暗挖法地鐵施工測量技術研究

張明偉

中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司 北京 101300

引言

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，地鐵施工臨近或下穿既有運營線路的情況日益增多。在這篇文章中，我們將探討如何利用暗挖法來完成復雜的軌道交通建造。我們將重點關注這種建造方式的特點，并通過實際的測量來確定它的可靠性。

1 暗挖施工方案概述

針對地鐵施工測量與反饋而言，其對后續(xù)的施工沉降控制和塌方環(huán)節(jié)而言有著十分積極的影響。特別是在地鐵建設工程當中，為了確保合理控制施工設計，因此施工設計人員往往會選用周期性的測量信息。同時在這一過程中根據(jù)底層改良、注漿加固等舉措，進一步達成隧道施工。針對工程測量而言，其在地鐵淺埋暗挖法施工當中具備十分積極的作用和特征，特別是地鐵修建工程本身具備相對較大的建設規(guī)模，因此圍繞其開展的測量工程不僅要顧全大局，還要重視局部，同時要保障地面—地上的各個測量環(huán)節(jié)之間具備較強的聯(lián)系。在地鐵截面較大在一些項目中，部分地鐵隧道區(qū)間上方覆蓋的土層厚度達到了6～8m，地質土層類型也多達3～4種，地鐵隧道在上述情況下暗挖截面的尺寸更大，所以施工難度得到了一定程度的提高，因此可以考慮采用雙側壁導坑工藝技術，將相關安全風險降到最低并控制在最小范圍內。地下管線情況復雜，在許多地鐵線路中不少路線區(qū)間同城市底下管網(wǎng)管道相互交錯，如下水管道、燃氣管道、光纖電纜等。特別是在地鐵隧道處平行穿越其他管道時應當在施工前做好響應的風險預估工作，同時做好風險等級預案控制與安全生產(chǎn)指導意見管理，如暗挖隧道穿越高壓燃氣管、高壓電線、污水處理管道等重點區(qū)域范圍時必須加強安全管理工作，防止危險出現(xiàn)。

部分地鐵線路區(qū)間必然會穿越多種地質類型，如粉質黏土層、粉質沙礫層等，從而也給暗挖隧道的施工工作帶來了不小的難度。由于以上兩類土層中存在較多的地下水，所以通過人工抽取和引流的方式，也很難對地下水進行處理。不僅如此，地下水較豐富的區(qū)域也會出現(xiàn)黏土較硬的飽和狀態(tài)，如果支撐防護工作不到位則很可能會導致隧道塌方、引發(fā)事故。在地鐵隧道施工過程中，要對地面下沉量進行控制和減小，提高隧道施工開挖效率和施工安全性，開挖、支護、注漿等相關施工工藝技術的選用和使用都需要合理進行。就現(xiàn)階段而言，隧道掘進技術一般以新奧法為主，在隧道施工中采用的暗挖技術也是以新奧法的產(chǎn)生為基礎的[1]。從某種程度上說，暗挖技術可以在一定程度上滿足地鐵隧道施工的大部分施工需求，具有提高圍巖承載力、加固土體等顯著優(yōu)勢，能夠有效地構成較為完整的地鐵隧道支撐防護體系，從而提高黏土層和沙層的開挖和施工效率。更重要的是，它還可以有效地改善隧道施工不穩(wěn)定、不安全的問題?？梢员苊廨^大的安全事故。據(jù)調查，暗挖技術基于摩爾理論、巖石三項剛性壓縮特性等進階原理，在實際操作中也著重考慮了能為地鐵隧道施工工作提供有效支撐和防護效果的時間和隧道空間等因素。為此，對于施工企業(yè)來說，如何全面掌握暗挖技術的根本原理，如何在工程實踐中高效運用暗挖技術是施工人員需要重點研究的問題，這對于提高施工質量和企業(yè)經(jīng)濟效益至關重要?；诎低诩夹g可以有效提高地鐵施工開挖效率，目前暗挖技術已經(jīng)成為地鐵施工的主要技術手段。

