通和周圍環(huán)境等特點(diǎn)，淺埋暗挖法在全國類似地層和各種地下工程中得到廣泛應(yīng)用。

1.隧道施工技術(shù)中淺埋暗挖法的發(fā)展歷程

1.1淺埋暗挖法的概述

在隧道施工較常用的幾種方法中，暗挖法又分為淺埋暗挖法和盾構(gòu)法兩種，但是由于盾構(gòu)法的機(jī)械設(shè)備價格比較昂貴，會增大工程總體造價，所以在大部分隧道工程施工中，都比較習(xí)慣采用淺埋暗挖法進(jìn)行施工。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（管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測）進(jìn)行施工，稱之為淺埋暗挖法?，F(xiàn)階段，隨著隧道工程項(xiàng)目的不斷增多，推動了淺埋暗挖法的發(fā)展，可以說這種方法是一種獨(dú)具中國特色并符合中國國情的施工技術(shù)，在開挖之后做到及時支護(hù)，并封閉成環(huán)，借此來使初期支護(hù)與圍巖結(jié)構(gòu)形成聯(lián)合支護(hù)體，這樣便可以控制圍巖變形過大的情況發(fā)生，當(dāng)初期支護(hù)沉降穩(wěn)定之后，便可以進(jìn)行二次支護(hù)，從而完成整個隧道斷面的施工。

1.2淺埋暗挖法的基本原理

淺埋暗挖法沿用新奧法 （New Austrian Tunneling Method）的基本原理，采用復(fù)合襯砌，初支承擔(dān)全部基本荷載，二襯作為安全儲備，初支、二襯共同承擔(dān)特殊荷載；采用多種輔助工法，超前支護(hù)，改善加固圍巖，調(diào)動部分圍巖自承能力；采用不同開挖方法及時支護(hù)封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系；采用信息化設(shè)計與施工。

1.3淺埋暗挖法施工步驟：

施工準(zhǔn)備——超前小導(dǎo)管布設(shè)——注漿——土方開挖——格柵/鋼拱架架立——鋼筋網(wǎng)片、連接筋——噴射混凝土——防水施工——二次襯砌。

1.4淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)的特點(diǎn)

（1）易于引起地表的形變。淺埋暗挖法施工中由于埋深較淺，隧洞施工區(qū)域到地表之間的覆蓋層也相對更薄，相較于其他深埋施工方法而言，其在施工過程中更容易對地表層造成影響，即施工中所產(chǎn)生的圍巖結(jié)構(gòu)變形會經(jīng)過傳導(dǎo)，使地表同樣發(fā)生形變，基于這樣的特點(diǎn)，在實(shí)際施工中應(yīng)注意采取一定的加固措施，做好對地表形變的控制，尤其要避免對地表建筑物結(jié)構(gòu)以及近地表埋設(shè)的各種管線網(wǎng)絡(luò)的影響，防止對地表交通運(yùn)行的影響以及各類安全事故的發(fā)生。

（2）支護(hù)工作宜及早進(jìn)行。由于淺埋暗挖施工易于造成地表下沉的特性，在實(shí)際施工一般適宜及早進(jìn)行支護(hù)工作，并應(yīng)在條件允許的范圍內(nèi)最大限度的提升工程支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度，同時應(yīng)結(jié)合對施工區(qū)域圍巖的改善與優(yōu)化，全面保證隧道及圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與可靠性，以實(shí)現(xiàn)對施工現(xiàn)場基礎(chǔ)變形及地表變形的有效控制。

1.5淺埋暗挖法的應(yīng)用現(xiàn)狀

隧道施工中的淺埋暗挖技術(shù)到現(xiàn)在以經(jīng)有二十多年的歷史了，施工技術(shù)方面已經(jīng)具備非常豐富的經(jīng)驗(yàn)。例如，當(dāng)今的淺埋暗挖技術(shù)就具有非常高的靈活性和多變性，同時對交通也不會具有較多的影響。也非常適合當(dāng)今我國的國情。

2.淺埋暗挖法在隧道施工中的實(shí)際應(yīng)用

2.1中洞法暗挖技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

在對以往施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，并對國外先進(jìn)的隧道建設(shè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行借鑒的基礎(chǔ)上，將中洞法暗挖技術(shù)應(yīng)用于北京地鐵5號線大跨度暗挖車站的施工建設(shè)中。所謂的中洞法具體是指先對隧道的中間部分進(jìn)行開挖，因中洞的跨度都相對較大，在實(shí)際施工中可以采用CRD法或是CD法，并遵循短臺階、小分塊、早成環(huán)的原則進(jìn)行施工，當(dāng)中洞隧道的初期支護(hù)工作完成之后，應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行二次襯砌，借此來實(shí)現(xiàn)對地層結(jié)構(gòu)的剛性支撐，具體施工時可采用洞內(nèi)逆作法，這樣有助于初期沉降變形的控制，還能對鄰近的構(gòu)筑物起到一定的保護(hù)作用。

