淺談淺埋暗挖法在地鐵隧道施工中的運用

鄧林洋

中電建南方建設投資有限公司 廣東 深圳 518029

1 淺埋暗挖法施工原理及應用范圍

1.1 施工原理

淺埋隧道最顯著的特點即為埋深較淺、地層巖性較差，施工中因地層損失可能會導致地面發生沉降及位移等，因此，施工難度大、風險高，對于開挖、支護、襯砌、排水以及注漿等有著更高的要求。淺埋暗挖法是在新奧法基礎上通過有效結合工程實際特點、水文地質條件等進行全面改革，通過對圍巖采取多種輔助加固措施以進一步加大圍巖的承載力，在開挖后及時實施支護并噴射砼封閉成環，與圍巖形成一個統一的支護體系，從而有效抑制圍巖出現形變。

1.2 應用范圍

淺埋暗挖法多用于地層巖性較差的軟弱圍巖，通常為第四紀軟弱地層，常用開挖方法如下圖1所示。

圖1 各種開挖方式示意圖

通過對比各種開挖方式的適用條件及特點發現，如果僅考慮造價與速度，則施工方式的選擇順序為：①正臺階；②臺階設臨時仰拱；③中隔墻法；④雙側壁導洞法；若僅考慮施工作業的安全性，那么正好與上述順序相反。由此可見，在進行實際施工時，工程造價、速度以及安全性之間相互制約與矛盾。而工法的選擇通常會根據工程的實際規模大小、水文地質條件、周邊環境、機械設備以及工期要求等，在分析對比后進行綜合確定，但必須遵循安全適用、技術可行以及經濟合理的原則[1]。

2 淺埋暗挖法在地鐵隧道施工中的運用

隨著淺埋暗挖法的進一步發展與完善，以及一系列輔助加固措施的開發應用，促使該工法得到了更大范圍的應用與推廣，下面對該工法的工藝流程進行詳細闡述。

2.1 輔助加固措施

在對工程水文地質條件、周邊環境等進行綜合分析后，對于輔助加固措施的選擇應優先考慮工藝簡單或幾種加固相結合的方法，從而確保施工的質量與安全。常見的輔助加固措施有：超前小導管(注漿)支護、超前管棚(注漿)支護、臨時仰拱或臨時支護、注漿加固。

2.2 超前小導管

①超前小導管所選用的鋼管管徑為2.5～4.0cm，一側鋼管的前端呈圓錐形制作，管體部分開設孔徑為φ6～φ8的擴散孔；②根據格柵鋼架之間的距離決定小導管的長度，最短長度應至少大于兩榀格柵鋼架的間距，搭接長度至少為0.5m；③小導管常見的成孔分為吹孔、打孔以及鉆孔等方式；④打設小導管時需要穿過格柵鋼架腹部，布設時環向沿拱部120°～150°，環向間距≥0.3米，外插角≈10°～25°；⑤根據隧道實際地質條件，選擇水泥、改性水玻璃等單漿液或水泥-水玻璃雙漿液作為小導管的注漿材料；⑥在進行注漿作業前，注漿參數應通過試注進行確定，通常注漿壓力≈0.4～0.6MPa，擴散半徑≥0.25米。

2.3 管棚

①管棚所用鋼管管徑通常為φ108～φ600mm，鋼管中心間距約為2～3倍管徑；②結合工程具體情況及地質條件確定管棚長度，管棚長度應大于10m，搭接長度不應小于3m；③管棚通常以水平液壓頂管機或水平導向鉆機施做單根或咬合管幕。

2.4 土方開挖

①隧道土方開挖通常有人工開挖與人機結合兩種；②開挖方式主要分為全斷面法、臺階法和超前導洞法三種，還包括后期衍生出的各種開挖方式；③進行隧道洞口開挖時，應先做好加固，然后開挖輪廓并加強初期支護；④開挖施工時，避免圍巖失穩，確保各階段支護的穩定性；⑤按照設計的輪廓線進行開挖作業，并確保開挖斷面周邊輪廓圓順。開挖斷面的中線、高程云與設計相符，各個偏差在允許范圍內；⑥一旦出現超挖或塌方，應立即采取回填措施，并做好回填注漿；⑦若地質條件較差時，應及時噴射砼并閉合成環，若開挖過程中需要長時間暫停施工，必須加強封閉支護措施；

