淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)發(fā)展研究

許林虎

（安徽巢湖231500）

一、淺埋暗挖法的原理和優(yōu)勢(shì)

1、原理

淺埋暗挖法是相對(duì)于明挖法存在的，因其具有穩(wěn)定性好、質(zhì)量高等優(yōu)勢(shì)，得以廣泛應(yīng)用。在挖掘之前，先加固主體結(jié)構(gòu)，并在挖掘過(guò)程中測(cè)量隧道強(qiáng)度，從而制定出合適的施工方案。使用注漿工藝使土壤板結(jié)，或借助其他方式推動(dòng)挖掘進(jìn)程。由于地下水會(huì)導(dǎo)致地層下沉，影響斷面穩(wěn)定性，所以，淺埋暗挖法要求無(wú)水作業(yè)，同時(shí)使用降水技術(shù)預(yù)防水的影響。

2、優(yōu)勢(shì)

相較于傳統(tǒng)的明挖法，淺埋暗挖法優(yōu)勢(shì)明顯，主要表現(xiàn)為：（1）適應(yīng)性強(qiáng)。淺埋暗挖法能在不同環(huán)境下使用，施工價(jià)值顯著。而且，也適用于軟弱地質(zhì)，應(yīng)用效果比明挖法突出。（2）操作簡(jiǎn)便。淺埋暗挖法操作簡(jiǎn)便，有效降低隧道施工難度，加快施工進(jìn)程，提高施工效率，這一優(yōu)勢(shì)在當(dāng)前的應(yīng)用中比較突顯。（3）環(huán)保效果理想。在實(shí)際應(yīng)用中，淺埋暗挖法的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在環(huán)保方面。實(shí)踐證實(shí)，淺埋暗挖法不是明挖進(jìn)行的，所以，不僅能減少污染物的出現(xiàn)，也具有良好的消音效能，進(jìn)而降低對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，提升環(huán)保效果。

二、淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)的發(fā)展

1、運(yùn)用范圍

分析得知，淺埋暗挖隧道施工技術(shù)的運(yùn)用范圍為第四紀(jì)軟弱地層。淺埋暗挖隧道施工技術(shù)并不適用于所有地質(zhì)，由于地面環(huán)境、地質(zhì)條件易變和繁雜，因此，在使用該施工技術(shù)之前，需要進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)勘察隧道地面的情況，同時(shí)，結(jié)合支護(hù)材質(zhì)、地層及周?chē)ㄖ?，進(jìn)行詳細(xì)地調(diào)查。將調(diào)查報(bào)告作為隧道工程的施工依據(jù)，確保施工規(guī)劃有效、科學(xué)，進(jìn)一步提高隧道工程的施工質(zhì)量。

2、實(shí)現(xiàn)有效荷載

在隧道施工中，使用該技術(shù)手段可調(diào)整巖石的負(fù)荷水平，且多使用短進(jìn)尺挖掘。在工程的初始階段，要先進(jìn)行封閉成環(huán)，用巖石和前期的支護(hù)結(jié)構(gòu)，聯(lián)合組成支護(hù)體系，待試洞變形穩(wěn)定后，再進(jìn)行二次襯砌。對(duì)于工程特殊的荷載，僅使用前期支護(hù)是很難滿足荷載要求的，必須進(jìn)行一次、二次襯砌后，才能實(shí)現(xiàn)荷載的承擔(dān)目的。如此一來(lái)，可有效規(guī)避無(wú)法預(yù)測(cè)施工問(wèn)題的出現(xiàn)。

3、運(yùn)用現(xiàn)狀

淺埋暗挖隧道施工技術(shù)已在隧道施工中使用了20年，在施工技術(shù)上已積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。例如，淺埋暗挖相關(guān)技術(shù)的開(kāi)挖方法較多，并廣泛用于不同工程的施工中。而且，該技術(shù)也不會(huì)影響交通運(yùn)輸?，F(xiàn)階段，該技術(shù)也順應(yīng)著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，能安全、高效地開(kāi)挖大跨度隧道。在淺埋暗挖法的諸多工藝中，正臺(tái)階法利用率較高，同時(shí)，還包括CRD法、超前臺(tái)階法等。

