淺埋暗挖法在鐵路隧道施工中的應用

汪振作

【摘 要】淺埋暗挖法是鐵路隧道在淺埋段施工時的一種常用方法，本文主要闡述了該方法的施工原理、技術要點及幾個常見的重點難點開挖控制措施。對以后的類似工程提供一定的借鑒和參考。

【關鍵詞】淺埋暗挖法；鐵路隧道施工

一、淺埋暗挖法的基本原理

（一）引言

隨著高速鐵路的飛速發展，各種用途隧道不斷修建，施工技術水平也在不斷提高。埋深較淺及特殊地段，淺埋暗挖法，既能保護自然生態環境不被破壞，又能解決工程戰線長，點多面廣，構筑物繁雜及征地拆遷的難題，而且造價低，工序簡單，施工難度小，所以應用非常廣泛。

（二）淺埋暗挖法基本原理

與新奧法相比，淺埋暗挖法對地層的強度要求并不嚴格，適用于軟弱圍巖地層，采用復合式襯砌結構。初期支護承擔基本荷載，二襯作為安全儲備，初襯、二襯完成后形成一個整體，共同抵抗外部荷載。淺埋暗挖法會用到多種輔助工法，小導管超前預注漿，開挖面深孔注漿，管棚超前支護等，都是為了加固地層，調動部分圍巖的自承能力。采用環形開挖預留核心土法分部開挖，并及時支護，封閉成環，使其與周圍圍巖共同作用形成聯合支護體系。

（三）淺埋暗挖法基本原則

（1）施工前和施工中必須做好水文、地質勘查工作；

（2）遵循 “管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”的十八字方針；

（3）洞身開挖一般采取環形開挖預留核心土法；

（4）開挖不能帶水作業。如有地下水，應采取降水措施，提供無水作業條件；

（5）開挖和襯砌施做過程中通過必要的輔助加固措施來穩固圍巖，確保施工安全；

（6）支護通常采用復合式襯砌，同時在襯砌中加設防水層；

（7）施工全過程需進行監控量測。

二、淺埋暗挖法技術要點

（一）開挖方法

淺埋暗挖法施工過程中，要針對工程特點、環境要求、圍巖情況和施工單位的自身情況等，合理選擇開挖方法和掘進方式，在一定情況下，要開展試驗段加以驗證。在施工過程中一般使用臺階法和分部開挖方法。大斷面的城市及山嶺隧道一般選擇環形開挖預留核心土法、單側壁導坑法或雙側壁導坑法施工；通常山嶺隧道選擇正臺階法施工；城市及附近地區的一般隧道選擇上臺階分部開挖法或短臺階法施工。在淺埋隧道斷面較大的情況下應避免選擇全斷面開挖。進行施工時要最大程度降低對圍巖的擾動；積極采用掘進機或人工開挖。如果選擇爆破進行開挖，要選擇短進尺、弱爆破，必要情況下要監控爆破振動，爆破進尺通常不宜超過一米。

（二）支護方式

在進行淺埋暗挖法施工過程中，其支護時間要盡可能短，支護的剛度也應適當加大，以便控制地中及地表的變形沉陷。除必須選用適當的開挖方法、支護方式及施工工藝外，還經常采用對前方圍巖條件進行改良及超前支護等，作為控制地層沉降變形的基本措施。淺埋暗挖法施工的隧道一般選擇復合式襯砌。進行支護設計過程有以下三種情況：

（1）初期支護承受全部荷載，二次襯砌僅作為安全儲備。

（2）初期支護與二次支護共同承擔荷載，初期支護僅作為施工期間的臨時支護，二次支護作為主要承載結構。

（3）設計時應對襯砌結構、開挖方法、支護方式及輔助工法等進行綜合評估，并通過試驗段進行驗證。在施工過程中還應根據量測數據不斷進行優化。

（三）輔助施工方法

淺埋暗挖法中的輔助施工方法是針對不良地質情況而提出的，應根據工程條件選擇使用，正確與否對工程的成敗和造價的高低有著直接的影響。施工安全考慮，優先選擇較簡單易行的方法或同時采用幾種綜合輔助施工方法來加固地層，確保施工安全和工程質量。