2.5 噴射砼

①噴射砼作業前，應對所使用的機械設備等進行調試，確保所有設備正常運作；②所用砼配合比及外加劑的用量應滿足設計及施工要求，并做到均勻攪拌，隨時使用隨時拌和；③噴射砼時應分段、分層、分片緊跟開挖工作面，減少掌子面的暴露時間，從而達到與圍巖的緊密結合；④由低向高進行砼噴射，噴射時按照螺旋軌跡勻速、均勻、分層進行，以確保噴射砼表面光滑平整無流淌及干斑等情況；⑤噴射砼分層厚度嚴格按照設計要求，噴射砼應密實、平整，堅決杜絕出現空鼓、脫落、漏噴、露筋等現象。

2.6 格柵鋼架

①施工所用格柵鋼架的強度、剛度、尺寸等參數，必須滿足設計要求；②加工完首榀格柵鋼架后應試拼，符合要求后方可大批量生產。并確保周邊誤差≤3cm，平面翹曲＜2cm；③確保格柵鋼架安裝的準確性、穩定性及對稱性，各允許偏差值：橫向=±2cm，縱向=±3cm，高程=±1.5cm，垂直度為5‰；④格柵鋼架環向采用角鋼對拼螺栓或幫條焊接進行連接，縱向采用鋼筋搭接進行連接；⑤制作鋼筋網所用鋼筋為φ6～φ10，鋼筋網格間距≈10～15cm，網片搭接長度≥10cm，并進行穩固連接。

2.7 初期支護背后注漿

①初支背后注漿的主要目的是將初支背后的空隙填充密實，并加固土體，以降低洞頂產生的沉降，防止拱部出現形變，對洞頂滲漏水情況進行堵漏處理；②選取管徑為φ32的鋼管作為注漿鋼管，鋼管長度為0.8m，拱頂或后打孔預埋，起拱線上方呈環向進行布設；③緊跟開挖面5m的間距進行初支背后注漿，注漿材料為水泥砂漿、普通或超細水泥漿，注漿終壓0.5MPa，擴散半徑1.4～1.8m，注漿速度≥50L/min；

2.8 防水層

①初支穩定并驗收合格后，在無水條件下進行防水層的鋪設，如若發現滲漏情況應及時處理；②防水層鋪貼時基面應牢固可靠、平整無雜質，基面陰陽角進行圓弧或鈍角處理；③沿隧道環向由拱頂向兩側進行防水層的鋪貼，防水層鋪貼應平順、牢固，長邊與短邊的搭接應≥10cm；④施工縫、變形縫以及穿墻管處應嚴格按照規范做好處理，并按照防水技術規范做好防水處理。

2.9 二次襯砌砼

①選擇定型鋼模拼裝作為二襯砼模板，并根據隧道尺寸選擇組合腳手架或鋼架臺車作為支撐；②拱頂模板應設置砼灌注口，預留沉降量尺寸為1～3cm；③模板支撐應預留足夠的凈空，確保符合模板與泵管架設及振搗要求；④二襯砼為自密實砼，至少振搗兩次以上；⑤泵送砼過程中應時刻注意砼對模板的沖擊影響，防止發生脹模及爆管，澆筑應兩側對稱進行，并加強外部振搗。

2.10 二次襯砌背后注漿

①二襯強度達到設計強度的75%后進行二襯背后注漿，其目的是為了將二襯與初支間的空隙填充密實，并封堵滲漏水；②二襯砼澆筑時，應在拱部預留注漿孔；③注漿孔的布設通常沿隧道成梅花狀，環向間距與縱向間距分別以3m與5m為宜。④注漿材料常采用微膨脹水泥砂漿或自流平水泥漿，注漿壓力≤0.2MPa，擴散半徑2～3m。

2.11 監控量測

①監控量測主要是對隧道圍巖、施工環境、支護結構等的動態變化情況進行量測；②監控量測項目的確定需要結合工程水文地質情況、結構形式、施工工藝及施工環境等因素，在能夠滿足作業要求的前提下做到少而精；③監控量測必須計劃執行，禁止私自更改或停止監測；④確保所得數據的準確性、真實性及可靠性，并及時反饋；⑤監控量測主要分為A類（地表沉降、初支拱頂沉降及凈空收斂等）以及B類（圍巖壓力、初支應力、襯砌應力以及水平位移等）[2]。

3 結束語

由于淺埋暗挖施工地質環境較為復雜，不可預見因素較多，技術要求更高。因此，需要我們不斷總結施工經驗，從而全面提高淺埋暗挖隧道的施工質量。