淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)與風(fēng)險(xiǎn)研究

祝月猛

摘 要：淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)常用于城市地鐵隧道開挖施工中，有效地加快了城市地鐵建設(shè)。本文首先論述了淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)的特點(diǎn)，然后分析了多種淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)方法，最后圍繞淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)在實(shí)際施工中面臨的種種風(fēng)險(xiǎn)，提出了針對性的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：淺埋暗挖;地鐵隧道;施工技術(shù);風(fēng)險(xiǎn)控制

中圖分類號：U455.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）29-0127-03

Abstract： The construction technology of shallow-buried and undercut subway tunnels is often used in the excavation of urban subway tunnels， which effectively speeds up the construction of urban subways. This paper first discussed the characteristics of the construction technology of shallow-buried and undercut subway tunnels， and then analyzed a variety of shallow-buried and undercut subway tunnel construction techniques， finally put forward specific risk control measures around the various risks faced by the construction technology of shallow-buried and undercut subway tunnels in actual construction for reference.

Keywords： shallow-buried and undercut;subway tunnel;construction technology;risk control

隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人們?nèi)粘３鲂行枨笤絹碓酵ⅲ鞘薪煌ㄟ\(yùn)行壓力逐漸增大，人們對地鐵交通提出了更高的要求。淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)作為城市地鐵隧道開挖施工常用的一種技術(shù)，本身對周圍建筑擾動較小，不會影響城市正常運(yùn)行[1-2]，因此在城市地鐵建設(shè)中有著較為廣泛的應(yīng)用。本文分析了淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)的內(nèi)容以及面臨的施工風(fēng)險(xiǎn)，這對于推動我國城市地鐵建設(shè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)特點(diǎn)

淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)具有多個(gè)顯著特點(diǎn)[3]。在隧道上部，通常埋土量比較小，技術(shù)實(shí)施方面會遇到各種各樣的地質(zhì)情況，因此人們在實(shí)際應(yīng)用過程中需要多加注意。該項(xiàng)施工技術(shù)通常會面臨比較復(fù)雜的周邊環(huán)境，因此人們需要結(jié)合實(shí)際，靈活采用多種施工方法，有效落實(shí)各種安全保護(hù)措施，從根本上提升施工質(zhì)量。

淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)有多種開挖方法，在遇到不同的斷面情況時(shí)，人們可以靈活選用，因此該施工技術(shù)在斷面開挖方面有著良好的適應(yīng)性，能保障隧道施工效果。淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用方面有著比較大的施工風(fēng)險(xiǎn)管理難度，尤其是在進(jìn)行爆破開挖施工時(shí)，要著重加強(qiáng)爆破控制力度，否則將會對整體技術(shù)的順利實(shí)施帶來非常嚴(yán)重的影響。

淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)對地面交通的干擾一般比較小，不會出現(xiàn)擾民問題，對地下管線的干擾也比較小，因此能夠應(yīng)用在城市中。該施工技術(shù)也有一定缺點(diǎn)需要注意。比如，施工程序一般比較復(fù)雜，其間需要輔以人工開挖，導(dǎo)致整個(gè)施工效率較慢;其還應(yīng)用到爆破技術(shù)，因此對施工安全的要求高，而且對工作人員的專業(yè)技術(shù)水平也有較高的要求。

基于上述分析，在應(yīng)用淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)的過程中，要對現(xiàn)有技術(shù)做好進(jìn)一步改進(jìn)，注重提升該項(xiàng)技術(shù)的自動化水平，從根本上提升隧道施工質(zhì)量，推動我國城市地鐵建設(shè)實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。