三、淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)的應(yīng)用

1、中洞法暗挖技術(shù)

通過(guò)對(duì)施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，及對(duì)國(guó)外隧道施工經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，將中洞法暗挖技術(shù)運(yùn)用到了地鐵5號(hào)線的車(chē)站修建中。所謂中洞法，是指率先挖掘隧道中部，由于中洞跨度大，實(shí)際使用中可利用CRD法、CD法，并依據(jù)短臺(tái)階、小分塊的原則開(kāi)展施工。一旦中洞隧道的前期支護(hù)施工結(jié)束，必須在第一時(shí)間進(jìn)行二次襯砌，憑此完成地層結(jié)構(gòu)的支撐工作。實(shí)際施工中，可借助洞內(nèi)逆作法，便于控制變形的巖體，保護(hù)周?chē)ㄖ铩?/p>

從線路平面布置對(duì)隧道工程的影響來(lái)看，兩線并行是應(yīng)用最廣、效益最高的方案。這是因?yàn)楫?dāng)隧道跨度≥12m時(shí)，使用的短臺(tái)階、長(zhǎng)臺(tái)階施工技術(shù)會(huì)影響隧道施工進(jìn)程，降低隧道穩(wěn)定性。另外，當(dāng)水平拱腳力度大時(shí)，隧道拱頂會(huì)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，不僅會(huì)影響隧道安全性，還會(huì)導(dǎo)致隧道坍塌，威脅施工人員的生命安全。因此，對(duì)于跨度比較大的隧道工程來(lái)講，跨度越大挖掘難度也就越大，當(dāng)跨度＞7m時(shí)，可使用CD法施工，也就是建立中隔墻。如果隧道跨度大，CD法將無(wú)法發(fā)揮應(yīng)用效應(yīng)，這時(shí)可使用CRD法，在中間墻增設(shè)臨時(shí)的仰拱，該方法稱為交叉中隔墻法。?

2、平頂直墻暗挖技術(shù)

通常情況下，在隧道出口、入口施工時(shí)，常遇到鋪設(shè)于地下的構(gòu)筑物，比如燃?xì)夤艿馈崃艿赖?。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，多使用增大地鐵線路縱坡的手段，間接增加隧道的下埋深度。這時(shí)，一旦地下水位高，就會(huì)加大降水難度。基于此，可使用平頂直墻暗挖技術(shù)。相關(guān)實(shí)踐證實(shí)，下穿現(xiàn)有結(jié)構(gòu)時(shí)，利用不留或少留間隔土的形式，可減少對(duì)工程結(jié)構(gòu)的不良影響。

3、PBA 技術(shù)

在歸納隧道施工經(jīng)驗(yàn)的前提下，我國(guó)設(shè)計(jì)人員也作出了以下思考：先創(chuàng)建分離導(dǎo)洞，在導(dǎo)洞開(kāi)展支護(hù)樁施工，再采用加拱暗挖技術(shù)，該方法稱為PBA工法?，F(xiàn)如今，我國(guó)已榮獲該項(xiàng)技術(shù)專(zhuān)利，而且也用于多項(xiàng)隧道工程中，其優(yōu)勢(shì)為不受地層擾動(dòng)影響。

4、側(cè)壁導(dǎo)坑法

側(cè)壁導(dǎo)坑法又稱眼鏡工法，因?yàn)槎删€設(shè)置于區(qū)間，部分渡線隧道寬于14m、高于10m。這種情況下，中隔壁法、交叉隔壁法都不適用，而側(cè)壁導(dǎo)坑法最為合適。首先，先開(kāi)挖兩個(gè)側(cè)洞，然后再開(kāi)挖中拱，接著是落地位仰拱，形成封閉性的環(huán)型支護(hù)，由多個(gè)小洞組成大洞。此過(guò)程中，每個(gè)小隧道的斷面都比較小，不但能提高施工安全性，還能保障施工沉降量。側(cè)壁導(dǎo)坑法的缺點(diǎn)是施工方法復(fù)雜，需要投入大量的人力、物力和財(cái)力。盡管如此，側(cè)壁導(dǎo)坑法也是大斷面隧道工程最合理的施工方法。

