探討地鐵淺埋暗挖施工技術

梁建權　白玉哲

【摘 要】在地鐵施工中，若采用明挖大揭蓋的方法，那么往往會對地面商業、交通造成嚴重干擾，并會對環境造成破壞，而淺埋暗挖法以處理、加固軟弱的地層為前提，在地下施行各種地下暗挖施工的方法實踐證明，施工效果較佳。本文首先闡述了淺埋暗挖法的工作原理及特點，其次，分析了淺埋暗挖法的工作原理，同時，深入探討了淺埋暗挖施工技術的安全控制要點，以及淺埋暗挖施工地層變形機理及控制方法，具有一定的參考價值。

【關鍵詞】地鐵淺埋暗挖；施工技術；原理；應用

引言：

目前，我國各大城市都在大力發展地鐵建設，地鐵交通具有緩解交通擁堵、環保、安全、節能、運量大、準時等優點，地鐵所到之處樓宇興旺、經濟繁榮。隨著地鐵建設的蓬勃發展，地鐵施工技術也處于快速發展的階段。在地鐵施工中，若采用明挖大揭蓋的方法，那么往往會對地面商業、交通造成了嚴重干擾，并會對環境造成破壞，而淺埋暗挖法以處理、加固軟弱的地層為前提，在地下施行各種地下暗挖施工的方法，實踐證明，施工效果較佳。

一、淺埋暗挖法的工作原理及特點

1、淺埋暗挖法的工作原理

在1965年提出了新奧法，這種方法的核心是讓圍巖本身形成一個支承環?；谛聤W法的基本原理，淺埋暗挖法的施工控制要點是“勤量測、早封閉、強支護、短進尺、管超前、嚴注漿”。淺埋暗挖法的核心是將圍巖本身形成支承環，然后再施行超前支護，將部分圍巖的自承能力調動起來，避免地基沉降。淺埋暗挖法的開挖方式有雙側壁導洞法、中隔墻法、單側壁導洞法、正臺階法等。應該基于周圍環境條件、隧道斷面構成、地質條件等來選擇適宜的施工方法。

2、淺埋暗挖法施工特點

（1）城市地鐵通常建在地質條件復雜的地段，而且地鐵附近的建筑設施及交通狀況錯綜復雜。按常規，可選擇特殊地段以及有代表性的結構物作為試驗段。經過調研分析進一步優化調整地鐵隧道的涉及施工參數。

（2）淺埋暗挖隧道施工會擾動地表結構，需要采用超前加固對地層進行改良，選擇科學的開挖工藝，布設剛性支護體系，避免過度擾動地表結構，防止地表沉降或坍塌，同時盡量不妨礙路面通車，避免大范圍拆遷。

（3）淺埋暗挖法可以靈活應用在各種斷面形式（單線、雙線及多線、車站等）和變化斷面（多層斷面、過渡段等）中，且應用效果良好。

二、淺埋暗挖施工技術在地鐵車站中的應用

在地鐵的隧道建設中，經常會遇到隧道貫穿河流的情況，在這樣的情況下施工，對地鐵工程本身就是一個巨大的挑戰，因此可以選用暗挖技術進行施工，確保工程的可行性與安全性。

1、大管棚超前支護施工方法

大管棚超前支護是一種在不對的地表進行破壞的前提下來鋪設地下管線的技術，它以一定的外插角擬開挖地鐵隧道的外輪廓周邊上鉆孔，將慣性巨大的鋼管以一定的間距進行安裝，然后再注漿固結。它的工作原理是：（1）為了讓拱頂形成加固的保護環，應該施行管棚注漿。（2）若超前管棚在沿隧道開挖輪廓周邊位置較密，那么必然會大幅度降低隧道支護結構所承受的上部荷載。施工工序：開挖支護的掌子面→搭建鉆孔的平臺→安裝鉆機→施行安裝管棚鋼管→鉆注漿孔→驗孔→注漿操作→結束。

大管棚超前支護往往具有較為明顯的作用，能夠對開挖區域的巖土體起到加固作用，也能夠對開挖過程中出現的地表位移、地表應力進行有效控制。

2、全斷面帷幕注漿施工方法

（1）注漿孔成孔。各注漿孔的長度、角度、精確位置可由設計來進行計算，施作注漿孔的順序應為：先外后內、先上后下，一個注漿孔完成后，那么就要在第一時間內退出鉆機，然后再安裝注漿管，緊接著二次封閉工作面后再注漿。

