地鐵隧道暗挖施工技術(shù)改進(jìn)的方法研討

王嵐

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)城市化的發(fā)展進(jìn)程也得到了有效提升。在高效的城市化建設(shè)中，城市交通是其中的重組成要部分。我國(guó)大多城市的交通壓力較大，地鐵的應(yīng)用在一定程度上有效地緩解了城市交通壓力，也使地鐵逐漸成為城市中最便利的出行方式。高效的地鐵施工技術(shù)是確保地鐵工程質(zhì)量的關(guān)鍵，在當(dāng)前的地鐵施工技術(shù)中，較為常見(jiàn)的施工技術(shù)是隧道暗挖技術(shù)，暗挖施工技術(shù)也是進(jìn)行地鐵施工時(shí)必須熟練掌握的技術(shù)。地鐵隧道暗挖施工技術(shù)雖然較為常用，但也存在相應(yīng)的不足和缺陷，為保證地鐵施工的質(zhì)量，改進(jìn)地鐵隧道暗挖的施工技術(shù)勢(shì)在必行。

一、 地鐵施工工程范例和施工技術(shù)改進(jìn)要求

1.工程概述

范例地鐵全長(zhǎng) 20km，地鐵沿線(xiàn)有 17 座車(chē)站，施工地層以粉細(xì)砂、中粗砂、粉質(zhì)粘土等土質(zhì)為主。根據(jù)地鐵工程的實(shí)際情況、地質(zhì)條件、周邊環(huán)境等條件，此次施工中應(yīng)用盾構(gòu)淺埋暗挖法的施工區(qū)間隧道大約20 個(gè)。施工時(shí)每個(gè)區(qū)間隧道的斷面開(kāi)挖跨度約在6.2m～15.2m之間，施工時(shí)的沉降值約在10mm～200mm 之間。部分施工地段的洞頂為砂層，開(kāi)挖時(shí)會(huì)出現(xiàn)地表沉降擴(kuò)大的情況，當(dāng)?shù)乇沓两登闆r出現(xiàn)在橫向和縱向的施工范圍并超出開(kāi)挖的兩側(cè)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)沉降裂縫。為確保地鐵工程的隧道暗挖施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，需對(duì)隧道暗挖施工技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和完善，以此保證地鐵施工的施工質(zhì)量。

2.技術(shù)改進(jìn)要求

開(kāi)挖工序：開(kāi)挖時(shí)應(yīng)用機(jī)械對(duì)全斷面進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)，同時(shí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，將分部開(kāi)挖以及人工開(kāi)挖進(jìn)行有效結(jié)合，能使施工中的開(kāi)挖工序達(dá)到工廠(chǎng)化管理。

支護(hù)工序：在混凝土管片設(shè)置后進(jìn)行壁厚注漿，能提升地鐵隧道暗挖施工的安全管理程度，壁厚注漿的主要工序包括噴混凝土、錨桿設(shè)置、鋼拱架布設(shè)、鋼筋網(wǎng)布設(shè)、模筑混凝土。

防水工序：在注漿基礎(chǔ)上應(yīng)用土壓、水壓平衡控制法，對(duì)混凝土管片和膨脹橡膠止水帶進(jìn)行有效設(shè)置，能使?jié)仓幕炷辆邆湎鄳?yīng)的防水性能，以此確保地鐵施工完工后的隧道質(zhì)量。

地表沉降控制：在地鐵施工的初期支護(hù)中，為防止隧道變形下沉的情況加劇，在土壓平衡控制的基礎(chǔ)上，可應(yīng)用地表沉降控制技術(shù)來(lái)減緩地表的下沉量和控制工作面的變形，用以保證工程的沉降控制數(shù)據(jù)為 30mm 以下。

二、地鐵施工中隧道暗挖施工技術(shù)的改進(jìn)方法

1.開(kāi)挖技術(shù)