2 暗挖法地鐵施工測量技術研究

2.1 暗挖通道支護設計

就暗挖技術應用的實際情況而言，主要是為了保證地鐵隧道施工過程中的支撐效果、安全性和穩(wěn)定性，采用剛性支護結構的方式對隧道開挖進行有效的支護和保護。也就是說，只有采用剛性支護的手段，才能有效保證隧道的穩(wěn)定性達到安全標準，反之，如果在施工開挖過程中，地鐵隧道出現(xiàn)了不穩(wěn)定的問題，比如支護不到位，就會導致隧道在開挖過程中質量安全問題更加嚴重。因此，必須結合地鐵隧道建筑具體需求和挖掘特點，根據(jù)不同區(qū)域掘進隧道的實際情況，切實做好掘進工作暗挖通道支護結構采用鋼筋網(wǎng)，噴涂混凝土，格柵鋼架，超前支護聯(lián)合作為初期支護，具體如下：斷面采用鋼筋網(wǎng)，噴涂混凝土，格柵鋼架，雙層小導管的超前支護聯(lián)合作為初期支護，施工時輔以封閉格柵鋼架作為臨時支護，其結構特點是采用鋼筋網(wǎng)C40P8鋼筋混凝土進行二次襯砌澆筑，采用鋼筋網(wǎng)C40P8鋼筋混凝土暗挖作業(yè)需在無水環(huán)境下進行，降水采用洞外敞降的降水方案。為防止開挖過程中掌子面坍塌，在洞內進行超前預注漿，漿液采用磷酸-水玻璃化學漿液。使用注漿工藝需做好機械設備運轉的儲備與運輸工作，提前布設施工所需的燃氣管道、水管道等管線，確保建筑材料與能源供應的穩(wěn)定。在管道鋪設完成后要及時壓注水泥漿并進行定位和加固，一般注漿所使用的原材料應嚴格按照砂石與水泥1:1的比例制作，特別是對于一些存在地下水滲漏問題的重點部位。還應當采用注漿工藝來鞏固和加強支護結構。

2.2 地面地表測量

工程控制測量采用導線長度2～4km、沿路線布設的一級GPS測量網(wǎng)。項目以GPS控制網(wǎng)為基礎，建設長度約300～500m的二級地面精密導線，在鋪設地面精密導線時應重點避開易引起變形的區(qū)段。為使GPS控制網(wǎng)與地面精密導線的距離合理控制在1200m以內，在地鐵施工的豎井、風道井和出入口位置，可采用適當?shù)姆笤O方式設置精密導線。地面高程控制布設距離設計為1200m，以國Ⅰ、二等水準點為主要構設距離。采用高精度水準儀作為測試儀器，確保限制距離控制在±9Lmm（L為路線長度）以內。

為統(tǒng)一標高，項目采用往返測量標高的測量方法，應保證每個洞口對應標高基點個數(shù)達到5個或以上才符合技術要求，具體以地鐵宣武門站各洞口的標高點位為準。工程近井點的測量是以精確導線的方式，在井口周圍布置近井點，然后通過精確導線精確到近井點與精確導線一致，再在井口附近引導近井點。

2.3 土方挖掘工作開展

為了確保土方開挖的順利進行，我們必須密切關注水文條件，并定期觀測降水井的水位變化，以便及時采取措施，以確保施工環(huán)境的安全。同時，我們還需要合理協(xié)調施工工序，以便盡快將導洞封閉成環(huán)。這包括兩個方面：第一，嚴格控制上下臺階的長度，加強各道工序的銜接，以便使初支盡快與中下、中承板合攏成環(huán)形；第二，對于較大的截面，應采取封閉成環(huán)的措施，以保證各斷面的建設銜接有序，以確保施工的順利進行。為了確保地鐵工程的順利進行，應該及時進行斷面初支，以便盡快實現(xiàn)封閉成環(huán)。同時，應該加強對每一次開挖的尺寸控制，并在完成一段地鐵挖掘后立即采取支護措施，以增強土體的穩(wěn)定性，減少地層暴露在外部的時間，避免失穩(wěn)。當進行拱部開挖破除封面時，風鎬的擾動作用較大，無法有效地確保砂層的穩(wěn)定性，因此，電鎬更加合適，可以更有效地完成這項工作該裝置在使用過程中無明顯的振動，現(xiàn)有砂層可維持原狀。在開挖時，為有效支撐掌面土體，預留長度不小于1m的核心土，并沿作業(yè)面自然延伸，使其穩(wěn)定性得到保障[2]。

2.4 加大監(jiān)測力度，注意數(shù)據(jù)分析

在建設過程中，對現(xiàn)有線路的變形情況要加大監(jiān)控力度。在既有線監(jiān)控過程中，分為人工監(jiān)控和自動化監(jiān)控兩部分，人工監(jiān)控主要監(jiān)控既有線結構和道床的變形情況，自動化監(jiān)控主要監(jiān)控既有線道床的變形情況，在整個穿越過程中，監(jiān)控數(shù)據(jù)沒有預警，工程現(xiàn)場沒有出現(xiàn)險情。既要實現(xiàn)有限自動化檢測點的數(shù)量要同具體的挖掘長度相匹配，保證了全路段的無死角監(jiān)控。

2.5 暗挖區(qū)間測點布設

測量點多為地表沉降、拱頂沉降、凈空收斂、底板抬升等特征的地質變化較大的位置點。加密地質變化測點、縱斷面邊坡測點和平面邊角測點。暗挖區(qū)間的測量安排，要求其中的傾斜沉降點和地面建筑物沉降點，確保這樣的布點不少于5個（不少于5個）。