2 淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)方法

2.1 臺階法

臺階法是一種比較典型的隧道開挖方法，在當(dāng)下城市地鐵隧道開挖中有著較為廣泛的應(yīng)用。這種施工方法非常靈活，有著比較強(qiáng)的適用性，一般在采用其他開挖方法前，都會采用這種開挖方法作為“打底”。但在實(shí)際采用這種施工方法時(shí)，如果實(shí)際制作的臺階比較多，將會對巖層帶來更大的擾動，因此要結(jié)合實(shí)際，做好臺階數(shù)量的控制。一般在上下臺階之間需要以掌子面穩(wěn)定情況為依據(jù)，其間要做好核心土的預(yù)留工作，土壤高度需要控制在140～160 cm，長度應(yīng)控制在100～150 cm，同時(shí)土的兩側(cè)到邊墻的距離應(yīng)保持在80 cm左右。在實(shí)際作業(yè)時(shí)，應(yīng)遵循以下施工工序。一是要設(shè)置超前支護(hù)，并先對上斷面進(jìn)行開挖，在此基礎(chǔ)上，還需要做好支撐安裝和混凝土噴射處理。二是進(jìn)行下臺階開挖，做好初步支護(hù)，最終封閉形成環(huán)狀。三是在隧道中做好防水施工，整個(gè)施工過程應(yīng)分段進(jìn)行，最后還需要進(jìn)行二次襯砌混凝土的澆筑。

2.2 中隔壁CD法

中隔壁CD法是一種淺埋暗挖地鐵隧道施工方法，將隧道分為兩個(gè)斷面，一般左右兩邊各一個(gè)，每側(cè)均需要先采用臺階法，從隧道頂部開始進(jìn)行開挖，一直開挖到底部，后續(xù)再進(jìn)行爆破作業(yè)，其間需要注意對臨時(shí)的中間隔離墻做好必要的保護(hù)。這一施工方法的工序如下：一是要采用超前小導(dǎo)管，向地層中注漿，做好地層加固處理，然后采用臺階法，做好左側(cè)導(dǎo)洞的開挖，在開挖完成后，需要進(jìn)行初期支護(hù)，比如噴射混凝土，并對拱腳架設(shè)鎖腳錨管，然后繼續(xù)開挖左側(cè)導(dǎo)洞下臺階，一直挖到仰拱設(shè)計(jì)的標(biāo)高，并做好臨時(shí)支護(hù);二是進(jìn)行右側(cè)導(dǎo)洞開挖，同樣采用臺階施工方法，后續(xù)也需要開挖到下臺階至設(shè)計(jì)標(biāo)高，做好初次支護(hù);三是在初次支護(hù)的背后進(jìn)行注漿加固，并將之前設(shè)置的臨時(shí)支撐拆除掉，注意要分段拆除并做好防水層鋪設(shè)，仰拱需要做好回填施工;四是斷面的頂部與邊墻需要進(jìn)行二次襯砌，并注重做好防水層施工，最后進(jìn)行注漿加固，完成內(nèi)部結(jié)構(gòu)的施工。

2.3 拱蓋法

拱蓋法經(jīng)常應(yīng)用于車站隧道暗挖工程中，在實(shí)際施工時(shí)，采用的導(dǎo)洞數(shù)量一般比較少，因此不會對圍巖帶來較大的擾動。這種施工方法易于進(jìn)行初期支護(hù)，采用的臨時(shí)支護(hù)較少，降低了后續(xù)支護(hù)拆除量，更為重要的是，這種施工方法適合應(yīng)用于大面積施工的場景，實(shí)際工作效率較高，但也有一定缺點(diǎn)。比如，如果兩側(cè)墻部位圍巖強(qiáng)度較大，實(shí)際進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，弱爆破控制有著非常大的難度。單拱蓋法是人們最常用的拱蓋法，下面著重介紹其操作步驟。

一是采用超前小導(dǎo)管，做好注漿加固處理，做好主導(dǎo)洞兩側(cè)小導(dǎo)洞的開挖并進(jìn)行初期支護(hù)，兩側(cè)小導(dǎo)洞之間的前后錯(cuò)位應(yīng)控制在5 m以內(nèi)。在主導(dǎo)洞的外側(cè)，做好砂漿錨桿支護(hù)，使得拱腳處圍巖得到有效加固，在后續(xù)兩側(cè)小導(dǎo)洞貫通后，可以將其視作冠梁。