隧道開(kāi)挖時(shí)，在施工隧道中的相應(yīng)位置埋設(shè)小導(dǎo)管可形成注漿護(hù)頂。開(kāi)挖時(shí)應(yīng)用人工分臺(tái)階開(kāi)挖方式，上下臺(tái)階之間的距離約為洞徑的1.5 倍，在進(jìn)行上導(dǎo)臺(tái)階開(kāi)挖時(shí)，可采用管棚進(jìn)行護(hù)頂，當(dāng)施工隧道上方的情況正常時(shí)，能有效降低施工隧道的塌方事故發(fā)生率。地鐵隧道暗挖施工開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)使用有效的開(kāi)挖技術(shù)加強(qiáng)掌子面的穩(wěn)定性，以此確保施工時(shí)整個(gè)隧道的穩(wěn)定性。另外，當(dāng)下半斷面處于面積較大且地質(zhì)條件不好的區(qū)域時(shí)，可在暗挖施工技術(shù)中融入 CRD 施工技術(shù)，用以保護(hù)施工隧道頂部，同時(shí)利用土壓平衡確保掌子面和圍巖的穩(wěn)定性，以此確保整個(gè)施工隧道的穩(wěn)定性，有利于進(jìn)行全斷面開(kāi)挖施工。

2.支護(hù)技術(shù)

隧道開(kāi)挖時(shí)，支護(hù)技術(shù)非常重要，目前較為常用的支護(hù)技術(shù)為復(fù)合襯砌支護(hù)法。在地鐵暗挖施工過(guò)程中，初期的支護(hù)方式是將人工操作、噴射混凝土、鋼拱架支護(hù)等技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，從而形成隧道暗挖承載結(jié)構(gòu)體，以確保能承受暗挖施工過(guò)程中產(chǎn)生的載荷。初期的支護(hù)結(jié)構(gòu)屬于柔性支護(hù)體，雖然存在一定的安全隱患，但它能將施工中的位移距離控制在相應(yīng)范圍內(nèi)，在一定程度上能保障隧道暗挖施工工程的穩(wěn)定性。二次襯砌支護(hù)是將模板臺(tái)車(chē)、現(xiàn)場(chǎng)模筑混凝土、初期支護(hù)相結(jié)合，達(dá)到共同承載地鐵隧道永久荷載的目的。另外，在地鐵隧道暗挖施工過(guò)程中，開(kāi)挖和頂管片襯砌拼裝等工作需在盾殼的保護(hù)下進(jìn)行，以此保證混凝土的抗?jié)B性能，同時(shí)提升隧道支護(hù)的穩(wěn)定性和可操作性。

3.防水技術(shù)

隧道開(kāi)挖過(guò)程中，施工隧道的防水，是運(yùn)用盾構(gòu)機(jī)將壓力施加到工作面上，使土壓力和水壓力保持平衡，最終達(dá)到土層內(nèi)的水無(wú)法滲進(jìn)隧道的過(guò)程。在進(jìn)行地鐵隧道暗挖施工時(shí)，若隧道開(kāi)挖前出現(xiàn)涌水的情況，可采用預(yù)注漿的方式來(lái)控制隧道開(kāi)挖面的涌水量。如果施工過(guò)程中遇到含水地層，可應(yīng)用注漿技術(shù)進(jìn)行堵水，而將 PVE 防水塑料板置于模筑襯砌后面，也能達(dá)到防水效果。

4.地表沉降控制技術(shù)

地鐵是城市交通系統(tǒng)中的重要部分，因此地鐵常常位于城市的交通主干道和建筑密集地區(qū)，一旦出現(xiàn)地表沉降問(wèn)題，將會(huì)引發(fā)極大的工程事故，造成人員、經(jīng)濟(jì)等方面的傷亡和損失。在隧道暗挖施工時(shí)，使用地表沉降控制技術(shù)，能有效控制隧道周?chē)霈F(xiàn)位移現(xiàn)象，避免出現(xiàn)地層應(yīng)力場(chǎng)變化的情況，影響到地鐵周?chē)鷩鷰r的巖層承載力。隧道暗挖施工過(guò)程中遇到地質(zhì)條件較差的區(qū)域時(shí)，可在開(kāi)挖工作面的位置，通過(guò)維持土壓力和水壓力的隧道暗挖平衡性，來(lái)抑制土層的位移和減少情況。而針對(duì)因?yàn)槌谝鸬牡乇沓两祮?wèn)題，可對(duì)開(kāi)挖部位進(jìn)行填充，從而釋放圍巖應(yīng)力。

三、地鐵施工中隧道暗挖施工的技術(shù)要點(diǎn)

