淺埋暗挖地鐵車站施工技術

屈軍平

摘 要：在地鐵修建中，淺埋暗挖法發揮了不可替代的作用，也取得了顯著的成績。通過研究淺埋暗挖法原理，探討淺埋暗挖法中大管棚和小導管超前注漿支護的施工技術，并對淺埋暗挖施工技術中應注意的問題加以分析，提出相應的措施。

關鍵詞：淺埋暗挖法；地鐵車站；注漿支護；管棚施工

中圖分類號：U231.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0107-02

在城市地鐵建設中，地鐵車站的開挖面積大、結構復雜，如果采用明挖的方法施工，不僅會影響交通，而且對環境也會造成一定的破壞。因此，淺埋暗挖的施工技術是目前城市地鐵車站較為普遍的施工方式。在地鐵車站進行淺埋暗挖施工時，施工的重要技術環節必須做好。

1 淺埋暗挖法施工原理及特點

1.1 淺埋暗挖法施工原理

淺埋暗挖法是根據巖土的自立性能，在不破壞地表的情況下，利用豎井采用機械或人工掘進的施工方法。

淺埋暗挖法是針對埋置深度較淺、松散不穩定的土層和軟弱破碎巖層施工提出來的。其基本適用條件有：①不允許帶水作業；②要求開挖面具有一定的自立性和穩定性。淺埋暗挖法是以超前加固、處理軟弱地層為前提，采用足夠剛性的復合襯砌為基本支護結構的一種用于軟地層近地表隧道的暗挖施工方法。它以施工監測為手段，并以此來指導設計和施工，保證施工安全，控制地表沉降。

1.2 淺埋暗挖法施工特點

淺埋暗挖法施工特點有以下幾點：①城市地鐵所處地段周邊的建筑、交通和地質條件相當復雜，通常需要選取有代表性的結構物和地質地段進行工程試驗段。通過對試驗段的研究和分析，取得相應的數據，來指導地鐵隧道的設計與施工。②淺埋暗挖隧道施工開挖會對地表產生一定的影響，必須采用超前加固改良地層和適當的開挖方法。設置剛性支撐防護措施，可以有效地控制坍塌和地表沉降，減少對地面的影響、對城市地面交通的干擾，避免大量拆遷。③淺埋暗挖法適合于各種斷面形式（單線、雙線、多線、車站等）和變化斷面（過渡段、多層斷面等），具有高度的靈活性。

2 大管棚與小導管超前注漿支護的施工技術

為了避免受地層的土質結構和條件等因素的影響，地鐵車站在采用淺埋暗挖方法施工之前，要采取相應的支護方法，保證施工正常進行和地表結構物的安全、平穩。因此，管棚支護起到了防塌和限沉的重要作用。

2.1 管棚加小導管注漿支護技術原理

大管棚超前支護是在擬開挖的地鐵車站外輪廓周邊上，沿軸以一定的外插角進行鉆孔，并保持一定間距進行慣性矩大鋼管的安裝，然后再注漿，結固以后形成一種超前支護的施工技術，這種方法可以在不破壞地面環境和建筑物的情況下，進行各種地下工程的施工。目前，在地鐵車站中，普遍采用管棚加小導管注漿的支護方式，提高車站拱頂的穩定性。管棚支護工作是淺埋暗挖地鐵車站施工前一項的十分重要的施工環節，它能夠有效增加結構自身的剛度和周圍巖壁的抗剪強度，且能與隧道的初支鋼架聯合受力，從而形成固結的棚架體系，加強開挖前圍巖的強度，以防止塌沉問題的發生。同時由于地鐵車站通常處于城市道路、建筑物或廣場等地面結構的下方，且地下管線的分布較多，管棚支護能夠有效地防止暗挖施工時上部土體或管線的下沉。

2.1.1 管棚超前支護技術的工作原理

管棚超前支護技術的工作原理如下：①管內壓注水泥漿可以提高土體的物理強度，并能夠增強管棚和周圍土體的黏結力，使之更加密實，既起到了加固的作用，也提高了土層的穩定性。②土層的預加固結構能起到承載的作用，管棚通過工作面推進方向布置的一端與初支結構體聯結，而另一端則深入到前方的土體中，從而形成兩端固定的梁，這種預加固和支護結構能夠提供較強的豎向抗力，是較為典型的超前預支護體梁效應。超前支護體的各個單元體間很容易產生成拱的現象，所以小跨度的拱群能夠減少超前支護時土體調整和成拱所達到平衡的時間，隧道很快又會建立起新的平衡，從而使連續的小拱群嚴密地控制邊界。小拱下的土體需要及時進行混凝土噴注來固結，這就是預加固的成拱效應。③在軟土層中，土體開挖形成的地層荷載由管棚從循環支護結構中釋放。因此，隨著支護結構的不斷延續，土體開挖所釋放的荷載會被傳遞到支護的結構上。

