淺埋暗挖地鐵隧道施工技術與風險探究

曹小為

（徐州市城市軌道交通有限責任公司，江蘇徐州221000）

1 淺埋暗挖法概述

淺埋暗挖法是指在淺地表的地下展開各類地下洞室的暗挖施工。我國最早應用該挖掘方式是在1936 年的北京地鐵建設中，淺埋暗挖技術是以新奧法理論基礎展開研究、設計和開發的一種集理論與實操技術為一體的施工方法。與明挖法相比，該方式不影響交通，對周圍環境幾乎無影響，且適用于不同斷面、不同尺寸的隧道挖掘。

2 工程概況

某市地鐵2 號線隧道工程選擇淺埋暗挖方式設計，以復合式結構襯砌，以注漿小導管、超前大管棚、鋼筋網、珠江導管、格柵鋼架以及噴射混凝土作為初期支護。二襯施工以鋼筋混凝土結構為主，支護工程和二次襯砌設置全包防水的隔離層。在淺埋暗挖施工中，應嚴格依照工程設計圖、設計交底紀要、設計文件、現行施工驗收標準、操作規程等，保障工程的規范性，促進地鐵隧道施工順利執行。

3 淺埋暗挖地鐵隧道施工技術的應用

3.1 淺埋暗挖施工工藝

工藝流程具體如圖1 所示。

圖1 淺埋暗挖施工工藝圖

3.2 豎井施工技術

3.2.1 豎井井口施工

在整個地鐵隧道施工中，豎井作為首要施工環節，利用機械設備挖掘，化學物質噴射在井壁，預防挖掘隧道坍塌。另外，在豎井內部放置組合模板，外部以通用化學物質制定立體模板。在鎖口圈梁施工中，一次性向內灌注混凝土，根據豎井施工標準，在圈梁頂部約1.5m 處進行砌筑。在整個豎井施工中，應嚴格依照要求進行，避免結構體被破壞，進而影響整個豎井結構的穩定性[1]。

3.2.2 安裝龍門架

在豎井施工中，鎖口圈梁完成澆筑后，測量工程強度，若不小于設計強度的80%，即可展開后續工程，安裝龍門架。首先，應做好提升架架立工作。在提升架加工制造時，必須計算提升架承載力，避免提升架超負荷工作。同時，運輸速度應滿足提升架技術需求。在提升架的頂部，可搭設彩鋼瓦達到防雨效果，同時，設置相應坡度，使雨水通過坡度匯入臨時排水溝，降低雨水對隧道施工的影響。

3.2.3 豎井井身的土方開挖與支護

在提升架架設完畢，可沿著豎井口向下挖掘土體，豎井的土方開挖通常以中間土體開挖、邊墻土體開挖的順序展開，在土體挖掘中，禁止超挖。開挖段土層主要由渣土、粉土、細砂、粉砂以及黏土層構成，根據襯砌設計，選擇逆作法挖掘豎井較為適宜。為避免井身坍塌，可選擇噴射C20 混凝土，并甚至網構鋼架和鋼筋網，以此為井身提供支護。在實際支護工程中，鋼架的豎向間距控制在50cm 內，襯砌厚度控制為25cm，豎井縱向連接的鋼筋依照梅花形布置內外兩層，在連接鋼筋錨入鎖口圈梁時，長度不低于35d（d為鋼筋直徑）。在鋼筋網片搭接時，間距控制為200mm，網片尺寸選擇140cm×70cm 的最佳。

3.2.4 豎井封底與馬頭門施工

豎井封底時，底部格柵選擇網構拱架方式，噴射C20 混凝土30cm，拱架的中心間距控制為500mm，與暗挖段的中線平行放置。鋼架兩端和豎井鋼架預設鋼板焊接，以雙面搭接電弧滿焊，保障封底質量滿足工程設計需求。

在馬頭門施工中，選擇120b 的工字鋼臨時支撐豎井拱架。馬頭門處，在隧道前2 榀進行格柵密排，豎井拱架的縱筋、隧道縱向的連接筋全部深入密排雙拱架，并保障焊接質量。在馬頭門施工過程中，避免全斷面開挖，并保障全部焊接質量符合要去，保障結構尺寸與要求相符，結構表面圓滑平順。

3.3 正洞施工技術

3.3.1 超前支護

在正洞挖掘施工中，為保障工程安全性，支護工程非常關鍵。在隧道土體施工中，施工人員應沿著拱部范圍進行超前小導管注漿，導管為32，2 榀格柵為一排，打設2 次，導管重疊1m。在導管打設時，若為粉土層，可選擇風鉆進行打設；若為砂卵石層，可用高壓風吹孔，以人工鐵錘打設。之后，以小導管向地層注入改性水玻璃漿液，對地層加固，規避隧道土體坍塌。

3.3.2 初期支護與回填注漿

在隧道開挖后，噴射混凝土5cm 厚封閉巖面，并快速掛網，假設鋼筋個柵欄，對仰拱、邊墻噴射強度為C20 的混凝土。當噴射混凝土的強度不小于設計強度70%，通過小導管回填注漿，對地表沉陷率進行控制。在回填注漿時，漿液選擇水泥砂漿，注漿壓力不超出0.4MPa，出漿口為開挖反方向，與土地間距為50mm。

3.3.3 二襯施工技術

在隧道施工中，以定型模板對隧道標準層確定，以直線段施工進度、曲線段半徑考慮模板長度。防水層施工中，應在初次襯砌、二次襯砌之間設置防水層，保障工程防水效果。之后，噴射仰拱二襯混凝土，做好連接鋼筋預留工作，混凝土強度達到設計的80%，設立模板并對拱部、邊墻進行混凝土澆筑。

4 淺埋暗挖地鐵隧道施工技術的風險

自然環境、工程結構設計與施工是導致風險的主要因素。自然環境主要包括水文地質條件、地下管線、周邊環境等的影響。設計方面主要包括設計結構不合理、開挖方式選擇不恰當等因素。施工風險則是因施工人員人為因素、施工設備故障燈導致。

在淺埋暗挖施工中，施工技術對土體自身承受能力依賴性較高，因此，若無法保障初期支護穩定性，開挖工程安全難以保障。側壁坍塌風險，大多因地下水導致地表沉降，或者地表水、地下水共同影響，致使工程開挖涌現大量淤泥，地表塌陷。暗挖隧道時，經常會穿過大量地下網管、暗渠區域，在隧道挖掘時，極易因水管爆裂、地層變形等導致路面坍塌、管道泄漏甚至爆炸等風險。對此，嚴格依照工程施工，全面掌握可能存在的風險并制定措施，做好風險的提前規避，對工程順利執行具有重要意義。

5 結語

淺埋暗挖作為一種邊挖掘、邊澆筑的施工技術，埋藏淺是其最突出特點。在施工中，距離地表較近，常常導致地面移動。因此，在施工過程中，應對支護技術、灌漿技術、排水技術等進行嚴格要求，方能保障隧道施工安全展開。并且嚴格依照施工技術，做好初期支護和風險規避工作，方能促進工程順利展開，保障地鐵工程的整體質量。