淺析地鐵隧道施工中淺埋暗挖技術(shù)應(yīng)用

文/王丹，中國水利水電第八工程局有限公司

0 引言

我國的人口不斷由農(nóng)村向城市遷移，城市化規(guī)模越來越大，出現(xiàn)了超大人口的城市，地鐵交通與其他交通運(yùn)輸相比，具有流量大、載客多、效果高、安全性好等諸多優(yōu)勢。發(fā)展地鐵是當(dāng)前各大城市緩解人口運(yùn)輸壓力的主要措施。我國已經(jīng)有諸多城市加入到地鐵交通行列當(dāng)中，如最早的北京和上海，以及一些一線城市，如廣州、深圳、長沙、武漢等。在這種背景之下，加強(qiáng)地鐵施工技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。

將淺埋暗挖法應(yīng)用在地鐵隧道施工過程中，需要施工人員在進(jìn)行施工的同時(shí)，將多種輔助性手段進(jìn)行應(yīng)用，并對周圍的巖石和土石進(jìn)行加固操作，促進(jìn)相應(yīng)穩(wěn)定性的增加，使地鐵隧道的整體支護(hù)能力得到提升。從而保證地鐵工程的施工質(zhì)量，促進(jìn)其穩(wěn)定運(yùn)行，推動行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 工程概況

某市地鐵2號線自起點(diǎn)站至終點(diǎn)站，橫跨該市三個(gè)區(qū)，線路全長29.52km，共設(shè)站24個(gè)，某區(qū)間為第5個(gè)礦山法區(qū)間。

該市城市軌道交通2號線A站～B站區(qū)間起于A站北端，止于B站南端，區(qū)間沿南北走向敷設(shè)，為左右線分離的單洞單線隧道。區(qū)間單線長503.1m，正線線間距14.20m，隧道頂部覆土約9～13m。區(qū)間左線中段正上方設(shè)置一座豎井及橫通道，豎井深約21.4m，正洞及橫通道采用礦山法施工，豎井采用明挖法施工。地下水埋深9～11 m。隧道為馬蹄形斷面形式復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，初期支護(hù)以格柵鋼架為主要承載體系。

2 施工原理

在進(jìn)行隧道施工的過程中，常常會遇到淺埋暗挖施工法，其應(yīng)用可以在一定程度上促進(jìn)隧道施工的質(zhì)量提升，提高隧道的應(yīng)用穩(wěn)定性，對行業(yè)發(fā)展具有重要意義。將這樣的淺埋暗挖技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，需要在施工的過程中，促進(jìn)巖石自身穩(wěn)定能力的充分發(fā)揮，結(jié)合多種支護(hù)方法，將相關(guān)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用，例如：網(wǎng)噴混凝土，管棚，錨桿和格柵等，也需要將注漿過程進(jìn)行及時(shí)的回填，使得其與周邊的巖石和土石等形成相應(yīng)的支護(hù)體系。促進(jìn)軌道的安全運(yùn)行。與此同時(shí)，在使用淺埋暗挖法進(jìn)行施工的過程中，施工人員還要注意將現(xiàn)場檢測工作進(jìn)行安排，要能夠根據(jù)實(shí)際的施工情況，對現(xiàn)場進(jìn)行全面的監(jiān)控，保證能夠?qū)χёo(hù)體系的受力變化情況進(jìn)行全面的及時(shí)的掌握，從而有助于施工過程能夠有針對性的促進(jìn)軌道的穩(wěn)定性加強(qiáng)，促進(jìn)行業(yè)的健康發(fā)展。值得注意的是，在應(yīng)用二襯支護(hù)方法進(jìn)行施工的過程中，施工人員要能夠促進(jìn)隧洞施工的有效完成，保證施工質(zhì)量和效率。

3 施工原則

淺埋暗挖法在地鐵隧道工程施工中應(yīng)用時(shí)，要從下面幾個(gè)方面的原則上進(jìn)行分析：首先根據(jù)施工地層的情況，地面周邊的建筑物特點(diǎn)及機(jī)械設(shè)備的配備情況，通過比選來確定對地層擾動較小且相對經(jīng)濟(jì)、快速的施工方法；其次要重視輔助功法的選擇，對自穩(wěn)性較差的地層，大斷面開挖法為優(yōu)選；再者在地下工程中的挖掘、通風(fēng)以及防水等施工過程中，要根據(jù)地層以及斷面的實(shí)際情況選擇相互適用的設(shè)備和機(jī)械，保證施工過程的快速性和經(jīng)濟(jì)性；并且工序安排要突出及時(shí)性和合理性，嚴(yán)格執(zhí)行淺埋暗挖法 “十八字方針”：管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測。

