淺埋暗挖法施工控制關鍵技術研究

王曙國

摘要：淺埋暗挖法通過分部開挖和輔助加固措施，有效控制地表下沉和隧道變形坍塌，適用性強，在城市軌道交通建設領域廣泛應用。根據近年軌道交通施工情況，結合新技術工藝，就淺埋暗挖施工關鍵控制技術進行探索研究。

關鍵詞： 淺埋暗挖法，城市軌道，控制技術

0引言

淺埋暗挖法在新奧法的基礎上，采用多種輔助工法，通過超前支護、超前預加固措施，調動部分圍巖的自承能力；并采用分部開挖及時支護、封閉成環，使其與圍巖共同作用形成聯合支護體系，有效地抑制圍巖變形的一種綜合配套施工技術。淺埋暗挖法在施工應用中的關鍵就是分部開挖及輔助工法的控制以施工過程中對隧道的監控量測，并對數據進行綜合分析。由于城市軌道所處的周邊環境較為復雜，地質條件經過生產活動已經有所改變，施工中如對開挖方法選取不合理，對關鍵的輔助加固措施控制不到位，極易造成隧道圍巖變形過大，失穩引起圍巖坍塌，造成重大的安全事故。

1淺埋暗挖開挖方法對比選擇

淺埋暗挖通常分部開挖，根據地鐵隧道區間或暗挖車站斷面大小、地質圍巖情況、周邊環境等要求，選擇合理的開挖方法尤為重要。

1.1淺埋暗挖常用方法

采用淺埋暗挖法施工時， 依據工程地質、水文情況、工程規模、覆土埋深及工期等因素，常用施工方法有全斷面法、臺階法、中隔墻法（CD法）、交叉中隔墻法（CRD法）、雙側壁導坑法、洞樁法（PBA法）、中洞法及側洞法等。

1.2淺埋暗挖各工法的對比

2淺埋暗挖法輔助措施的控制

2.1淺埋暗挖常用的輔助措施

2.1.1 大管棚支護

一般開挖洞門或結構受力轉換、大斷面或通過重要管線等地方 ，設計普遍采用管棚方案。常用管棚為 108mm～159mm ，也有采用更大的管棚。管棚直徑不是越大越好 ，施工過程中注意沉降控制。管棚施工帶水作業時要間隔進行，同時完成一個管就要立即進行注漿，防止地層中地下水的串流。

2.1.2小導管超前支護

在軟弱地層中沿著開挖輪廓線和加固輪廓線，按照一定的入射角度，打設一定數量的小導管，用注漿設備把配置好的注漿材料，通過小導管注入到地層里，使注漿材料在軟弱地層里向四周迅速擴散和固結，并使小導管和土體固結在一起，起到棚護和加固地層的作用。常用的小導管為25mm—42mm。對較好的粘性土層，采用開挖鎬刨，小導管打入較困難，只要能夠使開挖面穩定，可不必強求打小導管；小導管仰角不宜過大 ，一般控制在 15°以內。

2.1.3水平旋噴法

開挖前進行水平旋噴加固土體，一般土柱直徑為30mm，相互咬合搭接，形成整體殼體，開挖時起到棚護作用。目前一般旋噴長度為20 m左右，開挖18m，留2 m 搭接。旋噴壓力為不小于20MPa，覆土較薄時要減壓，且適當縮小間距。目前采用旋噴加固土體主要問題是漿液流失較大，另外長距離水平旋噴方向性偏差。水平旋噴施工期間會有較大沉降，有時可超過10mm，但開挖時沉降較小，初支背后壓漿亦少，對于個別點棚護不好時，可補打小導管注漿處理。

2.2輔助措施的施工質量控制

隧道超前預支護是指在隧道開挖之前，在掌子面前方的地層里，沿隧道橫斷面設置一個類似拱殼的連續體或加固體，用以加固掌子面前方的地層，保證掌子面及圍巖的穩定，控制圍巖的變形，形成一個超前的支護體系。在隧道施工中， 主要的預支護方法有：插板法、地表錨桿注漿法、小導管法、水平旋噴法、冷凍法、管幕工法、管棚工法等。超前小導管的存在能夠將隧道開挖釋放的荷載向前傳遞給掌子面前方的圍巖，向后傳遞給剛度較大的初支，從而減少掌子面承擔的荷載， 有利于隧道掌子面的穩定，使得隧道的開挖過程更加安全。