三、淺埋暗挖法隧道施工地面沉降控制措施

（一）對土體特性進行改善

利用局部加固處理隧道開挖周邊外土體，不僅能夠促使隧道開挖后形成自然拱，還能夠對土體的特性進行改善，使得其往好的方面轉化。此外，進行深層注漿及超前注漿不僅能夠加固土體，還能夠改善土體的性質?？梢葬槍ν馏w的性質壓注純水泥漿或雙液漿，必要情況也可以壓注化學漿液進行圍巖加固。

（二）開挖控制

控制開挖產生沉降的方法包括隧道自身措施及地層處理技術。隧道自身措施包括在隧道施工過程中，所有在隧道內采取的用來減小地層沉降的措施。地層處理措施包括所有通過提高或改變地層響應，而減小或改變隧道施工產生的地層運動的方法。

（三）超前小導管注漿控制

超前小導管注漿加固地層技術，是通過沿隧道開挖輪廓線外縱向向前傾斜鉆孔安設注漿管，并注入漿液，以實現超前加固圍巖和止水的目標，此外，小導管還能夠起到超前管棚預支護作用。

（四）適度排放地下水

在確保工作面能夠穩定正常開挖的情況下，要最大程度降低或限制地下水的抽排?？舍槍唧w情況選擇止水帷幕或旋噴樁等阻斷地下滲水通道，地表或洞內注漿措施封堵部分地下水。進行地表或洞內降排水過程中，要最大程度縮短抽排時間。在掌子面開挖過后及時采取開挖周邊和掌子面注漿等措施穩定工作面，然后及時停止排水。要針對具體地層條件，對小導管、格柵支護參數以及注漿參數及時進行調整，保證注漿效果。

（五）背后注漿控制

隧道開挖后要進行及時的襯砌背后注漿，將襯砌背后的空隙填充，此外，在進行注漿時控制注漿壓力并維持漿液凝固后仍具有一定壓力，以保證由于開挖隧道而引起開挖面附近地層的應力損失得到補充，從而確保地層應力平衡可以迅速實現，減低調整地層應力的時間，也就是地層位移變形的收斂時間。

（六）針對地層情況合理選擇施工方法

為使地表沉降得到有效控制，對臺階法應預留成型的核心土，臺階長度要針對地層條件確定。地層越軟，臺階長度越長，但具體長度要按照現場實際情況分析研究確定。為使開挖各分部及早閉合，上臺階一般應增設臨時仰拱，在特殊地段處上臺階拱腳處應架設鋼支撐噴鹼作為托梁。

（七）及時施作二次襯砌

在進行軟土隧道施工時，為保證地層恢復快速穩定，要及時施作二次襯砌。

（八）提高施工效率

提高施工效率，即縮短各工序施工時間，就能有效控制地層應力的釋放，降低地層內部的變位調整。

四、結語

由于淺埋暗挖法對圍巖要求并不苛刻，而且簡單易行，所以被廣泛應用于鐵路隧道的特殊部位施工中。因為不允許帶水作業，安全問題被列在重要位置，所以此法還存在完善之處。隨著科技發展，許多新型材料和新型先進施工機械投入使用，如果弊端得到了解決，淺埋暗挖技術一定會在將來得到更為廣泛的應用。

【參考文獻】

1. 《高速鐵路隧道工程施工技術規程》（Q/TCR9604-2015）

2. 《隧道施工規范》（JTG F60—2009 5610）

3.《公路隧道施工技術規范》（JTGF60-2009）

4.《現代隧道設計與施工》[M]易萍麗編著.中國鐵道出版社.1997