二是將主導(dǎo)洞分為兩個(gè)導(dǎo)洞，分左右兩側(cè)，采用臺階法完成開挖施工，做好第一層初期支護(hù)。在支護(hù)過程中，針對前面兩個(gè)小導(dǎo)洞空余部分，應(yīng)采用素混凝土進(jìn)行回填。然后進(jìn)行第二層初期支護(hù)，分段拆除兩側(cè)小導(dǎo)洞的初期支護(hù)結(jié)構(gòu)與中隔壁。

三是在完成車站雙層支護(hù)后，應(yīng)沿著地鐵站縱向，做好施工段劃分并進(jìn)行巖體分層開發(fā)，側(cè)墻應(yīng)打入砂漿錨桿進(jìn)行加固，為保證加固效果，需要加設(shè)第一道應(yīng)力錨索。與此同時(shí)，做好側(cè)墻初期支護(hù)施工，其間可以采用非鉆爆法進(jìn)行開挖，確保冠梁下部的巖體有著良好的完整性。在開挖至洞底標(biāo)高后，可以進(jìn)行底板墊層的施工。

四是鎖定最下方位置，將該位置的預(yù)應(yīng)力錨索的鎖頭切掉，并進(jìn)行底板防水施工，然后鎖定隧道中間位置，采用同樣方法將該位置的預(yù)應(yīng)力錨索的鎖頭切掉，然后進(jìn)行側(cè)墻二次襯砌施工，其間應(yīng)完成站臺層立柱、梁板的施工，并做好防水施工。

五是采用同樣方式，將最后一道預(yù)應(yīng)力錨索頭切除，做好頂拱防水劑二次襯砌施工，完成車站內(nèi)部其他結(jié)構(gòu)的施工。

3 淺埋暗挖地鐵隧道施工風(fēng)險(xiǎn)控制

3.1 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件引起的隧道施工風(fēng)險(xiǎn)控制

在采用淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)時(shí)，工程地質(zhì)與水文條件可能引起施工風(fēng)險(xiǎn)，人們需要采用以下措施對風(fēng)險(xiǎn)加以控制。

施工前，要做好施工場地考察，尤其是場地具體的地質(zhì)情況，應(yīng)提前做好勘查，并以此為依據(jù)，采取預(yù)防措施，比如提前準(zhǔn)備緊急施工的材料和安全防護(hù)用具等，以便在發(fā)生緊急事件時(shí)及時(shí)應(yīng)對。如果施工段的圍巖強(qiáng)度不足，施工時(shí)應(yīng)注意做好超前預(yù)支護(hù)，例如，可以采用超前小導(dǎo)管注漿工藝進(jìn)行加固。

在施工過程中，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)測，尤其是一些敏感位置，如圍巖和初期支護(hù)的部分，需要做好實(shí)時(shí)監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，要及時(shí)進(jìn)行妥善處理，如果情況比較危急，要立即通知現(xiàn)場施工人員緊急撤離施工現(xiàn)場。如果隧道地質(zhì)是比較危險(xiǎn)、棘手的流沙地質(zhì)，施工前應(yīng)先做好支護(hù)，再進(jìn)行開挖施工，前面進(jìn)行開挖，后續(xù)緊跟著采取封閉措施，一旦發(fā)現(xiàn)縫隙，就及時(shí)進(jìn)行封堵，避免流沙溢出，并注意做好防水施工。

如果隧道施工遇到的軟弱圍巖內(nèi)含有豐富的承壓水，除了要做好支護(hù)，還應(yīng)著重做好排水施工，結(jié)合實(shí)際工況，靈活進(jìn)行截、排、堵防水措施的實(shí)施，同時(shí)輔以必要的超前探測，以便能夠預(yù)見安全事故的出現(xiàn)，提前準(zhǔn)備好應(yīng)急安全措施。針對巖爆地質(zhì)的隧道，在實(shí)際施工過程中，如果發(fā)現(xiàn)巖壁面出現(xiàn)異常響動，應(yīng)及時(shí)示警，要求現(xiàn)場施工人員快速撤離。在巖爆后，要進(jìn)一步加強(qiáng)找頂工作的力度，其間需要做好隧道內(nèi)的通風(fēng)工作。