4 淺埋暗挖技術(shù)在地鐵隧道施工中的應(yīng)用

4.1 試驗(yàn)段施工

在淺埋暗挖施工中，由于隧道圍巖的復(fù)雜性，不穩(wěn)定的特點(diǎn)，需要在隧道施工中進(jìn)行試驗(yàn)段施工。首先，在隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方案、試驗(yàn)段等計(jì)劃后，需要對隧道開挖進(jìn)行試驗(yàn)，在施工過程中主要檢測圍巖變形規(guī)律，如地面沉降、隧道支護(hù)等問題。其次，從隧道試驗(yàn)段施工中獲得的施工參數(shù)，可以準(zhǔn)確地分析圍巖的地質(zhì)類型、巖石性質(zhì)，從而得出合理有效的開挖方案和支護(hù)形式。

4.2 隧道開挖方式

在具體施工過程中，首先需要對開挖方式進(jìn)行選擇。一般來說，對地鐵隧道進(jìn)行施工，都會采用短臺階法或是上臺階分部開挖法進(jìn)行施工活動的開始。但是一旦所面臨的施工地質(zhì)出現(xiàn)大斷面的情況時(shí)，則需要采用單側(cè)壁導(dǎo)坑的方法進(jìn)行施工，也可以使用雙側(cè)壁導(dǎo)坑的施工方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，保證施工過程的順利進(jìn)行。而不同的施工的地段也會對開挖方法的選擇造成影響。例如：施工地點(diǎn)位于地鐵車站附近時(shí)，因?yàn)槠涫┕た臻g受到更多的限制，容易對周圍環(huán)境和人員造成一定的影響，需要施工人員對開挖方法進(jìn)行選擇，采用中洞法或是柱洞法等進(jìn)行施工，也可以采用側(cè)洞法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，從而能夠保證施工過程的順利進(jìn)行。與此同時(shí)，施工人員還應(yīng)該注意在進(jìn)行施工的過程中，盡量減少對施工圍巖的破壞力，減少對土質(zhì)的破壞，增加周邊支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證行業(yè)的健康發(fā)展。

4.3 隧道支護(hù)

淺埋暗挖隧道施工通常多為復(fù)合式襯砌，支護(hù)設(shè)計(jì)可分為三種不同的情況：第一，利用初期支護(hù)來承擔(dān)所有的荷載，而二期支護(hù)則是作為安全的儲備工作；第二，將隧道工程初期支護(hù)作為臨時(shí)支護(hù)，同時(shí)，將二次支護(hù)作為隧道工程支護(hù)主要結(jié)構(gòu)；第三，初期和二期支護(hù)共同作為支護(hù)的承載結(jié)構(gòu)，但支護(hù)方式的選取應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況來進(jìn)行判斷，并在施工中根據(jù)數(shù)據(jù)和信息不斷進(jìn)行調(diào)整和完善。通常情況下，隧道工程開挖施工是在淺層地表進(jìn)行的，因此對于地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要求比較高，一般情況下，隧道工程在淺埋暗挖地段施工中，雙層超前小導(dǎo)管。在實(shí)際施工過程中，通過應(yīng)用小導(dǎo)管進(jìn)行水泥注漿，從而對隧道工程內(nèi)部土體起到擠壓和滲透的作用，當(dāng)泥漿固結(jié)后，即可對土體進(jìn)行約束，促使圍巖結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定，提高其抗?jié)B能力。

4.4 混凝土噴射

在進(jìn)行混凝土的噴射作業(yè)時(shí)，為保證整體質(zhì)量，需連續(xù)進(jìn)行噴射，故需提前做好噴混前的準(zhǔn)備工作。首先需對受噴面進(jìn)行清理，一般先用高壓水沖洗受噴面的浮塵、巖屑，若受噴面遇水容易潮解、泥化時(shí)，采用高壓風(fēng)吹凈受噴面。噴射前需先檢查噴射機(jī)和輸料管，以及風(fēng)、水、電等管線路，將噴射機(jī)就位并進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查噴射機(jī)噴頭等，確保各機(jī)具設(shè)備狀況良好。噴射的混凝土需嚴(yán)格進(jìn)行原材料進(jìn)場檢查，嚴(yán)格按照施工配合比配料，噴射混凝土?xí)r，采用多臺攪拌車運(yùn)輸噴料，以保證連續(xù)噴射?；炷羾娚淝皯?yīng)先噴一層水泥砂漿，待砂漿終凝后再噴射混凝土，埋設(shè)噴層厚度標(biāo)釘。除此以外，還需要注意的是，在混凝土噴射施工過程中，噴射頭應(yīng)該與噴射面保持垂直，并且二者之間的距離應(yīng)該控制在0.6～1m之間，且相關(guān)人員要注意對水量進(jìn)行調(diào)整，對水灰的比例進(jìn)行控制，從而確?；炷恋谋砻婀饣瑵櫇桑秸麩o滑移或干斑等現(xiàn)象。若噴射質(zhì)量檢查不合格，則需進(jìn)行補(bǔ)噴，必要時(shí)調(diào)整配合比，直至質(zhì)量合格為止。