5、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)

隧道施工中使用淺埋暗挖法時(shí)，需要對(duì)工程進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控量測(cè)，從而提高隧道工程的安全性。通過(guò)監(jiān)控和量測(cè)隧道工程，及時(shí)了解隧道工程各項(xiàng)結(jié)果的準(zhǔn)確性、支護(hù)強(qiáng)度，預(yù)防安全事故的發(fā)生。同時(shí)，有效監(jiān)控量測(cè)隧道工程，還能合理選用施工技術(shù)，科學(xué)指導(dǎo)施工過(guò)程，并為工程竣工驗(yàn)收提供可靠、詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工程的施工過(guò)程，預(yù)防沉降量超過(guò)安全范圍、支護(hù)強(qiáng)度不符合要求現(xiàn)象的出現(xiàn)。一旦施工過(guò)程中發(fā)生此類(lèi)情況，需要即刻采用相關(guān)措施解決，減少給工程帶來(lái)的負(fù)面影響。

6、輔助施工技術(shù)

⑴二襯背后灌漿和初支技術(shù)。自隧道工程施工后，就存在土體下沉、擾動(dòng)等情況，若不及時(shí)采用有效措施處理，就會(huì)增加地表下沉問(wèn)題的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。例如：在首都8線工程施工時(shí)，在設(shè)計(jì)、施工期間增加了背后灌漿，也就是在初支施工過(guò)程中，將灌漿管鋪設(shè)于指定位置，當(dāng)封閉段、挖掘面穩(wěn)定時(shí)，需要及時(shí)灌漿至背部，便于有效控制下沉問(wèn)題。為提高隧道工程穩(wěn)定性，要在管棚使用時(shí)，明確管棚間距和數(shù)量，以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。隧道工程屬于地下工程，如果埋深較淺，就會(huì)影響荷載和地表。所以，在隧道工程施工期間，需要在超前管棚支護(hù)基礎(chǔ)上，嚴(yán)格把控初次襯砌、二次襯砌的安全性。

⑵灌漿技術(shù)。灌漿技術(shù)常用于隧道施工中，尤其是近期，前進(jìn)式、深孔后退式技術(shù)已獲得一定成效。一般來(lái)講，深孔灌漿能達(dá)到14m，最長(zhǎng)能達(dá)到50m。從實(shí)踐來(lái)看，灌漿材料包括水泥漿、無(wú)收縮漿液、改性水玻璃漿液等，將灌漿技術(shù)用于砂卵石地層，可使其強(qiáng)度和無(wú)砂混凝土相同。

⑶降水技術(shù)。從上述得知，淺埋暗挖法的要求是無(wú)水作業(yè)，在含有地下水的地層使用時(shí)，必須選用合適的降水技術(shù)。當(dāng)前，常用的降水技術(shù)為管井降水，如若管井布設(shè)時(shí)遇到阻擋物，可使用輻射井降水技術(shù)。首先，打造深井，確保直徑在3m左右，結(jié)合井內(nèi)的積水情況，按照多層多排的方式布設(shè)輻射水平井管。其次，用泵抽干井內(nèi)的水。對(duì)于滲水系數(shù)小的地層，可使用真空井點(diǎn)技術(shù)。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)憑借操作簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，在各工程廣泛使用。雖然我國(guó)近年來(lái)在該技術(shù)的應(yīng)用上已具備健全的機(jī)制，但是隨著隧道工程規(guī)模的擴(kuò)大以及面積的增加，已無(wú)法滿足現(xiàn)代工程的需求。因此，需要相關(guān)人員進(jìn)行深入探究，從而提高施工技術(shù)水平，保障施工質(zhì)量。