3.2 近接條件下引起的施工風(fēng)險(xiǎn)控制措施

一是做好地層加固，并結(jié)合實(shí)際地質(zhì)條件，落實(shí)預(yù)支防護(hù)措施。如果臨近區(qū)域還有建筑物分布，應(yīng)注重對其做好補(bǔ)強(qiáng)加固，提高建筑物的承載力，將隧道開挖的影響降至最低。

二是在實(shí)際進(jìn)行隧洞開挖時(shí)應(yīng)選擇分段開挖方式，并注重提升開挖的針對性，比如先開挖遠(yuǎn)離建筑物的一側(cè)，再開挖另一側(cè)。同時(shí)，應(yīng)注意縮減鉆孔的深度，每個(gè)孔洞要適當(dāng)減少裝藥量，盡可能降低實(shí)際施工對周圍建筑物的擾動影響。

三是在采用短進(jìn)尺施工的過程中，要進(jìn)一步加強(qiáng)對循環(huán)進(jìn)尺的控制力度，在實(shí)際布置炮孔時(shí)，應(yīng)選擇線形布置的方式，同時(shí)采用加強(qiáng)炮孔堵塞、在臨近建筑物附近開挖減振孔等措施，將爆破產(chǎn)生的振動降至最低。

四是在完成開挖后，要立即對開挖面進(jìn)行噴錨支護(hù)加固，盡可能降低圍巖暴露的時(shí)間，防止圍巖受各種應(yīng)力的影響而出現(xiàn)大面積變形，有效降低其對周邊建筑物基礎(chǔ)的不利影響。在完成噴錨支護(hù)全斷面施工后，要及時(shí)進(jìn)行仰拱混凝土灌注，保證整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)形成一個(gè)完整的整體，提高整體承受能力，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

3.3 隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)的控制

首先，要做好勘查工作，提前了解隧道圍巖的強(qiáng)度、密度、自穩(wěn)性等關(guān)鍵信息，其間著重做好危險(xiǎn)地質(zhì)的勘查，比如是否存在有明顯松散的圍巖、是否有廢棄工程殘留等，提前做好應(yīng)對，避免后續(xù)這些隱患爆發(fā)釀成隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)。要加強(qiáng)施工監(jiān)測，如監(jiān)測結(jié)構(gòu)變形、圍巖與結(jié)構(gòu)的相互作用等，做好地表沉降的記錄等。在施工過程中，要加強(qiáng)爆破控制，降低爆破對周邊環(huán)境的擾動，從有效避免坍塌安全事故。其次，要做好火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)控制，施工現(xiàn)場經(jīng)常會遇到很多使用明火和暗火的情況，因此做好火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)控制非常重要，在實(shí)際控制過程中，應(yīng)本著預(yù)防為主的原則，嚴(yán)格遵循消防管理?xiàng)l例和相關(guān)規(guī)章制度，做好消防管理措施的實(shí)施，降低火災(zāi)事故發(fā)生率。施工安全管理部門應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場施工實(shí)際，制定防火事故責(zé)任制，合理劃分防火區(qū)域，派遣專人負(fù)責(zé)管理，將責(zé)任落實(shí)到個(gè)人，降低火災(zāi)事故發(fā)生率。最后，在施工現(xiàn)場實(shí)施強(qiáng)電、明火等特殊作業(yè)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對操作者資格證書的檢查，要求持證上崗，并做好專人看管，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除隱患。

4 結(jié)論

淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)是地鐵隧道施工中一種比較常見的技術(shù)。在具體實(shí)施過程中，人們需要了解淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)的特點(diǎn)，明確其具體施工方法，同時(shí)加強(qiáng)施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制，充分發(fā)揮淺埋暗挖地鐵隧道施工技術(shù)的作用，推動我國地鐵建設(shè)實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。

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