（2）注漿。后退式分段注漿是最為常見的注漿方式，每完成一次退式分段注漿之前，都要填充加固所有注漿管。為了防止在注漿時出現隆起、裂紋，還應該封閉處理工作面（施行網噴混凝土）。

3、隧道開挖支護施工方法

在地鐵車站施工前，務必要對施工區域內的地下管線和地質情況進行詳細探測，確定地下管線是否存在著障礙物，以及其精確位置，這樣一來，能夠避免對地下管線造成破壞。同時，隧道開挖支護施工時，務必要基于中導坑法組織施工，施工次序是：將雙向隧道的中導洞開挖及支護→隧道中隔墻→將中導坑橫撐予以恢復→對兩側導洞進行開挖及支護→兩側導洞二襯施工。

三、淺埋暗挖施工技術的安全控制要點

1、防止土石方坍塌

在地鐵車站的施工過程中，施工單位務必要將地質超前預報做好，定期總結、定期匯報；同時，要制定出周全、詳細的施工方案、地質勘察報告及地質剖面詳圖，務必要確保不會出現土石方坍塌的事故。此外，為了對圍巖體的變化趨勢進行及時預測，要做好挖隧道工作面的量測工作。

2、避免出現模板倒塌事故

要嚴格基于國家規范要求，并結合操作流程、專項施工方案來完成模板工程的拆除、安裝作業施工，模板及其支撐材料的材質務必要符合施工強度、鋼度，確保其位置、形狀、尺寸的正確性。為了避免在受力后模板出現下沉或變形，支撐模板的基礎應有較大的支撐面積、且堅實。同時，應該將臨時固定設施設置在支撐系統工程及安裝模板中，避免模板傾覆。值得注意的是，為了確保施工過程保質保量，務必要在上一道工序驗收合格之后再進行下一道工序施工。

3、避免出現觸電事故

務必要統一設計、統一規劃施工現場的用電，制定完善的觸電事故應急預案及臨時用電施工方案。同時，做好施工現場用電安全宣傳，提高安全用電意識，用電安全提示標識也必須要做好。此外，地鐵車站的施工現場不可采用4+1的電纜方式，要設置專用的保護零線，采用TN-S用電系統，配電系統要設置開關箱、分配電箱、總配箱。

四、淺埋暗挖施工地層變形機理及控制方法

地道開挖今后必然會構成應力的會集，從而構成地層的緊縮變形進而增大地表的下沉，并且在沒有得到有效的支護辦法前，地道周圍的土體將向開挖的空間移動。地表下沉量的原因還與地道的施工工藝、支護參數及施工辦法有聯系，在含砂地層條件下一般還會遭到地層失砂、失水等因素的影響。另外，孔隙水的丟失以及地層的超固結也會致使地表大變形的發生。

控制地層變形及地表下沉的原則是增大支護的鋼度并減少暴露時間。在施工過程中應及時支護并控制地下水的丟失以減小地表的沉降；要注重初期支護，以及上半臺階的周邊的小導管注漿的有效效果。應采納綜合治理的辦法控制地表的沉降，采納注漿堵漏能夠下降地層的固結沉降，從而加固地層能夠減小地層的緊縮變形，地層的整體下沉可通過添加初期支護鋼度并及時構成關閉構造得到控制。另外，添加土體完整性、減小流水流砂或挑選合理的施工計劃同樣能夠有效地控制地層變形和地表下沉。

結束語：

總而言之，淺埋暗挖法在地鐵車站施工中具有較大的作用，既能夠確保地下管線正常使用、地面交通不中斷，同時不會出現傳統工法的污染。但值得注意的是，淺埋暗挖法也存在著一些缺點，如高水位地層的結構防水較難、施工工藝要求較高、機械化程度不高、施工速度慢、勞動強度大、噴射混凝土粉塵多等，在施工過程中要仔細權衡利弊，應該基于周圍環境條件、隧道斷面構成、地質條件等來選擇適宜的施工方法，確保地鐵車站施工的安全運行。

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