2.2雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工方法

側(cè)導(dǎo)洞分上下兩個臺階分別開挖。采用人工風(fēng)鎬開挖上臺階，挖出的土方翻入下臺階，用翻斗車運(yùn)至垂直提升臺，在析架電動葫蘆的驅(qū)動下垂直提升到指定位置。當(dāng)挖出的上臺階長度達(dá)到兩三米時安裝初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，在兩側(cè)洞安裝鋼架橫撐作為臨時支撐，最后封閉成環(huán)。兩洞之間的部分也按側(cè)洞的方式開挖，開挖后在拱部安裝鋼架支撐，使側(cè)洞與拱部連成一環(huán)向支撐體系。用自制仰拱底模施作二次襯砌仰拱，用襯砌臺架安裝鋼模形成邊墻和拱圈，泵送混凝土。施作仰拱時在初支背后同步注漿，以免地表產(chǎn)生嚴(yán)重的沉降現(xiàn)象。澆筑時要不定時的檢查監(jiān)督，運(yùn)用信息手段實(shí)時監(jiān)測現(xiàn)場情況，施工完畢后盡快轉(zhuǎn)移格柵支撐，施作該段二次襯砌。兩側(cè)導(dǎo)坑宜錯開3-5m進(jìn)行澆筑，中間土體開挖初期支護(hù)與最前面?zhèn)葘?dǎo)坑開挖面錯開6-10m。

2.3輔助施工措施

輔助施工措施的合理運(yùn)用是保證淺埋暗挖法施工順利開展的重要條件，同時，輔助施工措施的合理選擇與應(yīng)用也能夠幫助工程建設(shè)方實(shí)現(xiàn)對工程造價的有效控制，進(jìn)而對工程效率與進(jìn)度造成一定的影響。輔助施工措施的選用應(yīng)以實(shí)際地質(zhì)條件與施工需求為依據(jù)，在選擇時應(yīng)遵循簡單措施優(yōu)先選用，多種措施靈活結(jié)合的策略，以保證工程施工整體質(zhì)量與安全性。

2.4淺埋暗挖法的常見支護(hù)模式

應(yīng)用淺埋暗挖法進(jìn)行隧道支護(hù)的過程中一般會選擇重疊式襯砌的支護(hù)方式，根據(jù)實(shí)際的施工條件與需求，

主要有三種不同的支護(hù)模式：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性支護(hù)，第二次支護(hù)當(dāng)做主體承載構(gòu)架。為了確保支護(hù)的可靠性，應(yīng)在支護(hù)方案形成后，首先進(jìn)行試驗(yàn)段的檢測，并收集和分析相應(yīng)的數(shù)據(jù)來幫助完善支護(hù)方案，以求獲得最佳的支護(hù)效果。

2.5信息化對淺埋暗挖法技術(shù)的影響

信息化技術(shù)的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了淺埋暗挖技術(shù)的全過程控制，有效地減小了由于地層損失而引起的地表移動變形等環(huán)境問題。不但使施工對周邊環(huán)境的影響降低到最低程度，由于及時調(diào)整、優(yōu)化支護(hù)參數(shù)，提高了施工質(zhì)量和速度，使淺埋暗挖法特點(diǎn)得到更進(jìn)一步的發(fā)揮，為城市地下工程設(shè)計、施工提供了一種非常好的方法，具有重大的社會效益和環(huán)境效益，該方法在總體上達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

3.結(jié)語

綜上所述，淺埋暗挖隧道施工技術(shù)的應(yīng)用，解決了隧道施工過程中的許多技術(shù)難題，極大地促進(jìn)了我國隧道施工的發(fā)展。同時，經(jīng)過許多工程的成功實(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、無水、地面無建筑物等簡單條件，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。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及淺埋暗挖施工技術(shù)的應(yīng)用日益成熟，一些原有的施工技術(shù)規(guī)范已然不能滿足日趨復(fù)雜的隧道工程建設(shè)，這就為研究淺埋暗挖法技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用方法規(guī)范，提出了更高的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]周劍.淺埋暗挖地鐵隧道沉降控制與分析[J].黑龍江科技信息，2016，（07）：221.