2.3.淺埋暗挖法中監控量測控制

2.3.1監控量測項目的選擇

隧道監控量測的項目應根據工程特點、規模大小和設計要求綜合選定。量測項目可分為必測項目和選測項目兩大類（見下列表），必測項目在采用噴錨構筑法施工時必須進行；選測項目應根據工程規模、地質條件、隧道埋深、開挖方法及其他特殊要求，有選擇地進行。

2.3.2監控量測方法選擇

在淺埋段隧道施工過程中，嚴格按照圍巖加固措施及設計圖紙進行施工，常規監控量測工作結合施工進度安排，主要進行地表沉降觀測、拱頂下沉、周邊收斂、隧道圍巖位移及內部變形的量測。通過監控量測及時了解和掌握淺埋暗挖隧道施工過程中地表沉降、拱頂沉降、凈空收斂情況及其規律性；根據觀測結果，預測下一步地表沉降、拱頂沉降、凈空收斂值，獲得了有用的量測數據，為指導設計、施工提供了有效依據。

2.3.3監控量測數據的分析及處理

施工現場監控量測數據的反饋一般通過量測數據與這些準則的比較從而反饋于設計施工。常用的三個判斷標準如下：

（1） 根據位移（或凈空變化）量值或預計最終位移值來判斷

（2） 根據位移速率來判斷

（3） 時間——位移曲線

（4） 回歸分析法

在隧道開挖過程中，若發現量測到的位移總量超過某一臨界值或者根據已測位移預計最終位移將超過某一臨界值時，則意味著圍巖不穩定，支護系統須采取補強措施，并改變施工程序或設計參數，必要時應立即停止開挖，進行施工處理。

3淺埋暗挖法中的新技術

3.1單臂掘進開挖

在淺埋隧道中，為減少對圍巖的擾動，避免爆破震動對圍巖的破壞，可以采用單臂掘進機掘進。常用的單臂掘進機是銑盤式采礦機。挖斗式挖掘機及鏟斗式裝渣機亦可以用于隧道掘進。

在不能采用爆破掘進的軟弱破碎圍巖和土質隧道中，若隧道工程量不大，工期要求不太緊，可以采用單臂掘進開挖。

3.2隧道掘進水壓爆破

水壓爆破是利用沖擊波對水的不可壓縮，爆破能量幾乎無損地傳遞到炮眼圍巖中的特點，就是將藥包置于注入了一定量水的炮眼中，再用專用設備加工成的炮泥對炮眼進行回填堵塞，以水作為傳爆介質傳播爆轟壓力至開挖圍巖上，使圍巖破碎。

通過水袋注入炮眼的水和炮泥堵塞，抑制膨脹氣體沖出炮眼口，沖擊波反射加強應力波強度和作用時間，有利于圍巖破碎和防止巖爆。且爆破形成的“水楔”效應和水霧效應有利降塵、吸附有害有毒氣體和防止瓦斯爆炸，大大改善作業環境，保護了作業人員的身體健康。

4結語

淺埋暗挖法作為一種成熟的施工工法，已經廣泛應用于隧道建設各個領域。由于城市軌道建設所面臨的地質環境各異，且斷面形式多樣，本文根據工程實踐，對工法選擇、輔助措施關鍵技術控制、監控量測、新技術工藝進行闡述，為類似工程提供經驗。

5參考文獻

1.莞惠城際GZH-3標暗挖隧道與車站水壓爆破成果報告，2014，9，25

2.王夢恕.隧道工程淺埋暗挖法施工要點.隧道建設，2006，10.

3.楊立 劉衛功.淺埋暗挖法技術及其在地鐵建設中的應用.市政技術，2006，04

4.賀長俊，蔣中庸.淺埋暗挖法隧道施工技術的發展.市政技術，2009，05