2.1.2 管棚加交叉小導管注漿的技術原理

當原有的管棚加管棚小導管因位置或圍護樁結構的限制而難以施做時，應該及時調整施工方法，將管棚間小導管超前注漿改為管棚底交叉小導管注漿，從而有效降低作業難度，減少安全隱患。

2.2 管棚加交叉小導管超前注漿支護施工技術重點

2.2.1 管棚施工技術

制作管棚時，應該采用無縫鋼管，壁厚和管長要根據實際要求選定，在第一根鋼管的前端鑲嵌3～4對合金，并內外開刃，留出3個水口作鉆頭，管壁的溢漿孔應按梅花形布置。施工時，應該選用合適的管棚鉆機、攪拌機、水泵和注漿機，并保持場地平整，以架設鉆機臺架。管棚的導向管要按設計要求布置，鉆孔時要將鋼管和鉆頭一超鉆入土層或巖層內部，當達到一定深度以后停止鉆頭，將鉆頭與鋼管、鋼管與鋼管之間要用絲扣連接，進行管棚內注漿作業。

2.2.2 交叉小導管的施工

小導管應該采用熱軋的無縫鋼管，直徑和壁厚按設計要求選定。將導管的前端加工成錐形，以便于插接。小導管的溢漿孔應按設計要求直徑鉆成，并呈梅花形分布。在相應位置的管棚施工，當注漿完成后，采用風鉆引孔，成孔后插入導管；當插入困難時，可采用沖擊錘頂入，將管內的泥砂清理干凈，并封堵導管和孔壁間的縫隙，進行管內注漿，水泥、水玻璃漿液的配比要符合設計要求。

3 地鐵工程淺埋暗挖施工技術的注意事項

3.1 施工過程臺階步距的控制

在單洞隧道施工中，一般將上下導洞的掘進間距控制在3～5 m之間，確保有效的封閉成環；如果臺階的長度不足、洞內縱向的破裂面超過了工作面，則可能引起洞頂土體下滑，無法保障上洞的穩定性，掌子面的支撐力度也會不足，可能引起掌握面朝向已經開挖隧洞的移動變形，發生地層變位，加劇地表沉降，存在嚴重的施工安全隱患。如果臺階過長，在開挖時就會產生較大的縱向變位，不利于上導洞斷面的受力，會造成周圍地層的松動；同時增加了塑性區，而此時拱腳附近的受力過于集中，可能失穩。另外，這種情況也不利于材料的搬運，增加了上下臺階中鋼格柵成環的時間，在拱腳位置的上臺階鋼格柵容易發生下沉，加劇沉降問題。具體施工順序如圖1所示。

因此，應結合實際情況，合理確定臺階的長度，要做到以下兩點：①滿足初期支護形成閉合斷面的要求。如果圍巖的穩定性不強，則閉合時間應盡量縮短。②考慮上半部斷面開挖時所需的空間大小，避免開挖時造成相互影響，拖延施工進度。

3.2 施工過程隧道二襯的模板控制

如果不能將模板牢固固定，則極易發生漏漿、脹模等問題，會對墻面平整度、完好度產生影響。在雙聯拱隧道的隔墻模板中，采取內部縱向、橫向分別布置內拉螺栓的方法，根據模板的大小確定縱橫向的間距，在模板以外設置外支撐力，將著力點落于平面中，避免某一位置的應力過于集中，造成模板移動，影響整體質量。

4 結束語

采用淺埋暗挖法進行地鐵車站施工，不但可以保證地表交通的正常運營，也能夠避免對環境造成破壞。對施工時的重點技術環節要嚴格按照設計要求進行，使淺埋暗挖法能夠充分發揮其優點。在施工時，要結合實際情況，選擇最為合理的施工方法，以保證地鐵車站工程的平穩、安全進行。

參考文獻

[1]宋漢甫.淺埋暗挖洞樁法施工發展綜述及探討[J].中國水運（下半月），2008（08）.

〔編輯：李玨〕endprint