2.6 測量數(shù)據(jù)分析與信息反饋

利用實時測量數(shù)據(jù)，可以快速及時地整理測量數(shù)據(jù)，得到位移-時間曲線，也可以得到用于施工面應力應變和推進時間的函數(shù)曲線（function-timecurve）。為保證數(shù)據(jù)的準確性，施工過程中應及時采集、整理測量資料。在數(shù)據(jù)測量初期，將其變化規(guī)律曲線進行回歸分析，再結合監(jiān)控量測管理等級，向監(jiān)理、施工等參建單位反饋這些結論，就可以對出應力的最大值及變化特征進行預測，從而有效實現(xiàn)對地鐵建設項目、測量點位置的合理控制，并針對測試儀器的數(shù)量、種類等進行進一步的精確布設。在此施工過程中，根據(jù)工程勘察工作的最終成果，選定組織施工人員開始進行工程實踐，直至地鐵項目正式動工。特別是在儀器的埋設過程中，需檢查儀器穩(wěn)定性以及位置，通過這樣的方式保障儀器始終維持有序工作，且不會對施工過程帶來影響。在正式測量工作中，施工人員需要對測量數(shù)據(jù)進行記錄和傳輸之外，還需要圍繞儀器本身展開維護和校準。除此之外，每一項測量工作的開展都需要充分結合施工建設的實際狀況，同時測量數(shù)據(jù)的采集實踐也應盡可能在白天紅綠燈時段進行[3]。

2.7 超前小導管的打設

為了確保超前小導管的打設，必須在安裝過程中注意控制好每個部件的安裝方向和數(shù)量。每個部件都必須與其他部件并排排列，并且在安裝過程中始終處于水平狀態(tài)。由于每個部件的具體尺寸可能會存在一定的偏差，我們需要隨著具體的環(huán)境變化而進行相應的調節(jié)。當?shù)乇淼纳皫r結構不夠堅固，容易損害地表的平整度和基礎的穩(wěn)固。為了解決這個問題，我們建議在地表的邊緣和墻角安裝一些小型的支撐。另外，我們還建議在地表的兩邊和頂部安裝一些排水溝，以防止地表的沉陷和損害。為了提高施工效率，我們在原有的墻體兩端安裝了兩排超前小導管，并將它們延伸到仰拱部分。為確保施工質量，我們還要確保導管的縱向和橫截面之間的距離相同。為確保施工質量，我們還要在導管進入施工區(qū)域前，給施工區(qū)域施加適當?shù)墓躺硠?，確保施工區(qū)域的穩(wěn)定。當遇到地表比較松軟的情況時，由于掌子表的不穩(wěn)定性，在進行導管安裝之前，應該采取措施來確保安裝的成功。首先，應該進行加固，并且將其覆蓋到3～5cm的范圍內，然后再進行正式的安裝，并且要從底部向頂部進行安裝。

3 結束語

通過對測量結果的深入研究，我們發(fā)現(xiàn)，沉降變形的特征與其發(fā)展趨勢存在一定的相關性。因此，我們利用實際觀察結果以及相關的回歸模型，可以更準確的估算出施工期間的最高壓力水平。根據(jù)收集的數(shù)據(jù)，采用科學的方法和技術，對地鐵施工過程實行精確的監(jiān)控，從而進一步提高質量。此外，為了更好地滿足人們對于高精度、高安全性的要求，還將開發(fā)出更加先進的監(jiān)控和預警系統(tǒng)。應研究開發(fā)全過程機械化操作，包括超前支護、開挖、渣土外運、格柵拱架初支支護施工、涂表圍巖混凝土等一系列循環(huán)工序的實現(xiàn)機械化或半機械化的操作，與此同時輔助以計算機技術對圍巖狀態(tài)、支護結構體系進行監(jiān)控量測，有利保證施工過程順利安全、提高施工速度，進而能夠使工程質量達到優(yōu)良標準。暗挖法作為常見地鐵施工的主要技術，其所發(fā)揮的作用不言而喻，隨著該項技術的快速法發(fā)展，必將促進地鐵建設事業(yè)的蓬勃發(fā)展。為了確保地下隧道的安全可靠，施工人員必須加強對混凝土、鋼筋等材料的檢測，并且深刻理解防水措施的必要性。為此，應當采取有效措施，改善傳統(tǒng)的防水技術，以最大限度地減少地下隧道的滲漏現(xiàn)象，為地鐵列車提供更安全高效的運行環(huán)境。為了確保地鐵的安全運營，保護乘客免受外來的洪澇災害，改善他們的出行體驗，必須加強地鐵隧道的防水措施。然而，若是施工人員忽略了這一點，將導致地下隧道的防水性能大幅度減弱，嚴重危害到乘客的日常生活及工作。