4.5 回填注漿

混凝土噴射完成后，當(dāng)其凝固強(qiáng)度達(dá)到工程設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上后，即可進(jìn)行回填注漿施工，有效控制地面沉降問題。在回填施工中，回填材料為水泥砂漿將初期支護(hù)與圍巖進(jìn)行緊密貼合，同時(shí)將回填注漿壓力控制在0.4MPa以內(nèi)，需要注意的是，在回填施工中，出漿口與隧道開挖的方向是相反的。

5 淺埋暗挖技術(shù)施工中的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防

5.1 坍塌的預(yù)防

隧道坍塌的誘因很多，可導(dǎo)致坍塌的客觀原因可能是地質(zhì)條件特殊，圍巖類別有誤，巖石的巖性不準(zhǔn)確，或者節(jié)理發(fā)育方向非常不利等。主觀原因主要是初期支護(hù)不及時(shí)導(dǎo)致裸巖暴露時(shí)間過長，由局部塌落引發(fā)大規(guī)模坍塌；監(jiān)控量測不到位，未能做到超前預(yù)報(bào)；以及施工安全意識淡薄等由于疏忽性失誤導(dǎo)致隧道坍塌等。施工前要做到細(xì)致分析、排查安全隱患，并采取有效預(yù)防措施。如環(huán)境調(diào)查及地質(zhì)勘察、施工監(jiān)測，做好數(shù)據(jù)分析及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案。同時(shí)加強(qiáng)管理，控制施工活動，規(guī)范施工行為，以減少坍塌風(fēng)險(xiǎn)。

5.2 火災(zāi)預(yù)防

隧道地下施工環(huán)境較為潮濕，易造成線路及設(shè)備短路或電阻過大等問題引起火災(zāi)。隧道施工中一旦發(fā)生火災(zāi)或斷電，由于隧道內(nèi)通風(fēng)量大，會加速火勢蔓延，加之不良的照明條件，不易于人員緊急逃生。所以要加強(qiáng)防火意識宣教，對線路設(shè)備做好排查工作、實(shí)時(shí)監(jiān)測隧道內(nèi)易燃易爆氣體濃度并將消防設(shè)施配備齊全。

5.3 水災(zāi)預(yù)防

隧道的開挖爆破容易引起圍巖狀態(tài)改變，進(jìn)而引起地下水滲流的流徑改變，形成隧道滲漏水水源。再有，隧道施工過程中因擊穿由地下水匯集形成的隱藏水庫也會導(dǎo)致大量涌水事故，一旦涌水不能及時(shí)排出就會造成水災(zāi)。所以要選取有代表性的地質(zhì)勘測點(diǎn)，提高勘測的精準(zhǔn)度，并參照所有勘察資料進(jìn)行設(shè)計(jì)，以防疏漏；嚴(yán)格控制防水材料質(zhì)量；及時(shí)降排隧道圍巖出水，確保施工安全。

6 結(jié)束語

地鐵交通建設(shè)對于緩解我國城市交通壓力具有極為關(guān)鍵的作用。在地鐵隧道施工過程中由于地層損失，對周邊環(huán)境的影響較大，因此對隧道的開挖、支護(hù)、襯砌、排水等提出更高的技術(shù)要求。淺埋暗挖技術(shù)在地鐵隧道中的應(yīng)用，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)、水文條件及工程特點(diǎn)進(jìn)一步發(fā)展和創(chuàng)新，以其特有的優(yōu)勢被廣泛推廣。即保證了地面交通和管線不受影響，也提高了隧道施工的安全性，同時(shí)促進(jìn)了生態(tài)環(huán)保理念的推廣。該技術(shù)在地鐵隧道施工技術(shù)的發(fā)展中，為我們提供了積極、有益的參考價(jià)值。

[1]劉雷雷.地鐵隧道施工中淺埋暗挖技術(shù)的應(yīng)用探討[J].裝備技術(shù)，2017(08)

[2]韓凌光.淺析暗挖法地鐵施工質(zhì)量的影響[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化，20 17(11)