1.暗挖施工技術(shù)原理

在地鐵施工建設(shè)中，暗挖施工技術(shù)最為常見(jiàn)，而盾構(gòu)機(jī)則是地鐵施工作業(yè)的主要機(jī)械設(shè)備，盾構(gòu)機(jī)由挖掘系統(tǒng)、穩(wěn)定支撐系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)組成。在盾構(gòu)機(jī)不斷向前挖掘的過(guò)程中，支撐穩(wěn)定系統(tǒng)對(duì)挖掘的孔洞進(jìn)行保護(hù)，注漿系統(tǒng)在盾構(gòu)機(jī)尾部對(duì)隧道圍巖進(jìn)行加強(qiáng)是盾構(gòu)施工技術(shù)的作業(yè)原理，盾構(gòu)機(jī)各項(xiàng)原理的有效運(yùn)行，能使地鐵隧道的挖掘和支撐得到加強(qiáng)，保證地鐵隧道的施工質(zhì)量。

2.盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工技術(shù)

在城市地鐵的施工建設(shè)中，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)是較為關(guān)鍵的施工環(huán)節(jié)，同時(shí)盾構(gòu)掘進(jìn)施工技術(shù)也是地鐵施工中的技術(shù)要點(diǎn)。盾構(gòu)掘進(jìn)的過(guò)程是地鐵施工中盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞之前的重要工作，盾構(gòu)掘進(jìn)的施工原則是降低暗挖施工時(shí)對(duì)四周環(huán)境和周?chē)馏w的影響，而盾構(gòu)掘進(jìn)的技術(shù)關(guān)鍵是保證暗挖開(kāi)挖面的穩(wěn)定性。在盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)的控制是盾構(gòu)掘進(jìn)階段的重要環(huán)節(jié)，而對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)控制的主要內(nèi)容包括注漿量、注漿方式、盾構(gòu)坡度等。另外，為確保施工中盾構(gòu)開(kāi)挖面的穩(wěn)定性，在參數(shù)優(yōu)化和匹配的前提下，可進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，以此達(dá)到保證隧道暗挖施工開(kāi)挖面穩(wěn)定的目的。

3.盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出施工場(chǎng)地技術(shù)

在地鐵隧道暗挖施工的過(guò)程中，盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入地鐵施工洞時(shí)需確定技術(shù)要點(diǎn)和參數(shù)，同時(shí)嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞技術(shù)，如此才能確保盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞和施工的安全性和穩(wěn)定性。在地鐵隧道暗挖施工的過(guò)程中，對(duì)盾構(gòu)機(jī)軸線(xiàn)進(jìn)行不斷修正，能保證施工的隧洞方向和隧洞長(zhǎng)度符合施工要求。而在盾構(gòu)機(jī)出洞前，審查和控制盾構(gòu)機(jī)技術(shù)并提前做好出洞準(zhǔn)備，能加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)機(jī)的防護(hù)。

4.不良地質(zhì)隧道暗挖施工技術(shù)

地鐵施工在地下進(jìn)行，在施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)遇到不良地質(zhì)層面的情況，此類(lèi)情況會(huì)對(duì)地鐵施工進(jìn)度造成一定影響。在地鐵施工中不良地質(zhì)層面的類(lèi)型主要有淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土等軟土地層。在針對(duì)軟土地層進(jìn)行暗挖施工時(shí)，可采用適當(dāng)向土艙內(nèi)加泥和提高土艙壓力的方法，應(yīng)用這兩種方法對(duì)軟土地層進(jìn)行施工，能有效防止施工時(shí)出現(xiàn)噴砂和正面土體液化的問(wèn)題，確保地鐵隧道暗挖施工的安全并提升暗挖施工的水平和效率。

四、結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)我國(guó)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)得到了有力的發(fā)展，而地鐵在城市交通運(yùn)輸系統(tǒng)中占據(jù)著越來(lái)越重要的位置，也帶動(dòng)了地鐵施工技術(shù)的改革和完善。地鐵隧道暗挖施工技術(shù)在地鐵施工建設(shè)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，高效的地鐵隧道暗挖施工技術(shù)，不僅能提升地鐵施工的質(zhì)量，還能保證地鐵運(yùn)行中的安全性和穩(wěn)定性。